現(xiàn)澆箱梁支架布設(shè)及受力驗算

　　摘要： 以申嘉湖高速公路H5標(biāo)K78+960.433分離立交橋為例，介紹了現(xiàn)澆箱梁橋支架布設(shè)及驗算的一般方法，對支架、立桿和剪刀撐的布置方法及立桿布距的確定進(jìn)行了說明。 

　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁；支架；布設(shè)；受力驗算 
　　 
　　現(xiàn)澆砼施工方法在目前的橋梁施工中應(yīng)用較普遍，支架布設(shè)設(shè)計的好壞直接關(guān)系到砼澆筑過程的安全及澆筑成型后的箱梁質(zhì)量和線型能否符合設(shè)計要求。因此，支架的布設(shè)及驗算極為重要。 

　　申嘉湖高速公路H5標(biāo)K78+960.433分離立交橋，全長466.6m，跨徑組合為7×25+（25+2×30+25）+7×25 m。橋梁橫斷面為凈17 m，共三聯(lián)。上部構(gòu)造為單箱三室等高度截面鋼筋砼連續(xù)箱梁，第一、三聯(lián)箱梁高1.40 m，第二聯(lián)梁高1.60m，底部寬11.4 m。全橋砼圬工量為5005.5m³，鋼筋用量為1453882Kg，鋼絞線用量為213662 kg。箱梁施工時，支架體系采用WDJ碗扣式多功能鋼支架。 
　　 
　　1. 支架布置和構(gòu)件尺寸 
　　 
　　1.1 支架間距 

　　本橋支架第一、三聯(lián)順橋向布置間距為1.2m，橫橋向間距為1.0m，支點附近橫隔梁處間距加密順橋向布置間距為0.6m，橫橋向間距為0.5m；第二聯(lián)順橋向布置間距為1.0m，橫橋向間距為1.0m，支點附近間距加密順橋向布置間距為0.5m，橫橋向間距為0.4m。支架安裝順序：地基處理→測量放樣→安裝底托調(diào)平→安裝底層門架→安裝縱橫水平鋼管→安裝上層門架→安裝調(diào)節(jié)桿→安裝頂托調(diào)平→安裝剪刀撐及斜撐。 

　　1.2 傳力系統(tǒng) 

　　支架頂部設(shè)2層方木將模板荷載傳至支架。第一層順橋向布置，截面為12cm×15cm，中心間距為30 cm，跨距90 cm，置于第二層方木上；第二層橫橋向布置，截面為10cm×10cm ，間距90 cm，跨距60 cm，置于碗扣式支架頂托上。 

　　1.3 穩(wěn)定性 

　　為保證支架的穩(wěn)定性，以縱橋向每隔3.6 m間距橫向布置剪刀撐，同時順橋向連續(xù)布置6道剪刀撐。剪刀撐用6 m長φ48普通鋼管連續(xù)布置，與地平面成45度，角度偏差小于15度，每一處與碗扣支架連接處必須用扣件緊固，剪刀撐必須上至底模板，下至地面，在地面處設(shè)置墊木。 

　　1.4 支架規(guī)格 

　　支架立桿底部采用可調(diào)底座（0~600 m m），支架立桿頂部采用可調(diào)托撐（0~600 m m）。 

　　普通立桿規(guī)格為2 400mm、1 800mm兩種，橫桿規(guī)格為600mm、900mm兩種。 
　　 
　　2. 荷載及驗算 
　　 
　　計算中采用鋼筋砼荷載為全橋數(shù)量，集中在梁體下11.4m范圍，數(shù)值較大，實際平均鋼筋及砼荷載為19.5KN/m²。橫隔梁及腹板、肋板處鋼筋及砼荷載最大，為36.4 KN/m²。各項荷載相加，按荷載集中受力，根據(jù)立桿布置方法和間距，腹板及肋板處最大單桿荷載為19.2 KN。計算中不單獨計算橫隔梁、腹板及肋板處荷載。 

　　2.1 荷載 

　　荷載類型：①箱梁砼荷載為21.2 KN/m2；②鋼筋荷載為3.4 KN/m²；③施工人員及設(shè)備荷載為1.0 KN/m²；④內(nèi)外模板荷載為0.75KN/m²；⑤傳力層方木荷載為0.4 KN/m²；⑥支架自重為2.9 KN/m²；⑦其它荷載為1.4 KN/m²。 

　　2.2 膠合板強度及撓度驗算 

　　1) 膠合板采用優(yōu)質(zhì)覆膜竹膠板(122*244*1.8cm)，膠合板最低靜彎曲強度fm為25 KN/mm²；彈性模量E為3 500 N/mm²；荷載為（①+②+③+④+⑦）×1.5=41.6KN/m²（安全系數(shù)為1.5）；所選膠合板厚度h為18mm，板底間距l(xiāng)為200mm，以1mm寬度（b）按兩跨連續(xù)梁驗算；線荷載q為0.0416N/mm。 

　　2) 膠合板截面的抵抗矩W=bh2/6=54mm³；彎矩M =0.125ql2=208N.mm；抗彎承載能力為M/W=3.9N/mm² ＜25N/mm²。 

　　3) 截面慣性矩I=bh3/12=486mm⁴；撓度f=0.52ql4/(100EI)=0.20mm＜0.5mm。 

　　2.3 膠合板底方木抗彎強度及撓度驗算 

　　1) 松木最低抗彎強度值fm為13N/mm2；彈性模量E=9 000 N/mm²；方木截面為100mm×100mm；荷載為（①+②+③+④+⑤+⑦）×1.5 =42.2KN/m²(安全系數(shù)為1.5)；方木間距為300mm,跨距l(xiāng)為900mm，按兩跨連續(xù)梁驗算；單根方木線荷載q為12.7N/mm。 

　　2) 方木截面抵抗矩W =bh2/ 6=166666.7mm³；彎矩 M =0.125 ql 2=1285875N.mm；抗彎承載能力為M/W =7.7 N/mm²＜13N/mm²。 

　　3) 截面慣性矩I=bh3/12=8333333.3mm⁴；撓度f =0.52ql4/(100EI)=0.81mm＜2.3mm。 

　　2.4 支架頂托上方木抗彎強度及撓度驗算 

　　1) 松木最低抗彎強度值fm為13N/mm；彈性模量E為9000N/mm；方木截面為100mm×100mm,間距為900mm，跨距l(xiāng)為600mm；荷載為（①+②+③+④+⑤+⑦）×1.5 =42.2KN/m2(安全系數(shù)為1.5)；線荷載q為38.0N/mm，按兩跨連續(xù)梁計算 

　　2) 方木截面抵抗矩W =bh2/ 6=166666.7mm³；彎矩M =0.125 ql 2=1710000N.mm；抗彎承截能力M/W =10.3 N/mm²＜13N/mm²。 

　　3) 截面慣性矩I=bh3/12=8333333.3mm⁴；撓度f =0.52ql4/(100EI)=0.34mm＜1.5mm。 

　　2.5 支架強度及穩(wěn)定性驗算 

　　各項荷載相加×1.5=46.58 KN/m²(安全系數(shù)為1.5)。支架間距為0.6m×0.9m。單根立桿受力N為25153N。 

　　2.5.1 單根立桿強度驗算 

　　鋼管抗壓及抗彎強度f為140Mpa，壁厚3.5mm，直徑48mm，截面積4.89cm2；抗壓承載能力σ=N/S=51.4＜140Mpa。 

　　2.5.2 支架穩(wěn)定性驗算 

　　主要驗算支架橫橋向穩(wěn)定性（按雙排架計算、步距1.2m驗算）。 

　　1) 荷載對立桿底部產(chǎn)生的彎矩： 

　　M=qdh2/2+6qs/15=1.2×1000×0.048×62/2+6×1.2×1000×1.3/15=1660.8 N.m 

　　式中：q為風(fēng)荷載，本地區(qū)最大取1.2 KN/mm²；d為立桿直徑,d=48mm；h為立桿高度，h=6.0m；s為梁體側(cè)面單排桿寬度范圍內(nèi)面積，s=1.3m²。 

　　2) 穩(wěn)定性按下式驗算： 

　　N/(ΦA(chǔ))+M/(BA)=25153/(0.195×1810)+1660.8/(0.6×1810)=73＜KAKHf =0.85×0.94×140=111.86 Mpa 

　　式中：Φ為穩(wěn)定系數(shù)，取0.195（步距為1.2）；A為立桿毛截面積，A=1810 mm²；B為立桿橫橋向間距，B=0.6m；KA為與截面有關(guān)的調(diào)整系數(shù)，取0.85；KH為與高度有關(guān)的調(diào)整系數(shù)，取0.94。 
　　 
　　3. 結(jié)論 
　　 
　　該分離立交橋現(xiàn)澆箱梁橋施工是對支架搭設(shè)、材料選用的嚴(yán)格控制以及支架搭設(shè)完成后對預(yù)壓材料及荷載的嚴(yán)格把關(guān)，施工中通過支架沉降觀測點的跟蹤觀測，支架的非彈性變形量均小于3mm，箱梁底板混凝土外表平整度小于5mm，表面輪廓清晰、線條順直，混凝土實體未出現(xiàn)任何裂縫。 

　　實踐證明，本橋支架布設(shè)方案是切實可行的,現(xiàn)澆連續(xù)箱梁做到了內(nèi)實外潔、平整、美觀取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 
　　 
　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1] JTJ 023-85, 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范. 

　　[2] JTJ 021-89, 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范. 

　　[3] JTJ 041-2000, 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范. 

　　[4] 《公路施工手冊》橋涵分冊, 人民交通出版社.
　
原作者： 杜懷德 謝洪波