袁涛

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃　兰州　730030）

基于箱梁碗扣式满堂支架的载荷及承载力计算探讨

袁涛

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃兰州730030）

满堂支架是以多支点分散荷载的方式传向地基，广泛应用于桥梁结构施工过程中。如支架在设计、施工过程中出现问题导致支架过早破坏，会严重影响桥梁的正常施工进度。介绍满堂支架的结构形式、工程背景，依据相关国家规范和施工设计要求，结合某辅道桥桥梁工程实例，进行了满堂支架的载荷分析、强度及刚度验算。

箱梁碗扣式；满堂支架；载荷；承载力

0　引言

为了满足我国基础设施建设需要和经济发展的要求，新建道路桥梁工期大都紧张，而满堂支架施工方法具有施工工期短、搭设拆装简便、容易控制施工量和线形等特点，广泛应用于城市桥梁建设中。因此满堂支架设计及验算是箱梁浇筑施工前进行的一项重要技术工作，直接影响箱梁施工质量、进度及成本。同时，满堂支架上的预应力箱梁梁段后张拉过程中，会引起荷载重新分布，这对满堂支架的设计、稳定性、强度等提出更高的要求，有必要在施工前做精确的计算以保证施工安全和工程的质量。目前，我国尚未制定满堂支架设计和施工的技术规范，设计施工仅参考相关的技术规范和标准，设计资料仅需现浇箱梁采取满堂支架施工，未涉及详细的设计及验算资料，具体计算工作由施工单位完成［1，2］。本文结合某辅道桥桥梁工程实际，依据相关国家规范和施工设计要求，进行了载荷分析及满堂支架强度、刚度验算。

1　满堂支架简介

满堂支架设计对象主要包括模板、支架、地基和基础四个方面，满堂支架位于现浇预应力箱梁下部，支架结构主要承受来自上部传递下来的压力荷载。对于因受压、受弯和受剪等存在受压区的构件，如果在技术上处理不当，就可能使钢结构出现整体失稳或者局部失稳的情况。失稳前的结构物变形可能是很微小的，突然失稳使结构物的几何变形急剧改变而导致结构物完全丧失抵抗力，以致整体塌落。

2　工程背景

某辅道桥桥梁采用一联（27+40+27）m预应力混凝土箱型连续梁和一联（20+20）m钢筋混凝土箱型连续梁，箱梁结构形式为单箱双室，变高度、变截面结构，梁高1.4 m。箱梁截面尺寸：箱型梁顶宽7.7 m，底宽4.9 m，直腹板，箱型梁翼缘板悬臂长度1.4 m，悬臂端部厚0.15 m，悬臂根部厚0.4 m；顶板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，底板厚0.25 m，箱梁端部及中跨支点设横隔梁；端横梁厚1.0 m，中横隔梁厚1.0 m，另外在每跨跨中设厚0.3 m的横隔板。

3　载荷分析

采用等截面等跨度连续梁的力的叠加原理进行计算，具体计算过程如下：

（1）支座位置梁高为2.5 m，只对4.9 m宽主箱梁进行计算。钢筋混凝土取26 kN/m3，荷载分项系数取1.2；F1=（4.9×2.5×1×26×1.2）/（4.9×1）=78 kN/m2。

（2）距桥墩中心6 m处梁高2.08 m，顶板厚0.25 m，底板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，腹板顶部三角块为0.6 m×0.2 m，腹板底部三角块为0.2 m×0.2 m，只对4.9 m宽主箱梁进行计算，F2=24.67 kN/m2。

（3）导管及振动棒的冲击力。导管：荷载取2 kN/m2，分项系数取1.4，F3=2×1.4=2.8 kN/m2；振动棒：荷载取2 kN/m2，分项系数取1.4，F4=2×1.4=2.8 kN/m2。

（4）模板、连接件及横楞。荷载取0.75 kN/m2，分项系数取1.2，F5=0.75×1.2=0.9 kN/m2。

4　满堂支架承载力计算

4.1桥墩中心两侧6 m范围处满堂架计算

（1）强度验算

每根方木 q（均布荷载）=Fa=32.57×0.9= 29.31 N/mm，按照支点处弯矩进行计算［3］。

Mma（x弯矩）=0.1qI2=0.1×29.31×9002=2.37× 106N·mm。

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（2.37×106）/（5.63×105）= 4.21 N/mm2。

方木按红松木计，其容许顺纹弯应力：

［δ］=12N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）刚度验算

IX（截面惯性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，红松木的弹性模量E=9×103MP。

ωma（x最大挠度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 29.31×9004）/（100×9×103×4.22×107）=0.34 mm。容许挠度［ω］=900/400=2.25 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。挠度验算时应叠加上集中力产生的挠度。

（3）满堂支架

N＜［N］，符合要求。

4.2桥墩中心两侧6 m范围内

（1）强度验算

每根方木q（均布荷载）=Fa=85.9×0.45=38.655 N/mm，按照支点处弯矩进行计算［4］。

Mma（x弯矩）=0.1qI2=0.1×38.655×4502=7.83× 105N·mm

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（7.83×10）5（/5.63×10）5=1.39 N/mm2

方木按红松木计，其容许顺纹弯应力：

［δ］=12 N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）刚度验算

I（X截面惯性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，红松木的弹性模量E=9×103MP。

ωmax（最大挠度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 38.655×450）4（/100×9×103×4.22×10）7=0.028 mm。容许挠度［ω］=450/400=1.13 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。

（3）满堂支架。

在支架设计计算过程中，应考虑张拉预应力对满堂支架的受力影响，应对支架两端采取相应的加固措施以保证安全施工。

5　结语

满堂支架法在桥梁建设施工中应用广泛，碗扣式满堂支架的载荷分析及承载力计算在桥梁安全施工过程显得尤为重要。本文介绍了满堂支架的结构形式、工程背景。依据相关国家规范和施工设计要求，对碗扣式满堂支架进行了载荷分析及强度、刚度验算，采用合理的计算方法和结构配置形式以保证桥梁结构的施工安全及质量。

［1］李雄斌.现浇箱梁满堂支架设计与计算探讨 ［J］.公路与汽运，2011（3）：159-161.

［2］TJ166-2008，建设施工碗扣式脚手架安全技术规范［S］.

［3］黄小清，曾庆敦.工程结构力学［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［4］毛瑞详，程翔云.公路桥涵设计手册:基本资料［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445

B

1009-7716（2016）06-0232-02

2016-01-18

袁涛（1976-），男，甘肃兰州人，高级工程师，项目经理，从事市政项目管理工作。