某工程現(xiàn)澆異型板鋼管支架受力計(jì)算滿堂支架預(yù)留門(mén)洞

1、CK3+875田東右江大橋現(xiàn)澆異形板鋼管支架施工與受力計(jì)算一、工程概況CK3+875田東右江大橋南岸現(xiàn)澆40米跨異形板位于主橋5#墩、6#墩、7#臺(tái)及B改線橋8#墩之間（如圖-1所示），總面積約有1450m2。設(shè)計(jì)采用箱型、薄壁腹板連續(xù)結(jié)構(gòu)，腹板厚度20cm, 箱型結(jié)構(gòu)空腔高80cm，寬180cm(8#墩側(cè)箱型板空腔寬170cm)，梁高120cm，頂、底板厚20cm，翼緣板兩端厚分別為20cm及35cm，共有22道梁、肋板，預(yù)應(yīng)力束采用單端張拉施工工藝。其工程量如下表所示。圖- 1 異型板一般構(gòu)造圖異形板主要工程數(shù)量一覽表鋼束（kg）60mmSBG塑料波紋管(m)錨具(套)鋼筋(kg)C40砼

2、(M3)s15.20-7OVMZK15A-7OVMZK15P-7Ø10122528合計(jì)16793.72126.64727210466.1116465.4675512466.9848.416793.72126.647272146153.4848.46#墩7#臺(tái)之間原地面標(biāo)高約103.00米，地勢(shì)基本平坦，除系梁基坑填土外，基本為密實(shí)亞粘土Qa1-3，有A改線橫穿其間，路基頂寬8.5cm，頂標(biāo)高約為103.60m，現(xiàn)在路基已基本填到位。5#墩與6#墩之間有一陡坎，坎緣約2m寬為填土，下坎處標(biāo)高約98.0米，落差5米左右，6-G#樁位周?chē)貏?shì)較低，正好落在坎緣上（見(jiàn)圖-2所示）。圖- 2

3、5#、6#、7#地形斷面圖二、地基處理及鋼管支撐位置放樣1、 6#墩與7#臺(tái)（8#墩）之間地基處理 針對(duì)6#墩與7#臺(tái)之間地勢(shì)情況，先用亞粘土將6#墩系梁基坑及6-G#樁周邊分層壓實(shí)回填至原地面標(biāo)高，而后用裝載機(jī)統(tǒng)一將6#墩周邊地平整平壓實(shí)，注意縱向或橫向流水坡面，避免凹面積水，影響地基的承載力；再鋪墊一層15cm厚的密實(shí)碎石或圓礫，避免鋼管支架枕木受地表水浸泡。同時(shí)在利于排水一側(cè)開(kāi)挖一過(guò)水面為30×30cm排水溝，以便地表系統(tǒng)排水。至于A改線處地基，現(xiàn)A改線路基已以石方填筑，為支架提供了良好的地基條件。2、5#墩與6#墩之間地基處理由于5#墩與6#墩之間的陡坎坎緣為填土形成，為了保

4、證這側(cè)地基整體承載力，擬采用40cm厚漿砌片石護(hù)坡加固。其具體工程量及其平面圖如下：圖-3 6#墩護(hù)坡立面圖 V=（4.5×30+）×0.4=73.6m35#墩處原地面標(biāo)高為98.00，5#系梁底標(biāo)高為95.00m，于是在進(jìn)行系梁施工（開(kāi)挖系梁基坑）時(shí)，形成了一道約3m高的陡坎（見(jiàn)圖-2），為了使鋼管支架有足夠的支撐空間，須將該系梁基坑用亞粘土分層壓實(shí)回填至98.00m的標(biāo)高，而后用40cm厚漿砌片石護(hù)坡加固，其工程量為15×3×0.4=18m3。同時(shí)，在5#墩側(cè)異形板施工支撐可擬采用牛腿支撐（已埋設(shè)牛腿預(yù)埋件，見(jiàn)圖-4），從而5#墩一側(cè)可減少一排支架支

5、撐，避免過(guò)多填土夯實(shí)施工，讓施工受力更可靠。圖-4 5#墩側(cè)異形板施工預(yù)埋件施工圖 5#墩至6#墩之間地平整平處理基本跟6#墩與7#臺(tái)（8#墩）之間地基處理相似。3、待地基處理好后，讓專業(yè)測(cè)量人員放出梁、肋、邊緣線，做好高程控制點(diǎn)。施工人員按照異形板滿堂腳手架施工平面圖用石灰標(biāo)出鋼管立桿的具體位置，以便進(jìn)行支架施工。三、支架搭設(shè)支架采用“扣件”式滿堂腳手架，其結(jié)構(gòu)尺寸形式如下：翼緣及箱腔區(qū)縱向立桿間距為90cm，橫向立桿間距100cm布置；實(shí)心區(qū)縱向立桿間距為90cm，橫向立桿間距50cm或60cm布置（詳見(jiàn)滿堂支架橫向布置圖），為了方便施工，某些鋼管立桿位置可適當(dāng)調(diào)整。腳手架豎向每間隔1.5

6、m設(shè)置一排縱、橫向聯(lián)接腳手鋼管，使所有立桿聯(lián)成整體，為確保支架的整體穩(wěn)定性，在每五排橫向立桿和每五排豎向立桿各設(shè)置一道剪刀撐。支架搭設(shè)好后，測(cè)量放出若干個(gè)高程控制點(diǎn)，然后帶線，用管子割刀將多余的腳手管割除，在修平的立桿上口安裝可調(diào)頂托（可調(diào)頂托是用來(lái)調(diào)整支架高度和拆除模板用的），本支架使用的可調(diào)頂托可調(diào)范圍為20cm左右。腳手管安裝好后，在可調(diào)頂托上鋪設(shè)I14×6m工字鋼，箱梁底板下方的I14工字鋼橫向布置，其他視實(shí)際施工而頂。I14工字鋼鋪設(shè)好后，然后I14工字鋼上鋪設(shè)6×12cm的木枋，木枋鋪設(shè)間距為35cm，木枋布置好后可進(jìn)行支架預(yù)壓。四、支架預(yù)壓安裝模板前，要對(duì)支架

7、進(jìn)行預(yù)壓。對(duì)大面積的現(xiàn)澆異形板施工，必須分區(qū)進(jìn)行才能保證其施工質(zhì)量及施工進(jìn)度。具體分區(qū)如下（縱向劃分）：16#肋之間為施工I區(qū)，611#肋之間為施工II區(qū)，11#肋22#梁之間為施工III區(qū)，共分三個(gè)施工區(qū)（見(jiàn)圖-5）。圖-5分區(qū)分倉(cāng)水箱預(yù)壓示意圖 1、支架預(yù)壓的目的檢查支架的安全性，確保施工安全。消除地基非彈性變形和支架非彈性變形的影響，有利于橋面線形控制。控制彈性變形量。2、預(yù)壓方法采用水預(yù)壓法對(duì)每施工區(qū)進(jìn)行分別預(yù)壓施工。預(yù)壓荷載為異形板單位面積受力荷載的1.1倍，即848.4÷1450×2.6×1.1=1.7噸，取荷栽不均勻系數(shù)為1.2，則單位預(yù)壓荷載為1.

8、7×1.2=2.04m，從而可知圍水高度為2.1m。先在每施工區(qū)周邊按照?qǐng)D-六搭設(shè)圍水護(hù)欄，滿鋪彩條布，確保.不漏水。預(yù)壓荷載分級(jí)進(jìn)行，由于橋面有一定坡度，還需分格倉(cāng)。兩側(cè)翼緣板所對(duì)應(yīng)的位置，混凝土重量輕，不做壓載。圖-6分區(qū)預(yù)壓水箱圍水護(hù)欄斷面圖示意圖 為了解支架沉降情況，在加水預(yù)壓之前測(cè)出各控制點(diǎn)標(biāo)高，在加載50%和100%后均要復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，加載100%預(yù)壓荷載并持荷24小時(shí)后要再次復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，如果加載100%后所測(cè)數(shù)據(jù)與持荷24小時(shí)后所測(cè)數(shù)據(jù)變化很小時(shí)（=-<1mm），表明地基及支架已基本沉降到位，即沉降穩(wěn)定，可卸水。否則還須持荷進(jìn)行預(yù)壓，直到地基及支架沉降到

9、位方可卸水。卸水時(shí)通過(guò)水管將水排至水溝中或橋位區(qū)外，以免影響處理好的地基承載力。卸水完成后，要再次復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，以便得出支架和地基的彈性變形量=-，則其總沉降量=-，支架和地基的非彈性變形（即塑性變形）量-。預(yù)壓完成后要根據(jù)預(yù)壓成果通過(guò)可調(diào)頂托調(diào)整支架的標(biāo)高。五、施工結(jié)構(gòu)受力計(jì)算1、翼緣板區(qū)（包括邊腹板）支架受力計(jì)算（1）立桿因翼緣板相對(duì)箱型板施工荷載比較小，在進(jìn)行施工結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)取邊腹板支撐A桿為分析對(duì)象，其受力范圍：0.3×0.9+0.5×0.9=0.72m2圖-7模板面積S=0.85×0.9 +（0.3+0.5）×0.9+（0.8+1）×

10、;0.9=3.11m2a、混凝土重量（）×0.9×26=12.00 kN；b、模板荷載取0.2kN/,則3.11×0.2=0.622 kN；c、設(shè)備及人員荷載取0.25 kN /,則0.72×0.25=0.18kN；d、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.72×0.2=0.14 kN；則A桿施工荷載為12.00+0.622+0.18+0.14=12.94 kN荷載不均勻系數(shù)取1.2，則單根鋼管實(shí)際最大施工荷載為N=12.94×1.2=15.53 kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，其截面特

11、性：Ix=1.578cm，A=4.893cm2，則長(zhǎng)細(xì)比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,既有N=0.637×A×=0.637×489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強(qiáng)度滿足要求。由壓桿彈性變形計(jì)算公式（按最大高度10米計(jì)算） L = NL/EA = 15.53×103×10×103/(2.1×105×4.89×102) = 1.51mm <2mm壓縮變形很小，施工安全。（2）翼緣區(qū)次梁（6×12cm木枋）受力驗(yàn)算（主梁計(jì)算見(jiàn)

12、空腔區(qū)主梁）次梁按35cm間距布置。翼緣區(qū)砼最大厚度為0.35m，最小厚度為0.2m，偏于安全，按0.35m厚砼計(jì)算翼緣處砼荷載：P1=0.35×26=9.1kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時(shí)振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=9.1+2+2.5+2=15.6 kN/m2 q=15.6×0.35=5.46kN/m 圖-8則跨內(nèi)最大彎矩為（偏于施工安全，跨中彎矩以簡(jiǎn)支梁形式計(jì)算）： Mmax=ql2/8=5.46×0.82/8=0.44kN.mW=bh2/6=6&#

13、215;122/6=144cm3由梁正應(yīng)力計(jì)算公式得: max =Mmax/W=0.44×1000/(144×10-6)=3.06MPa=10MPa（參考一般松木質(zhì)）最大剪力在靠近懸臂較長(zhǎng)側(cè)支點(diǎn)處，即左支座:Qmax=0.731q=3.99 kNmax=3Qmax/2A=3×3.99×103/（2×6×12×10-4）=0.83MPa=2MPa（參考一般松木質(zhì)）即知強(qiáng)度均滿足施工要求。撓度驗(yàn)算:E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.64×106mm4;跨中撓度：fmax1=5qL4/384EI

14、=5×5.46×103×0.84/（384×1×1010×8.64×10-6）=0.34 mm<f=L/400=2mm既知其撓度滿足施工要求。懸臂端（30cm）撓度：fmax2=qL4/8EI=5.46×103×0.34/（8×1×1010×8.64×10-6）=0.06mm<f=L/400=0.75mm既知其撓度滿足施工要求。經(jīng)上述計(jì)算，該次梁搭設(shè)結(jié)構(gòu)尺寸、強(qiáng)度及剛度等滿足施工要求。2、肋板及空腔區(qū)受力計(jì)算（見(jiàn)圖-9） 偏于施工安全,以異形板底、頂板同

15、時(shí)施工情形驗(yàn)算各立桿實(shí)際施工強(qiáng)度及剛度。圖-9（1）、肋板區(qū)A或C桿受力驗(yàn)算a、混凝土高度1.2米，寬度0.2米，另加倒角和倒角頂?shù)装?，縱向長(zhǎng)度0.9米，則砼重為：（1.2×0.9×0.2+0.3×0.15÷2×4×0.9+0.2×0.9×0.8×2）×26=15.21kNb、模板荷載取0.2kN/,則0.9×0.2=0.18 kNc、設(shè)備及人員荷載取0.25 kN /,則0.9×0.25=0.225 kNd、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.9×0.2=

16、0.18 kN則肋板支撐受力F=15.21+0.18+0.225+0.18=15.80kN另加1.2荷載不均勻系數(shù)，則單根鋼管荷載為N=15.80×1.2=18.96kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，長(zhǎng)細(xì)比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,則有N=0.637×A×=0.637×489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強(qiáng)度滿足施工要求。（2）、空腔區(qū)底板B桿件受力驗(yàn)算混凝土高度0.2米，長(zhǎng)度為0.9米，則砼重0.2×1×0.9×

17、;2×26=9.36kN<15.21kN(肋板區(qū)砼重)則知B桿抗壓強(qiáng)度滿足施工要求。 (3)肋板區(qū)次梁（6×12cm木枋）受力計(jì)算次梁按35cm間距布置。肋板區(qū)砼荷載：P1=(0.1×1.2+0.3×0.15+0.9×0.2×2)×26=13.65 kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時(shí)振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=13.65+2+2.5+2=20.15 kN/m2 q=20.15×0.35=7.05kN/

18、m 則跨內(nèi)最大彎矩為： Mmax=ql2/8=7.05×12/8=0.88kN.mW=bh2/6=6×122/6=144cm3由梁正應(yīng)力計(jì)算公式得: max =Mmax/W=0.88×1000/(144×10-6)=6.11MPa=10MPa（參考一般松木質(zhì)）最大剪力在支點(diǎn)處:max=3Qmax/2A=3×（7.05×103×1）/（2×6×12×10-4）=1.47MPa=2MPa（參考一般松木質(zhì)）即知強(qiáng)度均滿足施工要求。撓度驗(yàn)算:E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.6

19、4×106mm4;fmax=5qL4/384EI=5×7.05×103×14/（384×1×1010×8.64×10-6）=1.06mm<f=L/400=1.8mm既知肋板區(qū)次梁撓度滿足施工要求。由此可見(jiàn),空腔區(qū)次梁剛度及強(qiáng)度滿足施工要求。(4)肋板區(qū)主梁（工14工字鋼）受力計(jì)算由于肋板區(qū)施工荷載大于空腔區(qū)施工荷載，受力驗(yàn)算時(shí)以肋板區(qū)主梁為受力驗(yàn)算對(duì)象。主梁跨度為90cm，其間距如圖-9所示，主梁布置時(shí)以連續(xù)剛構(gòu)形式布置，偏于施工安全，以簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)形式計(jì)算。肋板區(qū)砼荷載：P1=0.2×1.2+0.3

20、×0.15×2+（1-0.2)×0.2×2）×26=15.73 kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時(shí)振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2 P=15.73+2+2.5+2=22.23 kN/m2 q=22.23×1=22.23kN/m 則跨內(nèi)最大彎矩為： Mmax=ql2/8=22.23×0.92/8=2.25kN.m查表知主梁的截面抵抗矩Wx=102cm3，截面積A=21.5cm2由梁正應(yīng)力計(jì)算公式得: max =Mmax/Wx=2

21、.25×103/(102×10-6)=22.05MPa=215MPa最大剪力在支點(diǎn)處:Q=22.23×0.9÷2=10.0kNmax=3Qmax/2A=3×10.0×103/（2×21.5×10-4）=6.98 MPa=125 MPa即知強(qiáng)度均滿足施工要求。撓度驗(yàn)算:E=2.1×105MPa ;Ix=7.12×106mm4;fmax=5qL4/384EI=5×22.23×103×0.94/（384×21×1010×7.12×1

22、0-6）=0.13mm<f=L/400=2.2mm既知肋板區(qū)主梁撓度滿足施工要求。由此可見(jiàn),空墻區(qū)次梁剛度及強(qiáng)度滿足施工要求。特別考慮：如果空腔區(qū)不加立桿B，立桿受力同樣滿足要求，即總荷載=18.96+11.934=30.894kNN，但腹板鋼管受力相應(yīng)增加，同時(shí)次梁跨度增大，彎矩相應(yīng)變大,撓度及剛度很難滿足施工要求。3、實(shí)心梁區(qū)（如圖-10所示）圖-10（1）實(shí)心區(qū)立桿受力驗(yàn)算a、混凝土高度1.2米，立桿橫向間距為0.6m，縱向間距為0.9m，則砼重為：1.2×0.9×0.6×26=16.85kNb、模板荷載取0.2kN/,則0.9×0.2

23、15;0.6=0.11 kNc、設(shè)備及人員荷載取0.25 kN /,則0.9×0.25×0.6=0.14 kNd、混凝土澆注沖擊荷載取0.2 kN /,則0.9×0.2×0.6=0.11 kN則肋板支撐受力F=16.85+0.11+0.14+0.11=17.21kN取荷載不均勻系數(shù)1.2，則單根鋼管荷載為N=17.21×1.2=20.65kN鋼管大橫桿步距取1.5米，直徑Ø48×3.5mm，長(zhǎng)細(xì)比=l/i=1500/15.78=95.06，查表=0.637,則有N=0.637×A×=0.637×

24、489×215=66971 N=66.97 kN>N,抗壓強(qiáng)度滿足施工要求。（2）次梁（6×12cm木枋）受力驗(yàn)算砼荷載：P1=1.2×26=31.2kN/m2模板荷載：P2=200kg/m2=2kN/m2設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時(shí)振搗荷載：P4=200kg/m2=2kN/m2則P=P1+P2+P3+P4=37.7kN/m2木枋每隔35cm布置一道，則q=37.7×0.35=13.20kN/m木枋長(zhǎng)度一般可達(dá)23連續(xù)跨，偏施工安全，按簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)形式計(jì)算，其最大跨徑為0.6m，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：圖-11則跨內(nèi)最大彎

25、矩為： Mmax=ql2/8=13.20×0.62/8=0.594kN.mW=bh2/6=6×122/6=144cm3=144×10-6m3由梁正應(yīng)力計(jì)算公式得: max=Mmax/W=0.594×103/(144×10-6) =4.13MPa=10MPa（參考一般松木質(zhì)）最大剪力在支點(diǎn)處:Qmax =ql/2=13.20×0.6÷2=3.96 kNmax=3Qmax/2A=3×3.96×103/（2×6×12×10-4）= 0.83MPa=2MPa（參考一般松木質(zhì)）即強(qiáng)度均

26、滿足施工要求要求。施工撓度計(jì)算：E=0.1×105MPa ;I=bh3/12=8.64×106mm4;I=bh3/12=864cm4fmax=5qL4/384EI=5×13.20×103×0.64/（384×1×1010×864×10-8）=0.26mm<f=L/400=1.5mm(3)主梁（I14工字鋼）受力驗(yàn)算腳手架立桿的縱向間距為0.9m，橫向間距為0.6m，主梁工字鋼按縱橋向布置，跨度為0.9m。偏于施工安全，按簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行驗(yàn)算。砼荷載：P1=1.2×26=31.2KN/m2

27、（偏于施工安全，按最大砼厚度1.2m計(jì)算）模板荷載：P2=200Kg/m2=2kN/m2設(shè)備及人工荷載：P3=250Kg/m2=2.5kN/m2砼澆注時(shí)振搗荷載：P4=200Kg/m2=2kN/m2則有P=P1+P2+P3+P4=37.7 KN/m2,取荷載不均勻系數(shù).2，平均荷載大小為q=37.7×0.6×1.2=27.144KN/m查表可得（I14）Wx=102×103mm3，Ix=712×104mm4，S=Ix/12跨內(nèi)最大彎矩為：Mmax=27.144×0.92/8=2.75kN.m由梁正應(yīng)力max=Mmax/Wx=2.75×106/(102×103)=26.96MPa=170 MPa,則主梁強(qiáng)度滿足施工要求。主梁撓度驗(yàn)算：E=2.1×105 MPafmax=5ql4/384EIx=5×27.144×103×