現(xiàn)澆箱梁支架驗(yàn)算探討

林桂明

福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，福建 泉州 362000

1 工程概況

本工程為泉州站與泉州市區(qū)的立體式交通樞紐，結(jié)合道路總體布置，橋梁設(shè)計(jì)內(nèi)容為：A,C 兩條泉州式區(qū)通過(guò)東西大道與動(dòng)車站銜接的立交匝道，橋梁長(zhǎng)度約為975m。其中C 匝道PC07#～11#墩為30+35+35+30預(yù)應(yīng)力砼箱梁，梁高2.0m，橋面寬度凈8.27～8.3m，采用魚腹板單箱多室結(jié)構(gòu)形式，頂板寬度8.3m,箱梁頂板厚度23cm,腹板厚度40cm，支點(diǎn)位置頂板變厚厚度43cm，底板變厚厚度40cm,腹板變厚厚度60cm,頂?shù)赘拱遄兒穸伍L(zhǎng)0.6m。端橫梁寬1.0m,中橫梁寬1.8m。沿線原始地貌屬殘坡積臺(tái)地及山前沖洪積地貌單元，地形變化不大，起伏平緩，局部區(qū)域較為軟弱，現(xiàn)狀地面標(biāo)高9.00～10.79m，箱梁底與地面最大高差為5.9m。根據(jù)鉆探揭露，本工程地面以下10m深度范圍內(nèi)地層主要由由現(xiàn)有道路路基結(jié)構(gòu)層、雜填土、素填土、填碎石、填砂。

2 支架說(shuō)明

本工程采用M60 承插型盤扣式支架。模板支撐系統(tǒng)的主要承重桿件：立桿鋼管為Φ60mm×3.2mm，水平桿鋼管為Φ48mm×3.0mm，產(chǎn)品全部經(jīng)熱鍍鋅處理，材質(zhì)采用Q345B高強(qiáng)度低合金鋼，堅(jiān)固耐用，在使用過(guò)程中整體的承載力保持一致，為施工提供了有效的安全保證。產(chǎn)品采用橫桿和斜桿端頭的鑄鋼接頭上的自鎖式楔形銷，具有可靠的雙向自鎖能力。支架無(wú)任何活動(dòng)零件，運(yùn)輸、存儲(chǔ)、搭設(shè)、拆除方便快捷。

支撐架體配有可調(diào)托座、可調(diào)底座，架體凈高變化可由調(diào)節(jié)立桿和和可調(diào)托座及可調(diào)底座配合使用進(jìn)行調(diào)節(jié)，為支架搭建和調(diào)平提供了極大的便利，能縮短施工周期［1］。

設(shè)計(jì)計(jì)算采用第PA08～PA09 跨為按單位梁底面積平均砼自重最大者，采用盤扣式滿堂式支架施工。

3 支架設(shè)計(jì)

支架跨中順橋向布置為90cm，墩柱兩側(cè)為60cm，橫橋向步距均為60cm。本方案支撐架體采用60 體系盤式架起主要支撐作用，架體頂托上方鋪設(shè)主龍骨，縱橋方向鋪設(shè)[10 槽鋼的主龍骨，橫橋向鋪設(shè)高度100mm×100mm的方木的次龍骨，橋梁底板間距200mm，上鋪12mm厚的竹膠合板。根據(jù)架體高度設(shè)置水平剪刀撐，6m 設(shè)置一道，斜桿為豎向剪刀撐。

4 分項(xiàng)系數(shù)及調(diào)整系數(shù)

表1 分項(xiàng)系數(shù)及調(diào)整系數(shù)表

由上表計(jì)算強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)為：K=0.9×1.2×1.1=1.19

彈性模量綜合調(diào)整系數(shù)為：K'=0.85×1.0×1.1=0.94

5 材料參數(shù)

表2 材料主要參數(shù)表

表3 材料主要參數(shù)表

6 荷載計(jì)算

（1）現(xiàn)澆砼均布荷載P1，梁段腹板最高高度2.42m，跨中腹板高度1.847m，膠合板跨度：0.20m，次龍骨間距0.20m，次龍骨跨度0.6m，主龍骨間距與跨度均為 0.6m,砼自重取26 kN/m3，荷載分項(xiàng)系數(shù)1.3。

（2） 振搗砼產(chǎn)生荷載P3=2.0×1.5=3.0 kPa；

（3） 施工人員及設(shè)備荷載,分項(xiàng)系數(shù)為1.5。

①計(jì)算肋木模板取2.5×1.4=3.5 kN/m2

②計(jì)算支承肋木的梁時(shí)取1.5×1.4=2.1 kN/m2

③計(jì)算立柱時(shí)取1.0KPa×1.4=1.4 kPa

7 構(gòu)件計(jì)算

7.1 箱梁梁端腹板計(jì)算

7.1.1 模板

模板采用厚1.2cm 竹膠合板，換算為每平方并計(jì)入分項(xiàng)系數(shù)1.3后為0.111kN/m2。膠合板截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo):

肋木采用100×100mm 的方木，間距200mm，方法一，按常規(guī)模板計(jì)算跨徑取200mm，方法二，取肋木凈間距加板厚計(jì)算模板路徑，即200-100+12=112mm。取1m寬板，按三等跨連續(xù)梁模式計(jì)算：

方法一：①?gòu)澗豈max=0.1×79.79×0.22=0.319kN?m；

②剪力Qmax=0.6×79.79×0.2=9.75kN;

③撓度

計(jì)算變形時(shí)，荷載只取恒載，即撓度計(jì)算荷載=（79.79+0.111）×0.9=71.92KN/m2

方法二：同理計(jì)算，①?gòu)澗豈max=0.1kN?m；σmax=4.17MPa＜41.58MPa，滿足要求！

②剪力Qmax=5.36kN；τmax=0.67MPa ＜［τ］＝1.9MPa,滿足要求！

③撓度f(wàn)max ＝0.00047m ≈0.00075m,滿足要求！

從兩種方法，得出數(shù)據(jù)差別還是比較大的，顯然后者安全系數(shù)更大，但后者中我們可以重新受力驗(yàn)算，調(diào)整擴(kuò)大肋木間距，為實(shí)際施工節(jié)省大量的材料。

7.1.2 肋木計(jì)算

方木截面0.10×0.10m，間距0.20m，取立柱縱橫間距均為0.6，因此肋木的計(jì)算跨徑為0.6m。

作用在肋木上荷載=（79.79×0.20+0.10×0.10×1×6×1.3）×0.9=16.04kN/m

按三等跨連續(xù)梁模式計(jì)算

①?gòu)澗豈max=0.1×16.04×0.62=0.58 kN?m

②剪力Qmax=0.6×16.04×0.6=5.77kN

③撓度：撓度計(jì)算荷載=（79.79×0.2×1+0.1×0.1×1×6×1.3）×0.9=16.04kN/m

7.1.3 橫梁計(jì)算

橫梁用采用10#的槽鋼，間距0.6m，跨度為0.6m，按照均布荷載下三跨連續(xù)梁計(jì)算。（槽鋼梁自重取值 0.1kN/m）。

圖1

混凝土重量：2.89×26/1.2=62.62kN/m

計(jì)算支承肋木的橫梁木時(shí)、施工人員及設(shè)備荷載取2.1kN/m2

故此時(shí)模板上的計(jì)算荷載＝（62.62+2.1+2.8+0.111）×0.9＝60.87kN/m2

因而肋木上荷載＝60.87×0.20+0.1×0.1×1×6×1.2×0.9＝12.24kN/m

橫梁自重0.1×1.2×0.9=0.108kN/m

按三等跨連續(xù)梁模式計(jì)算

①?gòu)澗豈max=0.1×36.83×0.62=1.33kN?m

②剪力Qmax=0.6×36.83×0.6=13.26kN

③撓度

7.2 跨中腹板計(jì)算

同1 方法，我們計(jì)算得均布荷載為27.41kN/m，力學(xué)性能均滿足要求！

7.3 立柱

7.3.1 單根立柱承載力

由上可知，立桿承受主龍骨傳來(lái)的力在箱梁端頭腹板處，橫向間距0.6m,縱向間距0.6m，均布荷載36.828kN/m。在箱梁跨中腹板處，橫向間距0.6m,縱向間距0.9m，均布荷載27.41kN/m。

立柱在梁端承受上部傳來(lái)最大壓力＝36.828×0.6 ＝22.10kN

立柱在跨中承受上部傳來(lái)最大壓力＝27.41×0.9 ＝24.67kN

箱梁最大高度5.9m，扣除模板、橫梁木、肋木及楔子后，立柱最大高為5.64m。每節(jié)立柱長(zhǎng)1.5m。得每根立柱最多4根縱橫水平桿，由于立柱縱橫間距均為0.6m，故每根立柱承擔(dān)4×2×0.6m=4.8m。

水平桿重量為8×23＝184N=0.184KN；立柱重量＝×96 ＝361N=0.361kN

因此加在立柱在梁端上最大的軸力＝22.1+（0.184+0.361+0.168）×1.2 ＝22.96kN/根。

因此加在立柱在梁端上最大的軸力＝24.67+（0.184+0.361+0.168）×1.2 ＝25.53kN/根。

7.3.2 立柱穩(wěn)定計(jì)算

本工地使用的盤扣式腳手架，管件外徑Φ60mm、壁厚3.2mm 的鋼管，水平桿的步距最大為1.5m。鋼管立柱的截面積

查《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)范》，附錄D 得Φ ＝0.777，單根鋼管的允許承載力。［N］＝ΦA(chǔ)［σ］＝0.777×5.71×102×300 ＝115114N ≈115kN

單根支架立柱承受的荷載：N ＝25.53kN<［N］=115kN，滿足要求。

8 地基承載力計(jì)算

立桿下設(shè)置底托，底托尺寸為15cm×15cm。底托下硬化15cm 厚的C15 砼墊層，立桿最大軸力為：N=25.53kN。

C15 砼墊層：σN ＝N/A=25.53×103/（150×150）=1.13 MPa

一般我們?cè)谟?jì)算擴(kuò)散角度時(shí)直接查規(guī)范，混凝土應(yīng)力擴(kuò)散按45° 計(jì)算，按照擴(kuò)散角度計(jì)算出相應(yīng)的邊長(zhǎng)，通過(guò)邊長(zhǎng)計(jì)算擴(kuò)散面積。而實(shí)際下底托沿四周擴(kuò)散，在底托邊角處計(jì)算擴(kuò)散從直線過(guò)渡到圓弧。以下按照兩種方法對(duì)比：

按照傳統(tǒng)邊長(zhǎng)法計(jì)算：則地基土所受應(yīng)力為：σ=N/A=25.53/（0.45×0.45）=126.1kPa

按實(shí)際擴(kuò)散面積法計(jì)算：σ=N/A=25.53/0.183=139.5kPa。基底處理后，要求地基承載力不一，我們采取取大值控制。根據(jù)以上承載力要求，針對(duì)不同區(qū)域的原始基礎(chǔ)特點(diǎn)采取不同的處理措施，以滿足承載力要求。局部采取換填50cm 碎石土，并澆筑15cm 厚C15 混凝土可以保證地基承載力的要求。

通過(guò)對(duì)比，實(shí)際的受力擴(kuò)散面積比通過(guò)邊長(zhǎng)計(jì)算的受力面積更小，實(shí)際要求承載力會(huì)比傳統(tǒng)計(jì)算要高一些。我們不難看出，結(jié)構(gòu)受力接觸面邊長(zhǎng)越大，兩者計(jì)算出的承載力要求差異會(huì)越大，在驗(yàn)算時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格要求，提高承載力標(biāo)準(zhǔn)，確保為施工安全提供有力技術(shù)支持。

9 結(jié)束語(yǔ)

橋梁支架驗(yàn)算的穩(wěn)定性，強(qiáng)度，變形，關(guān)系的工程上人身和財(cái)產(chǎn)的安全，文章通過(guò)計(jì)算分析支架受力驗(yàn)算，并在驗(yàn)算過(guò)程中分析對(duì)比驗(yàn)算過(guò)程探討的兩個(gè)問(wèn)題。

（1）常規(guī)模板計(jì)算路徑與取肋木凈間距加板厚計(jì)算模板路徑不同計(jì)算方法，雖后者安全系數(shù)更高，但從此方法我們可以重新受力驗(yàn)證計(jì)算，調(diào)整擴(kuò)大肋木間距，進(jìn)而減少工程造價(jià)。

（2）擴(kuò)散角度計(jì)算面積傳統(tǒng)計(jì)算方法與實(shí)際擴(kuò)散面積計(jì)算方法，得出實(shí)際要求承載力更高，要求我們需要調(diào)整計(jì)算思路，按照實(shí)際要求，提高承載力標(biāo)準(zhǔn)，確保工程施工安全。

通過(guò)文章驗(yàn)算探討對(duì)比，值得在我們施工驗(yàn)算中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，得出最合理、準(zhǔn)確的計(jì)算方法，為施工過(guò)程提供強(qiáng)硬的技術(shù)支持，既能保證施工安全，加快施工進(jìn)度，又能節(jié)約材料，同時(shí)保證工程質(zhì)量。故研定方案，便于為支架驗(yàn)算、施工提供參考借鑒。