1.现浇箱梁满堂支架布置及搭设要求

采用 扣件式钢管脚手架 搭设，立杆 配有 可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设 15×15cm 方木；纵向方木上设 10×10cm 的横向方木，其中在墩顶端横梁间距 为 0.25m 、在跨中部位间距 为 0.3m 。模板用厚 1 5 mm 的优质竹胶合板，横板边角用 4cm 厚木板进行加强，防止出现波浪形，影响外观。 采用立杆横桥向间距 × 纵桥向间距 × 横杆步距为 60cm×60cm×90cm 支架结构体系，支架纵横均设置剪刀撑，其中 纵 横桥向斜撑每 1.8m 设一道 。

2 现浇箱梁支架验算

以 墩顶端横梁 最大截面预应力混凝土箱形连续梁处为例，对 荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

2.1 荷载计算

2.1.1 荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

⑴ q ₁ —— 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取 2600kg/m ³ 。

⑵ q ₂ —— 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取 q ₂ ＝ 1.0kPa （偏于安全）。

⑶ q ₃ —— 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取 2.5kPa ；当计算肋条下的梁时取 1.5kPa ；当计算支架立柱及替他承载构件时取 1.0kPa 。

⑷ q ₄ —— 振捣混凝土产生的荷载，对底板取 2.0kPa ，对侧板取 4.0kPa 。

⑸ q ₅ —— 新浇混凝土对侧模的压力。

⑹ q ₆ —— 倾倒混凝土产生的水平荷载，取 2.0kPa 。

⑺ q ₇ —— 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：

满堂钢管支架自重

立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距	支架自重q 7 的计算值(kPa)
60cm×60cm×90cm	3.38

4.1.2 荷载组合

模板、支架设计计算荷载组合

模板结构名称	荷载组合
	强度计算	刚度检算
底模及支架系统计算	⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺	⑴＋⑵＋⑺
侧模计算	⑸＋⑹	⑸

2.1.3 荷载计算

⑴   箱梁自重 ——q ₁ 计算

根据现浇箱梁结构特点，取 B － B 截面（中支点横 梁 两侧） 具有 代表截面进行箱梁自重计算，并对截面下的支架体系进行检算，首先进行自重计算。

①  B - B 截面（中支点横梁两侧）处 q ₁ 计算

 

根据横断面图，用 CAD 算得该处梁体截面积 A= 10.3885-0.775*2=8.84 m ² , 则：

    取 1.2 的安全系数，则 q ₁ ＝ 37.62 ×1.2 ＝ 45.14 kPa

注： B—— 箱梁底宽，取 6. 11 m ，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。                                       

⑵   新浇混凝土对侧模的压力 ——q ₅ 计算

因现浇箱梁采取水平分层以每层 25 cm 高度浇筑，在竖向上以 V=1.2m/h 浇筑速度控制，砼入模温度 T= 1 8℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

K 为外加剂修正数，取掺外加剂 K=1.2

当 V/t=1.2/ 1 8=0.0 67 ＞ 0.035

h=1.53+3.8V/t= 1.53+3.8*0.067=1.78 m，

2.2 结构检算

2.2.1 扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算

本工程现浇箱梁支架按 φ48×3.5mm 钢管扣件架进行立杆内力计算。

⑴   中支点横隔 梁 两侧 B - B 截面处

在 中支点 横 梁 ，钢管扣件式支架体系采用 60×60×90 cm 的布置结构，如图：

①、立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为 90cm ，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［ N ］ =35 .7 kN （ 路桥施工计算手册中表 13 － 5 钢管支架容许荷载［ N ］ =35.7kN ）。

立杆实际承受的荷载为： N=1.2 （ N _G1K +N _G2K ） +0.85×1.4ΣN _QK （组合风荷载时）

    N _G1K — 支架结构自重标准值产生的轴向力；

    N _G2K — 构配件自重标准值产生的轴向力

    ΣN _QK — 施工荷载标准值；

于是，有： N _G1K =0.6×0.6×q ₁ =0.6×0.6× 45.14 = 16.25 KN

N _G2K =0.6×0.6×q ₂ =0.6×0.6×1.0=0.36KN

 ΣN _QK =0.6×0.6(q ₃ +q ₄ +q ₇ )=0.36×(1.0+2.0+3.38)=2.29 7 KN

则： N=1.2 （ N _G1K +N _G2K ） +0.85×1.4ΣN _QK =1.2× （ 16.25 +0.36 ） +0.85×1.4×2.29 7 =   22.67 KN ＜ ［ N ］＝ 35 .7 kN ，强度满足要求。

②、立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式： N/ΦA+M _W /W≤f

N— 钢管所受的垂直荷载， N=1.2 （ N _G1K +N _G2K ） +0.85×1.4ΣN _QK （组合风荷载时）， 同前计算所得；

f— 钢材的抗压强度设计值， f ＝ 205N/mm ² 参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表 5.1.6 得。

A—φ48mm×3.5 ㎜钢管的截面积 A ＝ 489mm ² 。

Φ— 轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比 λ 查表即可求得 Φ 。

i— 截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录 B 得 i ＝ 15.8 ㎜。 长细比 λ ＝ L/i 。

L— 水平步距， L ＝ 0.9m 。 于是， λ ＝ L/i ＝ 57 ，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录 C 得 Φ ＝ 0.829 。 M _W — 计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

M _W =0.85×1.4×W _K ×La×h ² /10

W _K =0.7u _z ×u _s ×w ₀

u _z — 风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表 7.2.1 得 u _z =1.38

u _s — 风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表 6.3.1 第 36 项得： u _s =1.2

w ₀ — 基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表 D.4 w ₀ =0.8KN/m ²

故： W _K =0.7u _z ×u _s ×w ₀ =0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La— 立杆纵距 0.6m ；

h— 立杆步距 0.9m ，

故： M _W =0.85×1.4×W _K ×La×h ² /10=0.0536KN

W— 截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表 B 得：

 W=5.08×10 ³ mm ³

则， N/ ΦA+M _W /W ＝ 22.67 ×10 ³ / （ 0.829×489 ） +0.0536×10 ⁶ / （ 5.08×10 ³ ）＝ 66.47  KN/mm ² ≤f ＝ 205KN/mm ² 计算结果说明支架是安全稳定的。

2.2.2 箱梁底模下横桥向方木验算

本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用 10×10cm 方木，方木横桥向跨度在中支点截面处按 L ＝ 60cm 进行受力计算。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松等力学性能优于杉木的木材均可使用。

⑴   中支点 B - B 截面处

按中支点截面处 3 米范围进行受力分析，按方木横桥向跨度 L ＝ 60cm 进行验算。

①   方木间距计算

q ＝ (q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ )×B ＝ ( 45.14 +1.0+2.5+2)×3= 151.92 kN/m

M ＝ (1/8) qL ² =(1/8)× 151.92 ×0.6 ² ＝ 6.8 kN·m

W=(bh ² )/6=(0.1×0.1 ² )/6=0.000167m ³

则：  n= M/( W× ［ δw ］ )= 6.8 /(0.000167×11000×0.9)= 4.1 ( 取整数 n ＝ 4 根 )

       d ＝ B/(n-1)=3/ 3 = 1 m

        注： 0.9 为方木的不均匀折减系数。

经计算，方木间距小于 1 m 均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距 d 取 0. 3 m ，则 n ＝ 3/0. 3 ＝ 10 。

②   每根方木挠度计算

  方木的惯性矩 I=(bh ³ )/12=(0.1×0.1 ³ )/12=8.33×10 ^-6 m ⁴ 则方木最大挠度： f _max = (5/384) × ［ (qL ⁴ )/(EI) ］ =(5/384)× ［ (265.8×0.6 ⁴ )/(12×9×10 ⁶ ×8.33×10 ^-6 ×0.9) ］ =5.54×10 ^-4 m ＜ l/400=0.6/400=1.5×10 ^-3 m ( 挠度满足要求 )

③   每根方木抗剪计算

τ =  MPa ＜［ τ ］ =1.7MPa 符合要求。

 2 .2.3 底模板计算

箱梁底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：

通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为 0.3m 和 0.25m 时最不利位置，则有：

竹胶板弹性模量 E ＝ 5000MPa， 方木的惯性矩 I=(bh ³ )/12=(1.0×0.015 ³ )/12=2.8125×10 ^-7 m ⁴

⑴ 5 － 5 截面处底模板计算

①  模板厚度计算 q=( q ₁ + q ₂ + q ₃ + q ₄ )l=(83.1+1.0+2.5+2)×0.25=22.15kN/m

则：

模板需要的截面模量： W = m ²

模板的宽度为 1.0m ，根据 W 、 b 得 h 为：  

因此模板采用 1220×2440×1 5 mm 规格的竹胶板。

②  模板刚度验算 f _max = ＜ 0.9×0.25/400m=6.25×10 ^-3 m 故，挠度满足要求 。

2.2.4 侧模验算

根据前面计算，分别按 10×10cm 方木以 25cm 和 30cm 的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有： ⑴ 10×10cm 方木以间距 30cm 布置 ①  模板厚度计算

q=( q ₄ + q ₅ )l=(4.0+50.7)×0.3=16.41kN/m

则：

模板需要的截面模量： W = m ²

模板的宽度为 1.0m ，根据 W 、 b 得 h 为：

因此模板采用 1220×2440×15mm 规格的竹胶板。

②  模板刚度验算

f _max = ＜ 0.9×0.3/400m=7.5×10 ^-3 m

⑵  10×10cm 方木以间距 25cm 布置

2.2.5 立杆底座和地基承载力计算

⑴   立杆承受荷载计算

在中支点两侧立杆的间距为 60×60 cm ，每根立杆上荷载为：  

N ＝ a×b×q ＝  a×b×(q １ +q2+q3+q4+q7)

＝ 0.6×0.6×( ４５.１４ +1.0+1.0+2.0+ ３.３８ )= １８.９１ kN

⑵   立杆底托验算

立杆底托验算： N≤R _d

通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：

N ＝ a×b×q ＝  a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)

＝  0.6×0.6×( ４５ . １４ +1.0+1.0+2.0+ ３ . ３８ )= １８ . ９１ kN

底托承载力（抗压）设计值，一般取 R _d  =40KN;

得： １８ . ９１ KN ＜ 40KN    立杆底托符合要求。

⑵   立杆地基承载力验算

地基薄弱地段分层换填 隧道 弃渣 并碾压密实 ，根据经验及试验，地基承载力达到 [f _k ]= 200 ～ 250Kpa （参考《建筑施工计算手册》。

立杆地基承载力验算： ≤K· _k

式中：  N—— 为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；

A _d —— 为立杆底座面积 A _d =15cm×15cm=225cm ² ；

按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：

，底拖下砼基础承载力满足要求。

底托坐落在 15cm 砼层上，按照力传递面积计算：

_k 为地基承载力标准值；

试验锤击数	3	5	7	9	11	13	15	17	19	21	23
k (Kpa)	105	145	190	235	280	325	370	435	515	600	680

 K 调整系数；混凝土基础系数为 1.0

按照最不利荷载考虑： =≤K·[ _k ]=1.0×235 KPa

经过计算，地基处理要求贯入试验垂击数必须达到 11 下。

将混凝土作为刚性结构，按照间距 60×60 cm 布置，在 1 平方米面积上地基最大承载力 F 为 :

F ＝ a×b×q ＝  a×b×(q1+q2+q3+q4+q7)

＝  1.0×1.0×( ４５ . １４ +1.0+1.0+2.0+ ３ . ３８ )= ５２ . ５２ kN ，即５２ . ５２ kpa ．

则， F ＝ ５２ . ５２ kpa ＜ [ _k ]=1.0×235Kpa

经过地基处理后，可以满足要求。

2.2.6 支架变形

支架变形量值 F 的计算： F ＝ f1 ＋ f2 ＋ f3

①f1 为支架在荷载作用下的弹性变形量

由上计算每根钢管受力为 １８ . ９１ KN ， φ48mm×3.5 ㎜钢管的截面积为 489mm ² 。

于是 f1=б×L/E

б ＝ １８ . ９１ ÷489×10 ³ ＝ ３８ . ６７ N/mm ²   ，

则 f1 ＝ ３８ . ６７ ×10÷ （ 2.06×10 ⁵ ）＝ １ . ８８ mm 。

②f2 为支架在荷载作用下的非弹性变形量

支架在荷载作用下的非弹性变形 f2 包括杆件接头的挤压压缩 δ1 和方木对方木压缩 δ2 两部分，分别取经验值为 2mm 、 3mm ，即 f2 ＝ δ1 ＋ δ2 ＝ 5mm 。

③f3 为支架地基沉降量计算：

支架地基沉降量按《 GBJ7-89 规范》推荐地基最终沉降量公式计算：

地基最终沉降量计算

压缩层范围内各土层压缩模量加权平均值 E _SP 为：

因 4 _SP ≤7 ，查表取 ，则地基最终总沉降量 S 为：  

故支架变形量值 F 为 :F ＝ f1 ＋ f2 ＋ f3=3.28+5+6.31=14.59mm 。