某工程現(xiàn)澆異型板鋼管支架受力計算滿堂支架預留門洞

1、CK3+875田東右江大橋現(xiàn)澆異形板鋼管支架施工與受力計算一、工程概況CK3+875田東右江大橋南岸現(xiàn)澆40米跨異形板位于主橋5#墩、6#墩、7#臺及B改線橋8#墩之間（如圖-1所示），總面積約有1450m2。設計采用箱型、薄壁腹板連續(xù)結構，腹板厚度20cm, 箱型結構空腔高80cm，寬180cm(8#墩側箱型板空腔寬170cm)，梁高120cm，頂、底板厚20cm，翼緣板兩端厚分別為20cm及35cm，共有22道梁、肋板，預應力束采用單端張拉施工工藝。其工程量如下表所示。圖- 1 異型板一般構造圖異形板主要工程數(shù)量一覽表鋼束（kg）60mmSBG塑料波紋管(m)錨具(套)鋼筋(kg)C40砼

2、(M3)s15.20-7OVMZK15A-7OVMZK15P-7Ø10122528合計16793.72126.64727210466.1116465.4675512466.9848.416793.72126.647272146153.4848.46#墩7#臺之間原地面標高約103.00米，地勢基本平坦，除系梁基坑填土外，基本為密實亞粘土Qa1-3，有A改線橫穿其間，路基頂寬8.5cm，頂標高約為103.60m，現(xiàn)在路基已基本填到位。5#墩與6#墩之間有一陡坎，坎緣約2m寬為填土，下坎處標高約98.0米，落差5米左右，6-G#樁位周圍地勢較低，正好落在坎緣上（見圖-2所示）。圖- 2

3、5#、6#、7#地形斷面圖二、地基處理及鋼管支撐位置放樣1、 6#墩與7#臺（8#墩）之間地基處理 針對6#墩與7#臺之間地勢情況，先用亞粘土將6#墩系梁基坑及6-G#樁周邊分層壓實回填至原地面標高，而后用裝載機統(tǒng)一將6#墩周邊地平整平壓實，注意縱向或橫向流水坡面，避免凹面積水，影響地基的承載力；再鋪墊一層15cm厚的密實碎石或圓礫，避免鋼管支架枕木受地表水浸泡。同時在利于排水一側開挖一過水面為30×30cm排水溝，以便地表系統(tǒng)排水。至于A改線處地基，現(xiàn)A改線路基已以石方填筑，為支架提供了良好的地基條件。2、5#墩與6#墩之間地基處理由于5#墩與6#墩之間的陡坎坎緣為填土形成，為了保

4、證這側地基整體承載力，擬采用40cm厚漿砌片石護坡加固。其具體工程量及其平面圖如下：圖-3 6#墩護坡立面圖 V=（4.5×30+）×0.4=73.6m35#墩處原地面標高為98.00，5#系梁底標高為95.00m，于是在進行系梁施工（開挖系梁基坑）時，形成了一道約3m高的陡坎（見圖-2），為了使鋼管支架有足夠的支撐空間，須將該系梁基坑用亞粘土分層壓實回填至98.00m的標高，而后用40cm厚漿砌片石護坡加固，其工程量為15×3×0.4=18m3。同時，在5#墩側異形板施工支撐可擬采用牛腿支撐（已埋設牛腿預埋件，見圖-4），從而5#墩一側可減少一排支架支

5、撐，避免過多填土夯實施工，讓施工受力更可靠。圖-4 5#墩側異形板施工預埋件施工圖 5#墩至6#墩之間地平整平處理基本跟6#墩與7#臺（8#墩）之間地基處理相似。3、待地基處理好后，讓專業(yè)測量人員放出梁、肋、邊緣線，做好高程控制點。施工人員按照異形板滿堂腳手架施工平面圖用石灰標出鋼管立桿的具體位置，以便進行支架施工。三、支架搭設支架采用“扣件”式滿堂腳手架，其結構尺寸形式如下：翼緣及箱腔區(qū)縱向立桿間距為90cm，橫向立桿間距100cm布置；實心區(qū)縱向立桿間距為90cm，橫向立桿間距50cm或60cm布置（詳見滿堂支架橫向布置圖），為了方便施工，某些鋼管立桿位置可適當調整。腳手架豎向每間隔1.5

6、m設置一排縱、橫向聯(lián)接腳手鋼管，使所有立桿聯(lián)成整體，為確保支架的整體穩(wěn)定性，在每五排橫向立桿和每五排豎向立桿各設置一道剪刀撐。支架搭設好后，測量放出若干個高程控制點，然后帶線，用管子割刀將多余的腳手管割除，在修平的立桿上口安裝可調頂托（可調頂托是用來調整支架高度和拆除模板用的），本支架使用的可調頂托可調范圍為20cm左右。腳手管安裝好后，在可調頂托上鋪設I14×6m工字鋼，箱梁底板下方的I14工字鋼橫向布置，其他視實際施工而頂。I14工字鋼鋪設好后，然后I14工字鋼上鋪設6×12cm的木枋，木枋鋪設間距為35cm，木枋布置好后可進行支架預壓。四、支架預壓安裝模板前，要對支架

7、進行預壓。對大面積的現(xiàn)澆異形板施工，必須分區(qū)進行才能保證其施工質量及施工進度。具體分區(qū)如下（縱向劃分）：16#肋之間為施工I區(qū)，611#肋之間為施工II區(qū)，11#肋22#梁之間為施工III區(qū)，共分三個施工區(qū)（見圖-5）。圖-5分區(qū)分倉水箱預壓示意圖 1、支架預壓的目的檢查支架的安全性，確保施工安全。消除地基非彈性變形和支架非彈性變形的影響，有利于橋面線形控制?？刂茝椥宰冃瘟?。2、預壓方法采用水預壓法對每施工區(qū)進行分別預壓施工。預壓荷載為異形板單位面積受力荷載的1.1倍，即848.4÷1450×2.6×1.1=1.7噸，取荷栽不均勻系數(shù)為1.2，則單位預壓荷載為1.

8、7×1.2=2.04m，從而可知圍水高度為2.1m。先在每施工區(qū)周邊按照圖-六搭設圍水護欄，滿鋪彩條布，確保.不漏水。預壓荷載分級進行，由于橋面有一定坡度，還需分格倉。兩側翼緣板所對應的位置，混凝土重量輕，不做壓載。圖-6分區(qū)預壓水箱圍水護欄斷面圖示意圖 為了解支架沉降情況，在加水預壓之前測出各控制點標高，在加載50%和100%后均要復測各控制點標高，加載100%預壓荷載并持荷24小時后要再次復測各控制點標高，如果加載100%后所測數(shù)據(jù)與持荷24小時后所測數(shù)據(jù)變化很小時（=-<1mm），表明地基及支架已基本沉降到位，即沉降穩(wěn)定，可卸水。否則還須持荷進行預壓，直到地基及支架沉降到

9、位方可卸水。卸水時通過水管將水排至水溝中或橋位區(qū)外，以免影響處理好的地基承載力。卸水完成后，要再次復測各控制點標高，以便得出支架和地基的彈性變形量=-，則其總沉降量=-，支架和地基的非彈性變形（即塑性變形）量-。預壓完成后要根據(jù)預壓成果通過可調頂托調整支架的標高。五、施工結構受力計算1、翼緣板區(qū)（包括邊腹板）支架受力計算（1）立桿因翼緣板相對箱型板施工荷載比較小，在進行施工結構驗算時取邊腹板支撐A桿為分析對象，其受力范圍：0.3×0.9+0.5×0.9=0.72m2圖-7模板面積S=0.85×0.9 +（0.3+0.5）×0.9+（0.8+1）×

10、;0.9=3.11m2a、混凝土重量（）×0.9×26=12.00 kN；b、模板荷載取0.2kN/,則3.11×0.2=0.622 kN；c、設備及人員荷載取0.25 kN /,則0.72×0.25=0.18kN；d、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.72×0.2=0.14 kN；則A桿施工荷載為12.00+0.622+0.18+0.14=12.94 kN荷載不均勻系數(shù)取1.2，則單根鋼管實際最大施工荷載為N=12.94×1.2=15.53 kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，其截面特

11、性：Ix=1.578cm，A=4.893cm2，則長細比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,既有N=0.637×A×=0.637×489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強度滿足要求。由壓桿彈性變形計算公式（按最大高度10米計算） L = NL/EA = 15.53×103×10×103/(2.1×105×4.89×102) = 1.51mm <2mm壓縮變形很小，施工安全。（2）翼緣區(qū)次梁（6×12cm木枋）受力驗算（主梁計算見

12、空腔區(qū)主梁）次梁按35cm間距布置。翼緣區(qū)砼最大厚度為0.35m，最小厚度為0.2m，偏于安全，按0.35m厚砼計算翼緣處砼荷載：P1=0.35×26=9.1kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=9.1+2+2.5+2=15.6 kN/m2 q=15.6×0.35=5.46kN/m 圖-8則跨內最大彎矩為（偏于施工安全，跨中彎矩以簡支梁形式計算）： Mmax=ql2/8=5.46×0.82/8=0.44kN.mW=bh2/6=6&#

13、215;122/6=144cm3由梁正應力計算公式得: max =Mmax/W=0.44×1000/(144×10-6)=3.06MPa=10MPa（參考一般松木質）最大剪力在靠近懸臂較長側支點處，即左支座:Qmax=0.731q=3.99 kNmax=3Qmax/2A=3×3.99×103/（2×6×12×10-4）=0.83MPa=2MPa（參考一般松木質）即知強度均滿足施工要求。撓度驗算:E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.64×106mm4;跨中撓度：fmax1=5qL4/384EI

14、=5×5.46×103×0.84/（384×1×1010×8.64×10-6）=0.34 mm<f=L/400=2mm既知其撓度滿足施工要求。懸臂端（30cm）撓度：fmax2=qL4/8EI=5.46×103×0.34/（8×1×1010×8.64×10-6）=0.06mm<f=L/400=0.75mm既知其撓度滿足施工要求。經(jīng)上述計算，該次梁搭設結構尺寸、強度及剛度等滿足施工要求。2、肋板及空腔區(qū)受力計算（見圖-9） 偏于施工安全,以異形板底、頂板同

15、時施工情形驗算各立桿實際施工強度及剛度。圖-9（1）、肋板區(qū)A或C桿受力驗算a、混凝土高度1.2米，寬度0.2米，另加倒角和倒角頂?shù)装?，縱向長度0.9米，則砼重為：（1.2×0.9×0.2+0.3×0.15÷2×4×0.9+0.2×0.9×0.8×2）×26=15.21kNb、模板荷載取0.2kN/,則0.9×0.2=0.18 kNc、設備及人員荷載取0.25 kN /,則0.9×0.25=0.225 kNd、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.9×0.2=

16、0.18 kN則肋板支撐受力F=15.21+0.18+0.225+0.18=15.80kN另加1.2荷載不均勻系數(shù)，則單根鋼管荷載為N=15.80×1.2=18.96kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，長細比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,則有N=0.637×A×=0.637×489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強度滿足施工要求。（2）、空腔區(qū)底板B桿件受力驗算混凝土高度0.2米，長度為0.9米，則砼重0.2×1×0.9×

17、;2×26=9.36kN<15.21kN(肋板區(qū)砼重)則知B桿抗壓強度滿足施工要求。 (3)肋板區(qū)次梁（6×12cm木枋）受力計算次梁按35cm間距布置。肋板區(qū)砼荷載：P1=(0.1×1.2+0.3×0.15+0.9×0.2×2)×26=13.65 kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=13.65+2+2.5+2=20.15 kN/m2 q=20.15×0.35=7.05kN/

18、m 則跨內最大彎矩為： Mmax=ql2/8=7.05×12/8=0.88kN.mW=bh2/6=6×122/6=144cm3由梁正應力計算公式得: max =Mmax/W=0.88×1000/(144×10-6)=6.11MPa=10MPa（參考一般松木質）最大剪力在支點處:max=3Qmax/2A=3×（7.05×103×1）/（2×6×12×10-4）=1.47MPa=2MPa（參考一般松木質）即知強度均滿足施工要求。撓度驗算:E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.6

19、4×106mm4;fmax=5qL4/384EI=5×7.05×103×14/（384×1×1010×8.64×10-6）=1.06mm<f=L/400=1.8mm既知肋板區(qū)次梁撓度滿足施工要求。由此可見,空腔區(qū)次梁剛度及強度滿足施工要求。(4)肋板區(qū)主梁（工14工字鋼）受力計算由于肋板區(qū)施工荷載大于空腔區(qū)施工荷載，受力驗算時以肋板區(qū)主梁為受力驗算對象。主梁跨度為90cm，其間距如圖-9所示，主梁布置時以連續(xù)剛構形式布置，偏于施工安全，以簡支梁結構形式計算。肋板區(qū)砼荷載：P1=0.2×1.2+0.3

20、×0.15×2+（1-0.2)×0.2×2）×26=15.73 kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=15.73+2+2.5+2=22.23 kN/m2 q=22.23×1=22.23kN/m 則跨內最大彎矩為： Mmax=ql2/8=22.23×0.92/8=2.25kN.m查表知主梁的截面抵抗矩Wx=102cm3，截面積A=21.5cm2由梁正應力計算公式得: max =Mmax/Wx=2

21、.25×103/(102×10-6)=22.05MPa=215MPa最大剪力在支點處:Q=22.23×0.9÷2=10.0kNmax=3Qmax/2A=3×10.0×103/（2×21.5×10-4）=6.98 MPa=125 MPa即知強度均滿足施工要求。撓度驗算:E=2.1×105MPa ;Ix=7.12×106mm4;fmax=5qL4/384EI=5×22.23×103×0.94/（384×21×1010×7.12×1

22、0-6）=0.13mm<f=L/400=2.2mm既知肋板區(qū)主梁撓度滿足施工要求。由此可見,空墻區(qū)次梁剛度及強度滿足施工要求。特別考慮：如果空腔區(qū)不加立桿B，立桿受力同樣滿足要求，即總荷載=18.96+11.934=30.894kNN，但腹板鋼管受力相應增加，同時次梁跨度增大，彎矩相應變大,撓度及剛度很難滿足施工要求。3、實心梁區(qū)（如圖-10所示）圖-10（1）實心區(qū)立桿受力驗算a、混凝土高度1.2米，立桿橫向間距為0.6m，縱向間距為0.9m，則砼重為：1.2×0.9×0.6×26=16.85kNb、模板荷載取0.2kN/,則0.9×0.2

23、15;0.6=0.11 kNc、設備及人員荷載取0.25 kN /,則0.9×0.25×0.6=0.14 kNd、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.9×0.2×0.6=0.11 kN則肋板支撐受力F=16.85+0.11+0.14+0.11=17.21kN取荷載不均勻系數(shù)1.2，則單根鋼管荷載為N=17.21×1.2=20.65kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，長細比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,則有N=0.637×A×=0.637×

24、489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強度滿足施工要求。（2）次梁（6×12cm木枋）受力驗算砼荷載：P1=1.2×26=31.2kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2則P=P1+P2+P3+P4=37.7kN/m2木枋每隔35cm布置一道，則q=37.7×0.35=13.20kN/m木枋長度一般可達23連續(xù)跨，偏施工安全，按簡支梁結構形式計算，其最大跨徑為0.6m，其計算簡圖如下：圖-11則跨內最大彎

25、矩為： Mmax=ql2/8=13.20×0.62/8=0.594kN.mW=bh2/6=6×122/6=144cm3=144×10-6m3由梁正應力計算公式得: max=Mmax/W=0.594×103/(144×10-6) =4.13MPa=10MPa（參考一般松木質）最大剪力在支點處:Qmax =ql/2=13.20×0.6÷2=3.96 kNmax=3Qmax/2A=3×3.96×103/（2×6×12×10-4）= 0.83MPa=2MPa（參考一般松木質）即強度均

26、滿足施工要求要求。施工撓度計算：E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.64×106mm4;I=bh3/12=864cm4fmax=5qL4/384EI=5×13.20×103×0.64/（384×1×1010×864×10-8）=0.26mm<f=L/400=1.5mm(3)主梁（I14工字鋼）受力驗算腳手架立桿的縱向間距為0.9m，橫向間距為0.6m，主梁工字鋼按縱橋向布置，跨度為0.9m。偏于施工安全，按簡支梁結構受力進行驗算。砼荷載：P1=1.2×26=31.2KN/m2

27、（偏于施工安全，按最大砼厚度1.2m計算）模板荷載：P2=200Kg/m2=2kN/m2設備及人工荷載：P3=250Kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時振搗荷載：P4=200Kg/m2=2kN/m2則有P=P1+P2+P3+P4=37.7 KN/m2,取荷載不均勻系數(shù).2，平均荷載大小為q=37.7×0.6×1.2=27.144KN/m查表可得（I14）Wx=102×103mm3，Ix=712×104mm4，S=Ix/12跨內最大彎矩為：Mmax=27.144×0.92/8=2.75kN.m由梁正應力max=Mmax/Wx=2.75×106/(102×103)=26.96MPa=170 MPa,則主梁強度滿足施工要求。主梁撓度驗算：E=2.1×105 MPafmax=5ql4/384EIx=5×27.144×103×