淺談現澆人行天橋滿堂支架及門洞支架的設計與驗算

唐鴻升

（中交四航局第三工程有限公司，廣東湛江 524005）

0 前言

如今，不論是高速公路，還是鐵路等類似工程項目中的跨線施工都會有滿堂支架的搭設，搭設前需要經過專業的設計及驗算，以保證質量及安全。本文以高速公路中人行天橋滿堂支架及門洞為例，進行相關設計與驗算。為后續類似項目提供相關經驗。

1 工程概況

某高速公路段內分布有多座橫跨主線的人行天橋，該天橋為12.9m+25.7m+12.9m的連續梁孔跨布置，橋長52.34m，梁體結構形式為單箱單室，梁寬度為3.5m，高度為1.2m，連續箱梁設計均采用滿堂支架現澆施工技術。

2 支架工程及門洞搭設設計方案

為考慮安全，面層采用15cm厚C15混凝土硬化處理，支架基底外四周50cm均采用漿砌30cm×30cm的排水溝接順至路基邊坡水溝。

支架鋼管采用φ48cm×2.5mm，強度等級Q235-A的鋼管，底部安放10cm×10cm墊木，按照順橋向90cm，橫橋向60cm布設立桿，橫桿步距為120cm；設置靠近蓋梁6m范圍內鋼管支架立桿間距60cm×60cm，頂底層橫桿步距均為30cm，在頂托調整好后鋪設縱向10cm×10cm方木，接著鋪設橫向5cm×10cm方木，頂面鋪設δ=18mm的竹膠板做為箱梁底模。

剪刀撐采用D48普通鋼管，斜桿的接長宜采用搭接，搭接長度為1m，采用2個旋轉扣件固定。支架橫向剪刀撐每隔3m設置一道，縱向剪刀撐沿橫向每3m設置，水平剪刀撐在垂直方向上的間距小于2.4m。經過檢測立桿垂直度滿足要求，垂直偏差小于架高的1/400。

3 支架受力計算

3.1 荷載計算、取值

（1）箱梁荷載：偏安全考慮，以全部重量作用于底板上計算單位面積壓力：

（2）施工荷載：取F2=2.5kN/m2

（3）振搗混凝土產生荷載：取F3=2.0kN/m2

（4）箱梁芯模：取F4=1.5kN/m2

（5）底模板：取F5=0.1kN/m2

（6）方木：取F6=7.5kN/m3

3.2 橫梁強度計算

（1）彈性模量按A-3木材取E=9×103MPa

（2）截面慣性矩：I=bh3/12=30×1.83/12=14.58cm4

（3）截面抵抗矩：W=bh2/6=30×1.82/6=16.2cm3

（4）截面積：A=bh=30×1.8=54cm2

3.3 橫梁強度計算

橫梁為10cm×10cm方木，跨徑為0.6m，中對中間距為0.3m。按三等跨均布荷載作用連續梁進行計算：

截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面慣性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

作用在橫梁上的均布荷載為：

跨中最大彎矩：M=0.1qL2=0.1×5.82×0.62=0.21kN·m

方木容許抗彎應力[σ]=17MPa，彈性模量E=9×103MPa

（1）橫梁彎拉應力：

橫梁彎拉應力滿足要求。

綜上，橫梁受力滿足要求。

3.4 縱梁強度計算

縱梁為10cm×10cm方木，跨徑為0.9m，間距為0.6m。按三等跨均布荷載作用連續梁進行計算：

截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面慣性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

橫梁施加在縱梁上的均布荷載為：0.1×0.1×0.6×7.5×8/2.4=0.15N/m

作用在縱梁上的均布荷載為：

跨中最大彎矩：M=0.1qL2=0.1×17.06×0.92=1.382kN·m

方木容許抗彎應力[σ]=17MPa，彈性模量E=9×103MPa

（1）縱梁彎拉應力：

縱梁彎拉應力滿足要求。

綜上，縱梁受力滿足要求。

3.5 鋼管支架驗算

3.5.1 總體安全性驗算

模板支架立桿的計算長度l0，應按下式計算：

式中：h-支架立桿的步距，取0.9m；a-模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度，取0.3m。

則長細比λ=l0/i=1500/15.8=94.94，查表得φ=0.489

鋼管截面積A=489mm2

單桿容許強度[σ]=205×105N/mm2

單桿承載力[N]=φA[σ]=0.489×489×205×105=49kN

（1）每根立桿承受鋼筋混凝土和模板重量

（2）橫梁施加在每根立桿重量：N2=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.135kN

（3）縱梁施加在每根立桿重量：N3=0.9×0.1×0.1×7.5=0.07kN

每根立桿總承重：N=N1+N2+N3=10.478+0.135+0.07=10.683kN<49kN

滿足要求。

3.5.2 組合風荷載安全性驗算

（1）作用于腳手架上的水平風荷載標準值，應按式（1）計算：

式中：wk-風荷載標準值，kN/m2；μz-風壓高度變化系數，按現行國家標準《建筑結構荷載規范》表7.2.1規定采用μz=1.38；μs-腳手架風荷載體型系數，查《建筑結構荷載規范》表7.3.1第36項得μs=1.2；w0-基本風壓，kN/m2，按現行國家標準《建筑結構荷載規范》附表D.4的規定采用w0=0.50。

（2）由風荷載設計值產生的立桿段彎矩Mw，可按下式計算：

式中：la-立桿縱距，取0.6m；h-立桿步距，取0.9m。

（3）立桿實際承受的荷載為：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（組合風荷載時）

式中：NG1K-支架結構自重標準值產生的軸向力；NG2K-構配件自重標準值產生的軸向力；ΣNQK-施工荷載標準值。

則：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（5.033+0.846）+0.85×1.4×2.43=9.95kN

（4）根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》有關模板支架立桿的穩定性計算公式：

式中：W-截面模量查表《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》附表B采用：W=5.08×103mm3，故支架安全穩定。

3.6 基礎承載力驗算

在地基處理后，再澆筑一層15cm厚C15混凝土，以確保地基具有足夠的承載力和結構的穩定性。鋼管支架總重（24×4×7.5+24×5×6.5）×3.48×9.8=587.76kN，下布24排方木。則每根方木對C15混凝土基礎的壓力：

式中：φ-混凝土軸心受壓構件的穩定系數，此處取1；fc-混凝土軸心抗壓強度，C15取13.4N/mm2。

滿足要求。

地基承載力要求7.4×24×（9.32+1.5+0.1+2+2.5）+587.76/（7.4×24）=18.73kPa

考慮1.5倍安全系數，地基承載力不得小于18.73×1.5=28.1kPa

地基承載力滿足要求。

故滿堂支架搭設滿足要求。

4 結語

該天橋采用滿堂支架及門洞支架相結合的方式進行，在施工前對支架的穩定性、強度等均進行了驗收，均滿足安全、質量等相關要求，為該項目其程跨線天橋施工具有一定借鑒參考。