跨路現澆連續梁支架體系受力分析

王大偉

摘 要：本文通過合肥市某市政道跨路立交橋現澆連續梁支架體系的受力分析，總結出了跨路現澆梁施工支架一般設置形式，以及支架體系受力計算的方法和步驟。

關鍵詞：跨路;現澆梁;支架;受力分析

0 引言

當前我國城市化進程發展迅速，城市人口的急劇增加使汽車日益增多，平面交叉道口通行效率低，造成車輛擁堵。需要通過修建立交橋形成多層次立體的道路布局，以提高車速和通過能力，保證交通的暢通。市政立交橋跨路多采用現澆混凝土連續梁的結構形式，施工過程中支架體系的安全、經濟是一個重要問題，本文以合肥市某市政道跨路立交橋現澆連續梁為例，對支架體系的受力進行分析。

1 工程概況

某市政道路跨線橋總長416 m，其中主跨為（30+40+

30）m現澆預應力混凝土連續梁。橋面寬度15.6 m，雙向四車道設計，采用單箱雙室結構，梁高2.2 m，C50混凝土1 080 m3。

2 支架體系的組成

本方案采用滿堂紅支架作為主要受力結構，支架體系自下而上依次為混凝土基礎、方木墊板、碗扣支架、縱橫向方木、竹膠板底模等組成。將現澆梁投影區域內的地面整平壓實，壓實度需達到85%以上，地基承載力需達到150 kPa。然后澆筑10 cm厚的C20混凝土基礎，澆筑過程中嚴格控制混凝土硬化面的平整度。待混凝土強度達到2 MPa后在上部進行支架搭設作業。按照碗扣支架布置間距用墨線彈出方木墊板擺放位置，方木（10*10 cm）橫橋向擺放，間距為60 cm。頂托上方布設縱向方木（10*10 cm），方木縱向跨度為60 cm，縱向方木上方布設橫向方木（10*10 cm），橫向方木的縱向間距為30 cm，方木橫向跨度為60 cm和90 cm兩種規格。橫向方木上部鋪設18 mm厚的竹膠板作為現澆梁的底模，竹膠板跨度為30 cm。側模板采用廠家定制鋼模板。

3 支架體系受力分析

3.1 荷載計算

主跨（30+40+30）m現澆箱梁混凝土共計1 080 m3，偏安全考慮，以全部重量作用于底板上計算單位面積荷載：

（1）箱梁自身荷載q1=1 080×26÷（9.72×100）=28.89 kPa

根據《路橋施工計算手冊》混凝土豎向荷載還包括以下幾個部分：

（2）模板：q2=250 kg/m2=2.5 kPa （內模和支架采用250 kg/m2 ）

（3）人群機具：q3=150 kg/m2=1.5 kPa

（4）傾倒混凝土沖擊荷載：q4=2.0 kPa

（5）振搗混凝土產生的荷載：q5=2.0 kPa

計算荷載采用如下荷載組合：Q=1.2×（q1+q2）+1.4×

（q3+q4+q5）=45.37 kPa

3.2 支架體系強度、剛度及穩定性檢算

3.2.1 底模檢算

箱梁底板采用18 mm厚竹膠板，竹膠板下層為橫向方木（10 cm×10 cm），間距為30 cm。 根據《路橋施工計算手冊》查得，竹膠板的力學指標取值如下：容許應力[σ]

=12.5 MPa;彈性模量E=1.0×104 MPa。取1 m寬竹膠板進行受力計算，截面幾何特性計算結果如下：W=bh2/6=1 000

×182/6 =54 000 mm3=54 cm3;I=bh3/12=1 000×183/12 = 486 000 mm4= 48.6 cm4。竹膠板按跨度為30 cm的簡支梁進行計算。

（1）強度計算。Q=45.37 kPa，轉化為順橋向的線荷載，按照底板竹膠板平均承載：q=45.37×1=45.37 kN/m。根據《路橋施工計算手冊》查得：Mmax=ql2/8= 45.37×0.32/8=

0.51 kN·m;σmax=Mmax/W=0.51×103/54×10-6=9.44 MPa<

[σ]=12.5 MPa，滿足要求。

（2）剛度驗算。根據《路橋施工計算手冊》查得：fmax=0.677qL4/100EI=0.51 mm< L /400=0.75 mm ，滿足要求。

3.2.2 橫向方木（10×10）檢算

竹膠板底部使用方木作為橫肋把荷載傳遞給支架頂部的縱向梁。根據《路橋施工計算手冊》查得，木材的力學指標取下值（按照紅松順紋計算）：[σ]= 12 MPa;E=1.1×

104 MPa。

方木選用截面尺寸為10×10 cm的紅松，截面幾何特性計算結果如下：W=bh2/6=10×102/6=166.7 cm3;I=bh3/12=

10×103/12=833.3 cm4。

根據橫梁的排布形式，小方木按照承受均布荷載，跨度為0.9 m的簡支梁進行計算。

（1）強度計算。轉化為小方木線荷載，按照小方木平均承載：q=45.37×0.3=13.61 kN/m，根據《路橋施工計算手冊》查得：Mmax=q×L2/8=13.61×0.92/8=1.38 kN·m;σmax=

Mmax/W=8.28MPa<[σ]=12 MPa，滿足要求。

（2）剛度驗算。根據《路橋施工計算手冊》查得：fmax=5qL4/384EI=1.27 mm

3.2.3 縱向方木（10×10）檢算

橫肋把荷載傳遞給支架頂縱梁，支架頂縱梁采用10*10方木結構，縱向方木在與橫向方木接觸處承受集中荷載。根據橫梁、縱梁的排布形式，縱向方木按照跨度0.6 m的簡支梁進行計算，縱梁在支點和跨中承受荷載。

（1）強度計算。方木承受集中荷載 P=45.37×0.3×0.6 = 8.17 kN。根據《路橋施工計算手冊》查得：Mmax = PL/4=8.17×0.6/4=1.23 kN·m;σmax=Mmax/W=7.38 MPa<[σ]=

12 MPa，滿足要求。

（2）剛度驗算。根據《路橋施工計算手冊》查得：fmax=PL3/48EI=0.4 mm

3.2.4 碗扣式鋼管支架受力檢算

采用Ф48×3.5 mm扣件式鋼管滿堂支架，單根承載力為30 kN。每根立桿實際承受壓力計算：按最大間距計算，鋼管立柱縱向間距為0.6 m，橫向間距為0.9 m。

（1）N = 45.37×0.6×0.9=24.5 kN <30 kN，強度滿足要求。

（2）單根鋼管截面面積：A=489 mm2;回旋半徑：I=1.58 cm。

由于λ= l/i = 120/1.58=76，查表Ф=0.807，N=24.5<[N]= Ф×A×[σ]=0.807×489×205=80.9 kN，穩定性滿足要求。

3.2.5 基底土承載力計算

支架下墊10×10 cm長條形木方，應力按照45度角向下擴散，與地面接觸面積為：S=0.3×0.9 m=0.27 m2。 每根立桿荷載：N=24.5 kN，要求支架下地基承載力σ=N/ S=24.5/0.27=

90.74 kPa。施工方案的地基處理滿足要求。由于腹板下承重較大，為保證安全起見，對腹板下支架進行加密處理，間距為60*60 cm。

4 結語

當今社會，交通建設高速發展，路網越來越密集，立體交通工程中難免會遇到跨路現澆施工的情況，碗扣支架支撐體系是現澆梁施工中常用的簡單實用的支架形式。對支架體系強度、剛度、穩定性進行精確受力的檢算，確定各個組成構件的力學性能，才能搭設出經濟合理的支架，才能保證施工過程中的安全和質量。本文對現澆梁施工碗扣支架支撐體系的受力檢算有較強的指導性。

參考文獻：

[1]高速鐵路橋涵工程施工技術指南[S].鐵建設【2010】214號.

[2]建筑施工手冊[S].中國建筑工業出版社，2003.