第55讲支架设计

第55讲支架设计(3)《桥梁施工》精品资源共享课陕西铁路工程职业技术学院主讲：曾绍武任务导入在桥梁设计与施工过程中，由于客观条件的需要，不可避免的需要在施工现场搭设支架，立模板进行混凝土现场浇筑工作，本教学项目以石闸立交桥的模板支架设计计算工程实例为授课内容，分析研究如何进行模板支架设计计算。

掌握案例中支架验算的内容及方法任务3

熟悉本案例工程概况及支架设计概况任务1

理解箱梁支撑体系验算理论及荷载分析任务2能力目标教学目标石闸立交处于昆明市主城东二环路中北，南接大树营立交，北接小坝立交，在二环路与白龙路相交路口。石闸立交段新建主线2条、匝道7条，累计总长4327.987m，主线主要有：箱梁32联114孔；匝道桥主要有：箱梁15联47孔。预应力混凝土连续箱梁梁高1.8m，主线箱梁顶宽13m～23.015m，翼板宽度3m。一、工程概况

石闸立交效果图桥跨布置1线路序号段落孔数×跨径长度平均高度结构形式（m）（m）Ea线1Ea5-1～Ea5-65×3015012.55预应力箱梁2Ea5-6～Ea5-93×23.2569.7512.44普通钢筋砼箱梁3Ea5-9～Ea5-123×23.2569.7512.39普通钢筋砼箱梁4Ea5-12～Ea5-153×309012.7预应力箱梁5Ea5-15～Ea5-183×309012.85预应力箱梁6Ea5-18～Ea5-224×2510013.82普通钢筋砼箱梁7Ea5-22～Ea5-264×2510015.9普通钢筋砼箱梁8Ea5-26～Ea5-304×2510018.17普通钢筋砼箱梁9Ea5-30～Ea5-3335+52+3512220.12预应力箱梁10Ea5-33～Ea5-362×21.45+2567.921.66普通钢筋砼箱梁11Ea5-36～Ea5-393×257520.38普通钢筋砼箱梁12Ea5-39～Ea5-423×309018.2预应力箱梁13Ea5-42～Ea5-453×309015.8预应力箱梁14Ea5-45～Ea5-505×23.25116.2512.66普通钢筋砼箱梁15Ea5-50～Ea5-544×23.25939.94普通钢筋砼箱梁16Ea5-54～Ea5-5823.25+3×24.797.359.44普通钢筋砼箱梁Eb线1Eb5-1～Eb5-65×3015011.05预应力箱梁2Eb5-6～Eb5-93×23.2569.7511.23普通钢筋砼箱梁3Eb5-9～Eb5-123×23.2569.7511.49普通钢筋砼箱梁4Eb5-12～Eb5-153×309011.8预应力箱梁5Eb5-15～Eb5-183×309012.5预应力箱梁6Eb5-18～Eb5-223×25+24.899.814.24普通钢筋砼箱梁7Eb5-22～Eb5-264×24.899.216.36普通钢筋砼箱梁8Eb5-26～Eb5-304×21.5+2185.518.22普通钢筋砼箱梁9Eb5-30～Eb5-3335+52+3512220.44预应力箱梁10Eb5-33～Eb5-363×257521.14普通钢筋砼箱梁11Eb5-36～Eb5-393×257519.47普通钢筋砼箱梁12Eb5-39～Eb5-423×309017.47预应力箱梁13Eb5-42～Eb5-453×309015.27预应力箱梁14Eb5-45～Eb5-505×23.5117.512.41普通钢筋砼箱梁15Eb5-50～Eb5-544×23.5949.65普通钢筋砼箱梁16Eb5-54～Eb5-5823.25+3×2598.58.94普通钢筋砼箱梁桥跨布置2线路序号段落孔数×跨径长度平均高度结构形式（m）（m）SZ1线1SZ1-1～SZ1-521.262+21.259+25+24.84692.36717.5普通钢筋砼箱梁2SZ1-5～SZ1-830.5+46+26102.514.62连续钢箱梁3SZ1-8～SZ1-102×357012.57预应力箱梁4SZ1-10～SZ1-1338+46+321168.02连续钢箱梁5SZ1-13～SZ1-163×23682.78普通钢筋砼箱梁SZ2线1SZ2-2～SZ2-53×30907.64预应力箱梁2SZ2-5～SZ2-83×30903.17预应力箱梁SZ3线1SZ3-1～SZ3-43×309012.2预应力箱梁2SZ3-4～SZ3-73×30908.58预应力箱梁3SZ3-7～SZ3-114×251004.07普通钢筋砼箱梁SZ4线2SZ4-1～SZ4-54×301205预应力箱梁3SZ4-5～SZ4-102×23.25+2×23+22.785115.28510.53普通钢筋砼箱梁SZ5线2SZ5-1～SZ5-43×24723.12普通钢筋砼箱梁3SZ5-4～SZ5-84×24967.27普通钢筋砼箱梁4SZ5-8～SZ5-923.83523.8358.67普通钢筋砼箱梁桥跨布置3全桥采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管满堂支架。一般部位立杆步距0.9m（横桥向）×0.9m（顺桥向）；横梁处排架采用套搭0.9m（横桥向）×0.9m（顺桥向）加密，尺寸为0.45m（横桥向）×0.45m（顺桥向）；全桥横杆步距1.2m。全桥设置剪刀撑。13m标准桥宽段横桥向排架共17排，排架外侧立面及中间搭设3排纵向剪刀撑，顺桥向间距为5排；横向剪刀撑每5排支架搭设4道；以保证排架结构静定及排架的整体稳定性。箱梁底支架设计概况

箱梁底支架设计概况梁底模板采用122cm×244cm×12mm优质竹胶板，侧面进行细刨，以保证结合严密；箱梁侧模采用钢模板。模板底顺桥向铺设10cm宽×10cm高方木，间距30cm，模板与方木间用钉子钉牢，板顶高程均挂线调整，复测核实，以确保模板高程准确。方木下为横桥向10cm宽×15cm高方木支撑，间距同支架立杆排距。满堂碗扣支架立杆底铺设15cm×15cm方木，立杆高程依靠可调顶托与可调底托进行调整。箱梁支架示意图

立杆步距0.9m×0.9m横杆步距1.2m。全桥设置剪刀撑梁底模板采用竹胶板模板底顺桥向铺10cm×10cm方木，间距30cm方木下为横桥向10cm宽×15cm高方木支撑满堂碗扣支架立杆底铺设15cm×15cm方木1．基本假定⑴立杆两端视为铰接，自由长度取大横杆的间距。⑵只计作用在支架体系上的竖直荷载，不考虑水平力和风力。⑶按设计的立杆横向（垂直桥向）间距均为0.9m，纵向（顺桥向）间距均为0.9m，横梁处套搭6排0.9m×0.9m支架，横杆竖向步距为1.2m进行验算。二箱梁支撑体系验算理论

2.基本参数

钢管形心主惯性矩—（取121900mm4）钢管横截面的面积—（取489mm2）钢管横截面的惯性半径—（取15.8mm）钢材的屈服极限—（取205Mpa）钢材的弹性模量—（取205Gpa）钢管铰接后的自由长度—柔度或长细比—细长杆件的柔度限界值—容许应力折减系数—钢材的强度容许应力—（取166.7Mpa）细长杆的临界应力—3.钢管的长细比因为，属于非细长压杆；根据钢管的长细比，查有关资料可知：容许应力折减系数Ψ取0.744。三、荷载分析

1．永久荷载（分项系数取1.2）⑴新灌钢筋砼的容重钢筋砼容重—（取26KN/m3）体积—箱梁底宽—二、荷载分析

⑵模板、垫木及支撑体系重量：⑶支架自重，详见下表取最大支架高度21.66m进行计算：序号立杆横桥向间距立杆横桥向间距横杆步距支架自重（kg/m3）1909012015.22906012019.63606012024.0三、荷载分析

2．可变荷载（分项系数取1.4）⑷砼浇灌冲击荷载：⑸可能荷载：⑹施工荷载（施工人员、施工机械设备等）：四、支架验算（以Ea线第一联为例）

1．荷载计算以Ea第一联为例，桥宽13m，翼板宽3m，梁高1.8m。由于翼板厚度远小于梁体，因此只计算除翼板部分（阴影部分）支架稳定性（偏安全）。因横杆不直接承受竖向荷载，故不验算横杆承载力及挠度。支架的整体稳定性验算转化为对单肢立杆稳定性的验算。空腹段截面面积：

空腹段每平方米的重：

空腹段荷载总重量：实腹段截面面积：实腹段荷载总重量：实腹段每平方米的重：

根据设计的钢管间距，实腹段处每根钢管在上述荷载作用下的应力为：根据设计的钢管间距，空腹段处每根钢管在上述荷载作用下的应力为：应力计算根据《公路施工手册·桥涵》横杆步距1.2m时，每根立杆的设计荷载为30kN。按设计的钢管间距，空腹段处每根钢管承受的荷载为：实腹段处每根钢管承受的荷载为：荷载计算《公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）》第9.2.3条规定：支架的立柱应保持稳定，并用撑拉杆固定。当验算模板及其支架在自重和风荷载等作用下的抗倾倒稳定时，验算倾覆的稳定系数不得小于1.3。取一跨30m长，13m宽箱梁为例进行计算。支架高度取最大21.66m。支架整体抗倾覆验算长排数数量单位重总重立杆211734121385.7770横杆30171891804.4140.5横杆15.334189363.64.4141.3顶托117345787.54.3底托117345786.33.6合计（吨）159.7单跨支架数量计算表风压计算：其中

—风压高度变化系数，取1.0

—风荷载脚手架体型系数，取1.2

—基本风压，取0.3kN/m2支架整体抗倾覆验算则作用于支架的风荷载：作用于箱梁侧模的风荷载：由以上计算得知，按设计的支架方案，实腹段、空腹段支架均满足施工要求。支架整体抗倾覆验算横桥向方木（10cm×15cm）验算方木长度4m，实际为多跨连续梁结构，计算中将其简化为简支结构，计算结果偏于安全。横桥向方木计算参数木方宽度：b=10cm；高度h=15cm；支撑跨度为0.9m或0.45m；空腹段间距：0.9m；实腹段间距：0.45m。惯性矩：截面矩：弹性模量：横桥向方木应力计算空腹段：横桥向方木应力计算实腹段：木材容许抗弯强度为，故空腹段和实腹段的木方强度均满足要求。横桥向方木挠度计算空腹段：

，故挠度满足要求。实腹段：

，故挠度满足要求。由以上计算得知，按设计方案，实腹段、空腹段横桥向方木均满足施工要求。方木长度4m，实际为多跨连续梁结构，计算中将其简化为简支结构，计算结果偏于安全。顺桥向方木（10cm×10cm）验算木方宽度：b=10cm；高度h=10cm；支撑跨度为0.9m或0.45m；间距：0.3m。惯性矩：截面矩：弹性模量：顺桥向方木计算参数空腹段：顺桥向方木应力计算实腹段：木材容许抗弯强度为，故空腹段和实腹段的木方强度均满足要求。顺桥向方木应力计算空腹段：，故挠度满足要求。实腹段：，故挠度满足要求。由以上计算得知，按设计方案，实腹段、空腹段顺桥向方木均满足施工要求。顺桥向方木挠度计算梁底模板采用122cm×244cm×12mm优质竹胶板，其下为10cm×10cm