铁路客专现浇连续梁碗扣满堂支架的设计检算

摘 要 ： 本文详细介绍成渝客运专线梁滩河特大桥预应力混凝土连续梁现浇施工中碗扣满堂支架的设计及检算,为类似工程施工提供参考.

Abstract： This paper mainly introduces the design and test of buckles bowl full scaffold of cast-in-place continuous beam of Chengdu to Chongqing passenger dedicated line, to provide a reference for similar construction.

关 键 词 ： 连续梁；满堂支架；设计；检算

Key words： continuous beam；full scaffold；design；test

中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）11-0135-02

1.工程概况

中铁十七局集团成渝客专CYSG-6标项目经理部一分部工程范围内梁滩河特大桥按行车速度350km/h客运专线、桥面铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道设计,采用球型钢支座.桥位处地震动峰值加速度为0.05g,地震反应谱特征周期为0.35s.其中65#墩～72#墩采用（32+5×32.7+32）m连续梁结构,72#墩～75#墩采用（32+32.7+32）m连续梁结构,均采用碗扣式满堂支架整体浇筑施工.

梁体构造均为单箱单室、等高度、变截面箱梁,梁高3m,底板、腹板、顶板最大厚度均为60cm.7跨变宽连续梁箱梁顶板宽6～9m,底宽3.1～6.1m；3跨变宽连续梁箱梁顶板宽9～11.4m,底宽6.1～7.1m；单线连续梁梁体箱梁顶板宽599cm,底宽340cm.

梁体混凝土等级为C55,封锚采用强度等级为C55的收缩补偿混凝土,后浇部分防护墙混凝土强度等级为0.

2.碗扣式满堂支架设计

碗扣式满堂支架体系由支架基础、Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、底垫木、横向分配梁、方木纵向分配梁等组成；模板系统由侧模、底模、内模、端模等组成.

模板：内外模均采用2cm厚竹胶板,背楞采用10cm×10cm方木或10cm×15cm方木,10cm×10cm方木间距为40cm,10cm×15cm方木间距为60cm；

横向分配梁：I12cm工字钢布置在支架顶托上,间距60cm；

纵向分配梁：15cm×15cm方木布置在横向分配梁上,间距40cm；

内模支架：扣件式钢管支架,横向间距90cm,纵向间距60cm,步距90cm；

基础：15cm×15cm方木横向布置+处理地基.

力学传递程序：现浇箱梁混凝土→底模板→纵向分配梁→横向分配梁→碗扣式脚手架→15cm×15cm方木→处理地基.

根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布情况、地基承载力情况等技术指标,每孔箱梁支架立杆布置：纵桥向间距为60cm,横桥向间距腹板范围内为60cm,其余为90cm,立杆步距为60cm.支架在桥纵向设置剪刀撑,支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上,立杆顶部安装可调节顶托,立杆底部支立在底托上,底托安置在支架基础上的木垫板上,以确保地基均衡受力.

3.支架结构检算

考虑箱梁施工时的最大荷载,以右线单线预应力混凝土连续梁腹板厚度最大处箱梁截面为计算对象具有代表性,其计算结果可作为连续梁支架计算的结果.

3.1 荷载分析计算

3.1.1 箱梁荷载 偏于安全考虑,腹板厚度按照60cm计算,验算时检测设60cm范围内混凝土产生的荷载全部由支架承担,混凝土容重取26kN/m3,超重系数取1.05,梁高为3m,所以q1等于26.5kN/m3×3×1.05等于83.48kN/m2.

3.1.2 模板荷载 模板采用2cm厚竹胶板,所以计算60cm范围内只有底模,模板荷载按q2等于0.2kN/m2计算.

3.1.3 施工荷载 因施工时面积分布广,需要人员及机械设备不多,取q3等于1.0kN/m2（施工中严格控制其载重量）.

3.1.4 碗扣脚手架及分配梁荷载 取q4等于1.5（钢管）+0.24（I12工字钢）+0.4（方木）等于2.14kN/m2.

3.1.5 水平模板的砼振捣荷载 取q5等于2kN/m2.

3.2 满堂支架受力计算 Φ48×3.5mm钢管截面特性见表1.

立杆承载性能见表2.

3.2.1 腹板位置立杆计算

最大分布荷载：q等于q1+q2+q3+q4+q5

等于83.48+0.2+1+2.14+2等于88.82kN/m2；

碗扣立杆分布60cm×60cm,则单根立杆受力为：

N等于0.6×0.6×88.82等于31.98kN<[N]=40kN；

3.2.2 支架立杆稳定性验算

碗扣式满堂支架是组装构件,一般单根立杆在承载允许范围内就不会失稳,为此以轴心受压的单根立杆进行验算：

长细比λ等于l/i等于80/1.58等于50.63（立杆步距按顶托调节到最大时80cm计算）；

由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查得轴心受压杆件的稳定系数ψ等于0.849；

f等于N/（ψA）等于31.98kN/0.849/（4.89×102）mm2等于77.03MPa<[f]=205MPa；

3.2.3 地基承载力计算

地基承载力按照纵向60cm范围内所有荷载平均作用于横向布置的15cm×15cm底垫木上,箱梁截面按腹板厚60cm、底板厚60cm、顶板厚60cm、顶宽6m、底宽3.1m计算. 混凝土产生的压力为N1等于7.5m2×0.6m×26.5kN/m3×1.05等于125.21kN；

竹胶板模板及方木背楞产生的压力按N2等于10kN计算；

碗扣脚手架及分配梁荷载产生的压力N3等于2.14kN/m2×0.6×6等于7.7kN；

施工荷载产生的压力N4等于1kN/m2×0.6×6等于3.6kN

砼振捣荷载产生的压力N5等于2kN/m2×0.6×6等于7.2kN；

地基承载力应大于（N1+N2+N3+N4+N5）/（0.15×6）等于171kPa,考虑支架坐落于经过处理的地基上,地基承载力满足要求.

3.2.4 纵向分配梁方木强度和刚度验算

支架中纵向分配梁采用15cm×15cm方木,验算时按照单跨梁（跨度l等于0.6m）计算.故单根单跨纵向方木受力均布荷载

q等于（q1+q2+q3 +q5）×0.4等于35.03kN/m；

最大弯矩：Mmax等于ql2/8等于35.03×0.62/8等于1.58kNm；

弯曲强度：σ等于Mmax/W等于6Mmax/（bh2）等于6×1.58/0.153等于2.81MPa<12 MPa（松木容许应力）满足要求；

最大挠度：fmax等于5ql4/（384EI）等于5×35.03×0.64/[384×9000×106×（1/12） ×0.154]等于0.16mm<600/500=1.2mm

3.2.5 横向分配梁I12cm工字钢的强度和刚度验算

支架中横向分配梁采用I12cm工字钢,验算时按照单跨梁（跨度l等于0.6m）计算.故最不利荷载为15cm×15cm方木纵向分配梁所传递集中力F作用在跨中位置.

F等于N等于31.98kN

最大弯矩：Mmax等于Fl/4等于31.98×0.6/4等于4.80kNm

弯曲强度：σ等于Mmax/W等于4.80kNm/（77×10-6m3）等于62.34MPa<[σ]=205MPa

最大挠度：fmax等于Fl3/48EI等于31.98×103N×（0.6m）3/（48×206×109N/m2×488×10-8m4）等于0.14mm<[f]=l/250=2.4mm

3.2.6 横杆稳定性验算

横杆两端铰接,正常工作状态下水平推力为零,只在施工时承担部分施工荷载及自身重力,此处以0.9米横向杆进行验算.

q等于q人+q自重等于1000+38.4×0.9等于1035N；

按横杆正中受集中荷载这一最不利情况进行验算：

Mmax等于Fl/4等于1035×0.9/4等于0.233kNm；

弯曲强度：

σ等于Mmax/W等于0.233kNm/（5.078×10-6m3）等于45.88MPa<[σ]=205MPa.

3.3 计算结论 通过对满堂式支架的计算,得出以下结论：立杆、横杆的强度、刚度和稳定性满足要求；基础承载力满足要求；分配梁的强度、刚度和稳定性满足要求.

综上所述,连续梁满堂支架杆件的强度、刚度和稳定性均满足施工要求.

4.施工注意事项

4.1 在施工过程中,应注意支架的安装精度,防止出现倾斜和高低不一的情况,保证支架在同一面内受力和受力均匀.

4.2 结构变形有弹性变形和非弹性变形,浇筑前应进行支架预压,尽量减小各类非弹性变形.

4.3 支架应保持整体性和整体稳定性,特别是支架高度较高时,应加强其整体性和稳定性,应加宽支架和增加有利于整体性和稳定性的杆件.

5.结束语

梁滩河双线特大桥七跨连续梁于2013年11月8日顺利浇筑完成,为成渝全线首个七跨一次性浇筑现浇梁,也是最长跨度连续梁,为全线顺利架梁提供了保障,同时也是碗扣满堂支架在铁路客专现浇连续梁施工的成功应用.