客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁橋現(xiàn)澆施工支架設(shè)計(jì)檢算

李新獻(xiàn)

（中鐵二十三局集團(tuán)有限公司第六工程有限公司 重慶 401121）

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁橋現(xiàn)澆施工支架設(shè)計(jì)檢算

李新獻(xiàn)

（中鐵二十三局集團(tuán)有限公司第六工程有限公司 重慶 401121）

根據(jù)技術(shù)規(guī)程，計(jì)算了現(xiàn)澆支架上的作用荷載，按不同荷載組合檢算了現(xiàn)澆支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。結(jié)果表明現(xiàn)澆支架各部位剛度和強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，立桿穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求，為客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁橋的施工安全和質(zhì)量控制提供保障，為類(lèi)似工程提供借鑒和參考。

連續(xù)梁橋 現(xiàn)澆施工支架 設(shè)計(jì)檢算

支架現(xiàn)澆法施工客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁橋具有施工速度快、施工質(zhì)量容易控制等特點(diǎn)。當(dāng)橋梁高度不大、支架搭設(shè)方便時(shí)，支架現(xiàn)澆法成為連續(xù)梁橋首選施工方法。現(xiàn)澆支架的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保證各個(gè)支架構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。本文以成蒲鐵路邛崍?zhí)卮髽颍?0+64+40）m三跨連續(xù)梁現(xiàn)澆支架為例，說(shuō)明現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)中荷載計(jì)算及荷載組合、支架各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的檢算等問(wèn)題。

1 工程概述

圖1 最大橫截面處滿(mǎn)堂支架橫向布置（單位：m）

成蒲鐵路邛崍?zhí)卮髽?0#~23#墩之間上部結(jié)構(gòu)為（40+64+40）m三跨連續(xù)梁。梁體為單箱單室、等寬度、變截面箱梁，梁體全長(zhǎng)144m，梁高2.9~5.3m，變高梁段梁底曲線(xiàn)按二次拋物線(xiàn)方程變化。箱梁頂板寬11.4m，底寬5.8m，頂板厚0.35m，底板厚40~80cm，腹板厚度按40m、55cm、70cm、75cm折線(xiàn)變化。梁體在支座處設(shè)置橫隔板，全聯(lián)共設(shè)4道橫隔板。主梁采用C55混凝土，采用支架現(xiàn)澆法施工，支架為滿(mǎn)堂碗扣式腳手支架。

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)圖，箱梁最大梁截面為14#和16#截面，最大梁截面處梁高5.3m，頂板厚0.6m，腹板厚0.75m，底板厚1.4m。

2 支架結(jié)構(gòu)

現(xiàn)澆混凝土模板采用竹膠板，模板下部設(shè)置縱向分配梁，采用10×10mm方木。縱向分配梁下設(shè)置橫向分配梁，采用15×15mm方木。箱梁腹板下縱向分配梁間距為0.2m，底板下間距0.25m，翼緣板下間距為0.3m。橫向分配梁間距與鋼管腳手支架立桿縱向間距相同布置。

滿(mǎn)堂腳手支架鋼管外徑48mm，壁厚3.5mm。在現(xiàn)澆梁最大截面處，滿(mǎn)堂支架橫向布置形式為（4 ×0.6+4×0.3+7×0.6+4×0.3+4×0.6）m。在全橋范圍內(nèi)，箱梁腹板下立桿縱向間距為0.3m；翼緣板下立桿縱向間距為0.6m；橋墩兩側(cè)的13#~17#截面梁段，底板下立桿縱向間距為0.3m，其余梁段底板下立桿縱向間距為0.6m。橫桿上下間距為1.2m。縱向剪刀撐每隔5空設(shè)置一道，橫向剪刀撐每隔5空設(shè)置一道，剪刀撐設(shè)置角度度為50°，剪刀撐采用搭接形式連接，連接長(zhǎng)度不少于1.0m，連接處至少采用3個(gè)扣件連接。

3 荷載計(jì)算及荷載組合

應(yīng)選取每種支架布置形式所受荷載最大處，作為連續(xù)梁橋現(xiàn)澆施工支架的檢算截面。一般情況下每橋現(xiàn)澆施工支架的驗(yàn)算截面有2~4個(gè)，限于篇幅，本文以本最大梁截面處為例，介紹客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，按澆筑混凝土工況對(duì)支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢算。在此工況下，須計(jì)算荷載包括：①梁體自重；②支架結(jié)構(gòu)自重；③施工人員、材料及施工機(jī)具荷載；④振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載；⑤澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載；⑦風(fēng)荷載；不考慮⑧水流荷載，無(wú)⑩其他荷載。

3.1 梁體自重荷載

梁體鋼筋混凝土在底模上產(chǎn)生的面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：

式中：pc——梁體鋼筋混凝土在底模上產(chǎn)生的面荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；

γ——鋼筋混凝土容重（kN/m3），取26 kN/m3；

hx——按梁體翼板、腹板、底板（含底板上方頂板）的梁體高度分別取值（m）

根據(jù)式（1），算得最大橫截面腹板梁體自重荷載為137.8 kN/m2；底板處梁體自重荷載為52 kN/m2；翼緣板處梁體自重荷載為 19.76 kN/m2。

3.2 模板及支架結(jié)構(gòu)自重荷載

底模自重取為1.0kN/m2；內(nèi)模及內(nèi)模龍骨支架自重取為1.5kN/m2。即腹板下和翼緣板下模板自重取為1.0kN/m2；底板下模板自重取為1.0+1.5=2.5kN/m2。計(jì)算立桿軸力時(shí)，還應(yīng)加上立桿和水平桿的自重。

3.3 施工人員、材料及施工機(jī)具荷載

計(jì)算支撐模板的縱、橫梁時(shí)，施工人員、材料及施工機(jī)具均布荷載取1.5 kN/m2；計(jì)算支架立柱及其他結(jié)構(gòu)時(shí)，施工人員、材料及施工機(jī)具均布荷載取1.0 kN/m2。

3.4 混凝土振搗荷載和沖擊荷載

振搗混凝土?xí)r水平面模板上產(chǎn)生的荷載取為2.0 kN/m2；澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載取為2.0 kN/m2。

3.5 風(fēng)荷載

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：

式中：sμ——風(fēng)荷載體形系數(shù)；根據(jù)文獻(xiàn)[2]sμ=0.42；z

μ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取為1.0；

0

ω——基本風(fēng)壓（kN/m2），根據(jù)文獻(xiàn)[3]成都地區(qū)平均風(fēng)壓取為0.5kN/m2；

由（2）式得風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.147 kN/m2。

3.6 荷載組合

模板下縱橫梁和支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，組合Ⅰ：1.2×（①+②）+1.4×（③+④+⑤）模板下縱橫梁和支架結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算時(shí)，組合Ⅱ：①+②

支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，組合Ⅲ：1.2×（①+②）+0.9×1.4×（③+④+⑤+⑦）

4 現(xiàn)澆施工支架檢算

4.1 主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，支架重要性系數(shù)γ0=1.1；步距為1.2 m時(shí)，單肢標(biāo)準(zhǔn)碗扣支架立桿的容許承載力為30.0 kN。該容許承載力已考慮了材料的強(qiáng)度和桿件的穩(wěn)定性。Q235型鋼和鋼管抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=215MPa；抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fV=125 MPa

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)選用的木材種類(lèi)，木材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fW=10MPa，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fWV=1.4MPa；方木的彈性模量Ew=9000MPa。

4.2 縱向分配梁檢算

4.2.1 強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，檢算縱向分配梁的抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。在最大梁截面處，腹板處縱向分配梁橫向間距為0.2m，橫向分配梁的縱向間距均為0.3m，依據(jù)荷載組合Ⅰ，縱向分配梁上的分布荷載為：

q3=[1.2（137.8+1.0）+1.4（1.5+2.0+2.0）] ×0.2=34.85 kN/m=34. 85 N/mm；L2=0.3m=300mm 10×10cm方木的截面抵抗矩為166666.7 mm3；面積為10000 mm2。

4.2.2 剛度計(jì)算

分配梁的彎曲撓度計(jì)算公式為：

式中：q4——縱（橫）梁承受的等效均布線(xiàn)荷載（N/mm）；

Ew——縱（橫）梁的彈性模量（N/mm2）；

I——縱（橫）梁的截面慣性矩（mm4）；

腹板處荷載組合Ⅱ：q4=(137.8+1.0)×0.2=27.76 kN/m=27.76 N/mm；L2=0.3m=300mm

同理，其他位置縱向分配梁的檢算結(jié)果均能滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求。

4.3 橫向分配梁計(jì)算

在全橋范圍內(nèi)，底板下橫向分配梁的支撐情況相同：3×0.3+7×0.6+3×0.3。橫向分配梁在縱橋向間距：13-17號(hào)梁截面底板下立桿縱向間距為0.3m，其余梁段底板下立桿縱向間距為0.6m。

最大梁截面腹板處橫向分配梁縱橋向間距為0.3m，支點(diǎn)間距0.3m。依據(jù)荷載組合Ⅰ，橫向分配梁上的分布荷載為：q3=[1.2（137.8+1.0）+1.4（1.5+2.0+2.0）] ×0.3=52.278 N/mm；L2=0.3m=300mm 15×15cm方木的截面抵抗為562.5 cm3；面積為22500 mm2

根據(jù)式（3）其剛度也滿(mǎn)足要求。

4.4 立桿檢算

4.4.1 不組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿軸力和穩(wěn)定性檢算不組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿軸力：

式中：Q1——一根立桿的計(jì)算恒載（N），Q1=（①+②）×LxLy；

Q2——一根立桿的計(jì)算活載（N），Q2=（③+④+⑤+⑩）×LxLy；Lx、Ly分別為立桿縱向間距、橫向間距（mm）。

最大梁截面腹板處，Lx=300mm；Ly=300mm；立桿高度按8m計(jì)算。

N=[1.2(137.8+1.0)+1.4(1.5+2.0+2.0)] ×0.3×0.3+1.2×8×0.85×0.3×0.3

=15.68+0.734=16.41kN＜[N]=30kN（滿(mǎn)足要求）

不組合風(fēng)荷載時(shí)，穩(wěn)定性：

4.2.2 組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿軸力和穩(wěn)定性檢算

組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿軸力：

組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿穩(wěn)定性：

（滿(mǎn)足要求）

L0=1.2+2×0.6=2.4m； Lx=0.6m；則：

5 結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)技術(shù)規(guī)程，按不同荷載組合檢算了現(xiàn)澆支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。檢算結(jié)果表明支架的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能滿(mǎn)足規(guī)范要求。在施工中，施工單位按本設(shè)計(jì)和《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程》（TB 10110-2011）的要求，進(jìn)行了地基處理、支架施工、支架檢驗(yàn)驗(yàn)收、支架預(yù)壓等施工流程，保障了客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)連續(xù)梁橋現(xiàn)澆的施工安全和施工質(zhì)量。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部 TB10110-2011 鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程[S],北京:中國(guó)鐵道出版社,2011

[2]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 166—2008 建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008

[3]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012

Design and Verification of Cast-in-situ Falsework for Continuous Beam Bridges of Passenger-Dedicated Lines

LI Xin-xian
(China Railway 23rd Bureau Group 6th Engineering Co. Ltd. Chongqing 401121 China)

According to the technical specification, this thesis verifies the loads on the cast-in-situ falsework and checks the strength, stiffness and stability of the cast-in-situ falsework based on different loadcombinations. The results show that strength, stiffness and stability of the cast-in-situ falsework meet therequirements. It guarantees the construction safety and quality control for the continuous beam bridges ofpassenger-dedicated lines and provides reference for similar projects as well.

continuous beam bridge cast-in-situ falsework design and verification

A

1673-1816(2016)04-0018-05

2016-05-14

李新獻(xiàn)（197-），男，漢，學(xué)士，山東人，高級(jí)工程師，研究方向橋梁與隧道工程技術(shù)。