小郑庄南跨渠连续箱梁盘销式支架材料的应用

摘 要：本研究以小郑庄南生产桥为研究案例，研究了跨渠连续箱梁盘销式支架材料的具体应用，分析了跨支架布设方案，对跨现浇支架检算与圆盘架搭设等具体技术环节进行了研究。

关键词：连续箱梁；塑料模板；支架；材料；应用

中图分类号：U445 文献标识码：B

1 工程概况

小郑庄南生产桥位于河南省郑州市东南小郑庄南，属于南水北调中线工程总干渠河南渠段郑州2段路渠交叉建筑物，桥与总干渠中线的交点坐标X=3833301.682，Y=475967.214， 与渠道夹角为40°，该生产桥设计轴线长160m，为5跨，总跨度（30+30+40+30+30）m，桥面净宽度4.5m。梁体为单箱单室截面，梁高2.0m，桥宽5.5m，底宽3m：箱梁两侧悬臂板长度均为1.25m，悬臂板端部厚15cm，悬臂板根部厚0.4m。箱梁混凝土采用C50，全桥共计572m3。

2 第2～4跨支架布设方案

（1）分层回填、夯实，层厚不超过30cm，边坡坡度1：1，顶面层30cm采用三七灰土填筑，表面浇筑20cm厚C20混凝土垫层。为防止雨季雨水对边坡的影响，采取彩条布对边坡进行封闭。

（2）第2～4跨支架采用落地满堂圆盘架，尺寸为6m×8.4m（宽×高），立杆纵距1.5m，横距均为1.2m，步距为1.5m。临近桥墩（桥台）处支架做加密处理，支架纵距由1.5m缩小为0.9m，横距和步距不变。

（3）支架应在每个1.2m×1.5m×1.5m（横距×纵局×步距）框架内设置剪刀撑。

（4）支架下部安装底托，支架顶部安装顶托，梁底板处自下而上安装14号工字钢横向围檩（间距1.5m），底板下10cm×10cm塑料方木纵向围檩（间距10cm），最后铺设1.5cm厚塑料模板。翼缘板部位自下而上安装10号工字钢纵向围檩（间距90cm），5cm×10cm方木横向围檩（间距20cm）。为改善支架受力条件，顶托与底托调节高度应控制在25cm以内。

（5）顶层支架两侧应安装1.5m防护围栏。作业平台处应满铺5cm厚马道板。

4 第2～4跨现浇支架检算

4.1 支架材料（见表1）

4.2 跨中A-A截面

4.2.1 荷载分析

等截面连续箱梁，截面高度2.0m，连续箱梁断面以跨中截面为主，根据箱梁横断面的形状及支架布置形式，为了使支架受力比较合理，将跨中A-A截面大致划分6块（图1），各块的宽度内均按照均匀荷载进行假设。各分块的面积如下：

（1）自重荷载

q1，1=0.252×26/1.15=5.7 kN/m2；

q1，2=0.961×26/0.7=35.69 kN/m2；

q1，3=（0.396+0.36）×26/1.8=10.92 kN/m2；

（2）模板及支撑自重产生的荷载：q2=1.6 kN/m2

（3）倾倒砼时产生的冲击荷载：q3=2.0 kN/m2

（4）振捣砼时产生的荷载（对底模板）：q4=2.0 kN/m2

（5）人和机具活载：q5=2.0 kN/m2

荷载分项系数混凝土自重取1.2，可变荷载系数取1.4

则翼缘板处作用在模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，1+ q 2）+1.4×（q3+ q4+ q5）=17.16 kN/m2

腹板处作用在底模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，2+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=53.15 kN/m2

底板处作用在底模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，3+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=23.42 kN/m2

4.2.2 塑料模板受力计算

腹板下塑料模板受力最大。塑料模板支撑在顺桥向布置的10cm×10cm方木上，中心间距0.1m，承受均布荷载，计算单位宽度1mm，按简支梁建模计算。塑料模板所受最大弯矩 为Max=66.44N·mm，最大剪力为QMax=2.66N。

弯曲正应力：

剪应力：

挠度：

f=5 ql4/384EI=5×0.05315×1004/（384×104×2.81×102）=0.02mm < L/400=0.25mm 刚度满足要求。

4.2.3 第一层10cm×10cm方木受力验算

第一层围檩沿纵桥向布置，下部支撑为沿横桥向布置的14号工字钢，间距1.5m。将围檩的受力可以简化为受均布荷载作用下2跨连续梁进行验算。腹板下荷载为：53.15×0.1=5.32kN/m；底板下荷载为23.42×0.2=4.68kN/m，翼缘板下荷载为17.17×0.2=3.43kN/m。

1）腹板下受力验算通过模型可得，第一层方木在腹板处所受最大弯矩为Max=1.5×106N·mm，最大剪力为QMax=4987.5N。

弯曲正应力：

剪应力：

挠度：

f=0.521ql4/100EI=0.521×5.32×15004/（100×104×8.33×106）=1.68mm < l/400

=3.75mm

第一层方木围檩在腹板下的支反力R1=2.99kN，R2=9.97kN，R3=2.99kN。挠度满足要求

2）底板下受力验算通过模型图得出由于作用于底板下的线荷载小于作用于腹板下的线荷载，故弯曲正应力、剪应力、挠度不再计算。

第一层方木围檩在底板下的支反力R1=2.63kN，R2=8.77kN，R3=2.63kN。

4.2.4 翼缘板下第二层10号工字钢受力验算

翼缘板下第二层分配梁为纵桥向布置的两根10号工字钢，工字钢承受的线荷载为17.16×1.15/2=9.87kN/m。下部支撑为沿纵桥向布置的立杆，间距1.5m。将10号工字钢的受力可以简化为受均布荷载作用下3跨连续梁进行验算。采用miadas2006软件进行分析，经计算得出：

f==0.692mm < l/400=1500/400=3.75mm（刚度满足要求）。

4.2.5 第二层14号工字钢验算

工字钢主要承受来自10×10cm方木传来的集中力作用。集中力大小取10×10cm方木验算中的最大支反力，由4.2.3 中计算可知腹板下的纵向方木最大支反力为9970N，底板下的最大支反力为8770N，翼缘板的最大支反力为17.17×0.9×1.5=23180N。将工字钢视为支撑在立杆上的连续梁，经验算

f==0.997mm < l/400=1200/400=3mm（刚度满足要求）。

4.3 梁端B-B截面

结合本梁端B-B截面的情况，对等截面连续箱梁，截面高度2.0m，连续箱梁断面以跨中截面为主，梁端处截面与跨中截面尺寸不同，根据箱梁横断面的形状及支架布置形式，为了使支架受力比较合理，将支点B-B截面大致划分6块（图2），各块的宽度内均按照均布荷载进行假设。各分块的面积如下。

（1）自重荷载：

q1，1=0.252×26/1.15=5.7 kN/m2；q1，2=1.229×26/0.7=45.65 kN/m2； q1，3=（0.46+0.76）×26/1.8=17.62 kN/m2；

（2）模板及支撑自重产生的荷载：q2=1.6 kN/m2

（3）倾倒砼时产生的冲击荷载：q3=2.0 kN/m2

（4）振捣砼时产生的荷载（对底模板）：q4=2.0 kN/m2

（5）人和机具活载：q5=2.0 kN/m2

荷载分项系数混凝土自重取1.2，可变荷载系数取1.4

则翼缘板处作用在模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，1+ q 2）+1.4×（q3+ q4+ q5）=17.16 kN/m2

腹板处作用在底模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，2+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=65.1 kN/m2

底板处作用在底模板上的荷载为：q =1.2×（q 1，3+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=31.46 kN/m2

4.3.2 塑料模板受力计算

腹板下塑料模板受力最大。塑料模板支撑在顺桥向布置的10cm×10cm方木上，中心间距0.1m，承受均布荷载，计算单位宽度1mm，按简支梁建模计算。经计算可得，塑料模板所受最大弯矩 为Max=81.38N·mm，最大剪力为QMax=3.26N。

弯曲正应力：

剪应力：

挠度：

f=5 ql4/384EI=5×0.0651×1004/（384×104×2.81×102）=0.03mm < L/400=0.25mm 刚度满足要求

4.3.3 第一层10×10cm方木受力验算

第一层围檩沿纵桥向布置，下部支撑为沿横桥向布置的14号工字钢，在靠近梁端3.6m范围内工字钢间距由1.5m调整为0.9m（1.2m过渡）。将围檩的受力可以简化为受均布荷载作用下2跨连续梁进行验算（间距按1.2m计算）。腹板下荷载为：65.1×0.1=6.51kN/m；底板下荷载为31.46×0.2=6.29kN/m，翼缘板下荷载为17.17×0.2=3.43kN/m。经计算腹板下受力最大，第一层方木在腹板处所受最大弯矩为Max=1.17×106N·mm，最大剪力为QMax=4882.5N。

挠度：f=0.521ql4/100EI=0.521×6.51×12004/（100×104×8.33×106）=0.84mm < l/400=3mm（刚度满足要求）

由于第一层方木在梁端部位的最大弯矩、剪力和挠度均小于跨中A-A截面的验算数据，所以强度、刚度满足要求。由此可知第二层14号工字钢分配梁以及立杆受力均小于跨中截面的验算结果。

4.4 立杆受力检算

根据跨中截面第二层工字钢计算结果知，立杆承受的最大轴力为R=69.15kN。立柱步距1.5m，按两端铰接（偏于安全）进行计算。

（1）强度验算：单根钢管Ф60mm×3.2mm，其承受的允许压力为：

满足强度要求式中：D—钢管外径，d—钢管内径，[σ]=300MPa为Q245钢的设计应力。

（2）稳定性验算

钢管的回转半径为：

长细比：

式中：u—杆件长度系数 ，取u=1.0 l—杆件几何长度，取l =1500mm查《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》》（JGJ231-2010）附D-2表：Φ=0.675。计算压杆的应力（忽略钢管自重）

故稳定性满足规范要求。

4.5 基底验算

支架基础采用素土分层回填、夯实，浇筑0.2m厚C20混凝土垫层，由于立杆间排距为1.2m×1.5m，单杆受力大，对地基承载力要求高，为确保安全，立杆下沿横桥向铺设16号槽钢，加大立杆受力面积，分散应力。基底应力计算：

其中：0.2m为混凝土垫层厚度；30°为应力扩散角。

5 圆盘架搭设

1）基础放样：依照支撑架配置图纸上尺寸标注，正确放样并使用墨斗弹线。

2）检查放样点是否正确，根据立杆的位置放置可调节底座，横桥向在每排可调节底座下布置一道18号槽钢垫板，槽钢长度4m，增强支架整体受力效果，分散集中应力。

3）架体搭设应按先立杆后水平杆再斜杆的顺序搭设，形成基本的架体单元，应以此扩展搭设成整体支架体系。

4）立杆应通过立杆连接套管连接，在同一水平高度内相邻立杆连接套管接头的位置宜错开，且错开高度不宜小于75mm。模板支架高度大于8m时，错开高度不宜小于500mm。

5）水平杆扣接头与连接盘的插销应用铁锤击紧至规定插入深度的刻度线。

6）每搭设一步支模架后，应及时校正水平杆步距，立杆的纵、横距，立杆的垂直偏差和水平杆的水平偏差。立杆的垂直偏差不应大于模板支架总高度的1/500，且不得大于50mm。

7）在立杆顶部设置可调节顶托，其丝杆外露长度严禁超过400mm，可调顶托插入立杆长度不得小于150mm。

8）模板支架最顶层的水平杆步距应比标准步距缩小一个盘扣间距。

9）模板支架可调底座丝杆外露长度不得超过300mm，作为扫地杆的最底层水平杆离地高度不应大于550mm，当单肢立杆荷载设计值不大于40kN时，底层的水平杆步距可按标准步距设置，且应设置竖向斜杆；当单肢立杆荷载设计值大于40kN时，底层的水平杆应比标准步距缩小一个盘扣间距，且应设置竖向斜杆。

参考文献

[1]大跨度跨线现浇连续箱梁支架设计[J].交通科技，2007（04）.