48m连续梁0#、1#段支架模板方案及检算10x10cm方木.docx

哈大铁路客运专线名甲山特大桥
32+48+32m连续梁0#、1＃段支架模板方案及检算
一、 工程概况
哈大铁路客运专线名甲山特大桥4～7＃、42～45＃、92～95＃、115～118＃为四联32+48+32m连续梁，中支点处梁高405cm，腹板外轮廓加厚段长390cm，箱梁顶板厚40cm，梁面宽度1200cm，翼缘板端部高25.6cm。
0＃段长600cm，混凝土119.43立方，墩顶横隔板厚度190cm，过人孔150x150cm；梁高405～387cm，腹板局部加厚到145cm（其余厚80cm），底板厚80～72.8cm。1＃段长300cm，混凝土39.50立方；梁高387～360.34cm，腹板厚度80～60cm，底板厚度72.8～62.1cm。

二、模板方案
箱梁外侧模板包括翼缘板模板为厂制钢模板，其中0＃段采用专用的钢模板，1＃段施工采用挂篮的钢模板支架现浇。内模采用钢模，钢模为小块拼装，倒角位置钢模为一次加工定型重复使用，直板钢模采用0.3m长的小模板进行拼装，拼装长度为1.2+1.2+1.5=3.9m，在内箱内拼装好之后采用钢管顶托加固。底面模板采用竹胶板和方木，10x10cm方木作为竹胶板的横向背楞，10x15cm方木为底层的纵向分配梁（直接作用在顶托上）。采用φ48δ3.5mm碗扣式钢管支架，初步按照纵向60cm间距，横向间距在腹板下30cm、底板下60cm进行布置；支架步距120cm，支架与临时支墩冲突处采用普通钢管补强，剪刀撑加固。
1、底模方案
底模板将采用竹胶板和方木，竹胶板规格122x244x1.5cm， 10x10cm方木作为竹胶板的横向背楞，10x15cm方木为底层的纵向分配梁（直接作用在顶托上）。
竹胶板参数如下：
弹性模量：纵向Ez=6.5GPa、横向Eh=4.5GPa
弯曲强度：纵向σz=80MPa、横向σh=55MPa
密度：9.5KN/m3
方木参数如下：
弹性模量：E=10GPa
顺纹抗弯强度：[σa]=13MPa
抗剪强度：[σah]=2MPa
密度：8KN/m3
（1）竹胶板
S1部分：
砼面积：A1=4.2728m2
每延米荷载：4.2728x26=111.093 KN/m，该部分梁底宽度约为1.15m，其作用在底模板上压力为96.602KPa。
施工荷载：4KPa
倾倒混凝土荷载：2.8KPa
振捣混凝土荷载：2.8KPa
取1m长进行计算，则竹胶板的抵抗矩和惯性矩分别为
W=bh2/6=100x1.52/6=37.5cm3
I=bh3/12=100x1.53/12=28.125cm4
假设该处纵向枋木净距L
Mmax=0.1qL2=0.1x（96.602＋4＋2.8＋2.8）L2＝10.62 L2
，得L<0.441m
,得L<0.224m，计算挠度时不考虑施工荷载。
所以该部分取L=0.22m，即枋木纵向中心距为30cm。
S2部分：
砼面积：A2=1.29+2.16=3.45m2
每延米荷载：3.45×26=89.7 KN/m，因该部分梁底宽度2.7m，所以作用于底板上压力为89.7÷2.7=33.222KPa。
由于该部分荷载较小，不再进行计算。
面板的抗剪计算：
取荷载较大的S1部分计算，公式如下(查手册P763)

其中， V--面板计算最大剪力(N)；
l--计算跨度(小方木边缘间距): l=220mm；
q--作用在模板上的压力线荷载，q=106.2KN.m
面板的最大剪力：
V= 0.6×106.2×220=14018.4N
截面抗剪强度必须满足:

其中， T--面板截面的最大受剪应力(N/mm2)；
V--面板计算最大剪力(N)：V=14018.4N；
b--构件的截面宽度(mm)：b=600mm ；
hn--面板厚度(mm)：hn=15.0mm ；
fv--面板抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 1.6N/mm2
面板截面的最大受剪应力计算值:
T=3×14018.4/(2×1000×15)=1.4N/mm2＜[fv]=1.600N/mm2
满足要求。
（2）横向方木
方木采用10×10cm截面，其力学性能及截面特性：
W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3
I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4
E=10GPa [σa]=13MPa [σah]=2MPa
S1部分：
横向方木模式类似于连续梁，由于梁底变宽，且因加工和拼装情况，方木长度变化不一，计算时按三等跨考虑。

q=106.2×0.3=31.86KN/m
Mmax=0.1qL2=0.1×31.86×0.32=0.287KN*m

注：计算挠度时不考虑施工荷载，所以q取28.98KN/m。
S2部分：
q=（33.222+4+2.8+2.8）×0.3=12.847KN/m
Mmax=0.1qL2=0.1×12.847×0.62=0.462KN*m

注：计算挠度时不考虑施工荷载，所以q取9.967KN/m。
横向方木抗剪计算：
取受力最不利的S1部分计算，最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下:

V－分布方木承受的最大剪力；
l--计算跨度(主受力方木中对中间距)l=300mm；
q--作用在分布方木上的线荷载q=31.86 kN/m
分布方木最大剪力：
V= 0.6×31.86×300=5734.8N
截面抗剪强度必须满足下式:

其中， τ--截面的最大受剪应力(N/mm2)；
V--计算最大剪力(N):V=5734.8N；
b--截面宽度(mm)：b=80mm ；
hn--截面高度(mm)：hn=120mm ；
fv—分布方木抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 2 N/mm2；
分布方木截面的剪应力:
τ=3×5734.8/(2×100×100)=0.86N/mm2＜[fv]=2N/mm2
满足要求。
（3）纵向方木
由于S1部分受力最不利，取该部分进行受力计算。该部分荷载由4根枋木承担，抗弯最不利受力情况见下图（按三跨连续）：

纵向受力方木选10x15cm截面，相关数据如下：
W=bh2/6=10×152/6=375cm3
I=bh3/12=10×153/12=2812.5cm4
P=（96.6+4+2.8+2.8）×0.3×0.3=9.558KN
Mmax＝0.175PL=1.004KN*m

抗剪受力最不利情况见下图：

满足强度和刚度要求。
2、横隔板模板方案
横隔板采用木模（竹胶板和方木），竹胶板规格122x244x1.5cm，10x10cm方木作为竹胶板的水平向（纵向）背楞。穿拉杆位置的环向背楞采用双10x10cm的方木。
横隔板在加工场加工制作，并拼装成型，吊车整体吊装就位。
（1）竹胶板
由于纵向加劲背楞布置与底模横向方木的规格及间距相同，但其承受的混凝土压力比底模板要小，底模已在前面检算过，故不再进行验算。
（2）纵向方木
方木采用10×10cm截面，其力学性能及截面特性：
W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3
I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4
E=10GPa [σa]=13MPa [σah]=2MPa
横向方木模式类似于连续梁，计算时按三等跨考虑。

最大截面处混凝土高度取最大为405cm，即下倒角模板承受的侧压力为：
混凝土：4.05x26＝105.3KPa
施工荷载：4KPa
倾倒混凝土荷载：2.8KPa
振捣混凝土荷载：2.8KPa
q=（105.3+4+2.8+2.8）×0.3=34.47KN/m
环向背楞（两根8x12方木并排）的按照1＃段外模加劲92cm的中心距进行布置，纵向方木的净跨距计算取值为75cm。
Mmax=0.1qL2=0.1×34.47×0.752=1.939KN*m

，满足要求。
注：计算挠度时不考虑施工荷载，所以q取33.27KN/m。
3、外侧模方案
外侧模采用工厂制作的钢模板面板采用δ6mm钢板，肋板和框板为δ10mm钢板，背楞为双[10槽钢。模板采用拉杆加固，包括内外模之间对拉和双侧外模板的对拉。除翼缘板部分钢管架承受较小混凝土荷载外，其余仅承受模板自重及施工荷载。通过与木模板比较，钢模的面板和加劲背楞强度和刚度均较大，这里不再进行计算。
这里对对拉拉杆进行检算，对拉拉杆与外模背楞对应布置，外模与内模设3根φ18精轧螺纹钢对拉拉杆，两侧外模在腹板上部至少采用一根φ18精轧螺纹钢对拉拉杆加固，0＃段横隔板对应的梁顶板之上设置对拉拉杆。两侧外模底板以下位置设φ32精轧螺纹钢对穿拉杆；横隔板下位置处由于受支座影响，拉杆必须避开支座，故在横隔板处下口的竖向背楞上设双16＃槽钢的扁担（拉杆中心间距120cm）。
拉杆检算：
取最大梁高405cm，高性能混凝土初凝时间约8～10小时，故按液态考虑。

混凝土密度取26KN/m3，其对外侧腹板底部的最大压应力：
p=4.05x26=105.3KPa
施工荷载：4KPa
倾倒混凝土荷载：2.8KPa
振捣混凝土荷载：2.8KPa
p’＝4+2.8+2.8=9.6KPa
背楞的最大间距为110cm，取110cm长范围进行计算，
p对模板产生侧压力P＝105.3x4.05x1.1/2＝234.56KN
p’对模板产生侧压力P’＝9.6x4.05x1.1＝42.77KN
总侧压力N＝P＋P’＝277.33KN
腹板上部的φ18精轧螺纹钢对拉拉杆抗拉强度785KPa，单根承受的拉力为42.2KN，单根拉杆允许承受拉力为385.3KN。按照腹板下部150cm的侧压力均由精轧螺纹钢拉杆承担，根据上图可计算出精轧螺纹钢拉杆承受的荷载为157.41KN；则φ18精轧螺纹钢对拉拉杆承受的荷载为119.92KN，强度满足要求。
横拉扁担检算：
按照上面的计算结果，由于该处背楞间距为（80＋100）cm，精轧螺纹钢拉杆承受的为90cm长的梁段的混凝土压力：
P＝157.41÷110×90＝128.8KN
横拉扁担采用双16b槽钢，槽钢的参数如下：
b＝65mm，A＝25.15cm2，Ix＝934.5cm4，W＝116.8cm3

M＝128.8×0.2＝25.76KN*m
σ＝M/W＝25.76×103÷（2×116.8×10－6）＝110.3×106MPa
<[σ]＝210MPa
τ＝P/A＝128.8×103÷（2×25.15×10－4）＝25.6×106MPa
<[τ]=60MPa
横拉扁担满足受力要求。
三、支架方案
支架采用碗扣式脚手架，规格φ48δ3.5mm，参数如下：
A＝4.89x102mm2，I＝1.215x105mm4
W=5.078x103mm3，回转半径i＝15.78mm，自重38.4N/m
[σ]＝205N/mm2
支架的纵向间距为60cm；横向间距：腹板下的4根立杆间距30cm，底板下4根立杆间距60cm，翼缘板下为90cm；支架步距为120cm。支架与桥墩、临时支墩相冲突的地方采用普通钢管补强，普通钢管做剪刀撑加固，支架纵断面内剪刀撑在每边腹板位置不少于两道，底板位置不少于3道，支架横断面上剪刀撑每3～4排钢管设置一道；可调底座和顶托钢管旋出高度不大于30cm，并设置纵横向扫地杆。支架搭设完成后，要进行按设计荷载的120%进行预压，消除非弹性变形，并根据总结的数据对支架标高进行调整。
搭设支架位置，清除腐植土或松软土，填筑30～50cm石渣或建筑垃圾，碾压密实，其上浇筑不小于15cmC15混凝土并在硬化层四周设置排水沟避免地基受雨水浸泡。
1、支架立杆检算
计算长度L＝1200mm，长细比λ＝L/i＝76，查《路桥施工计算手册》附录三得φ＝0.676，单根钢管的允许承载力
[N]＝φA[σ]＝0.676x4.89x102x205＝67765.6N＝67.8KN
取受力最不利的腹板部分（S1）进行计算，不考虑风荷载和偶然荷载，荷载取值如下：
混凝土对支架压力为111.1KN/m。
模板重量：2KPa
支架自重：按1KN考虑
施工荷载：4KPa
倾倒混凝土荷载：2.8KPa
振捣混凝土荷载：2.8KPa
单根支架立柱承受的荷载：
N＝0.6x111.1/4＋1＋（2＋4＋2.8＋2.8）x0.3x0.6＝19.8KN<[N]，安全系数为3.4，满足要求。
底板及翼缘板下的支架承受的荷载均比腹板下的支架小，不再进行验算。
2、支架基础检算
支架基础的地基处理要达到以下承载力：
σ＝N/A=19.8x103/(0.3x0.6)＝0.11x106Pa＝0.11MPa
N--上部传来荷载(KN),N=19.8×103N（取值见上）
A--受荷载单位面积(m2)，A=0.3×0.6=0.18m2
故基础硬化处理前，要求地基的承载力不小于0.11MPa，施工时按照0.25MPa控制。

主要参考资料：《路桥施工计算手册》