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现浇连续箱梁碗扣支架搭设方案及验算

时间:2016-03-18






一、工程概况 ................................................... 1 二、计算依据 ................................................... 1 三、支架体系和模板体系 ......................................... 1 1、支架体系 ....................................................................................................... 1 2、模板体系 ....................................................................................................... 2 四、受力验算 ................................................... 3 1、荷载计算 ....................................................................................................... 3 2、碗扣支架承载力验算 ................................................................................... 4 3、 模板强度、刚度验算 ................................................................................ 5 1.1. 方木验算 ................................................................................................. 6 1.2. 碗扣节点承载力验算 ............................................................................. 7 1.3. 支架稳定性验算 ..................................................................................... 7 1.4. 基础验算 ................................................................................................. 7

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现浇连续箱梁碗扣支架搭设方案及验算 (以D匝道桥4#墩-9#墩为例)
一、工程概况
D 匝道桥位于河北省承德市双桥区水泉沟镇大沃铺村内。桥梁起点桩号 DK0+169.6,终点桩号 DK0+473,桥梁总长 303.4 米,桥梁下部结构采用柱式 墩、桩基础;桥台采用肋板式桥台、桩基础及明挖扩大基础。上部结构为 4 ×30m 预应力砼简支 T 形梁+9×20m 预应力砼现浇箱梁。 4#墩-9#墩为 1 联 5×20 预应力连续现浇箱梁,单箱双室结构,箱梁底板 宽度 6.5m,顶板宽度 10.5m,翼缘板宽 2m,梁高 1.8m,箱室高 1.3m,箱梁底 板至地面高度为 15.2~22m 不等。均采用碗扣式钢管满堂支架现浇施工。

二、计算依据
1、 《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003) 2、 《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004) 3、 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62-2004) 4、路桥施工计算手册 5、 《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ 041-2000) 6、 《公路工交通安全设施设计细则》 (JTG/T D81-2006) 7、工程设计图纸及地质资料。 8、 《公路桥涵施工手册》及其他有关的现行国家及地方强制性规范和标 准。 9、 《路桥施工计算手册》(2001).人民交通出版社

三、支架体系和模板体系 1、支架体系
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采用Φ48×3.5mm 碗扣式钢管满堂支架。 支架搭设每侧要比箱梁宽 90cm 作为施工平台。 支架采用碗扣式脚手架满堂布设, 碗扣式脚手架常用构件由立杆 1.2m、 横杆 0.9m、可调底座、可调 U 托组成。立杆与横杆的平面和立面组合,配 合可调底座及可调顶托, 可调出任意所需的平面及标高。 用 WDJ 型碗扣式多 功能脚手架满堂支立,做为连续梁的现浇支架。 支架立杆底脚支撑选用 60cm 高度可调的 TZ-60 底座,支架立杆顶选用 60cm 高度可调的 U 型 TC-60 托撑以满足桥跨的纵坡和横坡变化。该 U 型托 撑允许箱梁底板与支架间有微量位移。 碗扣式脚手架底部和顶部设臵螺旋顶托、 底托, 调平脚手架并用于卸落 支架, 地基压实处理后浇筑 20cmC25 混凝土, 支架底托直接坐于混凝土面上 不需垫木板。 立杆间距:立杆间距纵向为 0.9m。 横向间距为 0.9m (详见现浇连续梁碗 口支架搭设施工设计图) 。 横杆步距 1.2m;每隔 6m 在横向设一道剪刀撑。 支架顶在 U 型可调托撑上横向布设截面为 10×15cm 的方木,纵向布臵 截面为 10×10cm 的方木,纵向方木中到中间距为 30cm,两层方木形成方格 以承托整个连续梁的底模,施工时注意纵向方木的接头必须在 U 型托撑处, 横向方木接头必须和纵向方木的接头错开布臵, 并且任何两根横向方木接头 要交错布臵,两层方木在交叉处用扒钉做梅花状加固。

2、模板体系
现浇箱梁侧模采用厚度为 6mm 定制钢模,底模、内模采用厚度为 15mm 竹胶板。 在安装钢筋前将所有外模板全部铺装完成, 检验后格后再安装钢筋。 内模分节制作,分节组装成型,内模只设顶板和腹板,不设底板。端模在有 钢筋伸出处用电钻打眼, 便于钢筋穿出。 在伸缩缝处设臵与预留缝等宽的泡
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沫板塞严,以保证伸缩缝宽度。 外模采用“底包侧”的形式,在腹板与底板相交处采用高弹性海绵条填 塞以防漏浆。外模铺装时应注意模板拼缝在同一直线, 模板拼缝应严密 (≤ 2mm) ,外模板与方木应结合紧密,不应有缝隙。施工时要求将方木用压刨 过一遍,以保证方木厚度一致,以利于模板与方木结合紧密。

四、受力验算 1、荷载计算
按照桥梁设计图纸中所给出的情况,按 4-9 跨中数据进行推算: (1)4-9 跨结构自重:梁底宽 6.5m,长 99.92m,箱梁底总面积为 649.48m2,4-9 跨现浇箱梁钢筋混凝土体积为 674.2m3,现浇箱梁重为 2.6 ×674.2=1752.92,按照最不利工况,将翼缘板部分的混凝土重量折算到箱 梁底板上,所以箱梁每平方米的重量为 1752.92÷649.48=2.69t/m2 (2)模板自重:竹胶板厚 15mm,按 0.012t/m2 考虑,钢模厚 6mm,按 0.047t/m2 考虑 ( (0.8+2.06+0.15)×2×0.047+ (6.5+ (1.65+0.54×2+0.45×2+0.82 ×2+1.05)×2)×0.012)÷6.5=0.079t/m2 (3)方木自重:方木容重 7.5kN/m2,每平方米的重量为: 纵向截面方木: (10.5÷0.3×0.1×0.1)×0.75÷10.5=0.025t/m2 横向截面方木: (99.92÷0.9×0.1×0.15) ×0.75÷10.5÷99.92=0.001t/m2 (4)支架自重:支架重量 0.00384t/m,每平方米的重量为: 立杆: (10.5÷0.9)×(99.92÷0.9)×22×0.00384÷1049=0.104t/m2 横杆: (10.5÷0.9×22÷1.2×99.92+99.92÷0.9×22÷1.2×10.5)× 0.00384÷1049=0.157t/m2
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考虑扣件的重量和支架重量,支架高度均取最高位臵 22m。 (5)施工荷载: (6)倾倒与振捣荷载: (7)其他荷载(张拉施工): 取 2.5kN/m2 取 2kN/m2 取 2kN/m2

2、碗扣支架承载力验算
⑴单根立杆的稳定性计算公式: N≤[N]=φ Af 式中:A—立杆横截面积,查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》 (JGJ 166-2008)附录 B 表 B2 可知为 4.89 ㎝ 2; φ —轴心受压杆件稳定系数,按细长比查《建筑施工碗扣式脚手架安 全技术规范》 (JGJ 166-2008)附录 C; f—钢材强度设计值,查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》 (JGJ 166-2008)附录 B 表 B1 可知为 205N/mm2。 ⑵轴心受压杆件稳定系数 φ 的计算: 细长比计算公式为λ= h/I 式中:h—立杆计算高度,本方案支架立杆的高度取值为 1.2m。 I—立杆回转半径,查《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》 (JGJ 166-2008)附录 B 表 B2 可知为 1.58; 则细长比λ=h/I=1200/15.8=76< [λ] =210, 细长比符合要求, 查 《建 筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》 (JGJ 166-2008)附录 C 可知轴心受压 杆件稳定系数 φ =0.744。 ⑶由以上可知: [N]=φ Af=0.744×489×205=74.6KN
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则碗扣式支架单杆稳定承载能力为 74.6KN。 (4)荷载系数按 1.2 考虑,安全系数按 1.4 考虑,则每平方米的重量为 (2.69+0.079+0.026+0.104+0.157)×1.2+(0.25+0.2+0.2)×1.4=4.577 t/m2。 支架采用多功能碗扣式支架,沿桥纵向步距 90cm,横向步距 90cm,每 根立杆受正向压力为:4.577×0.9×0.9=3.707t=36.33KN<[N]=74.6KN。 支架承载力满足受力要求。

3、模板强度、刚度验算

模板下方木间距为 90cm×20cm 排列,所以计算跨长取 L=0.2m,计算 荷载 q=(2.69+(1.65+0.54×2+0.45×2+0.82×2+1.05)×2×0.012)× 1.2+(0.25+0.2+0.2)×1.4=4.32t/m2,则平均荷载为:4.32×9.8×0.3=12.7 kN/m。 竹胶板模板抗弯截面系数: Wxo ? bh2 / 6 ? 0.3 ? 0.0152 / 6 ? 1.125?10?5 m3 惯性矩: I xo ? bh3 / 12 ? 0.3 ? 0.0153 / 12 ? 0.08?10?6 m3 板承受线荷载: q ? 12.7 KN / m 板跨中弯矩: M ? ql 2 / 8 ? 12.7 ? 0.22 / 8 ? 0.064KN ? m 弯拉应力: ? ? M / Wxo ? 0.064/(1.125?10?5 ) ? 5.6MPa ? [? ] ? 11MPa (厂家提供) 竹胶板弹性模量:E 竹=7.9×106KN/m2
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挠 度 : δ =5ql4/384EI=5 × 12.7 × 0.24/(384 × 7.9 × 106 × 0.08 × 10-6)=4.19×10-4m。 δ/l=4.19×10-4/0.2=2.1×10-3=1/476<[f/l]=1/400 模板强度和刚度都满足施工要求。

4、方木验算
(1)纵向截面方木(10cm×10cm) ,间距为 0.3m。木材[σ]=11MPa, E=1.1×104MPa。 I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4 W=bh2/6=10×102/6=166.67cm3 Q 总=( (2.69+0.079)×1.2+(0.25+0.2+0.2)×1.4)×9.8=41.48kN/m2 M=q 总 L2/8=41.48×0.3×0.92/8=1.26kN〃m σ=M/W=1.26/166.67×10-6=7.56MPa<[σ]=11MPa,强度满足要求。 δ=5q 总 L4/384EI=5×41.48×0.3×0.94/(384×1.1×104×833.3×10-8) =1.16mm δ/L=1.16/0.9×103=1/775<[1/400],刚度符合。 (2)横向方木(10cm×15cm) ,间距为 0.9m。木材[σ]=11MPa,E = 1.1×104MPa。 I=bh3/12=10×153/12=2812cm4 W=bh2/6=10×152/6=375cm3 Q 总=( (2.69+0.079+0.025)×1.2+(0.25+0.2+0.2)×1.4)× 9.8=41.775kN/m2 M=q 总 L2/8=41.775×0.9×0.92/8=3.807kN〃m σ=M/W=3.807/3.75×10-6=10.15MPa<[σ]=11MPa,强度符合要求。
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δ=5q 总 L4/384EI=5×41.775×0.9×0.94/384×1.1×104×2812× 10-8=1.038mm δ/L=1.038/0.9×103=1/870<[1/400],刚度符合要求。

5、碗扣节点承载力验算
立杆承受大横杆传递来的荷载: Pc=q 总 L/2=4.577×9.8×0.9×0.9/2=18.17kN≤Qb=[60]kN 节点承载力 满足要求。

6、支架稳定性验算
对于碗扣支架钢管(Φ48mm,壁厚 3.5mm) ,中间横杆间距 1.2m, I=π(D4-d4)/64=π(4.84-4.14)/64=12.18cm4 根据欧拉公式:
2 2 [Pcr] =π2EI/ (μH) =π2×2.1×105×12.18/ (1×1.2) =175kN>8.4kN

符合稳定性要求

7、基础验算
立杆下端均设定刚性 C25 混凝土垫层,厚 200mm,扩散角为θ=45°。 地基承载力标准值按 fgk=150 kN/m2 计算 ,脚手架地基承载力调整系数:kc =0.5 。 每根立杆受正向压力为:4.577×0.9×0.9=3.707t, b=0.9 +0.2×tan45°×2=1.3m2 p=3.707×9.8/1.3/1=27.95kN/m2≤ fg=150×0.5=75kN/m2 地基承载力满足要求。

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