公路现浇箱梁满堂支架设计与计算

【摘要】满堂支架支设是现浇箱梁施工中最重要、最复杂的工作之一，其质量直接影响着箱梁的质量，所以支架支模方案须经设计验算。基于此，本文对公路现浇箱梁满堂支架设计与计算进行了研究。

【关键词】公路现浇箱梁满堂支架设计 计算

中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

在连续箱形结构梁桥，尤其是城市跨越既有道路桥梁及高速公路互通匝道桥梁施工中，满堂支架现浇工艺由于具有较好的经济性与通用性，成为应用最为成熟的施工方法之一。

一、工程概况

跨省道的某高速公路高架桥设计全长863.1m，为分离式互通双幅八车道主线桥梁。钻孔灌注桩基础，重力式承台，花瓶状墩柱，预应力砼盖梁。上部结构主要为25、30 m 装配式箱梁，跨越既有道路区段设计为左幅(47+2×60+44)m、右幅(49+2×65+49)m 连续箱梁结构。

现浇连续箱梁桥主梁左右幅两联均为直腹桥变高度连续箱梁，梁高为2.0～3.8 m，采用单箱三室断面；腹板变厚范围，中跨为60～65 cm，边跨为44～ 49 cm；标准顶板厚25 cm，标准底板厚25 cm。桥梁设计纵坡为一0.336%，横坡为2％。

二、地基处理及箱梁施工工艺过程

根据设计图纸，结合现场实际情况，上部构造拟采用在经处理的地基表面搭设满堂支架整体现浇方法逐段施工连续箱梁，箱梁砼分2次浇筑成型，首次浇筑至顶板倒角下沿以下2 cm处，第二次浇筑至箱梁顶板顶面。

根据设计提供桩基地质勘探报告及现场桩基钻孔反映的地质情况，支架搭设区域原地面为植被土，下部存在淤泥层，但深度较小，可经换填后压实处理。在桥梁桩基及承成后，对施工区域内的软弱土层进行挖除换填，并采用20 t振动压路机分层压实，保证现场实测压实度在90 以上。地基处理完毕后，采用N10轻型触探仪对地基进行触探试验，计算地基承载力，实测结果必须满足不小于200kPa的要求，对不满足地基承载力要求的采取换填石渣及浇筑砼等措施进行处理直至满足要求。为便于排水，换填后的地基顶面高于原地面不小于50cm，并在平台外缘纵向设60 cm×50 cm矩形排水沟，断面设2 横坡，地表水由横坡汇人纵向排水沟后排出场外。在经处理后的地基表面浇筑10 cm厚C15砼垫层。

满堂支架设计计算

1、满堂支架设计

满堂支架材料采用普通扣件式钢管脚手架。步距1.2 m；纵距，标准区段为0.6 m，纵断面倒角区为0.4 m，翼板区均为0.6 m；横距为(1.2+0.6+0.9+0.45×2+0.9×4+ 0.45×2+ 0.9× 4+0.45×2+0.9×4+0.45×2+0.9+0.6+1.2)m。横断面剪刀撑每6 m设一道，纵向剪刀撑沿支架两侧布满。换填压实后的地基上浇筑10 cm 厚C15砼垫层，垫层表面铺设5 cm厚枕木支垫，枕木以上构件分别为钢底座(底托)、钢管支架、可调钢顶托、槽钢纵梁、10×1025 cm 木枋横梁、18 mm 厚胶合模板。其断面下图所示。

支架各部分验算

（1）箱梁荷载

取腹板底位置横桥向1 m 宽(实际0.8 m 宽)进行验算，因其他部位(底板、翼板区)虽作间距调整，但荷载相对大幅减小，可不作验算。模板、支架自重，胶合板=一0.1 kN／，方木=—7.5 kN／；箱梁砼高度h=3.8 m，新浇钢筋砼重量=3.8×26=98．8 kN／；施工荷载=2.5 kN／；振捣砼产生的荷载=2.0 kN／；其他荷载=2.0 kN／。

（2）底模强度计算

箱梁底模采用高强度胶合板，板厚=18 mm，胶合板方木背肋间距为250 mm，验算模板强度采用宽b=250 mm 的平面胶合板。从模板下方木背肋布置可知，胶合板可看作多跨等跨连续梁，为计算简便，取三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。

①模板力学性能。模板弹性模量E=9×。MPa，根据GB／T17656— 1999及模板样品检验报告，偏安全考虑，容许抗弯应力[]取15 MPa，容许剪应力[r]取1.7 MPa。截面惯性矩I=b／12=25×／12=12.15；截面抵抗矩W =b／6=25×／6=13.5 cm。；截面面积A=bh=25×1.8=45 cm。

②模板受力计算。底模板均布荷载：

式中：Q为最大剪力值。验算刚度时，只考虑模板、砼及其他荷载，不考

虑施工及振动荷载，则：

挠度

综上，模板弯拉应力、抗剪强度和挠度均满足要求，说明其强度满足要求。

（3）纵梁强度计算

纵梁采用[8槽钢，跨径为0.4 m，间距为0.45m。E8槽钢设计参数：=25.3 cm。，截面面积矩=15.1 c，=101 c，A=10.2 c。腹板厚度d=5 mm。纵梁槽钢采用A3钢，[]=145MPa，[]=85 MPa，E=2．1×1MPa。作用在纵梁上的均布荷载

q=127.38×0.45+ 0.1×0.1×0.45×2×0.75×1.2+0.08×1.2=57．5 kN／m

跨中最大弯矩

纵梁弯拉应力

抗剪强度

纵梁挠度

综上，纵梁弯拉应力、抗剪强度和挠度均满足要求，说明其强度满足要求。

（4）立杆的受力验算

立杆的稳定轴向力设计值

N≤Af

式中： 为轴心受压构件的稳定系数，根据长细比查《钢结构设计规范》附录C表C一1取值，=0.578；为长细比，==(120+2×20)／1.58=101.3；为立杆的计算长度，；h为立杆的步距，h=1.2 m；a为立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，a=20cm；i为截面回转半径，i=1.58 cm；I为轴惯性矩，I=12.187；A为立杆的截面面积，A=4.89 c；f为钢材的抗压强度设计值，f=205 N／m。

N=Af=0.578×489×205=57.942 kN，偏安全考虑，取单根立杆允许承载力=35 kN进行验算。模板及楞木自重相对比例较小，验算时忽略。

底板空腹部分。砼自重为(O．8+0．5)×26=33．8 kN／，施工荷载为1．0 kN／，振捣荷载为2 kN／，其他荷载为2 kN／，荷载计算值为(33．8+2)×1．2+(1+2)×1．4=47．16 kN／，每根立杆最大承载面积为0．4×0．9=0．36 ，则每根立杆所受荷载

N=0．36×47．16=17 kN< = 35 kN

(2)翼板部分。砼自重为(0.5+0.18)／2×26=8.8 kN／，施工荷载为1 kN／，振捣荷载为2kN／，其他荷载为2 kN／，荷载计算值为(8．8+2)×1．2+(1+2)×1．4=17．2 kN／，每根立杆承载面积为0．6×1．2=0．72 ，则每根立杆所受荷载

N=0．72×17．2=12．4 kN< = 35 kN

(3)最不利段腹板部分。砼自重为3．8×26=98．8 kN／，施工荷载为1 kN／，振捣荷载为kN／，其他荷载为2 kN／，荷载计算值为(98．8+2)×1．2+(1+2)×1．4=125．16 kN／，每根立杆承载面积为0．6×0．45=0．27 ，则每根立杆所受荷载

N=0．27× 125．16=33．793 kN< =35 kN

综上，立杆的受力满足要求。

（5）支架的压缩变形验算

因最不利段腹板部分支架受力最大，故取该部位支架进行验算。N=33．793 kN，L=10 m，E=2．1×10 MPa，A=489 m，则支架的压缩变形

支架的压缩变形满足要求。

地基承载力及应力验算

立杆地基设计见下图。

支架最大压力出现在腹板底，N=33．793 kN，单根立杆承压面积A=0．4×0．45=0．18 ，则地基承载力

= N／A=33．793／0．18=187．74 kPa

偏安全考虑，要求现场地基承载力大于200kPa，不满足要求的地方需作处理。

总结

对每一座具有不同结构类型和环境条件的预应力现浇箱梁的满堂支架进行符合客观实际情况的设计和验算，可以合理使用周转材料，节约资金，提高效益，避免按经验施工带来的盲目性，杜绝安全质量事故的发生。

参考文献

[1] 李雄斌。 现浇箱梁满堂支架设计和计算探讨[J]. 公路与汽运. 2011(03)

[2] 叶锦华，高飞。 现浇箱梁满堂支架水平承载性能研究[J]. 市政技术. 2010(S1)

[3] 宾武。 桥梁施工中的碗扣满堂支架设计及搭设施工[J]. 科技信息. 2009(27)

[4] 罗维。 塘沽软基区现浇箱梁施工控制和裂缝成因分析[J]. 公路与汽运. 2005(04)

[5] 王晓鹤。 河道内现浇连续箱梁满堂支架施工技术[J]. 河南建材. 2008(05)

[6] 刘奔，于志东。 绥化西互通式立体交叉立交桥现浇箱梁支架的设计与施工[J]. 科技致富向导. 2011(09)