拱橋模板支架架設(shè)及驗(yàn)算

黎龍鳳　徐長清

(高郵市水利局， 江蘇 高郵　225600)

拱橋模板支架架設(shè)及驗(yàn)算

黎龍鳳徐長清

(高郵市水利局， 江蘇 高郵225600)

【摘要】本文對(duì)高郵市清水潭濕地旅游度假區(qū)拱橋模板架設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，分別從線荷載設(shè)計(jì)、集中荷載設(shè)計(jì)、抗壓強(qiáng)度、受壓截面最大毛截面抵抗距等方面進(jìn)行驗(yàn)算，其驗(yàn)算結(jié)果可為相關(guān)工程施工提供一些經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】拱橋; 支架架設(shè)及驗(yàn)算; 荷載組合

1工程概況

高郵市清水潭濕地旅游度假區(qū)東入口主干路新建橋梁工程，設(shè)計(jì)橋長28m，橋?qū)?2.5m，系一座3孔連續(xù)鋼筋混凝土現(xiàn)澆拱橋，拱軸線線形采用圓弧形；孔拱板凈跨徑中孔為780cm、邊孔為590cm，矢跨比為1/2；中跨拱圈厚度40cm，邊跨拱圈厚度35cm，采用C30混凝土澆注成型。下部結(jié)構(gòu)橋墩、臺(tái)均采用剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。采用天然地基基礎(chǔ)，地基承載力為150kPa。

下面將為該拱橋施工模板及支架的架設(shè)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

2滿布式支架架設(shè)及驗(yàn)算

2.1荷載標(biāo)準(zhǔn)值及分項(xiàng)系數(shù)(見表1)

表1　荷載標(biāo)準(zhǔn)值及分項(xiàng)系數(shù)

2.2　荷載組合(見表2)

2.3　材料計(jì)算參數(shù)(見表3)

2.4拱板模板計(jì)算

模板面板采用15cm高強(qiáng)度多層板：E=4.5×103N/mm2，[σ]=14.84N/mm2；

板底主龍骨采用φ48×3.2鋼管；

次龍骨采用50mm×100mm方木，E=9000N/mm2，[σ]=13N/mm2；[τ]=1.4N/mm2。

2.4.1荷載計(jì)算

a.模板及支架自重標(biāo)準(zhǔn)值： 0.35kN/m2

b.混凝土標(biāo)準(zhǔn)值： 24kN/m3

c.鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值： 1.648kN/m3

d.施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 2.5kN/m2(集中荷載P=2.5kN)

2.4.2計(jì)算次龍骨間距(驗(yàn)算面模板承載能力、剛度)

承載能力驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取2.5kN/m2)；

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2；

單位寬面板可視為梁，次龍骨作為梁支點(diǎn)按三跨連續(xù)梁考慮，取寬度1.0m，高度0.15m；

彎距：Mmax=0.117ql2；

撓度：Umax=0.990ql4/(100EI)(按最不利組合)。

a.線荷載設(shè)計(jì)值：q1=F1×1.0=19.31kN/m2×1.0m=19.31kN/m

按面板抗彎承載力要求：Mmax=0.117ql2=[σW]=fwbh2/6

0.117×19.31×l2=[σ]/6bh2

l=[(1/6×14.84×1000×152)/(0.117×19.31)]0.5=496mm

按面板剛度要求，最大變形為模板結(jié)構(gòu)的1/400

剛度驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

q2=F2×1.0=15.81kN/m2×1.0m=15.81kN/m

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(15.81kN/m×0.990×400)]1/3=272mm

按抗彎承載力，剛度要求取最小值，次龍骨間距區(qū)150mm

可滿足要求。

b.集中荷載設(shè)計(jì)值： (集中荷載P=2.5kN)

承載能力驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取2.5kN/m2)

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2

W=bh2/6=1000×152/6=37500mm3

按面板剛度要求，最大變形為模板結(jié)構(gòu)的1/400

剛度驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

P=2500+15.81×0.15×1.0=4871.5N

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=1.615Pl3/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(1.615×4871.5×400)]1/2=200.5mm

按抗彎承載力，剛度要求次龍骨間距區(qū)150mm

可滿足要求。

2.4.3計(jì)算主龍骨(鋼管橫桿)承載能力、剛度(主龍骨支撐間距1000mm)

立桿作為主龍骨梁支點(diǎn)按三跨連續(xù)梁考慮，梁寬取1000mm。

彎距：Mmax=0.101ql2；

撓度：Umax=0.99ql4/(100EI)。

承載能力驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取1.5kN/m2)

荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F3=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+1.5×1.4=17.91kN/m2

線荷載設(shè)計(jì)值：q5=F4×0.8=17.91×1.0=17.91kN/m

Mmax=0.101q5l2=[σ]Wn

Wn=4250mm3(φ48×3.2鋼管)

0.101×17.91×l2=[σ]Wn

l=[(205×4250)/(0.101×17.91)]0.5=694mm

按次龍骨剛度要求，最大變形為模板結(jié)構(gòu)的1/400

剛度驗(yàn)算荷載組合： ①+②+③

F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

線荷載設(shè)計(jì)值：q3=F2×0.8=15.81×1.0=15.81kN/m

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400E=2.06×105N/mm2

Ix=1.02×105mm4(φ48×3.2鋼管)

l′=[(100×2.06×105×1.02×105)/(15.81×0.990×250)]1/3=812.8mm

按抗彎承載力，剛度要求最小值，主龍骨間距區(qū)800mm

可滿足要求。

2.4.4支撐用φ48×3.2鋼管，間距最大為1.0m×1.0m，水平桿步距不大于1.2m，支撐桿有效面積為450.2mm2

a.抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算： 荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取1.0kN/m2)

F4=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2 +1.0×1.4=17.21kN/m2

N=17.21kN/m2×1.0×1.0=17.21kN (單根立桿承載面積)

[N]=Af=450.2×205=92.28kN>17.21kN

滿足要求。

b.穩(wěn)定驗(yàn)算： 作用力偏心e=48/2mm計(jì)算

Ix=π(D4-d4)/64=π(484-41.64)/64=3.6×105mm4

ix=(Ix/A)1/2=(3.6×105/450.2)1/2=8.9mm

l0=h+2a=1200+2×150=1500

λx=l0/ix=1500/8.9=168.54<[λ]=210

查Q235，a類截面軸壓穩(wěn)定系數(shù)φx=0.423

初始偏心彎距Mx=N×e=17.21×103×24=4.13×105N·mm

截面塑性發(fā)展系數(shù)rx=1.15; 等效彎距系數(shù)βmx=1.0

受壓截面最大毛截面抵抗距Wix=Ix/(D/2)=1.02×105/(48/2)=4250mm3

N/φxA+βmxMx/rxWix[1-0.8(N/Nex) ]=17210/(0.423×450.2)+1.0×2.64×105/1.15×4250×(1-0.8×0.15)=90.37 +61.38=151.75N/mm2<205 N/mm2

可滿足要求。

3計(jì)算結(jié)論

通過驗(yàn)證計(jì)算，清水潭濕地旅游度假區(qū)拱橋施工時(shí)需支護(hù)的拱架尺寸及主材用量為：

a.立桿順橋向間距為100cm。

b.立桿橫橋向間距為100cm。

c.橫桿步距為100cm，順橋安裝。

4結(jié)語

高郵市清水潭濕地旅游度假區(qū)東入口主干路新建拱橋于2013年12月12日開工，2014年3月25日竣工，已順利通過驗(yàn)收并試通車。本文對(duì)拱橋的支護(hù)架設(shè)進(jìn)行的驗(yàn)證計(jì)算，對(duì)支護(hù)方式進(jìn)行介紹，希望能給其他類似工程提供一些經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]JTJ 024—85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，1998.

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[3]JGJ 162—2008建筑模板施工安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008.

中圖分類號(hào)：TU755.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1005-4774(2015)04-0022-03

Erection and calculation of arch template bracket

LI Longfeng, XU Changqing

(GaoyouWaterConservancyBureau,Gaoyou225600,China)

Abstract：In the paper, arch template erection in Qingshuitan Wetland Holiday Resort in Gaoyou is checked and calculated. It is calculated respectively from the aspects of line load design, concentrated load design, compressive strength, the largest cross-sectional area resistance distance of compressed section, etc. The checking results can provide certain experience for constructing related projects.

Key words：arch; bracket erection and calculation; load combination