现浇箱梁支架稳定性验算

现浇箱梁支架稳定性验算

敖永法

贵州翔宇建设有限公司

摘要：在本研究中我们结合某市高速公路某路段三座大跨径高架桥梁连续箱梁的结构施工情况进行分析，详细阐述了箱梁支架稳定性的计算方法，希望能给相关工作人员提供帮助。

关键字：现浇箱梁；支架；稳定性；验算

目前在进行现浇梁板支撑体系构建过程中主要采用的是脚手架的方式，而脚手架的施工成本是与施工质量，经济，安全等多种因素相关的。在本研究中我们结合某高速公路立交工程施工情况并阐述了现浇箱梁支架结构稳定性的计算方法。

一、工程分析

在本研究中我们分析的该高速公路位于上海浦东新区，全长为1.7千米，东边连接浦东机场，远东大道进入市区，两端连接五洲大道通往江苏，由四条匝道与长江隧道连接通向崇明岛，呈现一座三层大型的立交桥，也是江苏，上海，崇明这三个省市的重要交通枢纽。从该立交桥梁参数上来看主线为58+91+58米，C匝道为45+76+46米，D匝道为45+74+45米，主线的横桥是双向四车道且呈现南北分离式的断面结构，采用单向双车道断面的匝道方式，主线中的匝道为六米高，C匝道为二十米高，同时曲线半径为三百五十米，整体箱梁高度比较高，主线两高为2.5到五米，匝道梁高为2.3到4.5米，箱梁顶板宽度为12米，底板为7.6米，箱梁的底板和顶板的厚度分别为主线的0.25、0.22米，匝道0.25、0.22米，中腹板和边腹板的厚度分别为主线0.34、0.41、0.58米，匝道分别为0.34/0.45、0.50、米，两侧的悬臂长度为2.2米。从整体上来看在桥墩的支点截面处设置了端横梁和中横梁，其中端横梁宽度为1.2米，中横梁为2.2米。该大跨径的连续箱梁结构处于旱地，考虑在实际施工中的问题和节约施工成本等因素，因此采取扣碗式钢管支架按照现浇筑的方法开展施工。在本研究中针对施工难度较高的C匝道进行分析。

二、具体的施工方案

首先在地基处理上，箱梁的地基是现浇筑箱梁支架结构的关键位置，从施工范围上地基的承载力需要满足全部负荷，且不会出现明显的沉降现象，在一定桥宽范围中先要除去桥梁表面的废弃垃圾和杂草，经过碾压达到要求之后需要铺设厚度为20cm的石灰土和一层渣垫层，对于一些软地基来说还需要填换加固处理之后浇筑15cm厚度的混凝土为面层，在桥墩的两侧铺设40cm厚度的灰土，15cm的道渣和20cm的混凝土，在桥梁顶面需要做好排水处理措施，具体地基处理方式如下所示。

从桥梁的支架架设情况上来看，首先需要进行测量放线，在支架搭设的带状结构位置处可采用干硬性水泥砂浆进行填平之后，可在上层铺设一定厚度的木板，在木板上搭设支架，支架的走向是桥梁的中心连接线垂直于法线，呈现跨两端结构的对称性，搭设按照图纸设计要求可将其分为四个断面区域对这些区域进行计算。其中各段荷载的取值为该断面区域中最大净截面积载荷，经过计算挑选最佳组合，其中竖杆纵横向的间距为60x60，90x60，60x60，60x30cm，支架步距需要根据架子的实际高度进行选择通常可采取60cm或者120cm，能够用于调节下托支架横杆使其能够处于水平状态，在搭设支架时还需要结合横纵梁模板厚度，通过测量支架高度确保可调节的U形顶端螺旋幅度控制在二十五厘米的范围内，在支架U形顶托中可沿着原路线纵向摆放一定面积的方木块作为纵梁，在纵梁中摆放方木作为衡量所使用的方木，为红衫木。在横梁上进行模板的铺设模板接头之间可以设置双面贴，防止由于模板存在时间较长而出现热胀冷缩，进而使模板间出现较大的缝隙，具体的支架搭设情况如图1所示。

其中在本研究中C匝道取向半径相对较小，横坡取值为6%，会确保支架获得一定的稳定性且防止其出现滑移，可以在两匝道内测包括主线外侧进行纵横剪刀斜支撑以及缆风绳索的固定，同时也可以设置一定数量的纵横向扫地杆，这种扫地杆可以采用直角扣件将其固定于距底座20cm的立杆位置处，横向扫地杆能够仅靠在纵向扫地杆下方的立杆中，斜拉杆能够用于消除测向应力影响，此外需要将C匝道支架设置高度为15米，由于考虑到脚手架本身存在自重将自重作为荷载，在立杆接长缝错开，使接长缝不处于同一水平位置确保脚手架的稳定性和强度。

图1

从支架预压情况上来看，本研究中可以采用120%负载的沙袋进行预压，整体的箱梁箱体平均受力荷载为每平方米42KN，相应的沙袋高度为3.5米，横梁平均的荷载情况为每平方米156KN，实心的箱体结构可以采用一米高的沙袋加钢筋预压，在地面上以五米作为纵横间隔，在模板上按照高程控制点设置观测点，在预压过程中需要对其采取沉降观测，做好相应的数据记录。我们将沉降量低于每天一毫米作为沉降稳定标准条件，卸载之后计算地面的沉降量，非弹性形变值以及支架的弹性值，根据不同位置相应的弹性值和设计与拱度调整模板高程进行计算。

三、验算支架和模板内力的具体方法

在本研究中，我们以某断面作为研究对象，支架竖杆横纵向间距为90x60cm，支架步距采用120cm，模板为1.5米的竹胶板，在模板计算过程中混凝土荷载作用为每平方米26KN。此外加上施工人员，施工材料，工具在行走运输过程中产生的荷载为每平方米2.5KN，在混凝土倾倒过程中的冲击荷载为每平方米2KN，支架高为20米风荷载作用为每平方米0.8KN。根据相关的计算要求对模板和支架进行计算，可采用荷载标准值乘以相应荷载系数进行组合之后，该组合的设计荷载为每平方米42KN。由于模板长为0.9米，宽为0.2米，因此在每米的荷载为8.4KN，每米跨中弯距为0.6KN米，竹胶板所允许的最大压力为90MPa。可提高1.2模板所需的截面模量为6.3x10-6每立方米，根据截面模量模板宽度，最终所获取的模板厚度为0.015米。

在纵梁计算过程中，横梁跨度为0.9米，横桥宽度为0.6米，则纵梁平均荷载为每平方米25KN，其中跨中弯距为2.5KN，所需的截面模量为1.6x10-4立方米。此外，如果中梁宽度为0.1米，那么其高度h为0.099米，中梁的截面积为0.1x0.15米，相应的挠度如下公式所示。

计算支架立杆强度和稳定性。由于桥梁立杆所承受来自于纵梁的荷载作用力为22KN，，钢管截面的回转半径为15mm，立撑立柱步距为1.2米，长细比为76。从强度计算上来看最终计算为46MPa，从稳定性计算上来看为62MPa，该支架的强度和稳定性均满足要求，进而我们可以得到下列结论：将支架的竖杆纵横之间的间距保持在90x60cm，由于横杆竖向步距为120cm，此时立杆的荷载为30KN。由于在计算过程中采用的是平均布展，因此在横隔板和腹板下可将其横杆高度步距加到60cm，或者将立杆横向间距为0.6米，纵梁间距为0.6米，经过计算均能够满足相应的支架稳定性要求。

四、内测支架稳定性和模板抗滑性分析

首先我们从该桥梁的C匝道超高段受力情况上来看，其支点为内侧支架，垂直方向上主要受到混凝土自重力的影响，水平方向受力情况是混凝土对模板的风荷载作用力和各测压力。因此，只需要最终所求的抗倾覆系数高于1.5，进而能够确保支架的稳定性，不考虑其他垂直荷载。C匝道混凝土的自重荷载情况以及梁高参数如下所示。

对于竖直模板来看，浇筑混凝土侧压力是主要承受的荷载作用力浇筑速度为每小时一米时，其相应的侧面模板所承受的最大压力为31.2KPa。如果混凝土的入模温度高于十摄氏度，根据相应的公路施工标准可参考模板侧压力为4.6KPa，如果竖向模版与倾倒混凝土产生冲击荷载时，可以考虑按照2kPa进行分析，在捣鼓混凝土过程中能够对侧面模板产生4.0kpa的压力。

小结

总而言之，通过对该桥梁进行施工设计，从具体实施情况来看该方案能够获得良好的效果，在施工中采用碗扣式支架能够显著提升支架的搭设效率，对其沉降点进行观测时发现混凝土实体没有出现裂缝，非弹性变形量低于三纳米，通过实践说明该支架架设方案是比较可行的。

参考文献

[1]毛江南,王技孝,靖振帅.跨高速公路小净空现浇箱梁支架的设计与应用[J].公路,2017(03):124-126.

[2]王平,王杰,邓业逵.高压旋喷桩在跨堤箱梁现浇支架中的应用[J].交通科技,2017(1).