基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計算探討

袁濤

（蘭州市政建設(shè)集團有限責任公司，甘肅　蘭州　730030）

基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計算探討

袁濤

（蘭州市政建設(shè)集團有限責任公司，甘肅蘭州730030）

滿堂支架是以多支點分散荷載的方式傳向地基，廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中。如支架在設(shè)計、施工過程中出現(xiàn)問題導(dǎo)致支架過早破壞，會嚴重影響橋梁的正常施工進度。介紹滿堂支架的結(jié)構(gòu)形式、工程背景，依據(jù)相關(guān)國家規(guī)范和施工設(shè)計要求，結(jié)合某輔道橋橋梁工程實例，進行了滿堂支架的載荷分析、強度及剛度驗算。

箱梁碗扣式；滿堂支架；載荷；承載力

0　引言

為了滿足我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要和經(jīng)濟發(fā)展的要求，新建道路橋梁工期大都緊張，而滿堂支架施工方法具有施工工期短、搭設(shè)拆裝簡便、容易控制施工量和線形等特點，廣泛應(yīng)用于城市橋梁建設(shè)中。因此滿堂支架設(shè)計及驗算是箱梁澆筑施工前進行的一項重要技術(shù)工作，直接影響箱梁施工質(zhì)量、進度及成本。同時，滿堂支架上的預(yù)應(yīng)力箱梁梁段后張拉過程中，會引起荷載重新分布，這對滿堂支架的設(shè)計、穩(wěn)定性、強度等提出更高的要求，有必要在施工前做精確的計算以保證施工安全和工程的質(zhì)量。目前，我國尚未制定滿堂支架設(shè)計和施工的技術(shù)規(guī)范，設(shè)計施工僅參考相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標準，設(shè)計資料僅需現(xiàn)澆箱梁采取滿堂支架施工，未涉及詳細的設(shè)計及驗算資料，具體計算工作由施工單位完成［1，2］。本文結(jié)合某輔道橋橋梁工程實際，依據(jù)相關(guān)國家規(guī)范和施工設(shè)計要求，進行了載荷分析及滿堂支架強度、剛度驗算。

1　滿堂支架簡介

滿堂支架設(shè)計對象主要包括模板、支架、地基和基礎(chǔ)四個方面，滿堂支架位于現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁下部，支架結(jié)構(gòu)主要承受來自上部傳遞下來的壓力荷載。對于因受壓、受彎和受剪等存在受壓區(qū)的構(gòu)件，如果在技術(shù)上處理不當，就可能使鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體失穩(wěn)或者局部失穩(wěn)的情況。失穩(wěn)前的結(jié)構(gòu)物變形可能是很微小的，突然失穩(wěn)使結(jié)構(gòu)物的幾何變形急劇改變而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物完全喪失抵抗力，以致整體塌落。

2　工程背景

某輔道橋橋梁采用一聯(lián)（27+40+27）m預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁和一聯(lián)（20+20）m鋼筋混凝土箱型連續(xù)梁，箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱雙室，變高度、變截面結(jié)構(gòu)，梁高1.4 m。箱梁截面尺寸：箱型梁頂寬7.7 m，底寬4.9 m，直腹板，箱型梁翼緣板懸臂長度1.4 m，懸臂端部厚0.15 m，懸臂根部厚0.4 m；頂板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，底板厚0.25 m，箱梁端部及中跨支點設(shè)橫隔梁；端橫梁厚1.0 m，中橫隔梁厚1.0 m，另外在每跨跨中設(shè)厚0.3 m的橫隔板。

3　載荷分析

采用等截面等跨度連續(xù)梁的力的疊加原理進行計算，具體計算過程如下：

（1）支座位置梁高為2.5 m，只對4.9 m寬主箱梁進行計算。鋼筋混凝土取26 kN/m3，荷載分項系數(shù)取1.2；F1=（4.9×2.5×1×26×1.2）/（4.9×1）=78 kN/m2。

（2）距橋墩中心6 m處梁高2.08 m，頂板厚0.25 m，底板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，腹板頂部三角塊為0.6 m×0.2 m，腹板底部三角塊為0.2 m×0.2 m，只對4.9 m寬主箱梁進行計算，F(xiàn)2=24.67 kN/m2。

（3）導(dǎo)管及振動棒的沖擊力。導(dǎo)管：荷載取2 kN/m2，分項系數(shù)取1.4，F(xiàn)3=2×1.4=2.8 kN/m2；振動棒：荷載取2 kN/m2，分項系數(shù)取1.4，F(xiàn)4=2×1.4=2.8 kN/m2。

（4）模板、連接件及橫楞。荷載取0.75 kN/m2，分項系數(shù)取1.2，F(xiàn)5=0.75×1.2=0.9 kN/m2。

4　滿堂支架承載力計算

4.1橋墩中心兩側(cè)6 m范圍處滿堂架計算

（1）強度驗算

每根方木 q（均布荷載）=Fa=32.57×0.9= 29.31 N/mm，按照支點處彎矩進行計算［3］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×29.31×9002=2.37× 106N·mm。

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（2.37×106）/（5.63×105）= 4.21 N/mm2。

方木按紅松木計，其容許順紋彎應(yīng)力：

［δ］=12N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗算

IX（截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωma（x最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 29.31×9004）/（100×9×103×4.22×107）=0.34 mm。容許撓度［ω］=900/400=2.25 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。撓度驗算時應(yīng)疊加上集中力產(chǎn)生的撓度。

（3）滿堂支架

N＜［N］，符合要求。

4.2橋墩中心兩側(cè)6 m范圍內(nèi)

（1）強度驗算

每根方木q（均布荷載）=Fa=85.9×0.45=38.655 N/mm，按照支點處彎矩進行計算［4］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×38.655×4502=7.83× 105N·mm

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（7.83×10）5（/5.63×10）5=1.39 N/mm2

方木按紅松木計，其容許順紋彎應(yīng)力：

［δ］=12 N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗算

I（X截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωmax（最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 38.655×450）4（/100×9×103×4.22×10）7=0.028 mm。容許撓度［ω］=450/400=1.13 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。

（3）滿堂支架。

在支架設(shè)計計算過程中，應(yīng)考慮張拉預(yù)應(yīng)力對滿堂支架的受力影響，應(yīng)對支架兩端采取相應(yīng)的加固措施以保證安全施工。

5　結(jié)語

滿堂支架法在橋梁建設(shè)施工中應(yīng)用廣泛，碗扣式滿堂支架的載荷分析及承載力計算在橋梁安全施工過程顯得尤為重要。本文介紹了滿堂支架的結(jié)構(gòu)形式、工程背景。依據(jù)相關(guān)國家規(guī)范和施工設(shè)計要求，對碗扣式滿堂支架進行了載荷分析及強度、剛度驗算，采用合理的計算方法和結(jié)構(gòu)配置形式以保證橋梁結(jié)構(gòu)的施工安全及質(zhì)量。

［1］李雄斌.現(xiàn)澆箱梁滿堂支架設(shè)計與計算探討 ［J］.公路與汽運，2011（3）：159-161.

［2］TJ166-2008，建設(shè)施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］黃小清，曾慶敦.工程結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［4］毛瑞詳，程翔云.公路橋涵設(shè)計手冊:基本資料［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445

B

1009-7716（2016）06-0232-02

2016-01-18

袁濤（1976-），男，甘肅蘭州人，高級工程師，項目經(jīng)理，從事市政項目管理工作。