唐鸿升

（中交四航局第三工程有限公司，广东湛江 524005）

0 前言

如今，不论是高速公路，还是铁路等类似工程项目中的跨线施工都会有满堂支架的搭设，搭设前需要经过专业的设计及验算，以保证质量及安全。本文以高速公路中人行天桥满堂支架及门洞为例，进行相关设计与验算。为后续类似项目提供相关经验。

1 工程概况

某高速公路段内分布有多座横跨主线的人行天桥，该天桥为12.9m+25.7m+12.9m的连续梁孔跨布置，桥长52.34m，梁体结构形式为单箱单室，梁宽度为3.5m，高度为1.2m，连续箱梁设计均采用满堂支架现浇施工技术。

2 支架工程及门洞搭设设计方案

为考虑安全，面层采用15cm厚C15混凝土硬化处理，支架基底外四周50cm均采用浆砌30cm×30cm的排水沟接顺至路基边坡水沟。

支架钢管采用φ48cm×2.5mm，强度等级Q235-A的钢管，底部安放10cm×10cm垫木，按照顺桥向90cm，横桥向60cm布设立杆，横杆步距为120cm；设置靠近盖梁6m范围内钢管支架立杆间距60cm×60cm，顶底层横杆步距均为30cm，在顶托调整好后铺设纵向10cm×10cm方木，接着铺设横向5cm×10cm方木，顶面铺设δ=18mm的竹胶板做为箱梁底模。

剪刀撑采用D48普通钢管，斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度为1m，采用2个旋转扣件固定。支架横向剪刀撑每隔3m设置一道，纵向剪刀撑沿横向每3m设置，水平剪刀撑在垂直方向上的间距小于2.4m。经过检测立杆垂直度满足要求，垂直偏差小于架高的1/400。

3 支架受力计算

3.1 荷载计算、取值

（1）箱梁荷载：偏安全考虑，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：

（2）施工荷载：取F2=2.5kN/m2

（3）振捣混凝土产生荷载：取F3=2.0kN/m2

（4）箱梁芯模：取F4=1.5kN/m2

（5）底模板：取F5=0.1kN/m2

（6）方木：取F6=7.5kN/m3

3.2 横梁强度计算

（1）弹性模量按A-3木材取E=9×103MPa

（2）截面惯性矩：I=bh3/12=30×1.83/12=14.58cm4

（3）截面抵抗矩：W=bh2/6=30×1.82/6=16.2cm3

（4）截面积：A=bh=30×1.8=54cm2

3.3 横梁强度计算

横梁为10cm×10cm方木，跨径为0.6m，中对中间距为0.3m。按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算：

截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面惯性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

作用在横梁上的均布荷载为：

跨中最大弯矩：M=0.1qL2=0.1×5.82×0.62=0.21kN·m

方木容许抗弯应力[σ]=17MPa，弹性模量E=9×103MPa

（1）横梁弯拉应力：

横梁弯拉应力满足要求。

综上，横梁受力满足要求。

3.4 纵梁强度计算

纵梁为10cm×10cm方木，跨径为0.9m，间距为0.6m。按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算：

截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3

截面惯性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4

横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.1×0.1×0.6×7.5×8/2.4=0.15N/m

作用在纵梁上的均布荷载为：

跨中最大弯矩：M=0.1qL2=0.1×17.06×0.92=1.382kN·m

方木容许抗弯应力[σ]=17MPa，弹性模量E=9×103MPa

（1）纵梁弯拉应力：

纵梁弯拉应力满足要求。

综上，纵梁受力满足要求。

3.5 钢管支架验算

3.5.1 总体安全性验算

模板支架立杆的计算长度l0，应按下式计算：

式中：h-支架立杆的步距，取0.9m；a-模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，取0.3m。

则长细比λ=l0/i=1500/15.8=94.94，查表得φ=0.489

钢管截面积A=489mm2

单杆容许强度[σ]=205×105N/mm2

单杆承载力[N]=φA[σ]=0.489×489×205×105=49kN

（1）每根立杆承受钢筋混凝土和模板重量

（2）横梁施加在每根立杆重量：N2=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.135kN

（3）纵梁施加在每根立杆重量：N3=0.9×0.1×0.1×7.5=0.07kN

每根立杆总承重：N=N1+N2+N3=10.478+0.135+0.07=10.683kN<49kN

满足要求。

3.5.2 组合风荷载安全性验算

（1）作用于脚手架上的水平风荷载标准值，应按式（1）计算：

式中：wk-风荷载标准值，kN/m2；μz-风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》表7.2.1规定采用μz=1.38；μs-脚手架风荷载体型系数，查《建筑结构荷载规范》表7.3.1第36项得μs=1.2；w0-基本风压，kN/m2，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》附表D.4的规定采用w0=0.50。

（2）由风荷载设计值产生的立杆段弯矩Mw，可按下式计算：

式中：la-立杆纵距，取0.6m；h-立杆步距，取0.9m。

（3）立杆实际承受的荷载为：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）

式中：NG1K-支架结构自重标准值产生的轴向力；NG2K-构配件自重标准值产生的轴向力；ΣNQK-施工荷载标准值。

则：N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（5.033+0.846）+0.85×1.4×2.43=9.95kN

（4）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：

式中：W-截面模量查表《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附表B采用：W=5.08×103mm3，故支架安全稳定。

3.6 基础承载力验算

在地基处理后，再浇筑一层15cm厚C15混凝土，以确保地基具有足够的承载力和结构的稳定性。钢管支架总重（24×4×7.5+24×5×6.5）×3.48×9.8=587.76kN，下布24排方木。则每根方木对C15混凝土基础的压力：

式中：φ-混凝土轴心受压构件的稳定系数，此处取1；fc-混凝土轴心抗压强度，C15取13.4N/mm2。

满足要求。

地基承载力要求7.4×24×（9.32+1.5+0.1+2+2.5）+587.76/（7.4×24）=18.73kPa

考虑1.5倍安全系数，地基承载力不得小于18.73×1.5=28.1kPa

地基承载力满足要求。

故满堂支架搭设满足要求。

4 结语

该天桥采用满堂支架及门洞支架相结合的方式进行，在施工前对支架的稳定性、强度等均进行了验收，均满足安全、质量等相关要求，为该项目其程跨线天桥施工具有一定借鉴参考。