滿堂式碗扣支架支架設(shè)計(jì)計(jì)算鄭州市中州大道與鄭新快速通道立交工程鄭新主線橋起點(diǎn)樁號(hào)ZXK1+464.684ZXK2+245.622，橋梁長(zhǎng)780.938米，寬25.3米，橋孔布置：（2X35）+3X（3X35）+（32+2X49+32）+(2X35.984+2X35.985)+(3X30)，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，為單箱四室型斷面形式，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)寬度25.3米，懸臂長(zhǎng)2.4米，支點(diǎn)梁高2.0米，支座間距8米，頂板厚22CM,底板厚22CM,腹板厚45-75CM，雙向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，A類構(gòu)件設(shè)計(jì)。該區(qū)段連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩種形式，除第五聯(lián)為變高段連續(xù)箱梁，其余為等高段箱梁。為此，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、鄭新主線橋施工依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、水文、地質(zhì)情況，并充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工狀況，為便于該區(qū)段連續(xù)箱梁的施工，保證箱梁施工的質(zhì)量、進(jìn)度、安全，我部采用滿堂式碗扣支架組織該區(qū)段連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力混凝土逐段現(xiàn)澆施工。一、 滿堂式碗扣件支架方案介紹滿堂式碗扣支架體系由支架基礎(chǔ)（厚50cm山皮石分兩層、10cm級(jí)配碎石面層，各層壓路機(jī)碾壓密實(shí)，原中州大道行車道寬14米范圍采用原地面作基礎(chǔ)即可），沿線路中心向兩側(cè)留2%的橫坡，避免支架范圍內(nèi)地面積水，483mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、10cm15cm底墊木、10cm15cm或10cm10cm木方做橫向分配梁、10cm10cm木方縱向分配梁；模板系統(tǒng)由側(cè)模、底模、芯模、端模等組成。10cm15cm木方分配梁沿橫橋向布置，直接鋪設(shè)在支架頂部的可調(diào)節(jié)頂托上，箱梁底模板采用定型大塊竹膠模板，后背10cm10cm木方，然后直接鋪裝在10cm15cm、10cm10cm木方分配梁上進(jìn)行連接固定；側(cè)模、翼緣板模板為整體定型鋼模板。（主線橋35m跨等高連續(xù)梁一孔滿堂支架結(jié)構(gòu)示意圖見附圖XL-1、2、3所示）。根據(jù)箱梁施工技術(shù)要求、荷載重量、荷載分布狀況、地基承載力情況等技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)計(jì)算確定，每孔支架立桿布置:縱橋向?yàn)?3*60cm+35*90cm +3*60cm,共計(jì)41排。橫橋向立桿間距為：【120cm+3*90cm+3*60cm +3*90cm +3*60cm +4*90 cm+（3*60）/2cm】X2，即腹板區(qū)為60cm，兩側(cè)翼緣板（外側(cè)）為120cm，其余為90cm，共39排；支架立桿步距為120cm，在橫梁和腹板部位的支架立桿步距加密為60cm，支架在橋縱向每360cm間距設(shè)置剪刀撐；支架兩端的縱、橫桿系通過(guò)墊木牢固支撐在橋墩上；立桿頂部安裝可調(diào)節(jié)頂托，立桿底部支立在底托上，底托安置在支架基礎(chǔ)上的10cm15cm木墊板上。以確保地基均衡受力。二、 支架計(jì)算與基礎(chǔ)驗(yàn)算(一) 資料（1）WJ碗扣為483.5 mm鋼管；（2）立桿、橫桿承載性能： 立 桿橫 桿步距（m）允許載荷（KN）橫桿長(zhǎng)度（m）允許集中荷載（KN）允許均布荷載（KN）0.6400.94.5121.2301.23.571.8251.52.54.52.4201.82.03.0（3）根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本橋位處地基容許承載力在80Kpa以上。(二) 荷載分析計(jì)算（1）箱梁實(shí)體荷載：a、縱橋向根據(jù)箱梁斷面變化，按分段均布荷載考慮，其布置情況如下：縱橋向荷載分布圖b、 橋向各斷面荷載分布如下：橫橋向荷載分布圖（2）模板荷載q2：a、內(nèi)模（包括支撐架）：取q21=1.2KN/m2；b、外模（包括側(cè)模支撐架）：取q22=1.2KN/m2；c、底模（包括背木）：取q23=0.8KN/ m2 ；（3）施工荷載：因施工時(shí)面積分布廣，需要人員及機(jī)械設(shè)備不多，取q3=2.0KN/m2（施工中要嚴(yán)格控制其荷載量）。（4）碗扣腳手架及分配梁荷載：按支架搭設(shè)高度10米計(jì)算：q4=1.5(鋼管)+0.85(分配梁)=2.35KN/m2。（5）水平模板的砼振搗荷載，取q5=2 KN/m2。（三）、碗扣立桿受力計(jì)算（1） 在跨中斷面腹板位置，最大分布荷載：qq1-6+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=41.3+1.2+0.8+2+2.35+2=49.65KN/m2碗扣立桿分布60cm90cm，橫桿層距(即立桿步距)60cm，則單根立桿受力為：N0.60.949.65=26.8KN<N=40 KN（2）在跨中斷面底板位置，最大分布荷載q=q1-3+q2-1+q2-3+q3+q4+q5=19.7+1.2+0.8+2+2.35+2=28.05 KN/m2碗扣立桿分布90cm90cm，橫桿層距(即立桿步距)120cm，則單根立桿受力為：N0.90.928.05=22.7KN<N=30 KN (3)跨中翼緣板位置立桿計(jì)算：q=q1-1+q2-2+q3+q4+q5=9.12+1.2+2+2.35+2=16.67 KN/m2碗扣立桿分布為外側(cè) 90cm120 cm，其它為90 cm90 cm，橫桿層距(即立桿步距)120 cm，單根立桿最大受力為：N0.9（1.2/2+0.9/2）16.67=15.8KN<N=30 KN(4)邊支點(diǎn)翼緣板位置立桿計(jì)算：q=q1-10+q2-2+q3+q4+q5=20.3+1.2+2+2.35+2=27.85 KN/m2碗扣立桿分布為外側(cè)60cm120cm，其它為60 cm90cm，橫桿層距(即立桿步距)120 cm，由單根立桿最大受力為：N0.6（1.2/2+0.9/2）27.85=17.6KN<N=30 KN(5)在橫梁底板位置:q=q1-8+q2-3+q3+q4+q5=47.2+0.8+2+2.35+2=54.35KN/m2碗扣立桿分布為0.6 cm0.9cm,橫桿層距(即立桿步距)60cm,則單根立桿受力為：0.60.954.35=29.4 KN/m2<N=40 KN經(jīng)以上計(jì)算，立桿均滿足受力要求。由于我部采用碗扣式滿堂支架，經(jīng)試驗(yàn)證明，碗扣式滿堂支架是扣件式滿堂支架穩(wěn)定性的1.15倍（砼模板與支架技術(shù)) 。（四） 、地基受力計(jì)算由工程地質(zhì)勘察報(bào)告，設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)勘探資料表明，地表土質(zhì)為壓粘土、亞砂土、砂土，地基的承載力最小為80kpa，無(wú)軟弱下臥層。各部位地基受力如下表：箱梁部位荷載（KN）受力面積（m2)地基受力(Kpa)跨中腹板26.80.6*0.949.63跨中底板22.70.9*0.928.1跨中翼緣板15.80.9*(1.2/2+0.9/2)15邊支點(diǎn)翼緣板17.60.6*(1.2/2+0.9/2)11.1邊支點(diǎn)底板29.40.6*0.954.5（五） 、支架立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算碗扣式滿堂支架是組裝構(gòu)件，一般單根碗扣在承載允許范圍內(nèi)就不會(huì)失穩(wěn)，為此以軸心受壓的單根立桿進(jìn)行驗(yàn)算：公式：NN= A碗扣件采用外徑48mm，壁厚3 .5mm，A489mm2,A3鋼，I10.78*104mm4則，回轉(zhuǎn)半徑=（I/A）1/2=1.58cm, 跨中底板位置：h=120cm，橫梁底板位置步距h=60cm?？缰械装逄庨L(zhǎng)細(xì)比L/=120/1.58=75.9<=150取76；橫梁底板處長(zhǎng)細(xì)比L/=60/1.58=37.9<=150取38；此類鋼管為b類，軸心受壓桿件，查表0.744（跨中底板處），0.893（橫梁底板處）=205MPa跨中底板處：N=0.744489205=74582.28N=74.6KN橫梁底板處：N=0.893489205=89518N=89.6KN支架立桿步距120cm中受最大荷載的立桿位于跨中底板處，其N22.7KN；立桿步距60cm中受最大荷載的立桿位于橫梁底板處，其N29.4KN（見前碗扣件受力驗(yàn)算）由上可知：跨中底板處：26.8KNNN=74.6KN橫梁底板處：29.4KNNN=89.6KN跨中底板處：nn=N/N74.6/22.73.32跨中底板處：nn=N/N89.6/29.43.12結(jié)論：支架立桿的穩(wěn)定承載力滿足穩(wěn)定要求。（六） 地基沉降量估算（1）假設(shè)條件：E0在整個(gè)地層中變化不大，計(jì)算地層按一層進(jìn)行考慮。（2）按照彈性理論方法計(jì)算沉降量：S=S地基土最終沉降量；p基礎(chǔ)頂面的平均壓力；按最大取值P55Kpab矩形基礎(chǔ)的寬度；0.6m、E0分布為土的泊松比和變形模量；=0.2沉降影響系數(shù)，取1.12E0=1-22/(1-)EsEs=10.05MpaE0=9.045最終沉降量S5510-30.61.12(1-0.22)/9.045=4mm（七） 分配梁受力計(jì)算（1）10cm15cm木方1015cm方木采用木材材料為A3A1類，其容許應(yīng)力，彈性模量按A3類計(jì)，即：w12Mpa，E9103，10cm15cm方木的截面特性：W10152/6375cm3I=10153/12=2812.54cm4a. 在腹板部位：10cm15cm縱向分配梁驗(yàn)算：腹板部位的砼荷載q=41.3KN/m2,立桿縱向間距為90cm，橫向間距為60cm.a)、P計(jì)算：1010cm橫向分配梁間距為30cm,其分配情況如上圖：p=ql橫0.341.30.60.3=7.44KNb)強(qiáng)度計(jì)算：因?yàn)閜在跨中，數(shù)量n為3，n為奇數(shù)，l=900mm，所以Mmax=（n2+1）npl/8=（32+1）7.440.9/（83）=2.79KN/m=2.79106N/mmw=Mmax/w=2.79106/3751037.44MPa<w=12MPa 滿足要求c)撓度計(jì)算：根據(jù)n=3,n為奇數(shù)，l=900mmWmax=（5n4+2n2+1）pl/384n3EI=（534+232+1）7.441039003/3843391032812.51040.87mm<f=900/500=1.8mm 滿足要求。b、 在橫梁部位：10cm15cm縱向分配梁驗(yàn)算：橫梁部位的砼荷載q=47.2KN/m2,立桿縱向間距為60cm，橫向間距為90cm.a）.P計(jì)算：1010cm橫向分配梁間距為30cm，其分布情況如下圖：p=ql縱0.347.20.90.3=12.75KNb)強(qiáng)度計(jì)算：因?yàn)閜在跨中，數(shù)量n為2，n為偶數(shù)，l=600mm，所以Mmax=npl/8=212.750.6/8=1.91KN/m=1.91106N/mmw=Mmax/w=1.91106/3751035.1MPa<w=12MPa 滿足要求c)撓度計(jì)算：根據(jù)n=2,n為偶數(shù)，l=600mmWmax=(5n2+2)pl/384nEI=(522+2)12.751036003/384291032812.51040.31mm<f=600/500=1.2mm 滿足要求。(2)1010cm木方分配梁受力計(jì)算1010cm方木采用木材材料為A3A1類，其容許應(yīng)力，彈性模量按A3類計(jì)，即：w12MPa，E9103。10cm10cm方木的截面特性：W10102/6167cm3I=10103/12=833.34cm4在底板部位：10cm10cm縱向分配梁驗(yàn)算：底板部位的砼荷載q=19.7KN/m2,立桿縱向間距為90cm，橫向間距為90cm.a)P計(jì)算：1010cm橫向分配梁間距為30cm，其分布情況如上圖：p=ql橫0.319.70.90.3=5.32KNb)強(qiáng)度計(jì)算：因?yàn)閜在跨中，數(shù)量n為3，n為奇數(shù)，l=900mm，所以Mmax=（n2+1）npl/8=（32+1）5.320.9/（83）=2KN/m=2106N/mmw=Mmax/w=2106/3751035.4MPa<w=12MPa 滿足要求c)撓度計(jì)算：根據(jù)n=3,n為奇數(shù)，l=900mmWmax=（5n4+2n2+1）pl/384n3EI=（534+232+1）5.41039003/384339103833.341040.98mm<f=900/500=1.8mm 滿足要求。(八） 竹膠模板及背帶（10cm10cm木方）受力計(jì)算（1）荷載：按腹板部位荷載進(jìn)行計(jì)算，q1=41.3KN/m2（2）計(jì)算模式：竹膠模板面板寬122cm,其肋（背木）間距為30cm，因此，面板按四跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。 (3)面板驗(yàn)算 面板規(guī)格: 2440mm1220mm12mma強(qiáng)度驗(yàn)算竹膠面板的靜曲強(qiáng)度：縱向70Mpa，橫向50Mpa跨度/板厚=300/12=25100 屬小撓度連續(xù)板。查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表”得四跨連續(xù)梁彎距系數(shù)Km=0.107Mmax=KmqL2=0.1070.041(300)2=395N.mm面板截面抵抗矩: W=bh2/6=1122/6=24mm3=M/W=395/24=16.5N/mm2橫向=50Mpa，滿足要求。b剛度驗(yàn)算竹膠面板的彈性模量：E縱向6103Mpa，E橫向4103Mpa考慮竹膠面板的背帶為10cm10cm木方，面板的實(shí)際凈跨徑為200mm，故=KqL4/（100EI）=0.6320.041(200)4/(100410311003/12) =1.3 mm=1.5mm，滿足要求。（4）背帶10cm10cm木方計(jì)算a荷載：橫梁處最大荷載進(jìn)行計(jì)算，q1=47.2KN/m2計(jì)算模式：因分配梁為橫橋向布置，跨徑為90cm的連續(xù)梁，簡(jiǎn)化為90cm簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算：b強(qiáng)度驗(yàn)算彎矩M和應(yīng)力：AA斷面：MqL2/8=14.10.92/8=1.43KN.m =M/W=1.43103/(0.10.12/6)=8.5MPa<=12MPa 滿足受力要求c剛度驗(yàn)算AA斷面：max=5qL4/(384EI )=514.11030.94/3848.5109(0.10.13/12) =1.7mmL/500=0.9/500=1.8mm 滿足受力要求d抗剪驗(yàn)算=1.7MpaAA斷面：= qL/A=14.11030.9/(0.100.1)=1.3Mpa =1.7Mpa 滿足受力要求。以上數(shù)據(jù)均滿足受力要求，但剛度與允許值接近，為了減少模板變形，在腹板和橫梁位置方1010cm橫向分配梁加密到2025cm。