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现浇箱梁碗扣式脚手架满堂支架设计计算

[摘要]：以西安地铁三号线一期工程试验段三标高架段现浇预应力混凝土连续箱梁为例，详细论述碗扣式脚手架满堂支架现浇箱梁施工支架的设计及计算。
[关键词]：碗扣式脚手架满堂支架现浇箱梁设计计算
碗扣式脚手架运用于现浇桥梁已是相当成熟的施工技术，其施工工艺简单、操作方便，西安地铁三号线一期工程高架段桥梁施工中大量采用了该支架体系。
1、工程概况
西安地铁三号线试验段一期工程TJSG-3标高架区间现浇预应力混凝土连续箱梁共计5座，其中35+55+35m连续箱梁4座，35+61+35m连续箱梁1座。采用单箱单室变截面直腹板箱型截面，顶板宽度10m，底板宽的4.7m悬臂长度2.65m，箱梁腹板厚（36～50cm），底板厚（30～50cm）。现以35+61+35米现浇梁为例，对碗扣式满堂支架进行设计和计算。
2、地基处理
根据施工现场地质情况以及满堂支架对基地承载力的要求，对满堂支架地基做如下处理：场地清表整平后，采用20T振动式压路机进行压实，地基压实度不小于93%，然后用C25砼硬化20cm厚，并在每排支架底托下垫宽20cm，厚5cm木板。
3、满堂支架设计
3.1、立杆设计
在现浇梁底板范围支架立杆布置为0.6m×0.9m，在腹板和悬臂范围支架立杆布置为0.6m×0.6m。根据现浇梁全宽为10m、全长131m，确定满堂支架搭设宽度为12m，长度为137m，两侧各预留1m工作平台，两端各预留3m张拉平台。
3.2、横杆设计
横杆步距为1.2米，在立杆顶部和底部均不小于三排加密为0.6米。
3.3、一般跨模底方木设计
横桥向采用大方木，大方木规格为0.1×0.15m，跨度为L2=0.6m、0.9m两种，间距为L1=0.6米；纵桥向采用小方木，小方木规格为0.1×0.1m，跨度为L2=0.9米，间距为L1=0.9米。
3.4、剪刀撑
为了加强支架整体稳定性，在碗扣支架搭设后，采用扣件式钢管架设置剪刀撑，其中顺桥向左右两侧各设置一道，横桥向每5排设置一道。剪刀撑沿支架高度连续设置，随立杆、横杆同步进行，在墩台前后适当加密，剪刀撑保证与地面夹角为45º～60º。剪刀撑扣件间距不大于2米。
3.5、为了保证人员施工安全，在支架两侧设置宽度为1米的操作平台，平台外侧设置高度1.2米的防护栏杆，并且挂设密目网。在支架侧面搭设宽度1.2m的上下引人通道，通道踏步宽30cm，高25cm,踏步采用模板铺设。
4、受力计算
为确保支架整体的稳定性，应对各杆件进行受力分析，确保各项受力构件受力满足施工要求，对基础及支架受力进行计算：
4.1荷载计算
箱梁荷载：箱梁钢筋混凝土自重：G=1039m3×26KN/m3=27014KN，偏安全考虑，取安全系数r=1.2，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：
q1=G×r÷S=27014×1.2÷（4.7×131）=52.65KN/m2
根据《路桥施工计算手册》查得：
施工荷载：取q2=2.5KN/m2
振捣混凝土产生荷载：取q3=2.0KN/m2
箱梁内膜：取q4=1.5KN/m2
竹胶板：取q5=0.1KN/m2
方木：取q6=7.5KN/m2

4.2底模强度计算
箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm，竹胶板方木背肋间距为200mm，所以验算模板强度采用宽b=200mm平面竹胶板。
根据《路桥施工计算手册》查得模板力学性能
弹性模量E=0.1×108MPa
截面惯性矩：I=bh3/12=20×1.53/12=5.625cm4
截面抵抗矩：W=bh2/6=20×1.52/6=7.5cm3
截面积：A=bh=20×1.5=30cm2
模板受力计算
底模板均布荷载：
q=q1+q2+q3+q4=52.65+2.5+2.0+1.5=58.65KN/m2
q=F×b=58.65×0.2=11.73KN/m
跨中最大弯矩：M=ql2/8=11.73×0.22/8=0.059KN·m
弯拉应力：б=M/W=0.059×103/7.5×10-6=7.82MPa＜[б]=11MPa
竹胶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=0.667ql4/100EI
=（0.677×11.73×0.24）/（100×0.1×108×5.625×10-8）
=0.26mm＜L/400=0.5mm
竹胶板挠度满足要求。
综上，竹胶板受力满足要求。
横梁强度计算
横梁为10×10cm方木，跨径为90cm，中对中间距为30cm。
截面抵抗矩：W=bh2/6=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3
截面惯性矩：I=bh3/12=0.1×0.13/12=8.33×10-6m4
作用在横梁上的均布荷