高架桥现浇箱梁满堂支架施工技术

1、国道324高架桥现浇箱梁满堂支架施工技术（第五指挥部 王利军）摘 要碗扣式钢管支架是目前桥梁施工特别是现浇梁施工中仍然广泛应用的一种支架方式。国道324高架桥现浇预应力混凝土箱梁采用满堂碗扣式钢管支架，并进行了各项检算，阐明支架施工工艺流程和主要施工方法。关键词箱梁桥 碗扣式支架 施工 支架验算1、工程简介国道324高架桥位于泉厦高速公路扩建工程水头互通国道324线上，中心桩号K1+161.533。桥梁起点桩号为K1+093.033，终点桩号为K1+230.033，桥梁全长137m。该桥第二孔桥下为上下高速公路F匝道平交口。本桥上部结构为（40+50+40）m三跨预应力混凝土现浇变截面连续箱梁

2、，桥面净宽16.5m。连续梁采用单箱双室箱梁，最大梁高3.1m，最小梁高1.91m，中支点附近变截面段梁底设置圆曲线，全桥箱梁梁端部顶、底板厚均为0.45m，箱宽2.2m；跨中等截面顶、底板厚均为0.25m，箱宽2.65m，腹板厚跨中部分为0.5m，支点附近为0.8m；箱梁在中支点处设置3m的横隔板，梁端支座处设置厚1.4m的端横隔板。桥面组成为砼路面宽15.5m与两侧防撞栏杆各0.5m之和，即总宽为16.5m。箱梁采用C55混凝土，共计1770m3。2、方案设计2.1支架方案的确定国道324高架桥工程量大、工期短、材料一次性投入大、且还需要保证国道线的正常通行等是该工程的特点，如果采用贝雷梁

3、支撑、墩上采用军用梁做支架等办法都无法满足有限的资金和施工工期的要求。因此在对现浇梁施工方案进行全面的经济、技术测算后，确认在加固地基处理，同时满足箱梁施工荷载要求的前提下，采用满堂碗扣（钢管48）支架合理而且安全可靠。2.2满堂支架地基处理根据国道324高架桥施工现场情况，碗扣支架搭设前，需对既有个别地基进行处理。2.2.1地基处理国道324既有线原本为混凝土路面，场地较好，但是由于原既有线路面窄于新建桥梁箱梁宽度，仍需对两侧水沟进行加宽硬化处理。首先挖除两侧水沟内淤泥，回填石渣石粉等材料，标高填至比原路面低0.3m，然后在其上浇筑C15混凝土至原路面标高。 在处理过的地基范围内要设置排水沟

4、，排水沟与路线外侧的道路的自然排水沟连通，将雨水引进排水沟，防止雨水浸泡地基，造成地基不均匀沉降，引起支架失稳，出现安全隐患。2.3 支架方案设计国道324高架桥现浇箱梁为单箱双室箱梁，支撑方式采用满堂式碗扣支架。碗扣支架采用WDJ式支架，架杆外径4.8cm，壁厚0.35cm，内径4.1cm。支架顺桥向纵向间距1.2m，横隔板处纵向间距0.6m，横桥向箱梁底板处横向间距梁底为0.9m和腹板底为0.6m，翼缘板底为1.2m，纵横水平杆竖向间距1.2m。考虑支架的整体稳定性，在纵横向布置斜向钢管剪力撑。2.4拟定支架方案验算箱梁底模、侧模及内模均采用15 mm的竹胶板。竹胶板容许应力 0=11MP

5、a,弹性模量E=0.1x105MPa。纵向大方采用A-1东北落叶松，截面尺寸为12x15cm。截面参数和材料力学性能指标：22-43W= bh/6=0.12x0.15/6=4.5x10m33-54I= bh/12=0.12x0.15/12=3.37x10m横向小方采用A-1东北落叶松，截面尺寸为8x10cm。截面参数和材料力学性能指标：22-43截面抵抗矩：W= bh/6=0.080x0.1/6=1.33x10m33-64截面惯性矩：I= bh/12=0.080x0.10/12=6.67x10m方木的力学性能指标按公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）取值，则：33012MPa,

6、E=9x10MPa，容重6kN/m。纵横向方木布置：纵向方木间距一般为90cm,在腹板下为60cm，端、中横隔梁下为60cm。横向方木间距一般为30cm，在腹板和端、中横隔梁及变截面过渡段下为20cm。采用碗扣支架，碗扣支架钢管为48、t=3.5mm，材质为A3钢，轴向容许应力0=140 MPa。详细数据可查下表。碗扣支架立、横杆布置：一般布置为立杆横、纵向间距为（90x120）cm，腹板下为（60x60）cm、端、中横梁下立杆纵、横向间距为60x60cm。横杆除顶、底部步距为60cm外，其余横杆步距为120cm。支架顶口和底口分别设置顶托和底托。2.4.1中横梁、端横梁下支架检算荷载分析（支

7、架立杆横、纵间距（60x60）cm）碗扣式支架钢管自重，可按表1查取。m3中横梁梁高3.1m，钢筋砼容重按26kN/计算则：3梁自重荷载：26 kN/mx3.1m =80.6KPa模板自重(含内模、侧模及支架)以砼自重的5%计,则:80.6kPa x0.05=4.03kPa 施工人员、施工料具堆放、运输荷载: 2.0kPa倾倒混凝土时产生的冲击荷载： 2.0kPa振捣混凝土产生的荷载: 2.5kPa3方木：取7.5KN/m荷载组合计算强度:q=1.2x(80.6+2.73)+1.4x(2+2+2.5)=109.1kPa跨中标准横断面示意图2.4.1.1底模检算底模采用15 mm的竹胶板,竹胶板

8、方木背肋间距L=20cm 的8x10cm横向方木上，所以验算模板强度采用宽b=20cm平面竹胶板。竹胶板（15 mm）截面参数及材料力学性能指标:22-63截面抵抗矩：W=bh/6=0.2x0.015/6=7.5x10m33-84截面惯性矩：I=bh/12=0.2x0.015/12=5.625x10m3竹胶板容许应力=11.0MPa,E=9x10MPa承载力检算：强度：底模板均布荷载：F=1.2x(80.6+2.73)+1.4x(2+2+2.5)=109.1KPaq=Fxb=109.1x0.2=21.82KN/m2跨中最大弯矩：Mmaxql/1021.82x0.2x0.2/100.087kN&

9、#183;m-3-6maxMmax /W0.087x10/7.5x106.525MPa0= 11MPa 合格挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用在连续梁进行计算，计算公式为：446-8fql/(150EI)（21.82x0.2）/(150x9x10x5.625x10)0.42mmf0200/4000.5mm 合格2.4.1.2横向方木检算横向方木搁置于间距60cm的纵向方木上,横向方木规格为8cm x10cm,横向方木亦按连续梁考虑。荷载组合:q1=(1.2x(80.6+2.73)x0.2+1.4x(2.0+2.0+2.5) x0.2) +6x0.

10、08x0.1=21.867kN/m 承载力计算:强度:22跨中最大弯矩：Mmaxq1/821.867x0.6/80.984kN·m-4maxMmax /W0.984/1.33x107.4MPa0=12MPa 合格挠度:荷载: q=1.2x（80.6+2.73）x0.2= 19.999kN/m446-6f5ql/(384EI)5x19.999x0.60/(384x9x10x6.67x10)0.567mmf0600/4001.5mm 合格2.4.1.3纵向方木检算纵向方木规格为12x15cm，中横隔梁下立杆纵向间距为60cm。纵向方木按简支梁考虑，计算跨径为60cm。22-43截面抵抗矩

11、：W= bh/6=0.12x0.15/6=4.5x10m33-54截面惯性矩：I= bh/12=0.12x0.15/12=3.375x10m0.6m长纵梁上承担3根横梁重量为:0.08x0.1x0.6x7.5x3=0.108kN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.108÷0.6=0.18kN/m作用在纵梁上的均布荷载为：q=77.896x0.6+0.18=46.918kN/m22跨中最大弯矩：M=ql/8=46.918x0.6/8=2.11kN/m3所以maxMmax /W2.11x10/4.5x10-4=5.623MPa0= 12MPa 合格挠度446-5f5ql/(384EI)5x

12、46.918x0.60/(384x9x10x2.81x10)0.26mmf0600/4001.5mm 合格综上所述：中横梁、端横梁处支架验算符合施工要求。2.4.1.4支架立杆计算每根立杆所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略方木自重不计，则纵向方木传递的集中力（按（60x60）cm计算）：P1=(80.6+2.73+（2.0+2.0+2.5）)x0.6x0.6 =32.339kN因支架最大高度为6.5m,安全起见碗扣钢管按6.5m计算其自重为：g=6.5x0.0594=0.386kN单根立杆所承受的最大竖向力为：N=32.339+0.386=32.725kN立杆稳定性：横杆竖向步距按

13、1.2m计算时，立杆数竖向可承受的最大竖直荷载N=35 kN。 所以N=32.725kN <N =35 kN 合格强度验算：aN/Aji=32.725x1000/489=66.922MPa a=140 MPa 合格2.4.1.5地基承载力计算因支架底部通过底托（底调钢板为7cmx7cm）座落在原有水泥混凝土路面上,另外承台基坑严格按规范和标准分层夯填,顶部浇筑30cmC15砼,因此基底承载力至少可以达到20 MPa。因此max=N/A=32.725x103/0.072=4.7MPa20 MPa 满足要求2.4.2腹板梁支架检算腹板梁（支架立杆横、纵间距（60x60）cm）验算同中横梁、端

14、横梁下支架检算，在此不再验证。2.4.3箱梁顶、底板变截面处支架检算在变截面处箱梁顶底板厚度为45cm情况下支架横、纵间距按（90x120）cm。2.4.3.1底模检算底模采用15 mm的竹胶板,竹胶板方木背肋间距L=30cm 的8x10cm横向方木上，所以验算模板强度采用宽b=30cm平面竹胶板。竹胶板（15 mm）截面参数及材料力学性能指标:22-6截面抵抗矩：W=bh/6=0.30x0.015/6=1.125x10m333-8截面惯性矩：I=bh/12=0.30x0.015/12=8.44x10m43竹胶板容许应力=11.0MPa,E=9x10MPa承载力检算：强度：底模板均布荷载：F=

15、(1.2x(26x0.9+26x0.9x0.05)+1.4x(2.0+2.0+2.5)x0.3+6x0.08x0.1=11.62kPa q=Fxb=11.62x0.3=3.487kN/m2跨中最大弯矩：Mmaxql/83.487x0.3x0.3/80.0313kN·m-5maxMmax /W0.0313/1.125x102.78MPa0= 11MPa 合格挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用在连续梁进行计算，计算公式为：44-8fql/(150EI)（11.62x0.2）/(150x9x106x8.44x10)0.16mmf0300/40

16、00.75mm 合格2.4.3.2横向方木检算横向方木搁置于间距120cm的纵向方木上,横向方木亦按连续梁考虑。荷载组合：q1=(1.2x(26x0.9+26x0.9x0.05)+1.4x(2.0+2.0+2.5)x0.3+6x0.08x0.1=11.623kN/m承载力计算：强度：22Mmaxql/811.623x1.2/82.09kNm65maxMmax /W2.09x10/11.25x101.86MPa0=12 MPa 合格挠度：荷载: q=1.2x（26x0.9+26x0.9x0.05）x0.2= 5.90kN/m446-6f5ql/(384EI)5x5.9x1.2/(384x9x10

17、x8.44x10)2.09mmf01200/4003.0mm 合格2.4.3.3纵向方木检算纵向方木规格为12x15cm，立杆纵向间距为60cm。纵向方木亦按简支梁考虑，计算跨径为60cm。由前面梁高为3.1m，纵向方木按60cm跨径进行检算满足要求，因此此处纵向方木肯定满足要求，不再进行检算。2.4.3.4支架立杆计算每根立杆所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略横向方木自重不计，则纵向方木传递的集中力（按（90x120）cm计算）：P1=（26x0.9+26x0.9x0.05+2.0+2.0+2.5）x0.9x0.6+0.09x0.6=16.83kN安全起见满堂式碗扣支架按6.5米

18、高计，其自重为：g=6.5x0.0594=0.386KN单根立杆所承受的最大竖向力为：N=16.83+0.386=17.216 kN <N =30 kN 合格2.4.4箱梁顶、底板标准断面处支架验算在标准断面处，箱梁顶底板厚度均为25cm情况下支架横、纵间距按（90x120）cm； 由前面计算可知底模及横向方木满足要求不需再进行检算。2.4.4.1纵向方木检算纵向方木规格为12x15cm，立杆纵向间距为120cm。纵向方木亦按简支梁考虑，计算跨径为120cm。22-43截面抵抗矩：W= bh/6=0.12x0.15/6=4.5x10m33-54截面惯性矩：I= bh/12=0.12x0.

19、15/12=3.375x10m1.2m长纵梁上承担4根横梁重量为:0.08x0.1x1.2x7.5x4=0.288kN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.288÷1.2=0.24kN/m作用在纵梁上的均布荷载为：q=（26x0.5+26x0.5x0.05+2.0+2.0+2.5）x1.2+0.24=16.62kN/m22跨中最大弯矩：M=ql/8=16.62x1.2/8=2.99kN/m3-4所以maxMmax /W2.99x10/4.5x10=6.64MPa0= 12MPa 合格挠度446-5f5ql/(384EI)5x16.62x1.2/(384x9x10x3.375x10)1.4

20、8mmf01200/4003.0mm 合格综上所述：箱梁顶、底板处支架验算符合施工要求。2.4.4.2支架立杆计算每根立杆所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略方木自重不计，则纵向方木传递的集中力（按（90x120）cm计算）：P1=(26x0.5+26x0.5x0.05+（2.0+2.0+2.5）)x0.9x1.2 =21.76kN因此联梁底到原地面最大为6.5m,安全起见碗扣钢管按6.5m计算其自重为： g=6.5x0.0594=0.386KN单根立杆所承受的最大竖向力为：N=21.76+0.386=22.146kN立杆稳定性：横杆竖向步距按1.2m计算时，立杆竖向可承受的最大竖直

21、荷载N=35 kN。 所以N=22.146kN <N =35 kN 合格强度验算：aN/Aji=22.146x1000/489=45.288MPa a=140 MPa 合格2.4.5箱梁侧模检算侧模采用15 mm的竹胶板,水平内楞采用间距20cm的8x10cm方木,竖向外楞采用间距120cm的12x15cm方木，竖向外楞通过顶托及48、t=3.5mm斜撑钢管与翼缘板下方的碗扣支架立杆连接，斜撑钢管间距为75cm。混凝土侧压力：Pm=0.22t012v/2式中：混凝土的自重密度，取26kN/m3；t0新浇混凝土的初凝时间，可采用t0200/(T+15）,T为砼入模温度()，取20,则t0=5.7；1外加剂影响修正系数,因掺缓凝剂取1.2；2砼坍落度影响修正系数,坍落度控制在11cm15cm取1.15；v混凝土浇筑速度（m/h）,取0.42Pm=0.22x