箱梁碗扣式滿堂支架的載荷計(jì)算可優(yōu)化橋梁施工質(zhì)量

姚文飛

箱梁碗扣式滿堂支架的載荷計(jì)算可優(yōu)化橋梁施工質(zhì)量

姚文飛

橋梁工程發(fā)展規(guī)模在社會進(jìn)步和社會需求多樣性的影響下不斷擴(kuò)大，在實(shí)際施工中應(yīng)用箱梁碗扣式滿堂支架，不僅能夠提高施工的順利程度，而且還會提高橋梁強(qiáng)度，優(yōu)化橋梁質(zhì)量。本文首先對該滿堂支架做了基本介紹，然后以某工程為例分析了載荷，最后探究了承載力計(jì)算。

一、工程概況及載荷分析

1.工程概況

某橋梁工程所應(yīng)用的鋼筋混凝土箱形連續(xù)梁和預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁分別為一聯(lián)（19+19）m和（25+42+27）m，單箱雙室式結(jié)構(gòu)，梁高1.5m。箱梁截面大?。毫喉攲?.6m，底部寬4.8m，懸臂端部厚0.14m，直腹板厚0.5m，梁翼緣板懸臂長1.3m，頂（底）板厚0.26m，端橫梁厚0.9m，懸臂根部厚0.5m，中橫隔梁厚1.1m，跨中橫隔板厚0.2m。

2.載荷分析

載荷分析計(jì)算所用原理為力的疊加，具體分析過程主要包括四方面。第一方面，支座位置梁高2.4m，針對4.8m寬主箱梁進(jìn)行計(jì)算分析，鋼筋混凝土取25kN/m3，載荷分項(xiàng)系數(shù)1.25；即結(jié)算過程為（2.4×4.8×1×25×1.25）/（4.8×1）=75kN/m2。第二方面，距離橋墩中心5m處梁高2.07m，頂板厚0.26m，底板厚0.26m，直腹板厚0.5m，腹板頂部三角塊為0.5m×0.3m，腹板底部三角塊為0.3m×0.3m，針對4.8m寬主箱梁進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果小于25.00kN/m2。第三方面，計(jì)算分析導(dǎo)管：載荷取2.1kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)為1.5，結(jié)算過程為2.1×1.5=3.15kN/m2；振動棒沖擊力：載荷取2.1kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)為1.5，結(jié)算過程為2.1×1.5=3.15kN/m2。第四方面，模板、橫楞和連接件。載荷取0.74kN/m2，分項(xiàng)系數(shù)取1.3，計(jì)算過程為0.74×1.2=0.89kN/m2。

3.支架施工

首先，處理支架地基。在正式處理地基之前，先對地基周圍的土質(zhì)情況全面分析，同時(shí)，實(shí)施基坑挖掘和軟土處理，并用碎石土對其進(jìn)行夯實(shí)處理，接下來進(jìn)行平整、碾壓，其中，上部基層碎土石厚度為0.5m，最后在其頂部澆筑0.45m厚C24砼為結(jié)構(gòu)層，以此滿足橋梁施工要求。然后，支架設(shè)計(jì)和搭設(shè)。橫向布置距離為0.12m的翼緣頂處支架，該支架縱向距離0.9m，箱梁底間距0.9m，腹板處間距為0.9m，縱向間距仍為0.9m，同時(shí)，布置四排間隔一道的剪刀撐。支架底部墊木方木規(guī)格為0.12m×0.1m，支架頂設(shè)臥木方木規(guī)格為0.12m×0.1m，上部設(shè)計(jì)背條方木規(guī)格為0.1m×0.1m，間距為0.25m，以此支撐箱梁底模。

二、承載力計(jì)算

1.橋墩中心兩側(cè)5m范圍處計(jì)算

首先，強(qiáng)度檢驗(yàn)。方木用符號c表示，每根c平均載荷計(jì)算過程為32.56×0.9=29.30N/mm，支點(diǎn)處彎矩計(jì)算過程為0.1cI2=0.1×29.30×9002=2.4×106N/mm。截面抵抗矩計(jì)算過程為1503/5=6.75×105mm3。彎矩除以截面抵抗矩為（2.4×106）/（6.75×105）=0.15N/mm2。方木容許順紋彎應(yīng)力為11N/m㎡。彎矩除以截面抵抗矩的值小于11N/m㎡，符合施工要求。然后，剛度驗(yàn)算。截面慣性矩形計(jì)算過程為1504/11=4.6×107mm4，方木彈性模量為8.9×103MP。最大撓度計(jì)算過程為（0.676×29.30×9004）/（100×9×103×4.6×107）=0.31mm。容許撓度計(jì)算過程為900/401=2.24mm。即最大撓度0.31mm小于容許撓度2.24mm，符合施工要求。最后，滿堂支架。碗扣式支架鋼管規(guī)格為48×3.4mm，截面積為4.88×102m㎡，截面回轉(zhuǎn)半徑為15.77m，橫桿步距為1999mm，可調(diào)節(jié)高度為301mm，立桿承受載荷計(jì)算過程為32.56×0.9×0.9=26.37kN。長細(xì)比計(jì)算過程為橫桿步距（橫桿步距+螺桿高度）/截面回轉(zhuǎn)半徑=（1999+301）/15.77=145.8，剛才設(shè)計(jì)強(qiáng)度為204N/m㎡，容許承載力計(jì)算過程為0.623×4.88×10×10×204=62.02kN。即立桿承受載荷26.37kN小于容許承載力62.02kN，符合設(shè)計(jì)要求。

2.橋墩中心兩側(cè)5m范圍內(nèi)計(jì)算

首先，強(qiáng)度檢驗(yàn)。方木用符號c表示，每根c平均載荷計(jì)算過程為85.8×0.44=37.752N/mm，支點(diǎn)處彎矩計(jì)算過程為0.1cI2=0.1×37.752×4402=7.3×105N/mm。截面抵抗矩計(jì)算過程為1503/5=6.75×105mm3。彎矩除以截面抵抗矩為（7.3×105）/（6.75×105）=1.08N/mm2。方木容許順紋彎應(yīng)力為11N/mm2。彎矩除以截面抵抗矩的值1.08N/m㎡小于方木容許順紋彎應(yīng)力的值11N/m㎡，符合施工要求。然后，剛度驗(yàn)算。截面慣性矩形計(jì)算過程為1504/11=4.6×107mm4，方木彈性模量為8.9×103MP。最大撓度計(jì)算過程為（0.676×37.752×4404）/（100×9×103×4.23×107）=0.025mm。容許撓度計(jì)算過程為440/400=1.1mm。即最大撓度0.025mm小于容許撓度1.1mm，符合施工要求。最后，滿堂支架。碗扣式支架鋼管規(guī)格為48×3.4mm，截面積為4.88×102mm2，截面回轉(zhuǎn)半徑為15.77m，橫桿步距為1999mm，可調(diào)節(jié)高度為301mm，立桿承受載荷計(jì)算過程為85.8×0.44×0.44=16.61kN。長細(xì)比計(jì)算過程為橫桿步距（橫桿步距+螺桿高度）/截面回轉(zhuǎn)半徑=（1999+301）/15.77=145.8，剛才設(shè)計(jì)強(qiáng)度為204N/mm2，容許承載力計(jì)算過程為0.623×4.88×10×10×204=62.02kN。即立桿承受載荷16.61kN小于容許承載力62.02kN，符合設(shè)計(jì)要求。

三、設(shè)置預(yù)拱度和加載預(yù)壓

1.預(yù)拱度

計(jì)算所得預(yù)拱度數(shù)值，即預(yù)拱度最高值，這一數(shù)值應(yīng)設(shè)置于橋梁跨徑中間位置，對于其它預(yù)拱度數(shù)值，則最高值為中間值，橋梁兩端計(jì)為零，分配方式主要有兩種，一種是直線式，另一種是拋物線式。曲線方程表達(dá)式為：

2.加載預(yù)壓

支架預(yù)壓常用的重物材料主要有三種，第一種是袋裝砂石料，第二種是袋裝土，第三種是水箱。正常來講，支架預(yù)壓載荷較大，它是支架承受力的1.3倍。當(dāng)基礎(chǔ)預(yù)壓工序完成后，進(jìn)而恒載量可設(shè)置為1.0倍。為了增強(qiáng)支架在實(shí)際施工預(yù)壓中的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)支架失穩(wěn)傾倒等現(xiàn)象，應(yīng)實(shí)施逐級施壓的方法，加載程序依次為55%、75%、99%。在此期間，應(yīng)注意材料的防水性，如果應(yīng)用的施壓材料不具備防水功能，那么極易出現(xiàn)滲水影響重量變化的情況。除此之外，還應(yīng)對監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高全面測量、記錄，以此為依據(jù)進(jìn)行沉降量計(jì)算，其中支架卸載的條件為：24小時(shí)內(nèi)的沉降量數(shù)值不大于0.9mm，72小時(shí)沉降量數(shù)值不大于4.5mm。卸載5小時(shí)后，針對監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高變化情況全面監(jiān)測，同時(shí)，計(jì)算得出相應(yīng)的變形數(shù)值。

四、結(jié)語

綜上所述，在橋梁工程施工中應(yīng)用箱梁碗扣式滿堂支架，并對其進(jìn)行全面的載荷分析以及承載力計(jì)算，這不僅能夠優(yōu)化橋梁施工質(zhì)量，而且還能提高施工效率及穩(wěn)定性。這對橋梁工程持續(xù)發(fā)展、全面進(jìn)步具有重要的促進(jìn)意義。

（作者單位：中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司 ）