現澆連續(xù)梁碗扣式腳手架滿堂支架設計及計算

1、摘要：碗扣式腳手架運用于現澆橋梁已是相當成熟的技術，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聯為例，詳細論述了碗扣式腳手架滿堂支架現澆箱梁施工支架的設計及計算過程，包括支架的初步設計、施工荷載的計算、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容。支架的檢算依據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模系統(tǒng)的自重及施工臨時荷(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、地基。關鍵詞：碗扣式腳手架 滿堂支架 現澆梁施工 設計 計算目 錄1 工程概況1.1 總概況1.2 主線k135+525橋左幅第7聯 32 支架初步設計32.1 立桿及橫桿的初步設計32.2 底模、縱橫梁的初步設計42.3 碗扣式滿堂支架搭設布置圖43 支架檢算53.1 荷載計算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 結論164 結束語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)，為連接己通車內宜高速公路和擬建的宜瀘高速公路而設，互通區(qū)起點里程為K

3、135+260，終點里程為K137+950，互通區(qū)內共設主線橋4橋，匝道橋6座，橋梁的形式主要為3跨或4跨為一聯現澆連續(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滿堂紅作為支架體系，整個象鼻互通工程共計有22聯現澆箱梁采用該體系。1.2 主線K135+525橋左幅第7聯本聯跨上部結構為19+19+15m鋼筋混凝土現澆連續(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、設計2.1 立桿及橫桿的初步設計根據經驗及初略計算，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：1.2Q1/N=1.1；取安全系數1.3，則為1.43?？招亩蚊科椒矫仔枰U根數：1.2Q2/N=0.4；取安全系數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、縱橫梁的初步設計底模采用竹膠板。根據經驗，由于箱梁高度僅為1.4m，一般選用1.5cm厚的高強度竹膠板?？v橫梁均采用方木，寬度均為0.1m，方木允許受彎強度為=12Mpa，縱梁高為h1，橫梁高為h2。據經驗及初略計算，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。根據公式=M/W、M=QL2/8及W=bh2/6，得出h= ?？v梁高h1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h2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模系統(tǒng)的自重及施工臨時荷(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、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、地基承載力進行檢算。3.1 荷載計算 豎向荷載計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算：F1=VV=32.24kn/m3式中：V為整聯箱梁混凝土體積；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、橫梁等實心段，混凝土高度h1=1.4m，空心段混凝土高度為h2=0.5m。故，實心段混凝土容重：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：取內模及支撐荷載，取3kpa：F3=3kpa臨時荷載施工人員及機具：G1=2.5kPa振搗荷載：G2=2.0 kPa則臨時荷載為：G=4.5kpa 水平荷載計算根據橋涵施工手冊查得：混凝土振搗時對側模的荷載取：新澆混凝土對側模的最大側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，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、計算應計算風載，但是由于宜賓地區(qū)常年均為微風，可以不考慮風載。 3.2 底模檢算A、模板的力學性能（取10cm寬度模板進行計算）彈性模量（廠家提供數據）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)梁進行計算，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、橫梁等實心段進行驗算，空心段荷載較實心段小，故不進行驗算。強度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+底模強度檢算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）均為受彎構件，僅需要檢算彎矩，下同不再贅述。底模剛度驗算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、橫梁受力計算橫梁間距0.3cm，可以把橫梁簡化為三跨連續(xù)梁進行計算，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、橫梁等實心段進行驗算，空心段荷載較實心段小，故不進行驗算。按照最不利工況，對腹板、橫梁等實心段和空心段分別進行驗算。強度檢算荷載組合為：+；剛度檢算荷載組合為：+ 橫梁強度驗算q=F1a1.2+F21.2+F31.2+G1.4=64.2 kPaq=q0.3m+g=19.34kN/m式中g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、縱梁驗算對腹板等實心段縱梁進行驗算，因為跨度一致，所以如果實心段縱梁滿足要求，空心段也能滿足要求，故不對空心段的縱梁進行驗算。實心段簡化為三跨連續(xù)梁進行驗算，并且集中荷載對稱布置。 縱梁受到10個橫梁集中荷載和自重均布荷載的作用，計算彎矩和撓度的時候，可以按照集中荷載和均布荷載兩種形式進行疊加。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行計算，而在理論上應該采用縱梁對立桿的支座反力進行計算。下面按這兩種方式分別進行計算。 立桿計算模型立桿選用4.83.5鋼管，計算模型為兩端鉸支。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行計算。 立桿強度及穩(wěn)定驗算A、單根立桿強度計算=F/A=41.8kn/478mm2=87MPa=170MPaK=Af/F=170/87=21.3 滿足要求。式中：安全系數；支架鋼管設計抗壓強度；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根據現場的地基情況確定，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米墩柱計算，橫桿布距0.6m)，地基承載力檢算按支墊方式分別進行檢算。 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角擴散應力近似計算，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。式中為弱風化泥巖容許承載力400500kpa，取400kpa。B、底托設1010cm方木上，混凝土厚0.15cm，按45角擴散應力近似計算，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，應該對地基的理論沉降量進行計算。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，承載力達到400500Kpa，沉降量很小，故不單獨進行檢算?？梢愿鶕囼灤_定或參考表8-5估算（橋涵施工手冊），而根據現場預壓數據顯示地基塑性變形