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支架计算依据和荷载计算
桥梁施工中不同的支架方式均有成功的案例为后续施工提供 良好的借鉴。
本文主要对不同的常规支架形式的计算进行介绍，通过对支 撑结构的力学分析和理解， 才能选用到适合不同工程特点的支架 形式， 才能对支架体系的薄弱环节进行有效的现场控制， 才能对 混凝土性能、浇筑高度、浇筑速度等主要指标予以确定和控制， 才能保证相同桥型相同支架方式产生相同的效果， 避免质量和安 全事故。
1 设计计算依据
《公路桥涵施工技术规范》 JTJ041-2000， 2000 年 11 月 《木结构设计规范》， GB 50005-2003， 2004 年 1 月 《混凝土结构设计规范》， GB 50010-2002， 2002 年 4 月 《钢结构设计规范》， GB 50017-2003， 2003 年 4 月
《建筑工程大模板技术规程》， JGJ74-2003， 2003 年 10 月 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全施工规范》 JGJ130-2001 《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》 JGJ 166-2008 《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规程》 JGJ128-2000 《钢管脚手架扣件》 GB15831-2006
《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002
《建筑结构荷载规范》 GB50009—2001
《扣件式钢管脚手架计算手册》，王玉龙， 2008 年

《建筑施工计算手册》，江正荣， 2001 年 7 月
2 施工荷载计算及其传递
支架选型完成后，其计算的思路和原则应从上至下进行。 2.1 侧模荷载
施工人员及设备荷载标准值 1.5KN/m2。
倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值：采用泵送混凝土时为 4KN/m2 ；采用溜槽、串筒为 2KN/m2 ；采用容积 0.8m3 以下漏斗为 4KN/m2 ；采用容积 0.8m3 以下漏斗为 6KN/m2。
振捣混凝土时对竖向结构模板产生的荷载标准值为 4KN/m2。 现浇混凝土对模板的侧压力标准值：
F=0.22*r*t *B *B *V1/2 ① F=r*H ②
0 1 2
F——新浇筑砼对模板的最大侧压力(KN/m2 )；
r——砼的重力密度(KN/m3 )，计算时钢筋混凝土取 26 KN/m3；
t ——新浇筑的初凝时向(h)，可按实测确定，如缺乏试验
0
资料时可采用 t0=200/ (T+15)计算(T 为砼的温度℃)；
H——砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度(m)；
B —— 外加剂影响修正系数，掺具有缓凝作用的外加剂时取
1
1.2，无外加剂取 1；
B ——砼坍落度影响修正系数， 当坍落度小于 11cm 时取 1.1，
2
坍落度大于 11cm 时取 1.15；
V——砼的浇筑速度(m/h)。
公式①、②计算结果取二者中的较小值。

取较小值的原因分析：对于高度较低的模板来说其侧压力主 要取决于浇筑高度， 而对于浇注高度较大的情况下按浇注高度计 算结果是不真实的， 因为墩身混凝土随着时间推移浇筑部位不断 上移， 底部混凝土凝固对底部侧模的影响逐渐减小， 对于墩身浇 筑选用较小值是比较符合实际。 但是计算取较小值的条件： 现场 必须对混凝土的坍落度和浇筑速度进行严格控制， 其次对初凝时 间应现场认真测定。
模板荷载分项系数：活载(施工人员、机具，倾倒、振捣混 凝土荷载)取 1.4，恒载(新浇混凝土对侧模的压力)取 1.2。
模板荷载效应组合：计算模板承载能力时 =荷载*1.2+活载 *1.4，计算模板抗变形能力时=荷载*1.2。
有效压头高度： h= F/r。
2.2 底模荷载
施工人员及设备荷载标准值 1.5KN/m2。
倾倒混凝土时产生的竖向荷载经验值 2.0-4.0KN/m2。
振捣混凝土时对水平模板产生的荷载标准值为 2.0KN/m2。
模 板 自 重 荷 载 标 准 值 木 模 为 0.50-0.55KN/m2， 钢 模 0.75- 1.25KN/m2。
钢筋混凝土密度取 26 KN/m3 ，尚需*1.05 (混凝土胀模系数， 建议采用) 。根据箱梁断面荷载作如下划分：

模板荷载效应组合：恒载*1.2+活载*1.4。 (活载主要包括： 施工人员荷载、施工机具荷载、倾倒混凝土荷载、振捣混凝土荷 载。恒载主要包括：混凝土荷载、模板自重荷载)
2.3 横向分配梁
梁底横向分配梁(模板次楞)荷载取值与底模荷载相同。
2.4 纵梁
纵梁(模板主楞)荷载为横向分配梁(模板次楞)传递的集 中荷载。
2.5 立杆(临时墩)
立杆(临时墩)荷载为纵梁(模板主楞)下传集中荷载。由 于在模板计算荷载时已考虑了恒载和活载的组合效应， 故模板主 楞下传至立杆的荷载可直接计算立杆稳定性。
也可根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》进行 荷载计算。立杆稳定性荷载组合和分项系数：
① 1.2*永久荷载+1.4*施工均布活荷载；
② 1.2*永久荷载+1.4*0.85* (施工均布活荷载+风荷载)。 永久荷载包括：混凝土荷载、模板荷载、支架荷载。
施工均布荷载：施工人员荷载，施工机具荷载，倾倒混凝土

荷载、振捣混凝土荷载。
风荷载：根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》
对水平风荷载标准值进行计算： WK=0.7u *u *w 。公式中 u —风
z s 0 z
压高度变化系数，可查《建筑结构荷载规范》 ； u —风荷载脚手
s
架体型系数， 可查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，
w —基本风压，可查《建筑结构荷载规范》。
0
2.6 地基荷载为立杆(临时墩)下传集中荷载。
落地支架计算顺序： 模板 →横梁 (分配梁) →纵梁 →立杆 (临 时墩) →地基(桩基)。
托架(牛腿、抱箍)计算顺序：模板 →横梁(分配梁) →纵 梁 →斜撑(牛腿、箍身) →墩柱混凝土。
3 材料及其力学的性能
3.1 竹(木)胶板
木胶板作模板面板时根据《木结构设计规范》 4.2 规定抗弯 强度设计值 13N/mm2，弹性模量为 9.0*103N/mm2，挠度极限值 L/400。 由于桥梁施工处于露天环境，根据规范的要求进行调整，
f =13*0.9=11.70N/mm2， E=9.0*103*0.85=7.65*103 N/mm 2 。自重
m
计算时采用密度 550Kg/m3 (5.5KN/m3 )。
竹胶板作模板面板时抗弯强度设计值 30-35N/mm2 (暂无相关 依据,参考其产品介绍)，弹性模量为 5.5*103N/mm2 ，挠度极限值 L/400。由于桥梁施工处于露天环境， 根据规范的要求进行调整，
f =30*0.9=27N/mm2， E=5.5*103*0.85=4.68*103 N/mm2 。自重计算
m

时采用密度 950Kg/m3 (9.5KN/m3 )。
两种板表面几何尺寸 2440*1220mm，板厚 9、10、12、15、18、 20mm 等规格，周转次数控制在 15 次以内。
3.2 热(冷)轧钢板
热轧板硬度低，加工容易，延展性能好。冷轧板硬度和强度 高，做钢模面板时加工相对困难，但使用过程不易变形。
一般选用 4-8mm 厚热轧钢板作为模板面板，根据《钢结构设 计规范》3.4 规定抗弯强度设计值 215N/mm2，抗剪强度 125N/mm2 ， 弹性模量为 206*103N/mm2 ，挠度极限值 L/400。
深水钢护筒、钢围堰(套箱)多选用厚度 10mm 以上热轧钢板。
客专(50m 以上跨度的公路)预制箱梁大模板多选用厚度 12mm 以上冷轧钢板。
3.3 焊缝
抱箍、牛腿、挂蓝以及吊架等临时承重结构焊缝一般需要进 行无损探伤检测， 对接焊缝必须做无损探伤。 焊缝验收等级共三 个级别(三级为最低)，对接焊缝的焊接等级不能低于二级。焊 缝等级检测比较简单对现场施工影响不大， 一般使用超声波探伤 仪检查。 对于临时结构焊缝较多时， 现场对焊缝抽查时原则上优 先选取受拉部位焊缝。钢模板角焊缝一般情况下无须进行探伤检 测。焊缝等级见钢规 7.1.1 条，阅读时注意条文解释。
根据《钢结构设计规范》3.4 规定：抗弯强度设计值160N/mm2， 抗剪强度 160N/mm2。

焊缝计算高度按实际焊缝高度的 0.7 为计算依据。
3.4 连接螺栓
①普通螺栓：钢材材质 Q235。共分 A、 B、 C 三级，前两种 是精制螺栓，现场使用较少。 C 级为粗制螺栓，钢模板连接基本 上为 C 级螺栓，普通螺栓在施工中可重复使用。
普通螺栓一般为 4.4 级、 4.8 级、 5.6 级和 8.8 级。
根据 《钢结构设计规范》 3.4 规定： 4.6 级和 4.8 级抗拉强度 设计值 170N/mm2 ，抗剪强度 140N/mm2； 5.6 级抗拉强度设计值 210N/mm2，抗剪强度 190N/mm2；8.8 级抗拉强度设计值 400N/mm2 ， 抗剪强度 320N/mm2。
②高强螺栓：钢材材质45 号钢(8.8 级)和 20MmTiB(10.9 级)， 为预应力螺栓， 必须按要求使用扭矩扳手施加一定的预拉力方可 有效。高强螺栓不可重复使用，常用的有 M16-M30，超大规格的 高强螺栓性能不稳定， 应慎重使用。 在普通桥梁中抱箍大多采用 高强螺栓，大跨桥梁的临时设备使用比较多见。
高强螺栓在使用时分为摩擦型高强螺栓与承压型高强螺栓， 设计计算方法上需区别对待。 摩擦型以连接板之间出现滑动作为 承载能力极限状态， 承压型以板层间出现滑动作为正常使用极限 状态，而以连接破坏作为承载能力极限状态。
高强螺栓分为 8.8 级和 10.9 级。
根据《钢结构设计规范》 3.4 规定：承压型高强螺栓 8.8 级 抗拉强度设计值 400N/mm2 ，抗剪强度 250N/mm2； 10.9 级抗拉强

度设计值 500N/mm2 ，抗剪强度 310N/mm2。
3.5 模板拉杆
根据《混凝土结构设计规范》 4.2 规定：
①HPB235(Q235 或圆钢) 抗拉强度设计值 210N/mm2 ，弹性模 量为 210*103N/mm2；
②HRB335(20MnSi 或螺纹钢) 抗拉强度设计值 300N/mm2 ，弹 性模量为 200*103N/mm2。
3.6 方木
作为支架横纵分配梁或模板背楞，根据《木结构设计规范》 4.2 规定：普通松木的抗弯强度设计值 13N/mm2 ，抗剪强度 1.5 N/mm2 ，弹性模量为 9.5*103N/mm2 ，挠度极限值 L/400。由于桥梁 施 工 处 于 露 天 环 境 ， 根 据 规 范 的 要 求 进 行 调 整 ，
f =13*0.9=11.70N/mm2 ( 实 际 施 工 中 建 议 不 得 )，
m
f =1.5*0.9=1.35N/mm2， E=9.5*103*0.85=8.07*103 N/mm2。
t
由于木材种类较多，重要工程特殊结构使用方木时，需参考 《木结构设计规范》 3.1 章节，确定其准确的力学指标。
3.7 热轧普通型钢
热轧型钢材质大多为 Q235。
热轧型钢在桥梁施工中常用的主要有角钢、槽钢、工钢、 H 钢及钢管等。
角 钢 有 等 边 角 钢 和 不 等 边 角 钢 之 分， 等 边 角 钢 规 格 L20*3-L200*24，不等边角钢规格 L25*16*3-L200*125*18,较小

角钢一般作为钢模的次肋 ,稍大角钢可作为底模分配梁或铺设便 (栈)桥桥面等。
槽钢规格[5- [40c，小号槽钢可作为钢模的主肋、底模分配梁、 支架剪刀撑或铺设便(栈)桥桥面等， 大号槽钢可作为桥梁施工大 型临时设备等的主要材料。
工钢规格 I10-I63c，小号工钢可作为钢模的主肋、底模分配 梁或铺设便(栈)桥桥面等， 大号工钢可作为桥梁施工大型临时设 备等的主要材料。
H 钢用途与工钢相似。 HW (宽翼缘)规格 100*100-400*400，
HM ( 中 翼 缘 ) 规 格 150*100-600*300， HN ( 窄 翼 缘 ) 规 格 100*50-900*300。
大钢管主要作为竖向支撑，小钢管可作为支架系杆或立杆。 钢管规格Φ32*2.5- Φ630*12。
热轧型钢作为支架横纵分配梁、立杆、立柱或模板背楞等时 根据《钢结构设计规范》 3.4 规定：
①腹板(管壁)厚度小于等于 16mm，抗弯强度设计值 215N/mm2， 抗剪强度 125N/mm2，弹性模量为 206*103N/mm2，挠度极限值 L/400。
②腹板(管壁)厚度大于 16mm 小于 60mm，抗弯强度设计值 205N/mm2 ，抗剪强度 120N/mm2 ，弹性模量为 206*103N/mm2 ，挠度 极限值 L/400。
③钢材密度为 7850Kg/m3 ，即 78.5KN/m3 。自重计算时建议采 用 1. 1- 1.2 的放大系数。

3.8 地基或临时墩扩大基础(桩基础)
跨线施工时落地支架在既有高速公路路面时，路面承载力不 大 于 250KPa 为 宜。 一 般 的 土 质 地 基 经 过 换 填 处 理 应 在 150-220KPa， 若地基承载力不能满足时， 满堂支架可考虑增加立 杆数量或进行场地硬化， 临时支墩可增加混凝土基座的几何尺寸 或采用桩基。
未硬化的满堂支架地基应注意临时排水设施通畅。
支架地基局部处于坡面位置应提前修成台阶，无法碾压处理 时立杆根部垫入方木(板)或钢模等材料，立杆根部适当增加横 杆、斜杆数量。
落地支架地基处理应重视承台基坑回填的质量。
地基处理应满足施工承载力的需要，数据可通过现场实测。
混凝土基础或桩基应按局部承压进行计算并满足强度要求， 混凝土材料弹性模量： C15 为 22*103N/mm2 ; C20 为 25.5*103N/mm2 ; C25 为 28*103N/mm2 ; C30 为 30*103N/mm2。
3.9 相关建议
在支架材料的选择上不主张使用特级钢或截面积较大的钢材； 其次支架法浇筑箱梁不主张使用钢模， 既浪费材料又增加施工恒 载；横(纵)向分配梁为了固定模板可以选择方木外，纵(横) 梁尽可能选用周转次数较多的型钢(槽 10-槽 20， I10-I20)。型 钢拆除后部分可以使用在隧道初支， 也可作为便桥的铺板或搭设 其他施工平台。

在支架设计之前应参考同类桥型、类似地基情况以及地形比 较接近的相关成功案例， 结合现场实际建立一个或多个初步的支 架布置方案，通过后续的检算确定其合理性和可行性。
4 贝雷梁
贝雷梁作为桥梁支架、水中栈桥、便桥、施工平台或吊装设 备主要的构件，在本章单独进行介绍。
4.1 国产贝雷梁简介
国产贝雷梁其桁节使用 16 锰钢，销子采用铬锰钛钢，插销 用弹簧钢制造，焊条用 T505X 型。材料的容许应力按基本应力 提高 30％，个别钢质杆件超过上述规定时，不得超过其屈服点 的 85％，计算贝雷梁自身构件时采用的容许应力如下： 16 锰钢 拉应力、压应力及弯应力为 1.3×210＝273MPa；剪应力为 1.3× 160＝208MPa。30 铬锰钛拉应力、压应力及弯应力为0.85×1300 ＝1105MPa；剪应力为 0.45×1300＝585MPa。
贝雷梁主要构件自重：桁架节 270Kg/片，桁架螺栓 3Kg/个， 销子 3Kg/个，斜撑 11Kg/根，支撑架 21Kg/副，弦杆螺栓 2Kg/ 个，加强弦杆 80Kg/支，下弦接头 6Kg/个。
单片桁架高 150cm，长度 300cm。
4.2 桁架片力学性质
弦杆截面面率 25.48cm2 ，弦杆惯矩 396.6cm4 ，弦杆断面率 79.4cm4 ，桁片允许弯矩 975.0KN.m，弦杆回旋半径 3.94 cm，自 由长度 75cm，长细比 19.0，纵向弯曲系数 0.953，弦杆纵向容

许受压荷载 663 KN。
也可计算简化成单杆系可采用： Ix ＝685.12 × 10-8m4， y＝
0.0028m，截面积 A ＝146.45×10-4m。
4.3 桁架片组合成贝雷梁的力学性能
单排单层 (不加强型) 截面抵抗矩 W=3578.5cm3， 截面惯性矩 I=250497.2cm4。
单排单层(加强型)截面抵抗矩 W=7699. 1cm3 ，截面惯性矩 I=577434.4cm4。
双排单层 (不加强型) 截面抵抗矩 W=7157. 1cm3， 截面惯性矩 I=500994.4cm4。
双排单层(加强型)截面抵抗矩 W=15398.3cm3 ，截面惯性矩 I=1154868.8cm4。
三排单层(不加强型)截面抵抗矩 W= 10735.6cm3 ，截面惯性 矩 I=751491.6cm4。
三排单层(加强型)截面抵抗矩 W=23097.4cm3 ，截面惯性矩 I=1732303.2cm4。
双排双层(不加强型)截面抵抗矩 W=14817.9cm3 ，截面惯性 矩 I=2148588.8cm4。
双排双层(加强型)截面抵抗矩 W=30641.7cm3 ，截面惯性矩 I=4596255.2cm4。
三排双层(不加强型)截面抵抗矩 W=22226.8cm3 ，截面惯性 矩 I=3222883.2cm4。

三排双层(加强型)截面抵抗矩 W=45962.6cm3 ，截面惯性矩
I=6894382.8cm4。
4.4 桁架容许内力
不加强型：
单排单层容许弯矩 M=788.2KN.m，容许剪力 Q=245.2KN 。 双排单层容许弯矩 M=1576.4KN.m，容许剪力 Q=490.5KN。 三排单层容许弯矩 M=2246.4KN.m，容许剪力 Q=698.9KN。 双排双层容许弯矩 M=3265.4KN.m，容许剪力 Q=490.5KN。 三排双层容许弯矩 M=4653.2KN.m，容许剪力 Q=698.9KN。 加强型：
单排单层容许弯矩 M=1687.5KN.m，容许剪力 Q=245.2KN。 双排单层容许弯矩 M=3375.0KN.m，容许剪力 Q=490.5KN。 三排单层容许弯矩 M=4809.4KN.m，容许剪力 Q=698.9KN。 双排双层容许弯矩 M=6750.0KN.m，容许剪力 Q=490.5KN。 三排双层容许弯矩 M=9618.8KN.m，容许剪力 Q=698.9KN。
说明：三排单层贝雷的容许弯矩可按单排单层的乘以3再乘以 不均匀系数0.9；双排双层的可按单排单层的乘以4再乘0.9；三 排双层的可按单排单层的乘以8再乘0.8。