現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)探討

紀(jì)寶田

【摘 要】本文結(jié)合東一路廣利河大橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的施工，對(duì)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁支架模板設(shè)計(jì)、施工工藝作了初步探討。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁；支架模板設(shè)計(jì)；技術(shù)探討

1.箱梁結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)

廣利河大橋采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，上下行分幅設(shè)計(jì)，斜交20度布置，單幅橋箱梁采用單箱三室截面，橋面結(jié)構(gòu)頂寬18.99m，底寬14.19m；底板沿分孔線方向水平布置，頂板沿垂直于道路中心線方向單向1.5%橫坡布置，沿分孔線方向不斷變化；底板沿垂直于道路中心線方向橫坡不斷變化，沿分孔線方向底板水平布置。箱梁兩側(cè)懸臂板寬度2.4m，端部厚20cm，根部厚55cm；頂板厚25cm，底板標(biāo)準(zhǔn)段厚25cm，靠近邊墩處底板厚50cm；靠近中墩處底板厚60cm；腹板標(biāo)準(zhǔn)段厚50cm，靠近支點(diǎn)處的腹板厚70cm；中橫梁寬3.0m，邊橫梁寬1.5m；箱梁跨中梁高2.2m，支點(diǎn)梁高4.2m，梁底采用二次拋物線變化。

單幅橋縱向設(shè)置四道橫梁，主墩處橫梁高4.2m，厚3.0m，邊墩處橫梁高2.2m，厚1.5m。支座間距10.84m。中跨跨中設(shè)置一道橫隔梁，厚0.4m。

預(yù)應(yīng)力筋均采用φs15.24高強(qiáng)度底松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度f(wàn)pk=1860MPa，預(yù)應(yīng)力錨具采用M15型群錨體系及配套產(chǎn)品。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力束包括頂板束、底板束、腹板束及備用束四種，腹板束采用15фs15.20鋼絞線張，頂板、底板束采用9фs15.20和7фs15.20鋼絞線，張拉控制應(yīng)力0.75fpk。采用群錨錨具體系。

2.支架與模板設(shè)計(jì)

2.1支架結(jié)構(gòu)

主梁邊跨采用碗扣支架體系。碗扣支架體系由支架基礎(chǔ)、Φ48×3 mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、10×10cm方木做橫向分配梁、10×10cm方木做縱向分配梁，15mm竹膠板做底板；模板系統(tǒng)由側(cè)模、底模、芯模、端模等組成。

橫桿的步距除去頂托底托位置處為0.6m，其余位置橫桿步距均為1.2m；主墩墩頂及橫隔板位置支架順墩柱方向搭設(shè)，立桿間距0.3 m（橫橋向）×0.3m（順橋向）；腹板立桿間距0.3m（橫橋向）×0.6m（順橋向）；底板位置立桿間距為0.6m（橫橋向）×0.6m（順橋向）；翼板位置立桿間距為0.9m（橫橋向）×0.6m（順橋向）。

2.2模板與支架計(jì)算

箱梁底模采用竹膠板，取各種布置情況下最不利位置進(jìn)行受力分析。本方案底?？v肋統(tǒng)一為10×10cm方木，除腹板處間距為20cm外，其余位置間距為30cm，由于腹板處荷載最大，因此僅對(duì)腹板處底模進(jìn)行計(jì)算。底?？珊?jiǎn)化為跨徑20cm的多跨梁計(jì)算，荷載取板寬1米計(jì)算。

2.3立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

按照《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)規(guī)范》（JGJ166-2008）。

支架驗(yàn)算不考慮風(fēng)荷載組合，按照以下公式進(jìn)行驗(yàn)算：

N=1.2（Q1+Q2）+1.4[（Q3+Q4）LxLy]<φAfk

式中：Q1-模板支架自重標(biāo)準(zhǔn)值；

Q2-新澆鋼筋混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值；

Q3-施工人員設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

Q4-澆筑和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

LxLy-為立桿縱橫間距；

Q5-風(fēng)荷載引起的軸向力，根據(jù)4.2.2可得Q5=1.076KN

fk-材料抗力的設(shè)計(jì)值，取205Mpa；

A-桿件截面面積，壁厚3mm面積為4.2412cm2。

φ-壓桿穩(wěn)定系數(shù)

在腹板處支架規(guī)格為300×600mm，此工況下單根立桿荷載：

N=1.2（Q1+Q2）+1.4[（Q3+Q4）LxLy]

=1.2×（2.35×0.3×0.6+0.3×0.3×0.6+4.2×26×0.3×0.6）+1.4×[（1+1）×0.3×0.6]

=24.66KN

在橫梁頂托與底托之間處立桿步距h=1.2m，立桿回轉(zhuǎn)半徑i=1.59cm，長(zhǎng)細(xì)比為λ=h/i=1.2/0.0159=75，查《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄E，軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.75。舊支架應(yīng)力折減系數(shù)。

0.85φAfk =0.75×4.2412×102×205×0.85

=55.43 KN≥24.66KN（符合規(guī)范要求）

對(duì)于頂端頂托以及底部底托部分，其計(jì)算長(zhǎng)度l0=h+2a計(jì)算，h為橫桿步距，a為立桿伸出頂層水平桿長(zhǎng)度（含頂托不大于60cm）l0=h+2a=60+120=180cm， 長(zhǎng)細(xì)比為λ=l0/i=1.8/0.0159=113，查《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附錄E，軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.496。舊支架應(yīng)力折減系數(shù)0.85

φAfk =0.496×4.2412×102×205×0.85

=36.65 KN≥24.66KN（符合規(guī)范要求）

2.4立桿豎向變形驗(yàn)算

2.5縱橫向水平桿及斜桿扣件抗滑驗(yàn)算

支架按照其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格進(jìn)行搭設(shè)，縱橫向水平桿間距均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，且橫桿僅起到連接作用，不直接承受荷載，故不再進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算；支架中斜桿主要為連接作用，按照支架構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)置，故也不再進(jìn)行驗(yàn)算。

2.6架體抗傾覆驗(yàn)算

最不利狀態(tài)為模板安裝完畢，鋼筋安裝前。此時(shí)風(fēng)荷載最大，自重荷載較小，支架抗傾覆為最不利狀態(tài)。對(duì)支架抗傾覆采用整體式驗(yàn)算。

支架整體傾覆穩(wěn)定計(jì)算公式為：H/B≤0.5357gk/wk

式中：H為支架高度

B為支架寬度

gk為支架按受風(fēng)面面積平均分布的自重標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2），

gk=2.35×20.7×41.7/（4×41.7）=12.16kN/m2

為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，WK=0.7μZμS·W0=0.7μzμsω0=0.7×0.74×1.2×0.5=0.311KN/m2

0.5357gK/wk=0.5357×12.16/0.311=20.95

支架高寬比H/B=4/20.7=0.19<20.95

該支架抗傾覆穩(wěn)定能力良好，滿足施工要求。

2.7地基承載力驗(yàn)算

清除原地基表面雜土，磚渣處理，厚30cm，并碾壓密實(shí)，作為支架基礎(chǔ)。在處理好的地基上設(shè)置厚度為15cm，標(biāo)號(hào)為C20混凝土墊層。

根據(jù)圖示作用于地基面的面積為（746×746）mm，由于荷載最大位置立桿間距為（300×600）mm，故實(shí)際荷載作用面積小于理論面積，因此荷載地基計(jì)算面積?。?00×600）mm

立桿最大軸心力N=24.66KN

故立桿最大軸心壓力σ=24.66/0.3×0.6=137kpa。

地基容許承載力大于137Kpa即可滿足要求。

3.結(jié)論

通過(guò)以上計(jì)算，該支架與模板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在恒載作用下應(yīng)力及變形均在許可范圍之內(nèi)，同時(shí)由于箱梁采用兩次澆筑工藝，第一次澆筑完畢后，考慮到梁底板剛度較大，荷載將進(jìn)行重分布，有一定的安全儲(chǔ)備。 [科]