一、概况

主桥上部结构为梁拱组合体系，按设计采用少支架现浇施工工艺。

承台上用Ф400、壁厚6mm的钢管桩做为支架下部支撑，河中对应V腿上横梁的部位打设Ф800的钢管桩，壁厚10mm，跨中部位加设一组Ф600、壁厚8mm的钢管桩；桩顶设双拼工45a作为平台下横梁,其上搁置“321”军用贝雷梁，做为上部满堂脚手支架的支撑。

支架上部采用HBL碗口式脚手架，均为Ф48×3.5mm的钢管，箱梁底板下立杆纵桥向间距0.9m，横桥向间距0.6m，横杆步距0.6m；在V腿上横梁处加密布置，纵间距0.6m，横间距0.3m，横杆步距0.6m；翼板下立杆间距设为1.2m。

支架在宽度方向预留一定宽度（一般50cm左右），以满足搭设模板的操作空间和安全的考虑。在高度方面要测量下垫枕木到箱梁底的实际高度，并考虑因桥面斜度的变化，设定顶托、底托的高度，以便决定支架配置数量。

二、支架示意图

见后附图

三、V腿支架验算（以第8#~9#跨为例）

    主桥第8#~9#跨处单跨跨径最大，上部结构重量也最重，故本次计算选取该处进行验算，若该处满足施工荷载要求，则其它跨也应该可以满足施工要求。

1、荷载及各标准值选取

根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008、图纸及现场实际施工情况分别对以下数据取值：

模板支撑架荷载标准值：Q1=0.5（KN/㎡）

施工荷载标准值：Q3=1.0（施工人员及设备）+2.0（振捣混凝土时产生的荷载）=3.0（KN/㎡）

操作层均布施工荷载标准值：Q4=3.0（KN/㎡）

钢材的强度设计值：[f]=205N/mm²

支架钢管回转半径：i=1.58（cm）

立杆截面面积：A=254（mm²）

支架钢管截面模量：W=5.08（cm³）

半个V腿混凝土自重见下表：

V腿6m宽度范围内的苛载相对集中，取该处进行计算。

①立杆轴向承载力计算

新浇筑混凝土自重（包括钢筋）标准值：Q2＝4875/（11×6×2）＝36.9KN/㎡

N=[1.2Q1+1.2Q2+1.4（Q3+Q4）]LxLy＝[1.2×0.5+1.2×36.9+1.4×（3+3）]×0.6×0.9=28.8（KN）

式中：Lx、Ly—单肢立杆纵向及横向间距（m）。

②立杆强度验算

N/A≤[f]

28800N/254mm²=113.4MPa≤[f]=205MPa

立杆强度满足要求。

③支架稳定性验算

长细比λ=h/i=60/1.58=37.97＜250，查表得：φ=0.3

φ——轴心受压杆件稳定系数，按细长比查表确定

N≤φAf

28.8KN≤0.3×254×205/1000=46.5KN

故立杆满足结构稳定性要求。

4.纵横梁方木验算

①横肋木方强度验算

横肋木方支撑在纵肋上，按多跨连续梁验算，荷载断面以墩顶处为例，横肋间距25cm，跨度90cm。 

单根单跨横木受力q= 43.03×0.25=10.8KN/m

按最不利因素计算，即横向方木（100×100mm）以简支计算

最大弯矩为：Mmax=ql²/8=10.8×0.9×0.9/8=1.09KN·m

弯曲强度：

σ= Mmax/W=6×Mmax/bh²=6×1.09/（0.1×0.1×0.1）=6.54MPa＜11MPa（落叶松木容许应力）

最大挠度：

fmax=5ql4/384EI=5×10.8×103×0.94/[384×9×109×(0.14/12）×]=1.22mm＜900/400=2.2mm

综上：横梁强度满足要求。

②纵梁木方强度验算

纵肋木方支撑在立杆上，为方便计算，按简支梁进行验算。

在墩顶处，两个支撑托之间跨度为60cm，纵肋间距90cm，横梁架设间距为25cm，支架中采用100×150mm纵向方木，按最不利荷载验算，计算简图如下。

跨中和支座处受横向方木集中荷载P=43.03×0.25×0.9=9.68KN。

最大弯矩为：Mmax=PA=9.68×0.175=1.694KN·m

截面抵抗矩：W= bh2/6=（0.1×0.15×0.15）/6=3.75×10-4m3

截面惯性矩：I=bh3/12=（0.1×0.153）/12＝2.81×10-5m4

弹性模量：  E=9×109Pa

弯曲强度：σ= Mmax/W=1.694/（3.75×10-4）=4.52MPa＜11MPa（落叶松木容许弯应力）满足要求

最大挠度：fmax=Mmax×(3L2-4A2)/24EI=0.27mm＜600/400=1.5mm

综上：纵梁强度满足要求。

5．模板强度计算

箱梁底模板采用高强度竹胶板，板厚t=15mm，因此处，竹胶板背肋间距为200mm，所以验算模板强度采用b=200mm平面竹胶板。

容许弯拉应力：f=17MPa

弹性模量：E=0.1×105MPa

截面惯性矩：I=bh3/12=20×1.5³/12=5.62cm4

截面抵抗矩：W= bh2/6=20×1.52/6=11.25cm3

截面积：A=bh=20×1.5=30cm2

底模板均布荷载：q=43.03×0.20/(0.6×0.9)=15.94（KN·m）

跨中最大弯矩：Mmax=ql2/8=15.94×0.20×0.20/8=0.08 (KN·m)

弯拉应力：σ=Mmax/W=0.08×103/11.25×10-6=7.1MPa＜［σ］=11MPa

竹胶板板弯拉应力满足要求。

挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：

     f=0.677qL4/100EI=(0.677×15.94×0.204)/(100×0.1×108×5.62×10-8)

   =0.3mm＜L/400=0.5mm

    竹胶板挠度满足要求。

6.碗扣支架下垫工字钢验算

V腿下的受力最大，故取此处做验算。为方便计算，按简支梁结构进行计算。

两个贝雷梁之间净跨度为1.05m，为计算方便取为1.1m；碗扣支架纵桥向间距90cm，横桥向间距为60cm，按最不利荷载验算，计算简图如下。

图中P就是单根立柱承受的荷载：  P＝43.03KN

最大弯矩：  Mmax=PA=43.03×0.25=10.76KN·m

查表可知I12.6a工字钢截面抵抗矩：W=77.5cm3

弯曲强度：σ= Mmax/W=10.76/（77.5×10-6）=139MPa＜158MPa（Q235钢容许应力）

挠度验算：fmax=6.81PL³/384EI=0.99mm＜1100mm/400=2.75mm

工字钢满足要求。

7.贝雷梁验算

按受力情况分析，V腿投影下的贝雷梁和上部箱梁翼板处分别进行验算。

①V腿下贝雷梁验算

V腿下横梁在墩柱上，V腿上横梁位于端部，下部对应有钢管桩支撑，故这两部分重量不计入贝梁的抗弯验算。

则总的线荷载为（取1.2安全系数）：q＝1.2×7775/13＝717.7KN/m

最大弯矩为：Mmax=ql²/8=15161KN·m＜788×20＝15760KN·m

式中单片贝雷梁的容许弯矩为788KN·m

V腿下贝雷梁满足要求

②翼板下贝雷梁验算

翼板下的线荷载为：q＝1.2×1130/12＝113KN/m

最大弯矩为：Mmax=ql²/8=2034KN·m＜788×6＝4728KN·m

翼板下贝雷梁满足要求

8.钢管桩及I45a工字钢横梁验算

从支架图中可以看出，V腿下两桩之间的工字钢受力最不利。两桩间间距为3m，按最不利荷载验算，计算简图如下。

贝雷梁传递的集中荷载P=7775/（10*2）+1278/10＝516.55KN。

最大弯矩为：Mmax=Pl/4=516.55×3/4=384.4KN·m

查表可知45a工字钢截面抵抗矩：W= 1432.9cm3

弯曲强度：σ= Mmax/W=384.4/（2×1432.9×10-6）=134MPa＜158MPa（Q235钢容许应力），I45a工字钢横梁满足要求。

钢管桩承受的总荷载为（777.5+113）/2+127.8＝573t＜800t

根据前期所做钢管桩单桩承载力实验可知，单根钢管桩入土深度不小于19m时，可以承受的荷载不小于100t。本支架下共设有8根桩，可以满足要求。

9.三角区上部箱梁支撑验算

    为尽量减小三角区上部箱梁荷载向下部V腿传递，在V腿下横梁上设2组，每组8根（全宽范围）Ф600、壁厚8mm的钢管，上部横担I25工字钢，见后附图。

  工字钢验算：

半边箱梁重量为290t，均布荷载，则q＝2900/11＝2.7KN/m 

按简支梁计算：

    最大弯矩为：Mmax=ql²/8=2.7×11×11/8=4003.6KN·m

查表可知I45a工字钢截面抵抗矩：W=1432.9cm3

    弯曲应力：σ= Mmax/W=4003.6/1432.9=2794.1MPa

    Q235钢容许应力为158MPa

    2794.1/158＝17.7

采用20根I45a工字钢，即每个箱梁的一侧底板下铺10根I45a工字钢，中到中间距67cm，可以满足要求。

fmax=5qL4/（20×384EI）=37.3mm

  两端钢管支撑验算：

一端钢管所受荷载为一个V腿上横梁重及上部箱梁重量的1/4，共有6根钢管，单根钢管承受荷载为：    （127.8+290/2）/6＝45.5t

长细比λ=h/i=6/0.4=15＜250，查表得：φ=0.96

φ——轴心受压杆件稳定系数，按细长比查表确定

N≤φAf

45.5KN≤0.96×（3.14×0.494×0.006）×205×103=1832KN

    满足要求。

I45工字钢

Ф400钢管

Ф400钢管

Ф400钢管

Ф600钢管

Ф800钢管桩

三角区上部箱梁支撑示意图

主桥上部结构现浇支架纵立面示意图

碗扣支架

I12.6工字钢

贝雷梁

I45工字钢

Ф800钢管

主桥上部结构现浇支架横断面示意图下载本文