跨路現(xiàn)澆連續(xù)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(xiàn)澆連續(xù)梁支架體系的受力分析，總結(jié)出了跨路現(xiàn)澆梁施工支架一般設(shè)置形式，以及支架體系受力計(jì)算的方法和步驟。

關(guān)鍵詞：跨路;現(xiàn)澆梁;支架;受力分析

0 引言

當(dāng)前我國城市化進(jìn)程發(fā)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(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)形式，施工過程中支架體系的安全、經(jīng)濟(jì)是一個(gè)重要問題，本文以合肥市某市政道跨路立交橋現(xiàn)澆連續(xù)梁為例，對支架體系的受力進(jìn)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(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。橋面寬度15.6 m，雙向四車道設(shè)計(jì)，采用單箱雙室結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，支架體系自下而上依次為混凝土基礎(chǔ)、方木墊板、碗扣支架、縱橫向方木、竹膠板底模等組成。將現(xiàn)澆梁投影區(qū)域內(nèi)的地面整平壓實(shí)，壓實(shí)度需達(dá)到85%以上，地基承載力需達(dá)到150 kPa。然后澆筑10 cm厚的C20混凝土基礎(chǔ)，澆筑過程中嚴(yán)格控制混凝土硬化面的平整度。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到2 MPa后在上部進(jìn)行支架搭設(shè)作業(yè)。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(shè)縱向方木（10*10 cm），方木縱向跨度為60 cm，縱向方木上方布設(shè)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(guī)格。橫向方木上部鋪設(shè)18 mm厚的竹膠板作為現(xiàn)澆梁的底模，竹膠板跨度為30 cm。側(cè)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(jì)算

主跨（30+40+30）m現(xiàn)澆箱梁混凝土共計(jì)1 080 m3，偏安全考慮，以全部重量作用于底板上計(jì)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(jù)《路橋施工計(jì)算手冊》混凝土豎向荷載還包括以下幾個(gè)部分：

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

（3）人群機(jī)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(chǎn)生的荷載：q5=2.0 kPa

計(jì)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(qiáng)度、剛度及穩(wěn)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(jù)《路橋施工計(jì)算手冊》查得，竹膠板的力學(xué)指標(biāo)取值如下：容許應(yīng)力[σ]

=12.5 MPa;彈性模量E=1.0×104 MPa。取1 m寬竹膠板進(jìn)行受力計(jì)算，截面幾何特性計(jì)算結(jié)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(jìn)行計(jì)算。

（1）強(qiáng)度計(jì)算。Q=45.37 kPa，轉(zhuǎn)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(jù)《路橋施工計(jì)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(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)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(jù)《路橋施工計(jì)算手冊》查得，木材的力學(xué)指標(biāo)取下值（按照紅松順紋計(jì)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(jì)算結(jié)果如下：W=bh2/6=10×102/6=166.7 cm3;I=bh3/12=

10×103/12=833.3 cm4。

根據(jù)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(jìn)行計(jì)算。

（1）強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)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(jù)《路橋施工計(jì)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(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)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(jié)構(gòu)，縱向方木在與橫向方木接觸處承受集中荷載。根據(jù)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(jìn)行計(jì)算，縱梁在支點(diǎn)和跨中承受荷載。

（1）強(qiáng)度計(jì)算。方木承受集中荷載 P=45.37×0.3×0.6 = 8.17 kN。根據(jù)《路橋施工計(jì)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(yàn)算。根據(jù)《路橋施工計(jì)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(shí)際承受壓力計(jì)算：按最大間距計(jì)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(qiáng)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(wěn)定性滿足要求。

3.2.5 基底土承載力計(jì)算

支架下墊10×10 cm長條形木方，應(yīng)力按照45度角向下擴(kuò)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(jìn)行加密處理，間距為60*60 cm。

4 結(jié)語

當(dāng)今社會，交通建設(shè)高速發(fā)展，路網(wǎng)越來越密集，立體交通工程中難免會遇到跨路現(xiàn)澆施工的情況，碗扣支架支撐體系是現(xiàn)澆梁施工中常用的簡單實(shí)用的支架形式。對支架體系強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行精確受力的檢算，確定各個(gè)組成構(gòu)件的力學(xué)性能，才能搭設(shè)出經(jīng)濟(jì)合理的支架，才能保證施工過程中的安全和質(zhì)量。本文對現(xiàn)澆梁施工碗扣支架支撐體系的受力檢算有較強(qiáng)的指導(dǎo)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].鐵建設(shè)【2010】214號.

[2]建筑施工手冊[S].中國建筑工業(yè)出版社，2003.