大连湾疏港高速连续梁预压方案结合大连湾港疏港高速公路浅谈碗扣式支架的计算李国东李洪凡（辽宁省路桥建设集团有限公司）摘要：介绍了碗扣式钢管脚支架在大连湾港疏港高速公路互通立交桥连续箱梁施工中的计算。
通过大连湾互通立交桥连续箱梁计算这一实例，论述了碗扣式钢管脚支架的计算方法及受力验算方法。
关键词：碗扣式钢管脚支架计算受力大连湾港疏港路是大连湾港至丹大与沈大连接线的重要陆路疏港通道，包括互通立交一座，特大桥二座，路基2公路，是连接丹大沈大高速的重要通道。
大连湾港疏港高速互通立交包括五座匝道桥，形式为单箱单室和单箱多室，等梁高1.3米，箱梁顶板宽8.1-17.77米，底板宽为4.4-13.75米，翼缘悬臂长度为1.85米。
1、地基处理1.1桥位区地质条件较差，地表多为杂填土，其下有1-7米厚度不均的粉煤灰层，搭设支架前应先对桥下地基进行处理，具体措施为：（1）、进场后即对搭设满堂红支架的桥下地基做预压处理；（2）、下部结构施工即将完毕时，对搭设满堂红支架桥下的地基做水稳砂砾硬化处理；（3）、搭支架前必须对地面进行整平，并对支架下的地基再进行预压处理，支架下设枕木底座等措施以防地基沉降对梁体产生不良影响。
浇筑之前必须对支架进行等荷载预压，以消除支架的塑性变形及部分弹性变形的不利影响。
1.2地基承载主要有以下荷载：（1）混凝土、钢筋静荷载（2）枕木、支架、工字钢、模板静荷载（3）人员、机具动荷载（4）冲击荷载（倾倒混凝土、振捣混凝土等产生的）以上荷载都通过支架传递至地面，那么地基的密实度直接影响整体沉降值。
为了防止支架沉陷，在箱梁支撑排架范围内直接在粉煤灰上填筑厚度120cm的碎石土，用平地机平整碎石土、压路机碾压密实，振动碾压不得少于6—8遍，直至表面无车辙为止，使其压实度达90%以上，地基承载力达到300kpa以上，最后持力层周围设置排水沟将水引出持力层范围，以防止雨水浸泡支架地基。
支架周围不得有积水，以防止积水浸泡持力层，降低承载力。
2、碗扣式支架支立及横梁安装a、连续梁支架采用满堂红碗扣式支架，钢管型号φ48*35。
所有构件为：立杆、横杆、斜杆、可调U托。
b、测量放样：（1）确定各施工区持力层标高（根据箱梁设计标高、地面标高及支架组合确定）。
（2）根据箱梁所在中心线和支架组合确定立杆位置。
c、底座下用枕木（宽18cm；厚14cm）作铺垫，支架中心不得偏离枕木纵向中线；底座与枕木之间有离缝，用小木楔加紧。
d、支架布置：箱梁底板范围内支架立杆横向间距为120cm，纵向间距90；翼缘板范围支架立杆横向间距为155 cm，纵向间距90 cm；横隔梁纵向4米范围内立杆横向间距为90cm，纵向间距90 cm；横杆竖向都为120 cm的步距。
e、碗扣支架的支立及纵、横坡调整平整度和压实度达到要求后，按支架布置进行底座的摆设，同时测出支架每个立杆的位置，作好标记，即可进行立杆拼装。
拼装时立杆要保证垂直，横杆保证水平。
螺旋旋出长度控制在15-45 cm范围内，大于45cm时，增加一根30cm找零杆。
施工顺序为：先把支架横向最边缘的顶托调整到设计标高，在两侧顶托顶面拉线，然后根据拉线进行各顶托标高调整，顶托旋出长度大于45 cm，增加30cm找零杆；当原有立杆为30cm时，用60cm立杆替换；当原有立杆为60cm时，用90cm立杆替换；依次类推，并在各立杆顶部安装平杆。
当找零杆30cm时，由于30cm杆无碗节，这时利用相同直径的钢管与30cm立杆顶部用回转扣进行连接。
f、各区段四周按横桥向每6m增加一道45度斜向剪力支撑，并用回转扣和杆件连接，各斜向剪力支撑与支架底座下的木板或枕木顶紧。
g、纵梁安装在支架顶纵桥向安放14*18cm的木方作为纵梁，间隔使用。
施工时14*18cm的木方接头两侧用木板加固，纵向接头不得同在一平面上。
顶托与木方之间不得有空隙，如果有离缝应加入木楔或板条等，使顶托均匀受力、支架轴心受压。
3、碗扣式支架计算以F匝道为例进行荷载布置，F匝道连续箱梁单箱单室，梁高1.3米，底板宽度为4.4米，顶板宽度为8.1米，跨径20米.3.1荷载计算(1)、箱梁荷载：箱梁砼自重：G=86m3×24KN/m3=2064KN箱梁钢筋自重：G=35t×10KN/t=350KN以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：F1=G÷S=(2064+350)KN÷（8.1m×20m）=14.90KN/m2(2)、施工荷载：取F2=2.0KN/m2(3)、振捣混凝土产生荷载：取F3=2.0KN/m2(4)、箱梁芯模：取F4=1.5KN/m2(5)、竹胶板：取F5=0.1KN/m23.2底模强度计算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=16mm，竹胶板方木背肋间距为300mm，所以验算模板强度采用宽b=300mm平面竹胶板。
3.2.1、模板力学性能（1）弹性模量E=0.1×105MPa。
（2）截面惯性矩：I=bh3/12=30×1.63/12=10.24cm4（3）截面抵抗矩：W= bh2/6=30×1.62/6=12.8cm3（4）截面积：A=bh=30×1.6=48cm23.2.2、模板受力计算（1）底模板均布荷载：F= F1+F2+F3+F4=14.90+2.0+2.0+1.5=20.4KN/m2q=F×b=20.4×0.3=3.12KN/m（2）跨中最大弯矩：M=qL2/8=3.12×0.32/8=0.035 KN•m（3）弯拉应力：σ=M/W=0.035×103/12.8=2.73MPa＜［σ］=11MPa竹胶板板弯拉应力满足要求。
（4）挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算，计算公式为：f=0.677qL4/100EI=(0.677×3.12×0.34)/(100×0.1×108×10.24×10-8)=0.17mm＜L/400=0.75mm竹胶板挠度满足要求。
综上，竹胶板受力满足要求。
3.3横梁强度计算横梁为4cm厚20cm宽的白松板，跨径为0.76m，中对中间距为0.25m。
截面抵抗矩：W=bh2/6=0.2×0.042/6=0.53×10-4m3截面惯性矩：I= bh3/12=0.2×0.043/12=1.07×10-6m4作用在横梁上的均布荷载为：q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.25=(20.4+0.1)×0.25=5.13KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=5.13×0.762/8=0.37KN•m白松板容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa3.3.1、横梁弯拉应力：σ=M/W=0.37×103/0.53×10-4=6.98MPa＜［σ］=14.5MPa横梁弯拉应力满足要求。
3.3.2、横梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×5.13×0.764)/(384×11×103×1.07×10-6)=1.89mm＜L/400=2.25mm横梁弯拉应力满足要求。
综上，横梁强度满足要求。
3.4、纵梁强度计算纵梁为14×18cm方木，跨径为0.9m，间距为0.9m。
截面抵抗矩：W=bh2/6=0.14×0.182/6=7.56×10-4m3截面惯性矩：I=bh3/12=0.14×0.183/12=6.8×10-5m40.9m长纵梁上承担3根横梁重量为：0.04×0.2×0.9×7.5×3=0.162KN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.162÷0.9=0.18KN/m作用在纵梁上的均布荷载为：q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.9+0.18=（20.4+0.1）×0.9+0.18=18.63KN/m 跨中最大弯矩：M=qL2/8=18.63×0.92/8=1.886KN•m方木容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa3.4.1、纵梁弯拉应力：σ=M/W=1.886×103/7.56×10-4=2.49MPa＜［σ］=14.5MPa纵梁弯拉应力满足要求。
3.4.2、纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(5×18.63×0.94)/(384×11×106×6.8×10-5)=2.13mm＜L/400=2.25mm纵梁弯拉应力满足要求。
综上，纵梁强度满足要求。
3.5、支架受力计算3.5.1、立杆承重计算碗扣支架立杆设计承重为：30KN/根。
(1)每根立杆承受钢筋砼和模板重量：N1=0.9×0.9×16.9=13.68KN(2)横梁施加在每根立杆重量：N2=0.76×0.04×0.2×7.5×3=0.14KN(3)纵梁施加在每根立杆重量：N3=0.9×0.14×0.18×7.5=0.17KN每根立杆总承重：N=N1+N2+N3 =13.68+0.14+0.17=13.99KN＜30KN立杆承重满足要求。
3.5.2、支架稳定性验算立杆长细比λ=L/i=1200/［0.35×（48+41）÷2］=77由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.732立杆截面积Am=π（242-20.52）=489mm2由钢材容许应力表查得弯向容许应力［σ］=145MPa所以，立杆轴向荷载［N］=Am×φ×［σ］=489×0.732×145=51.9KN＞N=23.26KN支架稳定性满足要求。
综上，碗扣支架受力满足要求。
4、结论在实际计算中，由于桥梁设计不同，所计算的碗扣式支架搭配的方式也有所不同，只要我们掌握计算原理就可以轻而易举的计算出结果。