不同支架组合在连续现浇箱梁施工中的应用
摘 要：本文就杭浦高速公路上跨沪杭高速公路6跨连续现浇箱梁施工，在支架方案的选择上结合实际地形的变化及外部条件限制采用多种支架组合予以详细介绍等。
主题词：箱梁支架 地形变化 方案组合计算
1. 前言
杭浦高速公路杭州段临平高架桥全长 4.465Km 。跨越沪杭高速公路。设计采用6跨等截面连续箱梁，跨径为 24m + 25m +2× 30m + 25m + 24m 。梁高 1.6m ，桥面宽为 16.75m ，底板宽 12.75m 。
由于受地形及需满足沪杭通车净空大于 5m 要求的限制；根据现场实际情况及以往工地的成熟经验，确定连续箱梁支架施工方法以满足施工及行车要求。
杭浦高速跨沪杭高速公路现浇箱梁示意图
2. 方案简介
2.1 基础处理：采用宕渣回填、浇筑混凝土基础；
2.2 支架搭设：根据现场地形，采取三种支架体系：
12#～14#墩、16#～18#墩之间采用HR可调式重型门架；第14号墩起往浦东方向及第16#墩起往杭州方向跨越沪杭高速公路边坡范围采用WDL碗扣式钢管脚手架；跨越沪杭高速路面采用贝雷片、HM500×300型钢支架结构。
2.3 模板：采用竹胶板作为模板。
1. 支架搭设方案
3.1 HR重型门架支架
3.1.1 搭设方案：
12#～14#墩，16#～18#号墩选用HR可调重型门架搭设支架。根据该桥的荷载计算及重型门式脚手架的一般性使用经验，跨中：沿箱梁横向设置多榀门架，连续设置交叉支撑，门架沿桥横向间距 0.9 m ，纵向 1m ；外侧翼缘板沿桥横向间距 1.2m ，纵向 1m ；在横隔梁处：门架沿桥横向间距 0.6 m ，纵向 0.6m 布置。
3.1.2 支架力学性能
3.1.2 .1 Φ48× 3.0mm 扣件式钢管支架性能
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外径 mm |
壁厚 mm |
截面积 cm2 |
惯性距 cm4 |
抵抗距 cm3 |
回旋半径cm |
|
48 |
3.0 |
4.239 |
10.79 |
4.49 |
1.59 |
3.1.2 .2 HR型重型门架承载性能
3.2 WDJ碗扣式管架
3.2.1 搭设方案：
14～16号墩跨越沪杭高速公路，平面位置处于曲线上。边坡支架采用碗扣式支架搭设，基础处理方便，有利于线形调节。根据碗扣式支架结构尺寸及一般使用经验，在14、16号墩中横梁位置支架按 0.6m × 0.9m 间距布置，沪杭边坡位置按 0.9m × 0.9m 间距布置。
首先按照支架设计图进行放样，将边坡修整成台阶，采用人工夯实后，浇筑10㎝C20砼基础，并将混凝土台阶间外露部分用水泥砂浆封闭，防止雨水侵入。
3.3 3.2.2 WDJ碗扣式管架承载性能：
3.4 门洞支架
3.3.1 搭设方案：
跨沪杭公路行车道段支架采用C20砼基础，贝雷桁片作墩身，HW483H型钢作纵梁，作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁，间距为 0.7m 。
3.3.2 力学参数：（宽、中、窄翼缘H型钢截面尺寸、截面面积、理论重量和截面特性表（节选自GB/T 11263-2005））
4承载力验算
箱梁采取二次浇注，第一次浇注到箱梁翼板根部，第二次浇筑顶板。支架上设两层分配横，第一层采用［10槽钢，第二层采用10㎝×10㎝方木。
①、混凝土重按26.0 KN/m3计算；
②、模板及附件重0.6 KN/㎡（含加固件）；
③、施工人员及施工料具运输、堆放取1.5KPa；
④、振捣、倾倒混凝土时对模板产生的冲击荷载取2.5 Kpa。
4.1跨中断面下支架验算：
4.1.1 顶板支架承载力、稳定性验算(箱内支架)：
顶板支架采用Φ48× 3.0mm 扣件式钢管支架，支架间距按0.8× 0.8m 布置。查相关手册得：钢管支架单根立杆稳定承载力计算：
λ=L/I=115/1.59=72.3，查表得Φ=0.792
[N稳]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
顶板砼重：G1=[(0.45+0.2) ÷2×2+0.2×1.65]×0.8×26=20.384 KN
模板重量：G2=3.65×0.8×0.60=1.752KN
施工荷载：G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
钢管支架: G4=0.5KN（箱内钢管按0.8×0.8设置,上下各设一道拉杆,共
.8m 为一个计算单元)
每个室内每 0.8m 长度内共有支架立杆5根，故单根钢管受力为：
N=42.93÷5=8.59KN＜［N］＝47.0KN
安全系数K=5.5 满足要求!
4.1.2 跨中断面底板下支架承载能力验算
4.1.2 .1 门架验算:
现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽 3.65m ,腹板 0.45m ,于腹板底的支架间距按 90cm 布置，于底板底的支架间距按 120cm 布置，按均布荷载对支架进行验算,长度方向取 2m (门架排距)为一计算单元。
砼自重：G1=[12.75×1.6-3×(3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1）]×2×26=234.2KN
模板荷载: G2=[12.75×2+6×(0.45+0.5)×2]×0.6=22.14KN
施工荷载：G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷载：G4=18KN
综荷载为G=（G1+ G2+ G3+ G4）=376.3KN(取 2m 为一个计算单元)
每 2m 长度内共有门架13榀，故单榀门架受力为：
N=376.3÷13=28.9KN＜［N］＝75KN
安全系数K=2.6满足要求!
4.2横隔梁下支架验算：
4.2.1 门架验算：
横隔梁宽为 2m ，支架按 0.6m 步距,排距按 0.6m 与路线方向垂直布设。故取 1.6m × 0.6 m (单榀门架)为一计算单元进行计算。
砼自重：G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷载: G2=(1.6×0.6) ×0.6=0.576KN
施工荷载：G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷载：G4=1.40KN
总荷载为G=（G1+ G2+ G3+ G4）=45.752KN
在单幅横隔板下，由于取的是单榀门架为一个受力单元，即
N=G=45.752KN＜［N］＝75KN
安全系数K=1.64 满足要求!
在门架搭设时横隔梁处将会受到立柱的影响,不能完全按 60cm 进行布设,施工时适当调整,但调整后的间距不能大于 60cm 。
4.2.1 碗扣验算：
在中横梁处碗扣是按 0.9m × 0.6m 布设。
取一个立柱（ 0.9m × 0.6m ）为计算单元。
砼自重：G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷载: G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷载: G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷载：G4=0.69KN
单立柱所受荷载为:G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系数K=1.3 满足要求!
4.3分配梁强度验算
4.3.1 横隔梁处
[10槽钢强度验算，跨度为 1m ，取 1m 长度为计算荷载，偏安全按简支计算，即得荷载为q=（45.752）÷1.6=28.60KN/m。
M= (1/8)(ql2)= 0.125×28.60×12=3.575KN. m
W= 39.7cm 3
σ=M/W=3575÷39.7=90.05Mpa<［σ］=210Mpa
安全系数K=2.33 满足要求!
4.3.2 跨中底板处
在跨中槽钢的最不利布设方法与横隔梁一致,而荷载跨中并没有横隔梁大。根据上述验算可知，其满足要求!
4.4 跨沪杭H钢门架计算
H钢为HM（500×300）型中截面尺寸为482×300 H钢：
其力学性质为：截面积：A= 146.4cm 2
惯性矩：Ix= 60800cm 4
截面抵抗矩：Wx= 2520cm 3
弯曲应力：[σw]=145MPa
剪应力：[τ]=85MPa
弹性模量：E=210000MPa
根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距：
砼在底板以上的在效面积为A1= 8.904m2
故底以上的砼总重为:8.904×11×26=2546.544KN
模板荷载：（1.15×11×2+12.75×11）×0.6KN/ m2=99.33KN
施工、砼振捣荷载：（12.75×11）×4KPa=561KN
施工总荷载为:G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型钢上的均布荷载为:
q=G÷[12.75÷(2x+0.3)]÷11 =(45.72x+5.26)KN/m
安全系数取K=1.5计算
4.4.1 剪力计算
H型钢所受最大剪力在支点处
ql÷2≤[τ]×A÷1.5 由此可得出Ｘ= 4.8m
4.4.2 弯曲计算
H型钢所受最大弯曲在跨中处
ql2÷8≤[σw] ×Wx÷1.5 由此可得出Ｘ= 0.41m
4.4.3 挠度计算
取X= 0.4m 进得挠度计算
= 代入上面数据可知 = 0.05mm <l/400
从对H型钢的力学验算可知H型钢的垂直布设间距为 0.8m (边对边)，能够满足施工要求。
4.5预拱度计算
4.5.1 支架的弹性变形
取门架受力的平均值进行支架的弹性变形计算
δ1＝Lσ/E；σ=N/A；得到δ1＝LN/EA
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δ1＝ (mm) | ||
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翼板下 (N=12.4KN) |
跨中底板下 (N=17.37KN) |
横隔梁下板(N=26.15KN) |
|
L= 6784mm |
L= 5634mm |
L= 5634mm |
|
0.9 |
1.1 |
1.6 |
注:表中所列荷载N为单根钢管受的轴向力，即为单榀门架受力的一半。E取210000MPa，A为 4.278cm 2。
4.5.2 其他非弹性变形
钢管的接头产生的接缝压缩产生的变形，在本支架中取3个接头，每个接头压缩量取值 1mm ，共计δ3－1＝ 3mm ；模板与分配梁间取 1mm ，分配梁与支架取 1mm ，顶托与支架取 1mm ，门架与支垫方木取 2mm ，地基取 5mm 。
共计：3+1+1+1+2+5= 13 mm
4.6地基承载力计算
采用轻型触探仪进行检测,当承载力小于100KPa时，则采用换填加固，处理后承载力要求不小于200KPa。验收合格后再在地基上浇筑 10cm 厚的C15混凝土垫层。
支架支撑在枕梁上，枕梁为 100mm × 100mm 的木方，若按照45°的进行扩散，混凝土垫层与地基接触的面积应按 300mm × 600mm ，即 0.18m2 ，取横隔梁处受力最大的单根钢管进行计算，那么产生的最大基底应力为
＝(52.3÷2×1.03)÷0.18＝149.6Kpa
取跨中受力最大的单根钢管进行计算，那么产生的最大基底应力为
＝(34.7÷2×1.03)÷0.18＝99.3Kpa
当地基承载力为200Kpa时安全系数K=2.1，故要求地基处理后其承载力达到200Kpa满足要求。
4.7另，如有必要，需对支架及模板进行在风荷载作用下支架及模板的稳定性验算，在此就不做叙述。
5．结束语
根据不同的地形及要求，对跨沪杭高速公路现浇连续箱梁支架采用HR型重型门架、WDJ碗扣式管架、H型钢门式支架三种支架组合形式，充分发挥各种支架的优势，为施工的顺利进行创造良好条件。现该工程已顺利实施完成。
由于作者水平有限，文中难免有不少错误，望各位读者批评指正。
参考资料：
1、 《建筑施工手册》（第四版、缩影版）
中国建筑工业出版社 ISBN7-112-05972-0
2、 《路桥施工计算手册》(周水兴、何兆益、周毅松等著)
人民交通出版社 ISBN7-114-03855-0
3、 《桥梁施工百问》（刘吉土著）
人民交通出版社
4、 国标GB/T 11263-2005《热轧H型钢和剖分T型钢国家标准》
5、 《简明施工计算手册》（江正荣、朱国梁编著）
中国建筑工业出版社 ISBN7-112-00720-8
