满堂支架设计及计算实例

满堂支架设计及计算实例

摘要：满堂支架作为建筑、桥梁结构施工的支撑手段，其运用范围越来越广，也越来越受施工单位的青睐。满堂支架设计关系到施工安全和混凝土结构施工质量。本文就支架法浇筑箱梁的满堂支架设计和计算进行实例分析和总结。

关键词：满堂支架设计荷载计算实例 1、满堂支架设计

在支架法浇筑箱梁混凝土施工中，满堂支架的强度、刚度、稳定性和沉降量决定着箱梁浇筑的质量和线型。支架设计应按照混凝土结构体型进行布置，支架布置完成后必须进行预压实验，以保证支架及地基变形稳定，混凝土结构线型满足设计要求。

2、满堂支架计算的内容

满堂支架计算的内容主要包括荷载、模板、支架、基础和地基。

荷载主要包括模板自重、支架自重、设计混凝土或钢筋混凝土重量、施工人员和运输工具重量、倾倒混凝土时产生的冲击荷载、振捣混凝土时产生的荷载。

模板一般选用竹胶合板或组合钢模板，一般当现浇箱梁跨数多，工期不冲突时，优先选用组合钢模板；当现浇梁工程量较少，可优先选用竹胶合模板。对模板进行强度和刚度的验算。

3、满堂支架计算实例

3.1工程概况

大汶河特大桥跨370~371#桥墩非标梁采用碗扣式支架现浇施工。370#~371#墩之间跨长30.1m，桥梁宽12.0m。箱梁截面类型均为单箱单室等高度，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。

370#～371#墩施工区地质情况为：第一层为粉质粘土,层厚3.0m左右，地基承载力为200kpa左右；第二层为粗砂层，地基承载力为370kPa。

3.2结构荷载分析

由于箱梁梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚，纵向分布的不均匀性，支架设计时杆件布置也沿着纵向变化，根据支架的变化验算时检算梁端4.5m范围断面部分、跨中断面部分。由于箱梁横向不均匀分布，根据箱梁横断面的形状，为了使支架受力比较合理，跨中部分对称中线的一半横向分为中间部分（宽2米）、腹板部分（宽2米）和翼行板部分（宽2米），各部分的宽度内模式简化为

按照均匀荷载进行计算；梁端4.5m范围对称中线的一半横向分为中间部分（宽1.873米）、腹板部分（宽2.357米）和翼行板部分（宽1.8米），各部分的宽度内模式简化为按照均匀荷载进行计算。因此，支架计算时分为如下格式：

㈠梁端4.5m范围部分：⑴中间部分⑵腹板部分⑶翼板部分；

梁端4.5m范围断面计算分块图（单位：mm）

㈡跨中部分：⑴中间部分⑵腹板部分⑶翼板部分；

跨中断面计算分块图（单位：mm）

3.3满堂支架布置

⑴梁端4.5m范围部分支架布置

纵桥向——支架布置间距均为60cm，共9排；梁两端再分别布置1排，间距90cm，作为施工操作平台；

横桥向——支架按（90*3+60*2+30*4+60*2）*2布置。翼缘板底支架按90cm布置，腹板底按60和30cm布置，跨中按60cm布置。竖向步距按120cm布置。

⑵跨中部分支架布置

纵桥向——支架布置间距均为90cm ，共22排；

横桥向——支架按（90*3+60*2+30*4+60*2）*2布置。翼缘板底支架按90cm布置，腹板底按30cm布置，跨中按60cm布置。

3.4模板荷载

箱梁采用支架现浇施工，考虑到底板是平面并且竹胶合模板重量轻，便于高空施工，所以箱梁底板采用竹胶合模板，横向中心对称布置。由于箱梁纵向和横向截面的不均匀分布，所以计算时纵向分为跨中部分和梁端4.5m范围部分，横向分为中间部分、腹板部分，竹胶合模板的中间部分与腹板部分的挠度基本相同的原则计算，不考虑荷载分项系数，按照整体1.3倍的安全系数采用容许应力计算。

根据《路桥施工计算手册》和《建筑技术》查得，并综合考虑浸水时间，竹胶合模板的力学指标取下值：

，，。

竹胶合模板选用厚度15mm，1米宽竹胶合模板的截面几何特性计算结果如下：

首先梁端4.5米范围：底模小方木中间部分横向对称排列为18×200mm，其余两侧横向排列均为100mm。

其次除梁端两侧各4.5米范围外：底模小方木横向对称排列均为200mm。

3.5底模（小方木）计算

箱梁支架现浇施工底模采用竹胶合模板，竹胶合模板底部使用小方木作为纵肋把荷载传递给支架横梁，由于箱梁纵向为变截面和横向的不均匀分布，所以小方木横向非等间距排列，计算时纵向分为跨中部分和梁端4.5m范围，横向分为中间部分、腹板部分。由于木材的非均匀性，不考虑荷载分项系数，按照整体1.3倍的安全系数采用容许应力计算。

根据《路桥施工计算手册》查得，木材的力学指标取下值（按照红松顺纹计算）：

，，，。

小方木选用截面9cm×9cm的红松，截面几何特性计算结果如下：

3.6横梁计算

箱梁支架现浇施工底模采用竹胶合模板，竹胶合模板底部使用小方木作为纵肋把荷载传递给支架横梁，由于箱梁纵向、横向的不均匀分布和横梁的间距不等，所以计算时纵向分为跨中部分和梁端4.5m范围部分，横向分为中间部分、腹板部分分别计算。不考虑荷载分项系数采用容许应力计算，为了保证质量安全，所以总体考虑1.3倍安全系数进行计算。

根据《路桥施工计算手册》查得，钢材的力学指标取下值：

，，。

设计受力参数为：

W=39.4cm3，I=198.3cm4，S=23.5cm3，d=0.53cm

3.7支架计算

由于箱梁纵向横向的不均匀分布，所以计算时纵向分为跨中部分和主墩部分，横向分为中间部分、腹板部分和翼板部分，由于翼板部分和中间部分支架布置相同，但是翼板部分荷载较小，所以翼板部分可不验算。支架采用容许应力计算不考虑荷载分项系数，总体提高1.5倍的安全系数进行计算。

根据各种计算书和供应商提供的资料：按照规范考虑１.５倍的安全系数，碗扣步距1.2米，承载力为30kN；碗扣步距0.6米，承载力为40kN。下面对单根承载力进行验算：

0.6米和1.2米长两端铰接的压杆单根φ48×3.5mm的普通焊管的容许承载力计算

φ48×3.5mm的普通焊管立杆截面几何特性

面积:

回转半径:

长细比:

钢管支架立杆按轴心受压进行强度计算

由查表得

由查表得

根据《客运专线铁路桥涵工程施工计算指南》规定，支架系统取1.5倍的安全系数，所以0.6米和1.2米长两端铰接的压杆钢管支架立杆按轴心受压容许承载力和，基本和供应商提供的资料相符。

4、结论及建议

上述满堂支架设计及计算已成功用于京沪高速铁路客运专线，支架布置安全、经济可靠。经过工程实践，在满堂支架施工中，以下工程经验可供参考：

⑴支架按照上部承受荷载的分布进行布置。步距通常采用30cm、60cm、90cm、120cm四种。

⑵支架使用前进行验收，验收合格后方可进行使用。永久荷载加载前应对支架按实际荷载分布，按阶段进行加载预压，预压荷载一般为永久荷载和施工荷载总和的1.2倍。

⑶为保证结构的稳定性，一般2~4排纵向和横向立杆应设置一道剪刀撑。

⑷在跨公路、既有线、河流等连续梁施工中，支架中间应开设门洞，以保证车辆、船只通行，门洞结构一般采用工字梁或贝雷梁、钢管柱和下部基础组成，设计计算时应因算强度、刚度和稳定性。

⑸支架立杆承载力计算时，考虑脚手架钢管和扣件在周转和使用过程中的磨损和锈蚀，设计中立杆轴向承载力不大于30Kn,容许应力不应超过175MPa，否则应考虑加密立杆。

参考文献：

⑴何兆益，等.路桥施工计算手册［M］.北京：人民交通出版社，2001

⑵刘群.建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算［M］.北京：中国市场出版社，2004

⑶JGJ166-2008,建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范［S］.

⑷赵继生，等.现浇预应力连续箱梁支架设计与施工［J］.国防交通工程与技术，2003，1（3）：30-33

作者简介：张鹏（1982-），男，助理工程师，2008年毕业于兰州理工大学土木工程学院土木工程专业