连续箱梁钢管支架的计算与施工

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一、工程概况

　　
　　下西铺大桥位于贵州六盘水地区红威公路第一合同段，该桥结构为两联4—20m + 4—20m，桥梁全长170m，上部构造采用钢筋骨混凝土箱型梁，箱型梁采用单厢单室。箱梁断面：梁宽8.5m，梁高1.5m，腹板厚度55cm，翼缘板根部厚度为45cm，端部厚度为15cm。桥下净空为2.8m。
　　
　　二、脚手架布置
　　本桥采用现浇梁，钢管支架采用普通钢管脚手架（φ48mm），现浇梁体施工采用满堂式支架，支架基础必须经碾压并硬化达到要求后，再搭设支架。地面进行硬化方法为：场地平整后用压路机压实；铺10cm碎石垫层，后铺C15砼15cm；软弱地段换填片石。
　　钢管上下均采用可调节支撑，支架底托下延桥向垫枕木，所有支架应依据搭设高度设置剪刀撑。
　　
　　三、支架验算如下
　　1．荷载组合。本桥模板支架荷载组合采用新浇筑混凝土自重+钢筋自重+模板及其支架自重+振捣混凝土时产生的荷载的组合形式。
　　即总荷载=新浇筑混凝土自重+钢筋自重+模板及其支架自重+施工荷载的组合形式
　　新浇筑混凝土+钢筋自重采用体积含筋量>2%的自重标准，及
　　N1=V×26kN/m3；
　　混凝土体积用空心板或箱梁混凝土重量在模板底板上的平均数量计算。
　　模板及其支架自重按均布荷载N2=2.5kN/m2计算；
　　施工荷载取值为N3=2.0 kN/m2。
　　则总荷载N（kN/m2）N=N1+N2+N3
　　
　　2．立杆间距计算。根据设计要求，设计荷载不折减，容许应力提高系数1.4，则计算荷载为N0=1.4N
　　
　　根据《公路施工手册—桥涵》（交通部第一公路工程总公司主编），可调早拆翼托设计荷载为：[N]=15KN
　　
　　则单位面积内可调早拆翼托个数，及立杆数量为：n = N0/[N]
　　
　　根据正方形布置原则，则立杆间距设计值为：l=1/n
　　
　　根据l值，取实际施工立杆间距a×b则实际
　　单位面积内立杆数量为n0=1/（a×b）（b>a）
　　实际可承受荷载为:n0×[N]≥N0时满足设计要求。
　　
　　3．小横杆扰度验算
　　在本标段桥梁工程的支架搭设中，楞木均受力于小横杆上，及搁置于a杆上，则楞木受力长度为b。
　　扰度计算均布荷载为q= N0×b
　　扰度计算横杆长度为L=a
　　根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2001），φ48×3.5mm脚手架钢管
　　弹性模量E=2.06×105N/mm2
　　惯性矩I=12.19cm4
　　以材料力学均布荷载作用下简支梁跨中扰度进行计算，则扰度为：v=5qL4/384EI
　　根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2001）
　　跨中许可扰度
　　[v]≤L/150且≤10mm。
　　则v≤[v]时满足设计要求。

4．立杆受压计算
　　本标段桥梁工程模板支架横杆步距均按1m架设，及立杆步距h=1.0m。
　　单杆所受轴力为N=N0×a×b
　　根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2001）
　　立杆计算长度L0=kμh
　　其中，k为计算附加系数，取值为1.155，为考虑脚手架整体稳定因数的单杆计算长度系数μ，根据要求取值为1.70，则
　　L0=1.155×1.7×h
　　φ48×3.5mm脚手架钢管截面回转半径
　　i=1.58cm。
　　则立杆长细比为
　　λ= L0/i
　　根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 130—2001）查表
　　立杆稳定系数ф=0.43
　　立杆横断面为A=4.89cm2,
　　则立杆受压力为P=N/(фA)
　　钢管受压设计值为[P]，则P≤[P]时满足设计要求。

5．地基承载力验算
　　本桥支架底均用C15混凝土进行硬化，厚度为15cm。则支架地基承载力为
　　fg=15MPa。
　　立柱底座采用KTZ.50可调底座，底座受力面积A=50×50mm2。
　　立杆基础平均压力为p=N/A，
　　则p≤fg时满足设计要求。
　　
　　四、以单跨（80m）计算所用架管数量如下
　　1．计算高度，2.8m，立杆单根长2.4m；
　　2．水平杆：三层，横向为6m+4m，纵向为6m杆对接；
　　3．翼缘顶层水平杆：一层，横向为2.5m，纵向为6m杆对接；
　　4．顶层小横杆：底板、肋板、横梁底均为横向布置，1根/排； 翼缘板为横向布置2根/排；
　　5.横向水平杆： 20m÷0.6m = 34列 34列×3层 = 102根， 即6m×102根 = 612m，4m×102根 = 408m；
　　6．纵向水平杆： 14列×3层 = 42根，即20m×42根 = 840m；
　　7．翼缘顶层水平杆：
　　横向：34列×2根 = 68根，即2.5m×68根 = 170m；
　　纵向：6列×1层 = 6根，即20m×6根 = 120m；
　　8．顶层小横杆(横向布置):
　　底板：5m×34根 = 170m；
　　翼缘板：2.5m×34列×4根 = 340m；
　　9．立杆、底板、肋板、翼缘板： 14根×34列 = 476根
　　10．横梁处加密： 5根×4列 = 20根
　　以上合计：476+20 = 496根，即2.4m×496根 = 1190.4m。
　　注：肋板加密处增加纵向水平杆一根，横梁处不考虑纵向水平杆加密，所加密立杆直接固定在横向水平杆上。
　 五、钢管脚手架搭设注意事项
　　立杆：立杆的接头除梗肋处可采用搭接头外，必须采用对接扣件实行对接。搭接时的搭接长度不应小于1m，用不少于3个旋转扣件来扣牢，扣件的外边缘到杆端距离不应小于100mm.相邻两立杆的接头应相互错开，不应在同一步高内，相邻接头的高度差应大于1500mm.大横杆：大横杆的长度不宜小于三跨，一般不小于6m.大横杆对立杆起约束作用。故立杆和大横杆必须用直角扣件扣紧，不得遗漏。上下相邻的大横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆的偏心受荷情况。同一水平内的内外两根大横杆的接头和上下相邻的两根大横杆的接头均应相互错开，不得出现在同一跨间内，相邻接的水平距离应大于1500mm.小横杆：小横杆紧贴立杆布置，用直角扣件扣紧。
　　
斜杆：纵向支撑的斜杆与地面夹角宜在45o~60o范围内。斜杆的搭设是将一根斜杆扣在立杆上，另一根斜杆扣在小横杆的伸出部分上，这样可以避免两根斜杆相交时把钢管别弯。斜杆用扣件与脚手架扣紧的连接头两端距脚手架节点不大于200mm，除两端扣紧外，中间尚需增加2~4个扣结点。斜杆的最下面一个连接点距地面不宜大于500mm，以保证支架的稳定性。斜杆的接长宜采用对接扣件的对接连接。当采用搭接时，搭接长度不小于400mm，并用两只旋转扣件扣牢。
　　
立杆纵横距和步距按支撑设计方案进行施工，立杆间设剪刀撑，剪刀撑应联系3~4根立杆，斜杆与地面夹角为45~60度，剪刀撑应沿步高连续布置，在相邻两排剪刀撑之间，设大斜撑，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或大横杆扣紧外，在其中间应增加2~4个扣结点。
　　
立杆与横杆必须用直角扣扣紧，不得隔步设置与遗漏。相邻立杆的接头位置应错开布置，在不同的步距内，与相近横杆的距离不宜大于纵距的1/3，上下横杆的接长位置应错开布置，在不同的立杆步距中，与相近立杆的距离不大于纵距的1/3.相邻步距的横杆应错开布置在立杆的里侧和外侧，以减少立杆偏心受载情况。
　　
剪刀撑沿架高连续布置，横向也连续布置，纵向每隔5根与立杆设一道，每片架子不少于三道，剪刀撑的斜杆除两端用旋转扣件与脚手架的立杆或横杆扣紧外，在其中应增加2～4个扣结点。 每节点的扣件螺栓施工中都必须用力矩板手进行检查。
　　
钢管支架完成后应做预压试验，以检查支架的压缩量和稳定性。预压可采用施工静载法，水静压法，沙袋静压法等。