浅谈现浇箱梁支架及模板应力计算

赵翔宇

（山西交通科学研究院，山西 太原 030006）

1 工程概述

K38+427天桥是广东江肇高速公路一座上跨天桥，下部结构采用钻孔灌注桩基础、圆柱墩及柱式台，上部结构为现浇箱梁，箱梁为单箱单室截面，梁高1.6m，跨径组合为：2×30m。

2 施工技术方案

箱梁支架采用满堂门式支架，门式支架上搭设纵横方木，箱梁底模板及侧模板采用厚2 cm的防水胶合板，箱室内模采用防水胶合板。为不影响路基施工和通车要求，在第一跨留施工门洞。门洞部分使用双层贝雷片作支撑梁，梁上铺设I25工字钢和纵横向方木，保证通车净高度为4.2m，门洞净宽3.5m。

3 支架体系受力计算

支架搭设：地基平整、碾压，上层铺6%、15 cm稳定层，10 cm×10 cm方木垫底，后上底托、193门式支架，上面用顶托调平，纵向、横向分配梁用10 cm×10 cm方木。其中横向方木在每跨两端6.71m范围内间距为61 cm布置，其余部位间距为122 cm；纵向方木@30 cm布置，上面铺20mm胶合板。

3.1 门架受力计算

3.1.1 箱梁恒载的计算L=30m

根据设计材料数量表，箱梁1跨方量为C50混凝土150m3；钢筋：31 t，钢绞线：5.03 t。

3.1.2 模板及方木的重量（模板按δ=20mm的胶合板计算）

外模：V1=0.02×（5+1.3×2+1.6×2）×30=6.48 m3；内模：V2=0.02×（4.2×2+1.1×2）×30=6.36m3；纵向方木：V3=（8/0.3+1）×30×0.01=8.4 m3；横向方木：V4=（30/0.6+1）×8×0.01=4.08 m3模板支撑：V5约 7m3；V木=32.32m3；P木=V木×R木=17.8 t。

3.1.3 门式架支架的重量

脚手架自重产生的轴向力NGK1计算门架1榀27.5×9.8×10-3=0.270 kN

交叉支撑2副4×9.8×2×10-3=0.078 kN

连接棒 2个6×2×10-3=0.012 kN；锁臂 2副 0.008 5×2=0.017 kN

纵横杆L=1 668m。

ΣL=1 668m×1.15=1918.2m（1.15为斜杆重系数）

ΣP=1 918.2×3.84+21 000（底托顶托扣件重）=9.56（底托、顶撑、扣件按平均1 kg/m计算）

合计0.377 kN/10×220+9.5=17.8 t

3.1.4 由以上计算可知L=30m的箱梁施工时的最大荷载

Pmax=P砼+P钢+P木+P支架=462 t

3.1.5 支点个数计算

N=22×10×2=440个

3.1.6 每个支点的受力为

P支点=Pmax/N=462/440=1.05 t/个

查《简明施工计算手册》，黏性土承载力基本值[f0]=265 kPa。

由此可以计算同一榀门式架的两个支点的最小承压面积：

用10 cm×10 cm×200 cm方木垫底。其最小安全系数为2.53。

3.1.7 门式架稳定性计算

一榀门架的稳定承载设计值：Nd=φ·A·f=37.267 kN

[P]=37.26 kN＞P支点=10.5 kN；安全系数为3.55（可以）。

3.2 非门洞段底模、纵、横向方木强度计算

根据设计图纸及支架搭设方案，按最不利荷载分析，取1号桥墩顶断面和跨中断面为例进行分析。

3.2.1 1号桥墩顶断面计算

图1 横断面图

砼取2.6 t/m3，作测算为2.82 t/m3，则实际值取2.82 t/m3来计算。

翼缘板部分：P翼顶=28.2×0.15=4.23 kPa

P翼根=28.2×0.40=11.28 kPa

顶板、底板部分：P顶底=28.2×1.6=45.12 kPa

根据《公路桥涵施工技术规范》，施工荷载P施=2.5kPa振捣荷载P振=2kPa其他临时设施构件P其=1kPa。控制最不利荷载进行组合，则：强度用荷载组合为：ΣP=50.62 kPa。

3.2.2 胶合板强度计算

弹性模量、静弯强度根据《桥涵施工手册》。

木胶合板：E木=3.5×103MPa，[σ]木=25MPa

取1 mm宽板条作为计算单元，木合板h=20 mm，解得W=66.7mm3

胶合板的分配梁间距设为300mm，则q=50.62×10-3kN/m

3.2.3 纵向方木强度计算

纵向10 cm×10 cm方木的间距为300mm，跨度为L=0.61m计算，查《简明施工计算手册》得：油松顺纹抗拉[ft]=8.5 MPa，弹性模量E=1×104MPa。

3.2.4 横向方木计算

横向10 cm×10 cm方木的间距为610mm，跨度为L=0.915m计算，查《简明施工计算手册》得：油松顺纹抗拉[ft]=8.5 MPa，弹性模量E=1×104MPa

选用两条横向方木计算：

3.2.5 跨中断面计算

砼取2.6 t/m3,作测算为2.82 t/m3，则实际值取2.82 t/m3来计算：

翼缘板部分：P翼顶=28.2×0.15=4.23 kPa

P翼根=28.2×0.40=11.28 kPa

顶板、底板部分：P顶底=28.2×（0.4+0.25）=18.33 kPa

腹板处集中荷载：

F强=（1.6×0.4+0.2×0.2+0.2×0.6）×28.2=22.56 kN/m

根据《公路桥涵施工技术规范》：

施工荷载P施=2.5 kPa，振捣荷载P振=2 kPa；其他临时设施构件P其=1 kPa。

图2

控制最不利荷载进行组合，则：

计算底板下强度用荷载组合为：ΣP=P顶底+P施+P振+P其=23.83 kPa

计算腹板下强度用荷载组合为：Σq=F强+（P施+P振）×0.5=24.81 kN/m

3.2.6 胶合板强度计算

弹性模量、静弯强度根据《桥涵施工手册》计算。

木胶合板：E木=3.5×103MPa[σ]木=25MPa

取1 mm宽板条作为计算单元，木合板h=20 mm，解得W=66.7mm3

胶合板的分配梁间距设为300mm，则

q=23.83×10-3kN/m

3.2.7 纵向分配梁强度计算

纵向10 cm×10 cm方木的间距为300mm，跨度为L=1.22m计算，查《简明施工计算手册》得：油松顺纹抗拉[ft]=8.5MPa，弹性模量E=1×104MPa。

3.2.8 横向分配梁强检算

选用2条10×10 cm的方木作为横梁：

3.2.9 腹板下横木的检算

腹板下的集中荷载为：q=24.81 kN/m

纵向、横向分配梁采用10 cm×10 cm方木，其跨距L=30 cm：若选用2条10×10 cm的方木作为纵梁

3.3 门洞部分计算

门洞部分纵横向方木同普通段，此处不作计算。

3.3.1 门洞工字钢计算

门洞部分长6m，梁体（包括混凝土、钢筋、钢绞线）和模板、纵横方木总重为：P木=89 t。

q=P木×10/6=89×10/6=148 kN/m

查材料手册 I25工字钢 W=401 cm3，[δ]=170MPa

共铺设 15根工字钢[δ]×15=170×15=2 550＞935MPa，满足要求。

3.3.2 贝雷架基础计算

查《简明施工计算手册》，黏性土承载力基本值[f0]=265 kPa。

工字钢重量P工=3.43 t一片贝雷片重量300 kg，24片重7.2 t

总重P=100 t，地基面积A=1m×1m×6=6m2

4 结束语

通过对支架和模板设计计算及验算，体系整体安全系数满足设计规范的要求，此设计方案既保证了体系的安全，又满足施工进度计划的要求，为现浇箱梁施工设计提供了成功的经验。