浇箱梁满堂支架布设与验算
一、 工程概况
1、简介
231省道泰州至高港段2标段起点桩号： K2+766.720,终点桩号： K4+501.470，全长1734.75m，15至31联在本标段，共计17联现浇箱梁。
现以第27联为例，主梁横断面为单箱四室结构,梁高2m，顶宽26m，底宽18.4m，箱梁悬臂长2.8m。箱梁顶板厚0.25～0.5cm，底板厚0.25～0.6cm，腹板厚0.5～0.8m。 2、支架布设情况 2.1、竖向钢管的布置
A、沿箱梁横向，竖向钢管间距为90cm布置，在五片腹板处钢管间距为60cm。 B、沿箱梁纵向，横隔梁附近位置加密为60cm，以外均按90cm间距布设竖向钢管。
2.2、水平钢管的布设
A、离地面30cm处沿纵横向布设水平扫地钢管。
B、从扫地钢管向上60cm处设置第二层水平钢管，再向上每隔1.2m布设一层水平钢管。 2.3、剪刀撑布设
A、采用普通υ48钢管，利用扣件进行连接
B、每联纵横向均设剪力撑，剪力撑与地面锐角角度控制在45°至60°之间。
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C、剪力撑尽量与立横杆交接点相重合。
二、材料
1.所需材料
连续箱梁采用满堂支架碗扣钢管支架施工。钢管采用：υ48×3mm顶底托采用可调托撑，可调范围为60cm，顶托上方腹板处铺设［10的槽钢纵梁，箱室处铺设2根υ48×3mm钢管，纵向槽钢上或钢管上放置9*9cm横向方木（松木）顺桥布置间距20cm，翼板处横向方木为5*8cm,横向方木上铺竹胶板（红杉）。内、外模板均采用15㎜厚竹胶板。 2、材料参数
钢管：采用Q235的υ48×3mm钢管，经路桥施工计算手册钢结构附表3-20
查的钢管抗压容许应力：［σ］=200Mpa,
［10槽钢：采用16Mn钢，经路桥施工计算手册木结构附表3-19与3-20查
的槽钢容许弯曲应力：［σw］=210Mpa,容许剪应力：［τ］=120 Mpa，弹性模量：E=210×103 Mpa
木方：采用松木，经路桥施工计算手册木结构附表3-39查的松木容许弯
曲应力：［σw］=12Mpa,容许剪应力：［τ］=1.9 Mpa，弹性模量：E=9.0×103 Mpa
模板：采用是红杉，经路桥施工计算手册木结构附表3-39查的松木容许
弯曲应力：［σw］=13Mpa,容许剪应力：［τ］=2.0 Mpa，弹性模量：E=10×103 Mpa
三、荷载计算
1、荷载取值：
①钢筋砼容重 26KN/m3
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②模板木方及支架自重标准值 2KN/m2 ③施工人员和施工材料、机具行走运输或堆放荷载标准值 2.5KN/m2 ④倾倒砼产生的荷载 2KN/m2 ⑤振捣砼时产生的荷载 2KN/m2 ⑥安全系数：静载系数 γg＝1.2； 活载系数 γq＝1.4； 2、箱梁自重计算
a、 横梁部位，沿箱梁纵向每延米箱身（不含翼板）自重： 断面面积S端＝（18.4+2）×2-1×1.48/2×2=39.32m2； 每延米体积V端＝39.32×1＝39.32m3
每延米自重G端＝39.32m3×26KN/m3＝1022.32KN
b、 跨中部位，沿箱梁纵向每延米箱身（不含翼板）自重： 断面面积SC＝39.32-24.44=14.88m2； 每延米体积VC＝14.88×1＝14.88m3
每延米自重G中＝14.88m3×26KN/m3＝386.88KN c、 翼板部位沿箱梁纵向每延米自重： 断面面积Se＝（0.2+0.5）/2×2×2.8＝1.96m2； 每延米体积Ve＝1.96×1＝1.96m3
每延米自重Ge＝1.96m3×26KN/m3＝50.96KN
四、满堂支架验算
1底模板验算
箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm。底模下木方间距20cm(木方净距为11cm)，所以验算模板强度采用宽b=20cm竹胶板。 则： q1=1022.32/20.4×0.2=10.02KN/M
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q2=2.5×0.2=0.5 KN/M q3=2×0.2=0.4 KN/M q4=2×0.2=0.4KN/M q= q1+q2+q3+q4 =11.32KN/M
底模截面惯性矩：I=bh3/12=0.2×0.0153/12=5.63×10-8 m4 （1）、强度计算：
A、跨中弯矩最大（按简支梁计算弯矩最大） Mmax=1/8qL2=11.32×0.22/8=0.0566KN.M W=bh2/6=0.2×0.0152/6=7.5×10-6m3
σ= Mmax/ W=0.0566/7.5×10-6=7.55MPa<［σ］=13 MPa B、支点剪力最大（按三跨连续梁计算剪力最大） Vman =KqL=0.6×11.32×0.2=1.3584KN
τ= 3Vman /2A=3×1.3584/（2×0.2×0.015）=0.679 MPa<［τ］=2.0 MPa 综上计算得知底模板满足强度要求。 （2）、挠度计算
fmax=5qL4/384EI=5×11.32×0.114/（384×10×106×5.63×10-8）=0.03834mm<110/400=0.275mm 综上计算底模板挠度满足要求。 2、木方强度验算 （一）、横梁处：
采用9cm×9cm木方横桥向20cm布置，木方下采用最大间距为90cm的槽钢支撑，则木方的受力可简化为三跨连续梁。 均布静荷载：P1=1022.32/20.4×0.2=10.023KN/M；
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活荷载：P2=（2.5+2+2）×0.2=1.3KN/m； 作用在木方上的荷载：P=P1+P2=11.323 KN/m 弹性模量：E=9.0×103 Mpa
截面惯性矩：I=bh3/12=0.09×0.093/12=5.47×10-6 抗弯截面模量：W=bh2/6=0.09×0.092/6=1.22×10-4m3 （1）、强度计算：
A、弯矩计算（按简支梁计算）： Mmax=PL2/8=11.323×0.92/8=1.146KN.M σ= Mmax/ W=9.39MPa<［σ］=12 MPa
B、剪力计算(按三跨连续梁计算)： Vman =KPL=0.6×11.323×0.9=6.114KN
τ= 3Vman /2A=3×6.114/（2×0.09×0.09）=1.131MPa<［τ］=1.9 MPa 综上计算得知底模板下木方满足强度要求。 （2）、挠度计算：
fmax= 5q1L4/384EI=5×11.323×0.94/（384×9×106×5.47×10-6）=1.963mm<900/400=2.25mm
综上计算得知底模板下木方满足挠度要求。
（二）跨中部位：
采用9cm×9cm木方横桥向20cm布置，木方下采用最大间距为60cm的槽钢和最大间距为90cm的2根υ48×3mm钢管支撑，具体见附图。则木方的受力可简化为三跨连续梁。
均布静荷载：P1=386.88/20.4×0.2=3.79KN/M； 活荷载：P2=（2.5+2+2）×0.2=1.3KN/m；
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作用在木方上的荷载：P=P1+P2=5.09 KN/m 弹性模量：E=9.0×103 Mpa
截面惯性矩：I=bh3/12=0.09×0.093/12=5.47×10-6 抗弯截面模量：W=bh2/6=0.09×0.092/6=1.22×10-4m3
（1）、强度计算：
A、弯矩计算（按简支梁计算）： Mmax=PL2/8=5.09×0.92/8=0.515KN.M σ= Mmax/ W=4.22MPa<［σ］=12 MPa
B、剪力计算(按三跨连续梁计算)： Vman =KPL=0.6×5.09×0.9=2.75KN
τ= 3Vman /2A=3×2.75/（2×0.09×0.09）=0.509MPa<［τ］=1.9 MPa 综上计算得知底模板下木方满足强度要求。 （2）、挠度计算：
fmax= 5q1L4/384EI=5×5.09×0.94/（384×9000×5.47×10-6）=1.11mm<900/400=2.25mm
综上计算得知底模板下木方满足挠度要求。
（三）翼板部位：
翼板采用8cm×5cm木方横向布置，间距为20cm（双拼）布置，木方下采用纵桥向布置间距60cm的 2根υ48×3mm钢管，翼板最内侧立杆上布置［10槽钢。则木方的受力可简化为简支梁。
均布静荷载：P1=0.2×50.96/（2.8×2）=1.82KN/M； 活荷载：P2=（2.5+2+2）×0.2=1.3KN/m； 作用在木方上的荷载：P=P1+P2=3.12 KN/m
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弹性模量：E=9.0×103 Mpa
截面惯性矩：I=2bh3/12=2×0.05×0.083/12=4.26×10-6 m4 抗弯截面模量：W=2bh2/6=2×0.05×0.082/6=1.066×10-4m3 （1）、强度计算：
A、弯矩计算（按简支梁计算）： Mmax=PL2/8=3.12×0.62/8=0.1404KN.M σ= Mmax/ W=1.317MPa<［σ］=12 MPa B、剪力计算(按三跨连续梁计算)： Vman =KPL=0.6×3.12×0.9=1.69KN
τ= 3Vman /2A=3×1.69/（2×2×0.08×0.05）=0.317MPa<［τ］=1.9 MPa 综上计算得知底模板下木方满足强度要求。 （2）、挠度计算：
fmax= 5q1L4/384EI=5×3.12×0.64/（384×9×106×4.26×10-6）=0.138mm<600/400=1.5mm
综上计算得知底模板下木方满足挠度要求。 3、［10槽钢强度计算
木方下底板处采用［10槽钢，纵桥向布置最大间距90cm一道，以横梁处为例，槽钢受力简化为简支梁计算: 弹性模量：E=210×103 Mpa
截面惯性矩：I=198cm4 (简明施工计算手册附表3–32查得） 抗弯截面模量：W=39.4cm3 （1）、强度计算：
P=(26×2.0+6.5)×0.9=52.65KN/M
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Mmax=PL2/8=52.65×0.62/8=2.37KN.M σ= Mmax/ W=60.14MPa<［σ］=210MPa 综上计算得知槽钢满足强度要求。 （2）、挠度计算：
fmax= 5q1L4/384EI=5×54.99×0.64/（384×210×1.98 ）=0.214mm<600/400=1.5mm 综上计算得知槽钢满足挠度要求。 4 2根φ48×3mm钢管计算：
横向木方下翼板处采用2根υ48×3mm钢管，纵桥向布置间距90cm，钢管受力简化为简支梁计算: 弹性模量：E=210×103 Mpa
截面抵抗矩为：W=2π(D4-d4)/(32D)= 2π（484－424）/(32×48)＝8982mm³
=8.982×10-6 m³
截面惯性矩：I=2π(R4-r4)/4=215553.2mm4=21.55532×10-8 m4 （1）、强度计算：
P=(26×0.35+6.5)×0.6=9.36KN/M Mmax=PL2/8=9.36×0.92/8=0.95KN.M σ= Mmax/ W=105.5MPa<［σ］=210MPa 综上计算得知钢管满足强度要求。 （2）、挠度计算：
fmax= 0.677q1L4/100EI=0.677×9.36×0.94/（100×210×0.21555）=1.018mm<900/400=2.25mm 综上计算得知钢管满足挠度要求。
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5支架设计验算 （1）、立杆荷载计算
a、横梁部位立杆荷载计算（不含翼板）：
端横梁部位沿箱梁横断面每排立杆（不含翼板）所受荷载合计为：（按荷载组合一计算）Sd=1.2SG+1.4SQ
P=1.2×0.6×(1022.32+20.4×2)+ 1.4×0.6×20.4×(2+2.5+2) = 876.83KN
单根立杆所受荷载PA＝876.83/27=32.475KN b、跨中部位立杆荷载计算（不含翼板）
跨中部位沿箱梁横断面每排立杆（不含翼板）所受荷载合计为：（按荷载组合一计算）Sd=1.2SG+1.4SQ
P=1.2×0.9×(386.88+20.4×2)+ 1.4×0.9×20.4×(2+2.5+2)=628.97KN 单根立杆所受荷载PB＝628.97/27=23.3KN c、 翼板部位立杆荷载计算
翼板沿箱梁横断面每排立杆所受荷载合计为：（按荷载组合一计算）Sd=1.2SG+1.4SQ
P＝1.2×0.9×(50.96/2+2.8×2)+ 1.4×0.9×2.8×(2+2.5+2) =56.5KN
单根立杆所受荷载PB＝56.5/5=11.3KN
综上所述得知，立杆所承受最大荷载为Pmax=32.475KN （2）、竖向钢管强度和稳定性计算
碗扣式支架主要验算立杆的稳定性，可简化为按两端铰接的受压杆件计算，考虑到立杆本身可能存在弯曲，杆件对接的偏差和荷重不均匀等因素，
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可按偏心受压杆件计算，偏心距考虑为1/3钢管直径，即：
e＝D/3＝48/3＝16mm
采用υ48钢管技术参数为:
截面积为：A＝π（D²－d²）/4＝π（48²－42²）/4=4.24×10-4m² 截面抵抗矩为：W=π(D4-d4)/(32D)= π（484－424）/(32×48)＝4491mm³ 截面惯性矩：I=π(R4-r4)/4=107776.6mm4 钢管回转半径为：i＝I=15.94mm A长细比：λ＝1200/15.94＝75.3≤［λ］=100查表知υ=0.844 A、强度计算：
σ＝N/A+M/W=N/4.24×10-4+0.016N/0.45×10-2=76.71Mpa≤［σ］=200Mpa 可知立杆满足强度要求。 B、稳定性计算：
N/(υA)+M/W≤［σ］=200Mpa
N/(0.844×4.24×10-4)+ 0.016N/0.45×10-2=90.86≤［σ］=200Mpa 可知立杆满足稳定性要求。
通过以上计算可知，此箱梁的支架设计、布置是合理的，能够满足强度和稳定性要求。
(3)立杆底座和地基承载力验算： a、立杆垫块承载力验算：
立杆受力N立杆＝32.475KN，在立柱基坑开挖处硬化30cmC30砼，砼基础上支架可调底尺寸为A底座＝100mm×100mm＝10000mm2，
基础上受力为：σ＝N立杆/A底座＝32475/10000=3.2475Mpa＜Ra＝21.0Mpa
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b、立杆地基承载力验算：(持力层强度，下卧层承载力) 在原有路面基础上，立杆地基承载力实际情况满足要求 。 由以上可知，此箱梁的支架地基处理可以满足承载力要求。
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