浅析某主线桥现浇箱梁支架布设及受力验算

江 涛

（四川亿博工程项目管理有限公司，四川成都610041）

1 工程概况

M 主线桥桥长1045.44m，上部结构为10 联现浇梁，共36 跨。 现以M 左主线桥第九联（M29-M32）为例分析,此联左幅桥长为82.5 米,桥面宽为14.02-10.00 米： 外模板的面积大约是2380m2, 砼方量约为555m3。

支架采用Q235A 级普通钢管碗扣式支架， 钢管规格为Φ48×3.5mm，步距1.2m。

2 排架布置

翼缘板处为120cm*90cm（为方便排架布置采用90cm*90cm 做调整距离用），箱梁的横梁部采用60cm*60cm,从箱梁的实心端到空心端腹部采用90cm*90cm。 箱梁底部采用横向60cm（为方便排架布置，做调整距离用）、90cm，纵向90cm 布置；从腹板厚度变化处到箱梁端部实心段支架采用90cm*60cm 布置。 箱梁实心段每平方米的施工荷载为1.6*2.6*1.2=4.992 吨。 根据脚手架的布置，每根脚手架承担的荷载为4.992*0.36=1.797 吨＜3.2 吨（单根脚手架的允许承载力）。 在脚手架上面纵向铺设10cm*15cm 的方木； 横向10cm*10cm 的方木， 间距为250mm。

在搭设支架的过程中， 支架的纵向每隔5.4 米设置一道剪刀撑，横向每5.4 米设置剪刀撑，剪刀撑按45-60 度设置。

3 支架、模板及木带系力学计算

箱梁外模：面板采用2.44m×1.22m×0.015m 竹胶板，纵向铺设，要求纵、横缝对齐，缝宽不得大于1mm；箱底背材用10cm×15cm 的方木纵向铺设； 横向用10cm×10cm 方木， 间距250mm； 翼板底背材用10cm×10cm 方木纵向铺设， 间距250mm； 用10cm×10cm 方木横向铺设，间距250mm。

箱梁内模：面板采用组合模板，面板底部脚向箱中平伸0.5m，顶板上在每个箱室上面在每跨的1/4 处留1 个1.0m×0.75m 人孔， 便于浇注混凝土和拆除内模及以后的预应力张拉，相邻箱室的人孔要错开位置，防止人孔都在同一截面，削弱了箱梁的受力。 梁底背材纵向用5cm×10cm 的方木，间距250mm；侧面用1 根10cm×10cm 的方木，立木采用5cm×10cm 的方木，纵向间距600mm。

箱梁端模：面板采用厚15mm 的竹胶板，背材采用5cm×10cm 的方木，间距250mm。

3.1 立杆承载力计算

一般箱梁立杆横向间距为600mm（为方便排架布置，做调整距离用）、900mm,立杆纵向间距为900mm。

翼板立杆横向间距为1200mm，纵向间距为900mm。

横梁立杆横向、纵向间距均为600mm

计算参数（见建筑施工手册第197 页表5-17，5-19）：立杆截面积A=489mm2， 立杆的截面抵抗矩W=（5.08*103）mm3， 惯性矩I=12.19*104mm4，立杆的回转半径i=15.8mm。 挡风面积An=1.08m2，迎风面积Aw=1.08m2，基本风压值wk=0.35kN/m2，钢材抗压强度设计值fc=0.205 kN/mm2。 本桥桥高按Hi=9.0 米计算，步距为1.2 米。

1）恒载

a）恒载的标准值Gk

Gk1=Hi(gk1+gk3)+nlagk2（建筑施工手册第193 页公式5-14）

=1.72kN

=0.172T/m2(立杆横向按600mm，纵向按900mm)。

Gk1=Hi(gk1+gk3)+nlagk2

=1.80kN

=0.180T/m2(立杆横向按900mm，纵向按900mm)

Gk1=Hi(gk1+gk3)+nlagk2

=1.89kN

=0.189T/m2(立杆横向按1200mm，纵向按900mm)

式中，系数gk1 查建筑施工手册第195 页表5-8

立杆横向间距600mm 时gk1=0.1127

立杆横向间距900mm 时gk1=0.1220

立杆横向间距1200mm 时gk1=0.1315

系数gk2 查建筑施工手册第195 页表5-10 得0.3475

系数gk3 查建筑施工手册第196 页表5-11 得0.0437

为方便计算，GK1 取大值0.189T/m2

b）模板重量：取0.15T/m2，查《路桥施工计算手册》

c）钢管及扣件自重：（5.8+1.32）*10/1000=0.071T/m2

d）每平方米砼及钢筋平均荷载：

①箱梁Gk2=430*2.6/704.48=1.59T/m2

②翼板Gk2=29.7*2.6/148.5=0.52T/m2

③中横梁Gk2=26.2*2.6/16.38=4.16T/m2

2）活载

a）人员及材料运输：取0.1T/m2，查《路桥施工计算手册》

b）砼冲击力：取0.2T/m2，查《路桥施工计算手册》

c）振动砼产生的荷载：取0.2T/m2，查《路桥施工计算手册》

3）总载荷

①箱梁（立杆间距900mm*900mm）

G=0.189+0.15+0.071+1.59+0.1+0.2+0.2=2.5T/m2

单根立杆承担重量

g=G/n=2.5/(1/0.9/0.9)=2.03T

尽管北辰教堂历史较短，但自2006年依法开展宗教活动以来，一直在维护宗教和谐、促进民族团结等方面发挥着积极作用。

②翼板（立杆间距1200mm*900mm）

G=0.189+0.15+0.071+0.52+0.1+0.2+0.2=1.43T/m2

单根立杆承担重量g=G/n=1.43/(1/1.2/0.9)=1.54T

③中横梁（立杆间距600mm*600mm）

G=0.189+0.15+0.071+4.16+0.1+0.2+0.2=5.07T/m2

单根立杆承担重量

g=G/n=5.07 /(1/0.6/0.6)=1.83T

4）立杆稳定性验算

a）确定材料强度附加分项系数

η=μ/μ0（查建筑施工手册第198 页公式5-43）

查表5-22 得μ0min=1.494 μ0max=1.873

ηmin=0.817 ηmax=1.024

Rm=1.59(1+0.9(η+λ))/1+λ+η（最大值）

=1.432（查建筑施工手册第192 页表5-5 中组合风荷载轴心受压构件）

b）确定稳定系数ψ(μ 查建筑施工手册第198 页表5-20, h 为步距)

长细比λ= μh/i =1.53*1.2/0.0158=116

查建筑施工手册第197 页表5-18 可得 ψ=0.476

c）计算轴心力设计值N=ψAfc =0.476*489*205=4.77T

由此可见：g=2.03T

d）现浇最大支座弯矩：

Mw=0.12qWkh2(h 为步距)（建筑施工手册第197 页公式5-33）=0.12*0.32*1.22=0.055kN.M=55kN.mm

qWk=Ln*An*wk/Aw （建筑施工手册第198 页公式5-34）

=0.9*1.08*0.35/1.08=0.32kN/m

e）验算稳定

N’=1.2×g=1.2×2.03=2.436T

N’/ψA+Mw/W≦fc/0.9Rm（建筑施工手册第197 页公式5-32）

2.436*10/0.476*489+55/5.08*103≦0.205/0.9*1.432

0.1047+0.0108≦0.1591

0.1155≦0.1591

由以上计算可得,设计演算符合规范要求。

②不组合风荷载稳定性验算

a）确定材料强度附加分项系数

η=μ/μ0（查建筑施工手册第198 页公式5-43）查表5-22 得μ0min=1.494 μ0max=1.873

ηmin=0.817 ηmax=1.024

Rm=1.59(1+η)/1+1.17η（最大值）

=1.477（查建筑施工手册第192 页表5-5 中不组合风荷载轴心受压构件）

b）确定稳定系数ψ(μ 查建筑施工手册第198 页表5-20, h 为步距)

长细比λ=μh/i =1.53*1.2/0.0158=116

查建筑施工手册第197 页表5-18 可得ψ=0.476c. 计算轴心力设计值N=ψAfc

=0.476*489*205=4.77T

由此可见：g=2.03T

d）现浇最大支座弯矩

Mw=0.12qWkh2(h 为步距)（建筑施工手册第197 页公式5-33）

=0.12*0.32*1.22 =0.055kN.M=55kN.mm

qWk=Ln*An*wk/Aw（建筑施工手册第198 页公式5-34）

=0.9*1.08*0.35/1.08=0.32kN/m

e）验算稳定

N’=1.4×g=1.4×2.03=2.842T

N’/ψA≦fc/0.9Rm（建筑施工手册第197 页公式5-30）

2.842*10/0.476*489≦0.205/0.9*1.477

0.1221≦0.1542

0.1221≦0.1542

由以上计算可得,设计验算符合规范要求。

3.2 支架模板、木带系验算

检算依据：竹材物理力学性能指标：弹性模量E=1.0×104MPa；静曲强度f=70MPa。 容许挠度：竹胶合板板面W≤L1/300 且w≤1mm（清水混凝土）；竹模板横肋（横向方木）w≤L/250（表板纤维方向）；模板支撑（纵向方木）w≤L/250（模板主肋方向）。 方木容许强度15MPa，弹性模量10GPa。

简化为简支梁计算，既方便了计算又增加了安全系数。

①竹胶合板受力计算

a）箱梁底模竹胶合板

取横向0.9m，纵向0.25m 为计算单元，G=2.5T/m2，则该单元内受力荷载为0.56T， 作用在纵向匀布荷载q=0.56T/0.25m=2.24T/m=22.4 kN/m

W=bh2/6=3.75*10-5m3I=bh3/12=2.81*10-7m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*22.4kN/m*（0.25m）2=175N·m

σ=Mmax/W=175 N·m/3.75*10-5m3=4.7MPa＜f=70MPa

fmax=5qL4/384EI=5*22.4kN/m*（0.25m）4/384/104MPa/2.81*10-7m4

=0.405mm＜L/300=0.833mm

b）翼板底模竹胶合板

取横向1.2m，纵向0.25m 为计算单元，G=1.43T/m2，则该单元内受力荷载为0.43T， 作用在纵向匀布荷载q=0.43T/0.25m=1.72T/m=17.2 kN/m

W=bh2/6=3.75*10-5m3I=bh3/12=2.81*10-7m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*17.2kN/m*（0.25m）2=134N·m

σ=Mmax/W=134 N·m/3.75*10-5m3=3.6MPa＜f=70MPa

fmax=5qL4/384EI=5*17.2kN/m*（0.25m）4/384/104MPa/2.81*10-7m4

=0.311mm＜L/300=0.833mm

c）中横梁底模竹胶合板

取横向0.6m，纵向0.25m 为计算单元，G=5.07T/m2，则该单元内受力荷载为0.76T， 作用在纵向匀布荷载q=0.76T/0.25m=3.04T/m=30.4 kN/m

W=bh2/6=3.75*10-5m3I=bh3/12=2.81*10-7m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*30.4kN/m*（0.25m）2=238N·m

σ=Mmax/W=238N·m/3.75*10-5m3=6.3MPa＜f=70MPa

fmax=5qL4/384EI=5*30.4kN/m*（0.25m）4/384/104MPa/2.81*10-7m4

=0.550mm＜L/300=0.833mm

②横向方木受力计算

方木容许强度15MPa，弹性模量10GPa

a）箱梁横向方木（截面为10cm*10cm 的方木）

取横向0.9m，纵向0.25m 为计算单元，G=2.5T/m2，则该单元内受力荷载为0.56T，作用在横向匀布荷载q=0.56T/0.9m=0.62T/m=6.2kN/m

W=bh2/6=1.67*10-4m3I=bh3/12=8.33*10-6m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*6.2kN/m*（0.9m）2=628N·m

σ=Mmax/W=628N·m/1.67*10-4m3=3.8MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*6.2kN/m*（0.9m）4/384/104MPa/8.33*10-6m4

=0.636mm＜L/250=3.6mm

b）翼板横向方木（截面为10cm*10cm 的方木）

取横向1.2m，纵向0.25m 为计算单元，G=1.43T/m2，则该单元内受力荷载为0.43T，作用在横向匀布荷载q=0.43T/1.2m=0.36T/m=3.6kN/m

W=bh2/6=1.67*10-4m3I=bh3/12=8.33*10-6m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*3.6kN/m*（1.2m）2=648N·m

σ=Mmax/W=648N·m/1.67*10-4m3=3.9MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*3.6kN/m*（1.2m）4/384/104MPa/8.33*10-6m4

=1.167mm＜L/250=4.8mm

c）中横梁横向方木（截面为10cm*10cm 的方木）

取横向0.6m，纵向0.25m 为计算单元，G=5.07T/m2，则该单元内受力荷载为0.76T，作用在横向匀布荷载q=0.76T/0.6m=1.27T/m=12.7kN/m

W=bh2/6=1.67*10-4m3I=bh3/12=8.33*10-6m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*12.7kN/m*（0.6m）2=572N·m

σ=Mmax/W=572N·m/1.67*10-4m3=3.4MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*12.7kN/m*（0.6m）4/384/104MPa/8.33*10-6m4

=0.257mm＜L/250=2.4mm

③纵向方木受力计算

a）箱梁纵向方木（截面为10cm*15cm 的方木）

取横向0.9m，纵向0.9m 为计算单元，G=2.5T/m2，则该单元内受力荷载为2.03T，作用在纵向匀布荷载q=2.03T/0.9m=2.26T/m=22.6kN/m

W=bh2/6=3.75*10-4m3I=bh3/12=2.81*10-5m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*22.6kN/m*（0.9m）2=2288N·m

σ=Mmax/W=2288N·m/3.75*10-4m3=6.1MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*22.6kN/m*（0.9m）4/384/104MPa/2.81*10-5m4

=0.687mm＜L/250=3.6mm

b）翼板纵向方木（截面为10cm*15cm 的方木）

取横向1.2m，纵向0.9m 为计算单元，G=1.43T/m2，则该单元内受力荷载为1.54T，作用在纵向匀布荷载q=1.54T/0.9m=1.71T/m=17.1kN/m

W=bh2/6=3.75*10-4m3I=bh3/12=2.81*10-5m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*17.1kN/m*（0.9m）2=1731N·m

σ=Mmax/W=1731N·m/3.75*10-4m3=4.6MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*17.1kN/m*（0.9m）4/384/104MPa/2.81*10-5m4

=0.520mm＜L/250=3.6mm

c）中横梁纵向方木（截面为10cm*15cm 的方木）

取横向0.6m，纵向0.6m 为计算单元，G=5.07T/m2，则该单元内受力荷载为1.83T，作用在纵向匀布荷载q=1.83T/0.6m=3.05T/m=30.5kN/m

W=bh2/6=3.75*10-4m3I=bh3/12=2.81*10-5m4

Mmax=1/8*q*L2=1/8*30.5kN/m*（0.6m）2=1373N·m

σ=Mmax/W=1373N·m/3.75*10-4m3=3.7MPa＜f=15MPa

fmax=5qL4/384EI=5*30.5kN/m*（0.6m）4/384/104MPa/2.81*10-5m4

=0.183mm＜L/250=2.4mm

由以上计算可得,设计验算符合规范要求。

［1］沿新路互通立交工程施工设计图[S].

［2］建筑施工手册[S].4 版.

［3］路桥施工计算手册[S].

［4］GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准[S].

［5］沿新路互通立交招标文件和现场调查资料[S].