基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計(jì)算探討

袁濤

（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅　蘭州　730030）

基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計(jì)算探討

袁濤

（蘭州市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

滿堂支架是以多支點(diǎn)分散荷載的方式傳向地基，廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中。如支架在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致支架過(guò)早破壞，會(huì)嚴(yán)重影響橋梁的正常施工進(jìn)度。介紹滿堂支架的結(jié)構(gòu)形式、工程背景，依據(jù)相關(guān)國(guó)家規(guī)范和施工設(shè)計(jì)要求，結(jié)合某輔道橋橋梁工程實(shí)例，進(jìn)行了滿堂支架的載荷分析、強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算。

箱梁碗扣式；滿堂支架；載荷；承載力

0　引言

為了滿足我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，新建道路橋梁工期大都緊張，而滿堂支架施工方法具有施工工期短、搭設(shè)拆裝簡(jiǎn)便、容易控制施工量和線形等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市橋梁建設(shè)中。因此滿堂支架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算是箱梁澆筑施工前進(jìn)行的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，直接影響箱梁施工質(zhì)量、進(jìn)度及成本。同時(shí)，滿堂支架上的預(yù)應(yīng)力箱梁梁段后張拉過(guò)程中，會(huì)引起荷載重新分布，這對(duì)滿堂支架的設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性、強(qiáng)度等提出更高的要求，有必要在施工前做精確的計(jì)算以保證施工安全和工程的質(zhì)量。目前，我國(guó)尚未制定滿堂支架設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)施工僅參考相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)資料僅需現(xiàn)澆箱梁采取滿堂支架施工，未涉及詳細(xì)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算資料，具體計(jì)算工作由施工單位完成［1，2］。本文結(jié)合某輔道橋橋梁工程實(shí)際，依據(jù)相關(guān)國(guó)家規(guī)范和施工設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了載荷分析及滿堂支架強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。

1　滿堂支架簡(jiǎn)介

滿堂支架設(shè)計(jì)對(duì)象主要包括模板、支架、地基和基礎(chǔ)四個(gè)方面，滿堂支架位于現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁下部，支架結(jié)構(gòu)主要承受來(lái)自上部傳遞下來(lái)的壓力荷載。對(duì)于因受壓、受彎和受剪等存在受壓區(qū)的構(gòu)件，如果在技術(shù)上處理不當(dāng)，就可能使鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體失穩(wěn)或者局部失穩(wěn)的情況。失穩(wěn)前的結(jié)構(gòu)物變形可能是很微小的，突然失穩(wěn)使結(jié)構(gòu)物的幾何變形急劇改變而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物完全喪失抵抗力，以致整體塌落。

2　工程背景

某輔道橋橋梁采用一聯(lián)（27+40+27）m預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁和一聯(lián)（20+20）m鋼筋混凝土箱型連續(xù)梁，箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱雙室，變高度、變截面結(jié)構(gòu)，梁高1.4 m。箱梁截面尺寸：箱型梁頂寬7.7 m，底寬4.9 m，直腹板，箱型梁翼緣板懸臂長(zhǎng)度1.4 m，懸臂端部厚0.15 m，懸臂根部厚0.4 m；頂板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，底板厚0.25 m，箱梁端部及中跨支點(diǎn)設(shè)橫隔梁；端橫梁厚1.0 m，中橫隔梁厚1.0 m，另外在每跨跨中設(shè)厚0.3 m的橫隔板。

3　載荷分析

采用等截面等跨度連續(xù)梁的力的疊加原理進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算過(guò)程如下：

（1）支座位置梁高為2.5 m，只對(duì)4.9 m寬主箱梁進(jìn)行計(jì)算。鋼筋混凝土取26 kN/m3，荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2；F1=（4.9×2.5×1×26×1.2）/（4.9×1）=78 kN/m2。

（2）距橋墩中心6 m處梁高2.08 m，頂板厚0.25 m，底板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，腹板頂部三角塊為0.6 m×0.2 m，腹板底部三角塊為0.2 m×0.2 m，只對(duì)4.9 m寬主箱梁進(jìn)行計(jì)算，F(xiàn)2=24.67 kN/m2。

（3）導(dǎo)管及振動(dòng)棒的沖擊力。導(dǎo)管：荷載取2 kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)取1.4，F(xiàn)3=2×1.4=2.8 kN/m2；振動(dòng)棒：荷載取2 kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)取1.4，F(xiàn)4=2×1.4=2.8 kN/m2。

（4）模板、連接件及橫楞。荷載取0.75 kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)取1.2，F(xiàn)5=0.75×1.2=0.9 kN/m2。

4　滿堂支架承載力計(jì)算

4.1橋墩中心兩側(cè)6 m范圍處滿堂架計(jì)算

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

每根方木 q（均布荷載）=Fa=32.57×0.9= 29.31 N/mm，按照支點(diǎn)處彎矩進(jìn)行計(jì)算［3］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×29.31×9002=2.37× 106N·mm。

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（2.37×106）/（5.63×105）= 4.21 N/mm2。

方木按紅松木計(jì)，其容許順紋彎應(yīng)力：

［δ］=12N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗(yàn)算

IX（截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωma（x最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 29.31×9004）/（100×9×103×4.22×107）=0.34 mm。容許撓度［ω］=900/400=2.25 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。撓度驗(yàn)算時(shí)應(yīng)疊加上集中力產(chǎn)生的撓度。

（3）滿堂支架

N＜［N］，符合要求。

4.2橋墩中心兩側(cè)6 m范圍內(nèi)

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

每根方木q（均布荷載）=Fa=85.9×0.45=38.655 N/mm，按照支點(diǎn)處彎矩進(jìn)行計(jì)算［4］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×38.655×4502=7.83× 105N·mm

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（7.83×10）5（/5.63×10）5=1.39 N/mm2

方木按紅松木計(jì)，其容許順紋彎應(yīng)力：

［δ］=12 N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗(yàn)算

I（X截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωmax（最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 38.655×450）4（/100×9×103×4.22×10）7=0.028 mm。容許撓度［ω］=450/400=1.13 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。

（3）滿堂支架。

在支架設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)考慮張拉預(yù)應(yīng)力對(duì)滿堂支架的受力影響，應(yīng)對(duì)支架兩端采取相應(yīng)的加固措施以保證安全施工。

5　結(jié)語(yǔ)

滿堂支架法在橋梁建設(shè)施工中應(yīng)用廣泛，碗扣式滿堂支架的載荷分析及承載力計(jì)算在橋梁安全施工過(guò)程顯得尤為重要。本文介紹了滿堂支架的結(jié)構(gòu)形式、工程背景。依據(jù)相關(guān)國(guó)家規(guī)范和施工設(shè)計(jì)要求，對(duì)碗扣式滿堂支架進(jìn)行了載荷分析及強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算，采用合理的計(jì)算方法和結(jié)構(gòu)配置形式以保證橋梁結(jié)構(gòu)的施工安全及質(zhì)量。

［1］李雄斌.現(xiàn)澆箱梁滿堂支架設(shè)計(jì)與計(jì)算探討 ［J］.公路與汽運(yùn)，2011（3）：159-161.

［2］TJ166-2008，建設(shè)施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］黃小清，曾慶敦.工程結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［4］毛瑞詳，程翔云.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè):基本資料［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445

B

1009-7716（2016）06-0232-02

2016-01-18

袁濤（1976-），男，甘肅蘭州人，高級(jí)工程師，項(xiàng)目經(jīng)理，從事市政項(xiàng)目管理工作。