1.现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求

采用扣件式钢管脚手架搭设，立杆配有可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设15×15cm方木；纵向方木上设10×10cm的横向方木，其中在墩顶端横梁间距为0.25m、在跨中部位间距为0.3m。模板用厚15mm的优质竹胶合板，横板边角用4cm厚木板进行加强，防止出现波浪形，影响外观。采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60cm×60cm×90cm支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，其中纵横桥向斜撑每1.8m设一道。

2现浇箱梁支架验算

以墩顶端横梁最大截面预应力混凝土箱形连续梁处为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

2.1荷载计算

2.1.1荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴ q₁—— 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m³。

⑵ q₂—— 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q₂＝1.0kPa（偏于安全）。

⑶ q₃—— 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。

⑷ q₄—— 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。

⑸ q₅—— 新浇混凝土对侧模的压力。

⑹ q₆—— 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。

⑺ q₇—— 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：

满堂钢管支架自重

立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距	支架自重q7的计算值(kPa)
60cm×60cm×90cm	3.38

4.1.2荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

模板结构名称	荷载组合
	强度计算	刚度检算
底模及支架系统计算	⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺	⑴＋⑵＋⑺
侧模计算	⑸＋⑹	⑸

2.1.3荷载计算

⑴ 箱梁自重——q₁计算

根据现浇箱梁结构特点，取B－B截面（中支点横梁两侧）具有代表截面进行箱梁自重计算，并对截面下的支架体系进行检算，首先进行自重计算。

① B-B截面（中支点横梁两侧）处q₁计算

 

根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=10.3885-0.775*2=8.84m²,则：

   取1.2的安全系数，则q₁＝37.62×1.2＝45.14kPa

注：B—— 箱梁底宽，取6.11m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。                                      

⑵ 新浇混凝土对侧模的压力——q₅计算

因现浇箱梁采取水平分层以每层25cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=18℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

K为外加剂修正数，取掺外加剂K=1.2

当V/t=1.2/18=0.067＞0.035

h=1.53+3.8V/t=1.53+3.8*0.067=1.78m，

2.2结构检算

2.2.1扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算

本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算。

⑴ 中支点横隔梁两侧B-B截面处

在中支点横梁，钢管扣件式支架体系采用60×60×90cm的布置结构，如图：

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为90cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=35.7kN（路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载［N］=35.7kN）。

立杆实际承受的荷载为：N=1.2（N_G1K+N_G2K）+0.85×1.4ΣN_QK（组合风荷载时）

    N_G1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；

    N_G2K—构配件自重标准值产生的轴向力

    ΣN_QK—施工荷载标准值；

于是，有：N_G1K=0.6×0.6×q₁=0.6×0.6×45.14=16.25KN

N_G2K=0.6×0.6×q₂=0.6×0.6×1.0=0.36KN

 ΣN_QK=0.6×0.6(q₃+q₄+q₇)=0.36×(1.0+2.0+3.38)=2.297KN

则：N=1.2（N_G1K+N_G2K）+0.85×1.4ΣN_QK=1.2×（16.25+0.36）+0.85×1.4×2.297= 22.67KN＜［N］＝35.7kN，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/ΦA+M_W/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（N_G1K+N_G2K）+0.85×1.4ΣN_QK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm²参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm²。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝0.9m。于是，λ＝L/i＝57，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.829。M_W—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

M_W=0.85×1.4×W_K×La×h²/10

W_K=0.7u_z×u_s×w₀

u_z—风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得u_z=1.38

u_s—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得：u_s=1.2

w₀—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4 w₀=0.8KN/m²

故：W_K=0.7u_z×u_s×w₀=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距0.9m，

故：M_W=0.85×1.4×W_K×La×h²/10=0.0536KN

W— 截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

 W=5.08×10³mm³

则，N/ΦA+M_W/W＝22.67×10³/（0.829×489）+0.0536×10⁶/（5.08×10³）＝66.47 KN/mm²≤f＝205KN/mm²计算结果说明支架是安全稳定的。

2.2.2箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用10×10cm方木，方木横桥向跨度在中支点截面处按L＝60cm进行受力计算。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

⑴ 中支点B-B截面处

按中支点截面处3米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度L＝60cm进行验算。

① 方木间距计算

q＝(q₁+ q₂+ q₃+ q₄)×B＝(45.14+1.0+2.5+2)×3=151.92kN/m

M＝(1/8) qL²=(1/8)×151.92×0.6²＝6.8kN·m

W=(bh²)/6=(0.1×0.1²)/6=0.000167m³

则： n= M/( W×［δw］)=6.8/(0.000167×11000×0.9)=4.1(取整数n＝4根)

       d＝B/(n-1)=3/3=1m

       注：0.9为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于1m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n＝3/0.3＝10。

② 每根方木挠度计算

 方木的惯性矩I=(bh³)/12=(0.1×0.1³)/12=8.33×10^-6m⁴则方木最大挠度：f_max=(5/384)×［(qL⁴)/(EI)］=(5/384)×［(265.8×0.6⁴)/(12×9×10⁶×8.33×10^-6×0.9)］=5.54×10^-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10^-3m (挠度满足要求)

③ 每根方木抗剪计算

τ= MPa＜［τ］=1.7MPa符合要求。

 2.2.3底模板计算

箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：

通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m和0.25m时最不利位置，则有：

竹胶板弹性模量E＝5000MPa，方木的惯性矩I=(bh³)/12=(1.0×0.015³)/12=2.8125×10^-7m⁴

⑴ 5－5截面处底模板计算

① 模板厚度计算q=( q₁+ q₂+ q₃+ q₄)l=(83.1+1.0+2.5+2)×0.25=22.15kN/m

则：

模板需要的截面模量：W=m²

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为： 

因此模板采用1220×2440×15mm规格的竹胶板。

② 模板刚度验算f_max=＜0.9×0.25/400m=6.25×10^-3m故，挠度满足要求。

2.2.4侧模验算

根据前面计算，分别按10×10cm方木以25cm和30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：⑴ 10×10cm方木以间距30cm布置① 模板厚度计算

q=( q₄+ q₅)l=(4.0+50.7)×0.3=16.41kN/m

则：

模板需要的截面模量：W=m²

模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：

因此模板采用1220×2440×15mm规格的竹胶板。

② 模板刚度验算

f_max=＜0.9×0.3/400m=7.5×10^-3m

⑵  10×10cm方木以间距25cm布置

2.2.5立杆底座和地基承载力计算

⑴ 立杆承受荷载计算

在中支点两侧立杆的间距为60×60cm，每根立杆上荷载为： 

N＝a×b×q＝ a×b×(q１+q2+q3+q4+q7)

＝ 0.6×0.6×(４５.１４+1.0+1.0+2.0+３.３８)=１８.９１kN

⑵ 立杆底托验算

立杆底托验算：N≤R_d

通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：

N＝a×b×q＝ a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)

＝ 0.6×0.6×(４５.１４+1.0+1.0+2.0+３.３８)=１８.９１kN

底托承载力（抗压）设计值，一般取R_d =40KN;

得：１８.９１KN＜40KN   立杆底托符合要求。

⑵ 立杆地基承载力验算

地基薄弱地段分层换填隧道弃渣并碾压密实，根据经验及试验，地基承载力达到[f_k]= 200～250Kpa（参考《建筑施工计算手册》。

立杆地基承载力验算：≤K·_k

式中： N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；

A_d——为立杆底座面积A_d=15cm×15cm=225cm²；

按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：

，底拖下砼基础承载力满足要求。

底托坐落在15cm砼层上，按照力传递面积计算：

_k为地基承载力标准值；

试验锤击数	3	5	7	9	11	13	15	17	19	21	23
k(Kpa)	105	145	190	235	280	325	370	435	515	600	680

 K调整系数；混凝土基础系数为1.0

按照最不利荷载考虑：=≤K·[_k]=1.0×235KPa

经过计算，地基处理要求贯入试验垂击数必须达到11下。

将混凝土作为刚性结构，按照间距60×60cm布置，在1平方米面积上地基最大承载力F为:

F＝a×b×q＝ a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)

＝ 1.0×1.0×(４５.１４+1.0+1.0+2.0+３.３８)=５２.５２kN，即５２.５２kpa．

则，F＝５２.５２kpa＜[_k]=1.0×235Kpa

经过地基处理后，可以满足要求。

2.2.6支架变形

支架变形量值F的计算：F＝f1＋f2＋f3

①f1为支架在荷载作用下的弹性变形量

由上计算每根钢管受力为１８.９１KN，φ48mm×3.5㎜钢管的截面积为489mm²。

于是f1=б×L/E

б＝１８.９１÷489×10³＝３８.６７N/mm² ，

则f1＝３８.６７×10÷（2.06×10⁵）＝１.８８mm。

②f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量

支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩δ1和方木对方木压缩δ2两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即f2＝δ1＋δ2＝5mm。

③f3为支架地基沉降量计算：

支架地基沉降量按《GBJ7-89规范》推荐地基最终沉降量公式计算：

地基最终沉降量计算

压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值E_SP为：

因4 _SP ≤7，查表取 ，则地基最终总沉降量S为：  

故支架变形量值F为:F＝f1＋f2＋f3=3.28+5+6.31=14.59mm。

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知识点：现浇箱梁满堂支架及模板计算