不同支架組合在連續現澆箱梁施工中的應用
摘 要：本文就杭浦高速公路上跨滬杭高速公路6跨連續現澆箱梁施工，在支架方案的選擇上結合實際地形的變化及外部條件限制采用多種支架組合予以詳細介紹等。
主題詞：箱梁支架 地形變化 方案組合計算
1. 前言
杭浦高速公路杭州段臨平高架橋全長 4.465Km 。跨越滬杭高速公路。設計采用6跨等截面連續箱梁，跨徑為 24m + 25m +2× 30m + 25m + 24m 。梁高 1.6m ，橋面寬為 16.75m ，底板寬 12.75m 。
由于受地形及需滿足滬杭通車凈空大于 5m 要求的限制；根據現場實際情況及以往工地的成熟經驗，確定連續箱梁支架施工方法以滿足施工及行車要求。
杭浦高速跨滬杭高速公路現澆箱梁示意圖
2. 方案簡介
2.1 基礎處理：采用宕渣回填、澆筑混凝土基礎；
2.2 支架搭設：根據現場地形，采取三種支架體系：
12#～14#墩、16#～18#墩之間采用HR可調式重型門架；第14號墩起往浦東方向及第16#墩起往杭州方向跨越滬杭高速公路邊坡范圍采用WDL碗扣式鋼管腳手架；跨越滬杭高速路面采用貝雷片、HM500×300型鋼支架結構。
2.3 模板：采用竹膠板作為模板。
1. 支架搭設方案
3.1 HR重型門架支架
3.1.1 搭設方案：
12#～14#墩，16#～18#號墩選用HR可調重型門架搭設支架。根據該橋的荷載計算及重型門式腳手架的一般性使用經驗，跨中：沿箱梁橫向設置多榀門架，連續設置交叉支撐，門架沿橋橫向間距 0.9 m ，縱向 1m ；外側翼緣板沿橋橫向間距 1.2m ，縱向 1m ；在橫隔梁處：門架沿橋橫向間距 0.6 m ，縱向 0.6m 布置。
3.1.2 支架力學性能
3.1.2 .1 Φ48× 3.0mm 扣件式鋼管支架性能
|
外徑 mm |
壁厚 mm |
截面積 cm2 |
慣性距 cm4 |
抵抗距 cm3 |
回旋半徑cm |
|
48 |
3.0 |
4.239 |
10.79 |
4.49 |
1.59 |
3.1.2 .2 HR型重型門架承載性能
3.2 WDJ碗扣式管架
3.2.1 搭設方案：
14～16號墩跨越滬杭高速公路，平面位置處于曲線上。邊坡支架采用碗扣式支架搭設，基礎處理方便，有利于線形調節。根據碗扣式支架結構尺寸及一般使用經驗，在14、16號墩中橫梁位置支架按 0.6m × 0.9m 間距布置，滬杭邊坡位置按 0.9m × 0.9m 間距布置。
首先按照支架設計圖進行放樣，將邊坡修整成臺階，采用人工夯實后，澆筑10㎝C20砼基礎，并將混凝土臺階間外露部分用水泥砂漿封閉，防止雨水侵入。
3.3 3.2.2 WDJ碗扣式管架承載性能：
3.4 門洞支架
3.3.1 搭設方案：
跨滬杭公路行車道段支架采用C20砼基礎，貝雷桁片作墩身，HW483H型鋼作縱梁，作為自重、模板、鋼筋砼和施工荷載的承重梁，間距為 0.7m 。
3.3.2 力學參數：（寬、中、窄翼緣H型鋼截面尺寸、截面面積、理論重量和截面特性表（節選自GB/T 11263-2005））
4承載力驗算
箱梁采取二次澆注，第一次澆注到箱梁翼板根部，第二次澆筑頂板。支架上設兩層分配橫，第一層采用［10槽鋼，第二層采用10㎝×10㎝方木。
①、混凝土重按26.0 KN/m3計算；
②、模板及附件重0.6 KN/㎡（含加固件）；
③、施工人員及施工料具運輸、堆放取1.5KPa；
④、振搗、傾倒混凝土時對模板產生的沖擊荷載取2.5 Kpa。
4.1跨中斷面下支架驗算：
4.1.1 頂板支架承載力、穩定性驗算(箱內支架)：
頂板支架采用Φ48× 3.0mm 扣件式鋼管支架，支架間距按0.8× 0.8m 布置。查相關手冊得：鋼管支架單根立桿穩定承載力計算：
λ=L/I=115/1.59=72.3，查表得Φ=0.792
[N穩]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
頂板砼重：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
施工荷載：G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
鋼管支架: G4=0.5KN（箱內鋼管按0.8×0.8設置,上下各設一道拉桿,共
.8m 為一個計算單元)
每個室內每 0.8m 長度內共有支架立桿5根，故單根鋼管受力為：
N=42.93÷5=8.59KN＜［N］＝47.0KN
安全系數K=5.5 滿足要求!
4.1.2 跨中斷面底板下支架承載能力驗算
4.1.2 .1 門架驗算:
現澆梁箱單幅共設3個室,每個室寬 3.65m ,腹板 0.45m ,于腹板底的支架間距按 90cm 布置，于底板底的支架間距按 120cm 布置，按均布荷載對支架進行驗算,長度方向取 2m (門架排距)為一計算單元。
砼自重：G1=[12.75×1.6-3×(3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1）]×2×26=234.2KN
模板荷載: G2=[12.75×2+6×(0.45+0.5)×2]×0.6=22.14KN
施工荷載：G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷載：G4=18KN
綜荷載為G=（G1+ G2+ G3+ G4）=376.3KN(取 2m 為一個計算單元)
每 2m 長度內共有門架13榀，故單榀門架受力為：
N=376.3÷13=28.9KN＜［N］＝75KN
安全系數K=2.6滿足要求!
4.2橫隔梁下支架驗算：
4.2.1 門架驗算：
橫隔梁寬為 2m ，支架按 0.6m 步距,排距按 0.6m 與路線方向垂直布設。故取 1.6m × 0.6 m (單榀門架)為一計算單元進行計算。
砼自重：G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷載: G2=(1.6×0.6) ×0.6=0.576KN
施工荷載：G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷載：G4=1.40KN
總荷載為G=（G1+ G2+ G3+ G4）=45.752KN
在單幅橫隔板下，由于取的是單榀門架為一個受力單元，即
N=G=45.752KN＜［N］＝75KN
安全系數K=1.64 滿足要求!
在門架搭設時橫隔梁處將會受到立柱的影響,不能完全按 60cm 進行布設,施工時適當調整,但調整后的間距不能大于 60cm 。
4.2.1 碗扣驗算：
在中橫梁處碗扣是按 0.9m × 0.6m 布設。
取一個立柱（ 0.9m × 0.6m ）為計算單元。
砼自重：G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷載: G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷載: G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷載：G4=0.69KN
單立柱所受荷載為:G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系數K=1.3 滿足要求!
4.3分配梁強度驗算
4.3.1 橫隔梁處
[10槽鋼強度驗算，跨度為 1m ，取 1m 長度為計算荷載，偏安全按簡支計算，即得荷載為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
安全系數K=2.33 滿足要求!
4.3.2 跨中底板處
在跨中槽鋼的最不利布設方法與橫隔梁一致,而荷載跨中并沒有橫隔梁大。根據上述驗算可知，其滿足要求!
4.4 跨滬杭H鋼門架計算
H鋼為HM（500×300）型中截面尺寸為482×300 H鋼：
其力學性質為：截面積：A= 146.4cm 2
慣性矩：Ix= 60800cm 4
截面抵抗矩：Wx= 2520cm 3
彎曲應力：[σw]=145MPa
剪應力：[τ]=85MPa
彈性模量：E=210000MPa
根據上述數據與砼分配荷載計算H鋼的間距：
砼在底板以上的在效面積為A1= 8.904m2
故底以上的砼總重為:8.904×11×26=2546.544KN
模板荷載：（1.15×11×2+12.75×11）×0.6KN/ m2=99.33KN
施工、砼振搗荷載：（12.75×11）×4KPa=561KN
施工總荷載為:G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型鋼上的均布荷載為:
q=G÷[12.75÷(2x+0.3)]÷11 =(45.72x+5.26)KN/m
安全系數取K=1.5計算
4.4.1 剪力計算
H型鋼所受最大剪力在支點處
ql÷2≤[τ]×A÷1.5 由此可得出Ｘ= 4.8m
4.4.2 彎曲計算
H型鋼所受最大彎曲在跨中處
ql2÷8≤[σw] ×Wx÷1.5 由此可得出Ｘ= 0.41m
4.4.3 撓度計算
取X= 0.4m 進得撓度計算
= 代入上面數據可知 = 0.05mm <l/400
從對H型鋼的力學驗算可知H型鋼的垂直布設間距為 0.8m (邊對邊)，能夠滿足施工要求。
4.5預拱度計算
4.5.1 支架的彈性變形
取門架受力的平均值進行支架的彈性變形計算
δ1＝Lσ/E；σ=N/A；得到δ1＝LN/EA
|
δ1＝ (mm) | ||
|
翼板下 (N=12.4KN) |
跨中底板下 (N=17.37KN) |
橫隔梁下板(N=26.15KN) |
|
L= 6784mm |
L= 5634mm |
L= 5634mm |
|
0.9 |
1.1 |
1.6 |
注:表中所列荷載N為單根鋼管受的軸向力，即為單榀門架受力的一半。E取210000MPa，A為 4.278cm 2。
4.5.2 其他非彈性變形
鋼管的接頭產生的接縫壓縮產生的變形，在本支架中取3個接頭，每個接頭壓縮量取值 1mm ，共計δ3－1＝ 3mm ；模板與分配梁間取 1mm ，分配梁與支架取 1mm ，頂托與支架取 1mm ，門架與支墊方木取 2mm ，地基取 5mm 。
共計：3+1+1+1+2+5= 13 mm
4.6地基承載力計算
采用輕型觸探儀進行檢測,當承載力小于100KPa時，則采用換填加固，處理后承載力要求不小于200KPa。驗收合格后再在地基上澆筑 10cm 厚的C15混凝土墊層。
支架支撐在枕梁上，枕梁為 100mm × 100mm 的木方，若按照45°的進行擴散，混凝土墊層與地基接觸的面積應按 300mm × 600mm ，即 0.18m2 ，取橫隔梁處受力最大的單根鋼管進行計算，那么產生的最大基底應力為
＝(52.3÷2×1.03)÷0.18＝149.6Kpa
取跨中受力最大的單根鋼管進行計算，那么產生的最大基底應力為
＝(34.7÷2×1.03)÷0.18＝99.3Kpa
當地基承載力為200Kpa時安全系數K=2.1，故要求地基處理后其承載力達到200Kpa滿足要求。
4.7另，如有必要，需對支架及模板進行在風荷載作用下支架及模板的穩定性驗算，在此就不做敘述。
5．結束語
根據不同的地形及要求，對跨滬杭高速公路現澆連續箱梁支架采用HR型重型門架、WDJ碗扣式管架、H型鋼門式支架三種支架組合形式，充分發揮各種支架的優勢，為施工的順利進行創造良好條件。現該工程已順利實施完成。
由于作者水平有限，文中難免有不少錯誤，望各位讀者批評指正。
參考資料：
1、 《建筑施工手冊》（第四版、縮影版）
中國建筑工業出版社 ISBN7-112-05972-0
2、 《路橋施工計算手冊》(周水興、何兆益、周毅松等著)
人民交通出版社 ISBN7-114-03855-0
3、 《橋梁施工百問》（劉吉土著）
人民交通出版社
4、 國標GB/T 11263-2005《熱軋H型鋼和剖分T型鋼國家標準》
5、 《簡明施工計算手冊》（江正榮、朱國梁編著）
中國建筑工業出版社 ISBN7-112-00720-8
