現(xiàn)澆連續(xù)梁碗扣式腳手架滿堂支架設(shè)計(jì)及計(jì)算

1、摘要：碗扣式腳手架運(yùn)用于現(xiàn)澆橋梁已是相當(dāng)成熟的技術(shù)，其施工工藝簡單、操作方便，樂宜高速公路象鼻立交工程中現(xiàn)澆箱梁施工中大量采用該體系支架。本文以樂宜高速公路象鼻互通立交主線K135+525橋左幅第7聯(lián)為例，詳細(xì)論述了碗扣式腳手架滿堂支架現(xiàn)澆箱梁施工支架的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程，包括支架的初步設(shè)計(jì)、施工荷載的計(jì)算、支架底模的檢算、支架縱、橫梁的檢算、支架立桿的檢算、地基承載力的檢算等內(nèi)容。支架的檢算依據(jù)為施工荷載在支架各部件傳遞順序，碗扣式腳手架滿堂支架豎向力傳遞過程：箱梁鋼筋混凝土和內(nèi)模系統(tǒng)的自重及施工臨時(shí)荷(活載)通過底模傳遞到橫梁上，橫梁以集中荷載再傳遞給縱梁，縱梁以支座反力傳遞到每根立桿，立桿通

2、過底托及方木傳遞至鋼筋混凝土基礎(chǔ)、地基。關(guān)鍵詞：碗扣式腳手架 滿堂支架 現(xiàn)澆梁施工 設(shè)計(jì) 計(jì)算目 錄1 工程概況1.1 總概況1.2 主線k135+525橋左幅第7聯(lián) 32 支架初步設(shè)計(jì)32.1 立桿及橫桿的初步設(shè)計(jì)32.2 底模、縱橫梁的初步設(shè)計(jì)42.3 碗扣式滿堂支架搭設(shè)布置圖43 支架檢算53.1 荷載計(jì)算53.2 底模檢算73.3 橫梁檢算83.4 縱梁檢算 103.5 立桿檢算123.6 地基承載力檢算143.7 結(jié)論164 結(jié)束語161 工程概況1.1 總概況樂宜高速象鼻互通立交位于宜賓市以北約10 km處象鼻鎮(zhèn)，為連接己通車內(nèi)宜高速公路和擬建的宜瀘高速公路而設(shè)，互通區(qū)起點(diǎn)里程為K

3、135+260，終點(diǎn)里程為K137+950，互通區(qū)內(nèi)共設(shè)主線橋4橋，匝道橋6座，橋梁的形式主要為3跨或4跨為一聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。 施工方案確定中對于地基承載力高、墩柱高度小于15m的橋跨考慮采用碗扣式腳手架搭設(shè)滿堂紅作為支架體系，整個(gè)象鼻互通工程共計(jì)有22聯(lián)現(xiàn)澆箱梁采用該體系。1.2 主線K135+525橋左幅第7聯(lián)本聯(lián)跨上部結(jié)構(gòu)為19+19+15m鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，箱梁高度為1.4m，底板、頂板厚度均為0.25m，橋面寬為12m，底板寬為7.5m，共有408.9m3C40混凝土。下部為1.61.6m和1.41.4m鋼筋混凝土方墩，墩柱倒角為0.20.2m，墩柱平均高度為7m。2 支架初步

4、設(shè)計(jì)2.1 立桿及橫桿的初步設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及初略計(jì)算，來選定立桿間距。腹板箱梁重Q1=261.4=36.4kn/ m2，空心段箱梁重Q2=260.5=13kn/m2，底板寬b=7.5m，箱梁長s=53m，單根立桿允許承載力估算保守取N=40kn。腹板處每平方米需要立桿根數(shù)：1.2Q1/N=1.1；取安全系數(shù)1.3，則為1.43?？招亩蚊科椒矫仔枰U根數(shù)：1.2Q2/N=0.4；取安全系數(shù)1.3，則為0.52.所以選定空心段底板立桿縱橫向間距為：0.90.9=0.81m21/0.52=1.92 m2，滿足要求。腹板及中、端橫梁等實(shí)心處立桿間距為：0.60.9=0.54m21/1.43=0.70

5、m2，滿足要求。由于箱梁高僅為1.4m，立桿間距一般取1.2m。2.2 底模、縱橫梁的初步設(shè)計(jì)底模采用竹膠板。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于箱梁高度僅為1.4m，一般選用1.5cm厚的高強(qiáng)度竹膠板。縱橫梁均采用方木，寬度均為0.1m，方木允許受彎強(qiáng)度為=12Mpa，縱梁高為h1，橫梁高為h2。據(jù)經(jīng)驗(yàn)及初略計(jì)算，來選定縱梁的高度、橫梁的高度及橫梁間距。橫梁間距一般選擇0.3m。根據(jù)公式=M/W、M=QL2/8及W=bh2/6，得出h= ?？v梁高h(yuǎn)1的確定:取Q=36.40.9=32.76kn/m，L=0.9m，b=0.1m，=12Mpa，得出h1=0.13m，故取0.15m；橫梁高h(yuǎn)2的確定:取Q=36.40.

6、3=10.92kn/m，L=0.9m，b=0.1m，=12Mpa，得出h1=0.074m，故取0.1m。2.3 碗扣式滿堂支架搭設(shè)布置圖3 支架檢算碗扣式腳手架滿堂支架豎向力傳遞過程：箱梁鋼筋混凝土和內(nèi)模系統(tǒng)的自重及施工臨時(shí)荷(活載)通過底模傳遞到橫梁上，橫梁以集中荷載再傳遞給縱梁，縱梁以支座反力傳遞到每根立桿，立桿通過底托及方木傳遞至鋼筋混凝土基礎(chǔ)、地基。下面以這種力的傳遞方式依次對支架的底模、橫梁、縱梁、立桿、地基承載力進(jìn)行檢算。3.1 荷載計(jì)算 豎向荷載計(jì)算本橋鋼筋混凝土配筋率2%，所以鋼筋混凝土容重取26Kn/m3，以K135+525橋左幅第7聯(lián)為例，箱梁混凝土體積為408.9m3，所

7、以按照最不利工況，將翼緣板部分的混凝土重量折算到底板上，混凝土的容重如下計(jì)算：F1=VV=32.24kn/m3式中：V為整聯(lián)箱梁混凝土體積；為鋼筋混凝土的容重，取26KN/m3； v為除去翼緣板箱梁混凝土體積。對于腹板、橫梁等實(shí)心段，混凝土高度h1=1.4m，空心段混凝土高度為h2=0.5m。故，實(shí)心段混凝土容重：F1a=F1h1=45.14kPa，空心段混凝土容重：F1b= F1h2=16.12kPa。模板自重，一塊1.22m2.44m竹膠板的質(zhì)量為32kg：F2=32kg9.8N/kg(1.22m2.44m)=105.35Pa縱橫梁方木荷載：方木：g1=0.1m0.1m7.5m（1/0.2

8、5+1）(7.5m1m)=0.375kpa方木：g2=0.1m0.15m117.5m=0.165kpa式中：取內(nèi)模及支撐荷載，取3kpa：F3=3kpa臨時(shí)荷載施工人員及機(jī)具：G1=2.5kPa振搗荷載：G2=2.0 kPa則臨時(shí)荷載為：G=4.5kpa 水平荷載計(jì)算根據(jù)橋涵施工手冊查得：混凝土振搗時(shí)對側(cè)模的荷載取：新澆混凝土對側(cè)模的最大側(cè)壓力取以下兩者的較大值： 式中：-混凝土的容重，取26Kn/m3 ；k -外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑取1，否則取1.2； -混凝土澆注速度，取0.5； -有效壓頭高度，由v/T=0.5/25=0.020.035，故， -混凝土入模溫度，取25 故有：正常

9、計(jì)算應(yīng)計(jì)算風(fēng)載，但是由于宜賓地區(qū)常年均為微風(fēng)，可以不考慮風(fēng)載。 3.2 底模檢算A、模板的力學(xué)性能（取10cm寬度模板進(jìn)行計(jì)算）彈性模量（廠家提供數(shù)據(jù)）E=948Mpa截面慣性矩I=bh3/12=0.10.0153/12=2.81310-8m截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.0152/6=3.7510-6m3 B、模板受力計(jì)算底模下的橫梁間距30cm，可以把底模簡化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，其彎矩最大值位于跨中兩支座處截面、撓度最大值位于邊跨跨中截面。按照最不利工況，對腹板、橫梁等實(shí)心段進(jìn)行驗(yàn)算，空心段荷載較實(shí)心段小，故不進(jìn)行驗(yàn)算。強(qiáng)度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+底模強(qiáng)度檢算q=

10、F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=64.2 kPaq=q0.1m=64.20.1=6.42kN/m查表-3，Mmax=1/10ql2=0.040 kNm=Mmax/W=15.4MPaW=47MPa 滿足要求。本支架各部件（除去立桿）均為受彎構(gòu)件，僅需要檢算彎矩，下同不再贅述。底模剛度驗(yàn)算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=57.87 kPaq=q0.1m=57.870.1=5.79kN/m查表-3，f=0.677ql4/100EI=0.19mmf=0.3m/400=0.75mm 滿足要求。3.3 橫梁檢算A.橫梁力學(xué)性能彈性模量E=10103Mpa 截面慣性矩I=bh3/1

11、2=0.10.13/12=8.3310-6m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.12/6=0.16710-3m3B、橫梁受力計(jì)算橫梁間距0.3cm，可以把橫梁簡化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，其彎矩最大值位于跨中兩支座處截面、撓度最大值位于邊跨跨中截面。按照最不利工況，對腹板、橫梁等實(shí)心段進(jìn)行驗(yàn)算，空心段荷載較實(shí)心段小，故不進(jìn)行驗(yàn)算。按照最不利工況，對腹板、橫梁等實(shí)心段和空心段分別進(jìn)行驗(yàn)算。強(qiáng)度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+ 橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=64.2 kPaq=q0.3m+g=19.34kN/m式中g(shù)為方木自重，g=7.5kn/m30.1

12、m0.1m=0.075kn/m查表-3，Mmax=0.1ql2=0.7 kNm=Mmax/W=4.2MPaW=12MPa 滿足要求。查表-3，最大支座反力R=1.1ql=1.119.340.6=12.76kn橫梁剛度驗(yàn)算q=F1a1.2+F21.2+F31.2=57.87 kPaq=q0.25m+g=57.870.25+0.075 =17.44kN/m式中g(shù)為方木自重，g=7.5kn/m30.1m0.1m=0.075kn/m查表-3，f=0.677ql4/100EI=0.9mmf=0.6m/400=1.5mm 滿足要求。3.4 縱梁檢算A.縱梁的力學(xué)性能彈性模量E=10103Mpa 截面慣性矩

13、I=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5m4截面抵抗矩W= bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4m3B、縱梁驗(yàn)算對腹板等實(shí)心段縱梁進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)榭缍纫恢?，所以如果?shí)心段縱梁滿足要求，空心段也能滿足要求，故不對空心段的縱梁進(jìn)行驗(yàn)算。實(shí)心段簡化為三跨連續(xù)梁進(jìn)行驗(yàn)算，并且集中荷載對稱布置。 縱梁受到10個(gè)橫梁集中荷載和自重均布荷載的作用，計(jì)算彎矩和撓度的時(shí)候，可以按照集中荷載和均布荷載兩種形式進(jìn)行疊加。集中荷載P=R=12.76KN均布荷載q=11.261 9.8=0.110kN/M,縱梁容重為11.261kg/m最大彎矩位于跨中兩支座處的負(fù)彎矩：查表-3，Mmax=

14、0.267Pl+0.1ql2=3.12 kNm ；=Mmax/W=8.32MPaW=12MPa 滿足要求。 最大撓度位于邊跨跨中：查表-3， f=1.883Pl3/100EI+0.677ql4/100EI=0.6mmf=0.9m/400=2.25mm 滿足要求。 查表-3，支座最大反力：R=2.267P+P+1.1ql=41.8KN簡明施工計(jì)算手冊附表-3 3.5 立桿檢算立桿的檢算，很多資料采用單根立桿所承受的投影面積荷載這種簡單的方法進(jìn)行計(jì)算，而在理論上應(yīng)該采用縱梁對立桿的支座反力進(jìn)行計(jì)算。下面按這兩種方式分別進(jìn)行計(jì)算。 立桿計(jì)算模型立桿選用4.83.5鋼管，計(jì)算模型為兩端鉸支。彈性模量E

15、=2.1105Mpa 截面慣性矩I=10.7810-8m4截面抵抗矩W= 4.4010-6m3慣性積i=1.5910-2m柔度=ul/i=1.01.2/1.5910-2m=75.47， 單根立桿承受的荷載A、腹板處單根立桿豎向荷載荷載組合為：F=+,圖式如下F= F1a1.2+F21.2+ (g1+g2)1.2+F31.2+G1.4=64.84kpa每個(gè)立桿上荷載：F=F0.6m0.9m=64.840.60.9=35.01knB、空心段單根立桿豎向荷載荷載組合為：F=+,圖式如下F= F1a1.2+F21.2+ (g1+g2)1.2+F31.2+G1.4=30kpa每個(gè)立桿上荷載：F=F0.6

16、m0.9m=300.90.9=24.3kn投影法所得單根立桿最大承受豎向荷載為35.01kn，小于支座反力法所得的41.8kn。所以以下檢算以支座反力法進(jìn)行計(jì)算。 立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算A、單根立桿強(qiáng)度計(jì)算=F/A=41.8kn/478mm2=87MPa=170MPaK=Af/F=170/87=21.3 滿足要求。式中：安全系數(shù)；支架鋼管設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度；鋼管有效截面積。B、立桿穩(wěn)定性檢算=75.47，查規(guī)范得穩(wěn)定系數(shù)為 =0.76=F/A =41.8/478=87MPa0.76170=129.2MPa 滿足要求。3.6 地基承載力檢算地基處理應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的地基情況確定，對于地基為巖石的，可以考慮直接將

17、底托支撐在混凝土墊層上，承載力及沉降量均能滿足要求。而對于表面軟土的淺軟基則考慮換填處理，保證壓實(shí)度地分層碾壓，這樣處理承載力及沉降量完全能滿足施工要求。樂宜高速象鼻立交采用滿堂支架施工的地基情況基本上就是以上兩種。 荷載計(jì)算支架通過方木或底托、混凝土基層、碎石基層、地基層層施加荷載，其中，底托長寬為10cm，方木為1010cm，混凝土基層采用15cm厚C15素混凝土，碎石基層厚30cm，基底為碎石土。單根立桿傳遞上部荷載為41.8kn，腳手架自重為2.20Kn(按照最高24米墩柱計(jì)算，橫桿布距0.6m)，地基承載力檢算按支墊方式分別進(jìn)行檢算。 地基承載力檢算A、底托直接支撐在混凝土硬化面上地

18、基承載力檢算：底托長和寬為0.1m，混凝土厚0.15m，按45角擴(kuò)散應(yīng)力近似計(jì)算，則路基基底承壓面積為0.4m0.4m=0.16m2，故地基承載力為：=F/A=275 MPa=400kpa 滿足要求。式中為弱風(fēng)化泥巖容許承載力400500kpa，取400kpa。B、底托設(shè)1010cm方木上，混凝土厚0.15cm，按45角擴(kuò)散應(yīng)力近似計(jì)算，則路基基底承壓面積為0.4m0.6m=0.24m2，故地基承載力為：=F/A=183 MPa=200kpa 滿足要求。式中為地基處理后承載力要求，取200kpa。正常情況下，應(yīng)該對地基的理論沉降量進(jìn)行計(jì)算。由于本工程滿堂支架的地基要么是直接是巖層，要么是換填淺層軟基，承載力達(dá)到400500Kpa，沉降量很小，故不單獨(dú)進(jìn)行檢算?？梢愿鶕?jù)試驗(yàn)確定或參考表8-5估算（橋涵施工手冊），而根據(jù)現(xiàn)場預(yù)壓數(shù)據(jù)顯示地基塑性變形