小鄭莊南跨渠連續(xù)箱梁盤銷式支架材料的應(yīng)用

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

小鄭莊南跨渠連續(xù)箱梁盤銷式支架材料的應(yīng)用

龔婦容

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

本研究以小鄭莊南生產(chǎn)橋為研究案例，研究了跨渠連續(xù)箱梁盤銷式支架材料的具體應(yīng)用，分析了跨支架布設(shè)方案，對跨現(xiàn)澆支架檢算與圓盤架搭設(shè)等具體技術(shù)環(huán)節(jié)進行了研究。

連續(xù)箱梁；塑料模板；支架；材料；應(yīng)用

1 工程概況

小鄭莊南生產(chǎn)橋位于河南省鄭州市東南小鄭莊南，屬于南水北調(diào)中線工程總干渠河南渠段鄭州2段路渠交叉建筑物，橋與總干渠中線的交點坐標(biāo)X=3833301.682，Y=475967.214， 與渠道夾角為40°，該生產(chǎn)橋設(shè)計軸線長160m，為5跨，總跨度（30+30+40+30+30）m，橋面凈寬度4.5m。梁體為單箱單室截面，梁高2.0m，橋?qū)?.5m，底寬3m：箱梁兩側(cè)懸臂板長度均為1.25m，懸臂板端部厚15cm，懸臂板根部厚0.4m。箱梁混凝土采用C50，全橋共計572m3。

2 第2～4跨支架布設(shè)方案

（1）分層回填、夯實，層厚不超過30cm，邊坡坡度1：1，頂面層30cm采用三七灰土填筑，表面澆筑20cm厚C20混凝土墊層。為防止雨季雨水對邊坡的影響，采取彩條布對邊坡進行封閉。

（2）第2～4跨支架采用落地滿堂圓盤架，尺寸為6m×8.4m（寬×高），立桿縱距1.5m，橫距均為1.2m，步距為1.5m。臨近橋墩（橋臺）處支架做加密處理，支架縱距由1.5m縮小為0.9m，橫距和步距不變。

表1 支架主要構(gòu)件截面特性表

表2 A-A各分塊面積

表3 B-B各分塊面積

（3）支架應(yīng)在每個1.2m×1.5m×1.5m（橫距×縱局×步距）框架內(nèi)設(shè)置剪刀撐。

（4）支架下部安裝底托，支架頂部安裝頂托，梁底板處自下而上安裝14號工字鋼橫向圍檁（間距1.5m），底板下10cm×10cm塑料方木縱向圍檁（間距10cm），最后鋪設(shè)1.5cm厚塑料模板。翼緣板部位自下而上安裝10號工字鋼縱向圍檁（間距90cm），5cm×10cm方木橫向圍檁（間距20cm）。為改善支架受力條件，頂托與底托調(diào)節(jié)高度應(yīng)控制在25cm以內(nèi)。

（5）頂層支架兩側(cè)應(yīng)安裝1.5m防護圍欄。作業(yè)平臺處應(yīng)滿鋪5cm厚馬道板。

4 第2～4跨現(xiàn)澆支架檢算

4.1 支架材料（見表1）

4.2 跨中A-A截面

4.2.1 荷載分析

等截面連續(xù)箱梁，截面高度2.0m，連續(xù)箱梁斷面以跨中截面為主，根據(jù)箱梁橫斷面的形狀及支架布置形式，為了使支架受力比較合理，將跨中A-A截面大致劃分6塊（圖1），各塊的寬度內(nèi)均按照均勻荷載進行假設(shè)。各分塊的面積如下：

（1）自重荷載

（2）模板及支撐自重產(chǎn)生的荷載：q2=1.6 kN/m2（3）傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載：q3=2.0 kN/m2（4）振搗砼時產(chǎn)生的荷載（對底模板）：q4=2.0 kN/m2（5）人和機具活載：q5=2.0 kN/m2荷載分項系數(shù)混凝土自重取1.2，可變荷載系數(shù)取1.4

則翼緣板處作用在模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，1+ q 2）+1.4×（q3+ q4+ q5）=17.16 kN/m2

腹板處作用在底模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，2+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=53.15 kN/m2

底板處作用在底模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，3+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=23.42 kN/m2

4.2.2 塑料模板受力計算

腹板下塑料模板受力最大。塑料模板支撐在順橋向布置的10cm×10cm方木上，中心間距0.1m，承受均布荷載，計算單位寬度1mm，按簡支梁建模計算。塑料模板所受最大彎矩 為Max=66.44N·mm，最大剪力為QMax=2.66N。

彎曲正應(yīng)力：

撓度：

f=5 ql4/384EI=5×0.05315×1004/（384×104×2.81×102）=0.02mm ＜L/400=0.25mm 剛度滿足要求。

4.2.3 第一層10cm×10cm方木受力驗算

第一層圍檁沿縱橋向布置，下部支撐為沿橫橋向布置的14號工字鋼，間距1.5m。將圍檁的受力可以簡化為受均布荷載作用下2跨連續(xù)梁進行驗算。腹板下荷載為：53.15×0.1=5.32kN/m；底板下荷載為23.42×0.2=4.68kN/m，翼緣板下荷載為17.17×0.2=3.43kN/m。

1）腹板下受力驗算通過模型可得，第一層方木在腹板處所受最大彎矩為Max=1.5×106N·mm，最大剪力為QMax=4987.5N。

彎曲正應(yīng)力：

撓度：

f=0.521ql4/100EI=0.521×5.32×15004/（100×104×8.33×106）=1.68mm ＜ l/400 =3.75mm

第一層方木圍檁在腹板下的支反力R1＝2.99kN，R2＝9.97kN，R3＝2.99kN。撓度滿足要求

2）底板下受力驗算通過模型圖得出由于作用于底板下的線荷載小于作用于腹板下的線荷載，故彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力、撓度不再計算。

第一層方木圍檁在底板下的支反力R1＝2.63kN，R2＝8.77kN，R3＝2.63kN。

4.2.4 翼緣板下第二層10號工字鋼受力驗算

翼緣板下第二層分配梁為縱橋向布置的兩根10號工字鋼，工字鋼承受的線荷載為17.16×1.15/2=9.87kN/m。下部支撐為沿縱橋向布置的立桿，間距1.5m。將10號工字鋼的受力可以簡化為受均布荷載作用下3跨連續(xù)梁進行驗算。采用miadas2006軟件進行分析，經(jīng)計算得出：

f==0.692mm ＜ l/400=1500/400=3.75mm（剛度滿足要求）。

4.2.5 第二層14號工字鋼驗算

工字鋼主要承受來自10×10cm方木傳來的集中力作用。集中力大小取10×10cm方木驗算中的最大支反力，由4.2.3 中計算可知腹板下的縱向方木最大支反力為9970N，底板下的最大支反力為8770N，翼緣板的最大支反力為17.17×0.9×1.5=23180N。將工字鋼視為支撐在立桿上的連續(xù)梁，經(jīng)驗算

4.3 梁端B-B截面

結(jié)合本梁端B-B截面的情況，對等截面連續(xù)箱梁，截面高度2.0m，連續(xù)箱梁斷面以跨中截面為主，梁端處截面與跨中截面尺寸不同，根據(jù)箱梁橫斷面的形狀及支架布置形式，為了使支架受力比較合理，將支點B-B截面大致劃分6塊（圖2），各塊的寬度內(nèi)均按照均布荷載進行假設(shè)。各分塊的面積如下。

（1）自重荷載：

q1，1=0.252×26/1.15=5.7 kN/m2；q1，2=1.229×26/0.7=45.65 kN/m2； q1，3=（0.46+0.76）×26/1.8=17.62 kN/m2；

（2）模板及支撐自重產(chǎn)生的荷載：q2=1.6 kN/m2

（3）傾倒砼時產(chǎn)生的沖擊荷載：q3=2.0 kN/m2

（4）振搗砼時產(chǎn)生的荷載（對底模板）：q4=2.0 kN/m2

（5）人和機具活載：q5=2.0 kN/m2

荷載分項系數(shù)混凝土自重取1.2，可變荷載系數(shù)取1.4

則翼緣板處作用在模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，1+ q 2）+1.4×（q3+ q4+ q5）=17.16 kN/m2

腹板處作用在底模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，2+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=65.1 kN/m2

底板處作用在底模板上的荷載為：q =1.2×（q 1，3+ q 2）+1.4×（q 3+ q 4+ q 5）=31.46 kN/m2

4.3.2 塑料模板受力計算

腹板下塑料模板受力最大。塑料模板支撐在順橋向布置的10cm×10cm方木上，中心間距0.1m，承受均布荷載，計算單位寬度1mm，按簡支梁建模計算。經(jīng)計算可得，塑料模板所受最大彎矩 為Max=81.38N·mm，最大剪力為QMax=3.26N。

彎曲正應(yīng)力：

圖1 A-A截面分塊示意圖（m）

圖2 B-B截面分塊示意圖（m）

撓度：

f=5 ql4/384EI=5×0.0651×1004/（384×104×2.81×102）=0.03mm ＜L/400=0.25mm 剛度滿足要求

4.3.3 第一層10×10cm方木受力驗算

第一層圍檁沿縱橋向布置，下部支撐為沿橫橋向布置的14號工字鋼，在靠近梁端3.6m范圍內(nèi)工字鋼間距由1.5m調(diào)整為0.9m（1.2m過渡）。將圍檁的受力可以簡化為受均布荷載作用下2跨連續(xù)梁進行驗算（間距按1.2m計算）。腹板下荷載為：65.1×0.1=6.51kN/m；底板下荷載為31.46×0.2=6.29kN/m，翼緣板下荷載為17.17×0.2=3.43kN/m。經(jīng)計算腹板下受力最大，第一層方木在腹板處所受最大彎矩為Max=1.17×106N·mm，最大剪力為QMax=4882.5N。

撓 度：f=0.5 2 1 q l 4/1 0 0 E I=0.5 2 1×6.5 1×1 2 0 0 4/（100×104×8.33×106）=0.84mm ＜l/400=3mm（剛度滿足要求）

由于第一層方木在梁端部位的最大彎矩、剪力和撓度均小于跨中A-A截面的驗算數(shù)據(jù)，所以強度、剛度滿足要求。由此可知第二層14號工字鋼分配梁以及立桿受力均小于跨中截面的驗算結(jié)果。

4.4 立桿受力檢算

根據(jù)跨中截面第二層工字鋼計算結(jié)果知，立桿承受的最大軸力為R=69.15kN。立柱步距1.5m，按兩端鉸接（偏于安全）進行計算。

（1）強度驗算：單根鋼管Ф60mm×3.2mm，其承受的允許壓力為：

滿足強度要求式中：D—鋼管外徑，d—鋼管內(nèi)徑，[σ]=300MPa為Q245鋼的設(shè)計應(yīng)力。

（2）穩(wěn)定性驗算

鋼管的回轉(zhuǎn)半徑為：

式中：u—桿件長度系數(shù) ，取u=1.0 l—桿件幾何長度，取l =1500mm查《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》》（JGJ231-2010）附D-2表：Φ=0.675。計算壓桿的應(yīng)力（忽略鋼管自重）

故穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

4.5 基底驗算

支架基礎(chǔ)采用素土分層回填、夯實，澆筑0.2m厚C20混凝土墊層，由于立桿間排距為1.2m×1.5m，單桿受力大，對地基承載力要求高，為確保安全，立桿下沿橫橋向鋪設(shè)16號槽鋼，加大立桿受力面積，分散應(yīng)力?；讘?yīng)力計算：

其中：0.2m為混凝土墊層厚度；30°為應(yīng)力擴散角。

5 圓盤架搭設(shè)

1）基礎(chǔ)放樣：依照支撐架配置圖紙上尺寸標(biāo)注，正確放樣并使用墨斗彈線。

2）檢查放樣點是否正確，根據(jù)立桿的位置放置可調(diào)節(jié)底座，橫橋向在每排可調(diào)節(jié)底座下布置一道18號槽鋼墊板，槽鋼長度4m，增強支架整體受力效果，分散集中應(yīng)力。

3）架體搭設(shè)應(yīng)按先立桿后水平桿再斜桿的順序搭設(shè)，形成基本的架體單元，應(yīng)以此擴展搭設(shè)成整體支架體系。

4）立桿應(yīng)通過立桿連接套管連接，在同一水平高度內(nèi)相鄰立桿連接套管接頭的位置宜錯開，且錯開高度不宜小于75mm。模板支架高度大于8m時，錯開高度不宜小于500mm。

5）水平桿扣接頭與連接盤的插銷應(yīng)用鐵錘擊緊至規(guī)定插入深度的刻度線。

6）每搭設(shè)一步支模架后，應(yīng)及時校正水平桿步距，立桿的縱、橫距，立桿的垂直偏差和水平桿的水平偏差。立桿的垂直偏差不應(yīng)大于模板支架總高度的1/500，且不得大于50mm。

7）在立桿頂部設(shè)置可調(diào)節(jié)頂托，其絲桿外露長度嚴(yán)禁超過400mm，可調(diào)頂托插入立桿長度不得小于150mm。

8）模板支架最頂層的水平桿步距應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)步距縮小一個盤扣間距。

9）模板支架可調(diào)底座絲桿外露長度不得超過300mm，作為掃地桿的最底層水平桿離地高度不應(yīng)大于550mm，當(dāng)單肢立桿荷載設(shè)計值不大于40kN時，底層的水平桿步距可按標(biāo)準(zhǔn)步距設(shè)置，且應(yīng)設(shè)置豎向斜桿；當(dāng)單肢立桿荷載設(shè)計值大于40kN時，底層的水平桿應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)步距縮小一個盤扣間距，且應(yīng)設(shè)置豎向斜桿。

[1]大跨度跨線現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架設(shè)計[J].交通科技，2007（04）.

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