現澆箱梁支架驗算探討

林桂明

福建第一公路工程集團有限公司，福建 泉州 362000

1 工程概況

本工程為泉州站與泉州市區的立體式交通樞紐，結合道路總體布置，橋梁設計內容為：A,C 兩條泉州式區通過東西大道與動車站銜接的立交匝道，橋梁長度約為975m。其中C 匝道PC07#～11#墩為30+35+35+30預應力砼箱梁，梁高2.0m，橋面寬度凈8.27～8.3m，采用魚腹板單箱多室結構形式，頂板寬度8.3m,箱梁頂板厚度23cm,腹板厚度40cm，支點位置頂板變厚厚度43cm，底板變厚厚度40cm,腹板變厚厚度60cm,頂底腹板變厚段長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地及山前沖洪積地貌單元，地形變化不大，起伏平緩，局部區域較為軟弱，現狀地面標高9.00～10.79m，箱梁底與地面最大高差為5.9m。根據鉆探揭露，本工程地面以下10m深度范圍內地層主要由由現有道路路基結構層、雜填土、素填土、填碎石、填砂。

2 支架說明

本工程采用M60 承插型盤扣式支架。模板支撐系統的主要承重桿件：立桿鋼管為Φ60mm×3.2mm，水平桿鋼管為Φ48mm×3.0mm，產品全部經熱鍍鋅處理，材質采用Q345B高強度低合金鋼，堅固耐用，在使用過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。支架無任何活動零件，運輸、存儲、搭設、拆除方便快捷。

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

設計計算采用第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 支架設計

支架跨中順橋向布置為90cm，墩柱兩側為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，架體頂托上方鋪設主龍骨，縱橋方向鋪設[10 槽鋼的主龍骨，橫橋向鋪設高度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。根據架體高度設置水平剪刀撐，6m 設置一道，斜桿為豎向剪刀撐。

4 分項系數及調整系數

表1 分項系數及調整系數表

由上表計算強度綜合調整系數為：K=0.9×1.2×1.1=1.19

彈性模量綜合調整系數為：K'=0.85×1.0×1.1=0.94

5 材料參數

表2 材料主要參數表

表3 材料主要參數表

6 荷載計算

（1）現澆砼均布荷載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，荷載分項系數1.3。

（2） 振搗砼產生荷載P3=2.0×1.5=3.0 kPa；

（3） 施工人員及設備荷載,分項系數為1.5。

①計算肋木模板取2.5×1.4=3.5 kN/m2

②計算支承肋木的梁時取1.5×1.4=2.1 kN/m2

③計算立柱時取1.0KPa×1.4=1.4 kPa

7 構件計算

7.1 箱梁梁端腹板計算

7.1.1 模板

模板采用厚1.2cm 竹膠合板，換算為每平方并計入分項系數1.3后為0.111kN/m2。膠合板截面參數及材料力學性能指標:

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

方法一：①彎矩Mmax=0.1×79.79×0.22=0.319kN?m；

②剪力Qmax=0.6×79.79×0.2=9.75kN;

③撓度

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

方法二：同理計算，①彎矩Mmax=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fmax ＝0.00047m ≈0.00075m,滿足要求！

從兩種方法，得出數據差別還是比較大的，顯然后者安全系數更大，但后者中我們可以重新受力驗算，調整擴大肋木間距，為實際施工節省大量的材料。

7.1.2 肋木計算

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

按三等跨連續梁模式計算

①彎矩Mmax=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梁計算。（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

計算支承肋木的橫梁木時、施工人員及設備荷載取2.1kN/m2

故此時模板上的計算荷載＝（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

按三等跨連續梁模式計算

①彎矩Mmax=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 跨中腹板計算

同1 方法，我們計算得均布荷載為27.41kN/m，力學性能均滿足要求！

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最大壓力＝36.828×0.6 ＝22.10kN

立柱在跨中承受上部傳來最大壓力＝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。每節立柱長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 立柱穩定計算

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規范》，附錄D 得Φ ＝0.777，單根鋼管的允許承載力。［N］＝ΦA［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 地基承載力計算

立桿下設置底托，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

一般我們在計算擴散角度時直接查規范，混凝土應力擴散按45° 計算，按照擴散角度計算出相應的邊長，通過邊長計算擴散面積。而實際下底托沿四周擴散，在底托邊角處計算擴散從直線過渡到圓弧。以下按照兩種方法對比：

按照傳統邊長法計算：則地基土所受應力為：σ=N/A=25.53/（0.45×0.45）=126.1kPa

按實際擴散面積法計算：σ=N/A=25.53/0.183=139.5kPa?；滋幚砗?，要求地基承載力不一，我們采取取大值控制。根據以上承載力要求，針對不同區域的原始基礎特點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。

通過對比，實際的受力擴散面積比通過邊長計算的受力面積更小，實際要求承載力會比傳統計算要高一些。我們不難看出，結構受力接觸面邊長越大，兩者計算出的承載力要求差異會越大，在驗算時及時發現，嚴格要求，提高承載力標準，確保為施工安全提供有力技術支持。

9 結束語

橋梁支架驗算的穩定性，強度，變形，關系的工程上人身和財產的安全，文章通過計算分析支架受力驗算，并在驗算過程中分析對比驗算過程探討的兩個問題。

（1）常規模板計算路徑與取肋木凈間距加板厚計算模板路徑不同計算方法，雖后者安全系數更高，但從此方法我們可以重新受力驗證計算，調整擴大肋木間距，進而減少工程造價。

（2）擴散角度計算面積傳統計算方法與實際擴散面積計算方法，得出實際要求承載力更高，要求我們需要調整計算思路，按照實際要求，提高承載力標準，確保工程施工安全。

通過文章驗算探討對比，值得在我們施工驗算中不斷總結經驗，得出最合理、準確的計算方法，為施工過程提供強硬的技術支持，既能保證施工安全，加快施工進度，又能節約材料，同時保證工程質量。故研定方案，便于為支架驗算、施工提供參考借鑒。