满堂支架的计算算例.docx

满堂支架的计算算例.docx

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满堂支架的计算算例

满堂支架计算算例

一、概述

1、工程概况

安庆长江公路大桥E标工程南岸堤外引桥为双幅分离式桥梁，单幅一联6跨（6×40m=240m）为单箱单室预应力混凝土斜腹板等截面连续梁，梁高2.5m，箱梁顶板跨12.75m，底板宽5.384m，箱梁顶、底板厚均为0.25m,腹板厚0.5m，两侧翼缘板悬臂长度均为2.85m，全桥仅在桥墩支点截面处设置端，中横梁。

桥面横坡在-3%～2%变化，桥面横坡由梁底垫石变高度使梁体整体旋转而形成，箱梁横断面及梁高均保持不变；桥面纵破为2.75%。

桥面横坡见下表：

桥面横坡一览表

墩号桥面横坡梁底轴线及桥轴线距离（cm）

左幅（%）右幅（%）左幅右幅

YR110.1160.020662.20657.15

YR12-1.2170.020665.65657.15

YR13-2.551-2.551669.00655.60

YR14-3.000-3.000670.15654.35

YR15-3.000-3.000670.15654.35

YR16-3.000-3.000670.15654.35

YR17-3.000-3.000670.15654.35

箱梁采用单向预应力体系，纵向预应力钢束设置采用фj15.24钢绞线，Rby=1860Mpa，波纹管制孔。

每跨单侧腹板内设置6束16孔钢束，在接缝处采用钢束联结器接长；顶板设置12束7孔钢束，钢束长为14米，一端为P锚，一端为张拉锚，钢束跨越桥墩顶分布置，每侧各长7米；底板设置4束7孔钢束，一端为P锚，一端为张拉锚，每束钢束跨越施工接缝分布在两跨内。

2、施工方法简介

南堤外引桥位于缓和曲线段，桥位区多为农田、耕地及居民拆迁区，陆地施工条件相对较好。

施工时，先将桥位地基处理后，采用扣件式满堂脚手架单幅逐跨现浇施工工艺进行施工，施工时，翼缘模板及外侧模采用定制钢模板（按首跨长配置一套模板），内模采用胶合板（按首跨长配置一套模板），底模采用玻璃钢竹胶板（按一个标准跨和一个首跨长度配置）。

总体施工工艺流程如下：

3、施工工艺流程

二、满堂支架搭设及预压

1、地基处理

先用推土机将表层耕质土、有机土推平并压实；承台基坑清淤后采用分层回填亚粘土并整平压实。

原有地基整平压实后，再在其上填筑大约30cm黄土，并选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压，辗压次数不少于3遍，如果发现弹簧土须及时清除，并回填合格砂类土或石料进行整平压实，然后在处理好黄土层上铺设20cm石子，采用人工铺平，用YZ16吨振动压路机进行辗压。

在石子层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应位置铺设枕木；为尽量减少地基变形影响，在承台基坑回填好地基上铺设大型废钢模板（此处不铺设枕木），废钢模板铺设时，面板朝下。

压实黄土层及石子层宽度大约为28米。

为避免处理好地基受水浸泡，在两侧开挖40×30cm排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑。

2、支架安装

本支架采用“扣件”式满堂脚手架，其结构形式如下：

纵向立杆间距为90cm，横向立杆间距除箱梁腹板所对应位置处间距按46cm布置外，其余按90cm左右间距布置（可详见《堤外引桥满堂支架横向布置图》），在高度方向每间隔1.2m设置一排纵、横向联接脚手钢管，使所有立杆联成整体，为确保支架整体稳定性，在每三排横向立杆和每三排横向立杆各设置一道剪刀撑。

在地基处理好后，按照施工图纸进行放线，纵桥向铺设好枕木，便可进行支架搭设。

支架搭设好后，测量放出几个高程控制点，然后带线，用管子割刀将多余脚手管割除，在修平立杆上口安装可调顶托，可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用，本支架使用可调顶托可调范围为20cm左右。

由于整个堤外引桥位于缓和曲线上，因此拟将每跨支架划分为8个直线段拟和桥面箱梁曲线，每个直线段5m。

施工时注意支架间距应相应调整。

脚手管安装好后，在可调顶托上铺设I14工字钢，箱梁底板下方I14工字钢横向布置，长6m，间距为0.9m；由于本方案外侧模板及翼缘模板为大型钢模板，为考虑模板整体移动，在翼缘板下所对应位置I14工字钢采用顺桥向布置。

I14工字钢铺设好后，然后在箱梁底板下宽6米I14工字钢铺设6X12cm木枋，木枋铺设间距为：

在箱梁腹板所对应位置按18cm布置，底板其余位置按30~35cm布置。

木枋布置好后可进行支架预压。

3、支架预压

安装模板前，要对支架进行压预。

支架预压目：

1、检查支架安全性，确保施工安全。

2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形影响，有利于桥面线形控制。

预压荷载为箱梁单位面积最大重量1.1倍。

本方案采用水箱加水分段预压法进行预压：

施工前，按照水箱加工图纸加工好水箱，水箱采用3mm厚钢板进行满焊加工，加工好后进行试水试验，确保水箱不漏水。

每一段预压长度为20米左右，由于首跨现浇长度为47米，故首跨需分三次预压，标准跨为40米及尾跨33米均需分两次预压。

根据箱梁横截面特性，共制作6个大水箱（B型水箱）和6个小水箱（A型水箱），大水箱尺寸为：

3米高，3米宽，6.5米长；小水箱尺寸为：

1.5米高，2米宽，6.5米长。

水箱加工后采用16t汽车吊进行吊装就位，大水箱安放在箱梁底板所对应位置，小水箱安放在两侧翼缘板所对应位置，12个水箱布置成3排4列，然后用水泵加水进行预压（详见《堤外引桥预压步骤示意图》）。

为了解支架沉降情况，在加水预压之前测出各测量控制点标高，测量控制点按顺桥向每5米布置一排，每排4个点。

在加载50%和100%后均要复测各控制点标高，加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高，如果加载100%后所测数据及持荷24小时后所测数据变化很小时，表明地基及支架已基本沉降到位，可用水管卸水，否则还须持荷进行预压，直到地基及支架沉降到位方可卸水。

卸水时通过水管将水排至水沟中或桥位区外，以免影响处理好地基承载力，卸水完成后采用16t汽车吊将水箱前移。

卸水完成后，要再次复测各控制点标高，以便得出支架和地基弹性变形量（等于卸水后标高减去持荷后所测标高），用总沉降量（即支架持荷后稳定沉降量）减去弹性变形量为支架和地基非弹性变形（即塑性变形）量。

预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架标高。

经过几跨施工，得出支架预压后总沉降量在4～15mm之间，最大非弹性变形量为13mm，平均非弹性变形量为7mm左右。

4、支架受力验算

①、底模板下次梁（6×12cm木枋）验算：

底模下脚手管立杆纵向间距为0.9m，横向间距根据箱梁对应位置分别设为0.46和0.9m，顶托工字钢横梁按横桥向布置，间距90cm；次梁按纵桥向布

置，间距35cm和18cm。

因此计算跨径为0.9m，按简支梁受力考虑，分别验算底模下斜腹板对应位置和底板中间位置：

a、斜腹板对应间距为18cm木枋受力验算

底模处砼箱梁荷载：

P1=2.5×26=65kN/m2（按2.5m砼厚度计算）

模板荷载：

P2=200kg/m2=2kN/m2

设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

则有P=（P1+P2+P3+P4）=71.5kN/m2

W=bh2/6=6×122/6=144cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=qL2/8W=（71.5×0.18）×1000×0.92/8×144×10-6

=9.05Mpa＜[σ]=10Mpa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=3×（71.5×0.18）×103×（0.9/2）/2×6×12×10-4

=1.21Mpa＜[τ]=2Mpa（参考一般木质）

强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=0.1×105Mpa；I=bh3/12=864cm4

fmax=5qL4/384EI=5×12.87×103×103×0.94/384×864×10-8×1×1010

=1.273mm＜[f]=1.5mm（[f]=L/400）

刚度满足要求。

b、底板下间距为35cm木枋受力验算

中间底板位置砼厚度在0.5～0.7m之间，按0.7m进行受力验算，考虑内模支撑和内模模板自重，木枋间距0.35m，则有：

底模处砼箱梁荷载：

P1=0.7×26=18.2kN/m2

内模支撑和模板荷载：

P2=400kg/m2=4kN/m2

设备及人工荷载：

P3=250kg/m2=2.5kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：

P4=200kg/m2=2kN/m2

则有P=（P1+P2+P3+P4）=26.7kN/m2

q=26.7×0.35=9.345t/m＜71.5×0.18=12.87t/m

表明底板下间距为0.35m木枋受力比斜腹板对应间距为0.18m木枋所受力要小，所以底板下间距为0.35m木枋受力安全。

以上各数据均未考虑模板强度影响，若考虑模板刚度作用和3跨连续梁，则以上各个实际值应小于此计算值。

②、顶托横梁（I14工字钢）验算：

脚手管立杆纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m和0.46m，顶托工字钢横梁按横桥向布置，间距90cm。

因此计算跨径为0.9m和0.46m，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模下斜腹板对应位置即可：

平均荷载大小为q1=71.5×0.9=64.35kN/m

另查表可得：

WI14=102×103mm3；I=712×104mm4；S=I/12

跨内最大弯矩为：

Mmax=64.35×0.46×0.46/8=1.702kN.m

由梁正应力计算公式得：

σw=Mmax/W=1.702×106/（102×103）

=16.69Mpa＜[σw]=145Mpa满足要求；

挠度计算按简支梁考虑，得：

E=2.1×105Mpa；

fmax=5qL4/384EI=5×64.35×1000×0.464×109/

（384×2.1×105×712×104）

=0.053mm＜[f]=2.25mm（[f]=L/400）刚度满足要求。

[

③、立杆强度验算：

脚手管（φ48×3.5）立杆纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m和0.46m，因此单根立杆承受区域即为底板0.9m×0.9m或0.46m×0.9m箱梁均布荷载，由工字钢横梁集中传至杆顶。

根据受力分析,不难发现斜腹板对应间距为0.46m×0.9m立杆受力比其余位置间距为0.9m×0.9m立杆受力大，故以斜腹板下间距为0.46m×0.9m立杆作为受力验算杆件。

则有P=71.5kN/m2

由于大横杆步距为1.2m，长细比为λ=ι/i=1200/15.78=76，查表可得φ=0.744，则有：

[N]=φA[σ]=0.744×489×215=78.22kN

而Nmax=P×A=71.5×0.46×0.9=29.6kN，可见[N]＞N，

抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得：

（按最大高度11m计算）

△L=NL/EA=29.6×103×11×103/2.1×105×4.89×102

=3.171mm压缩变形很小

单幅箱梁每跨混凝土340m3，自重约884吨，按上述间距布置底座，则每跨连续箱梁下共有765根立杆，可承受2525吨荷载（每根杆约可