城市高架橋滿堂支架設計分析論文
城市高架橋滿堂支架設計分析論文
【摘要】透過查閱滿堂支架設計的文獻和實際施工過程的積累，介紹城市高架橋滿堂支架設計中的內容和計算，目的是規範設計過程，為其他類似的工程設計計算提供借鑑參考。
【關鍵詞】城市高架橋;滿堂支架設計;計算方法隨著社會經濟和城鎮化的發展，城市中的交通出行壓力越來越大，對經濟的發展和人民的生活滿意度造成了很大的困擾。許多城市紛紛透過高架橋的建設來緩解日益嚴峻的出行壓力。城市高架橋的結構一般都是現澆鋼筋混凝土箱粱，而常用的施工工藝為落地滿堂支架。而支架的安全對於城市高架橋的建設至關重要，為了保證施工順利安全的進行，需要對滿堂支架進行設計計算，本文詳細的描述了滿堂支架設計計算的內容和方式，旨在為相關研究人員提供指導。
1.滿堂支架設計內容
高架橋施工模板通常選用一般是膠合板和鋼模板，由於模板的荷載情況不同，採用模板的強度和剛度是否符合要求要根據具體情況進行驗算。結合《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》、《建築施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規範》、《公路橋涵施工技術規範》等規範中設計荷載的定義，將滿堂支架設計的荷載分為永久荷載和可變荷載兩種。滿堂支架設計時涉及到的永久荷載包括：①模板、支架的自重;②混凝土或其他結構物的重量兩種，可變荷載種類則比較多，一般包括：③施工人員材料和機具行走運輸和堆放的重力;④混凝土振搗的振動荷載;⑤模板上作用的風荷載，⑥其他荷載。模板強度是否符合要求，上述的六種荷載都需要納入總荷載，而驗算剛度時，只需要考慮兩項永久荷載和可變荷載的其他荷載即可。如果城市的高架橋高度比較高，風就會影響到結構的穩定性，那麼可變荷載裡的風荷載就需要納入荷載組合。高架橋施工現場的支架立杆一般為48mm×3.5mm的鋼管，支架結構的強度、剛度及穩定性也要根據實際的受力進行分析計算。支架剛度和強度的驗算和模板強度和剛度的驗算類似。
2.高架橋滿堂支架設計步驟
2.1統計荷載。進行滿堂支架設計的第一步就要進行荷載的統計，我們統計鋼筋混凝土底模上的面荷載，箱梁底模上部荷載傳遞受到滿堂支架箱梁底部的模板的排列方式的影響，所以要清楚施工時底模的方木排列方式，根據不同的排列方式，有不同的承載能力計算方法。永久荷載標準值需要計算出鋼筋混凝土、底部模板、方木和支架等的自重，而可變荷載標準值則計算是支架上工作人員和材料機具的荷載、混凝土振搗荷載和風荷載三類。
2.2驗算立杆穩定性。統計好荷載後，要對滿堂支架立杆的穩定性進行計算。立杆有扣件式和碗扣式兩種，穩定性的荷載效應組合有所區別。如果支架型別不考慮風荷載，兩種支架型別的荷載組合都是直接加和永久荷載和可變荷載。如果考慮風荷載，那麼扣件式立杆的荷載組合為：永久荷載+0.85×(可變荷載+風荷載)，碗扣式立杆組合為：永久荷載+ 0.9×(可變Ⅺ]勢風荷載)。不同立杆型別的穩定性計算公式也不同。不考慮風荷載，兩種立杆穩定性計算方式相同，為i5/，考慮風荷載後，碗扣式支架立杆穩定性公式為生+ 0.9pM.，s‘對扣件式支架立杆穩定性採用公式墨。+塵壘<，p一·n*1 -0 8摯】 吼 ∥ 計算。這裡N和Nw分別表示風荷載不納入和納入荷載組合時的立杆軸向受力，由是杆件的軸心受壓穩定係數，杆件的橫截面積表示為A，f表示立杆選用的鋼材的強度設計值，M、v是由於風荷載導致的杆件彎矩，D表示有效彎矩係數，N，表示尤拉臨界力。
2.3驗算結構抗傾覆性。保證滿堂支架中的立杆穩定性符合規範，保證不影響施工安全後，要進一步保證支架的穩定性，需要對支架的抗傾覆能力進行驗算，很多規範中對抗傾覆驗算沒有給出過具體的規定，但是根據施工經驗和現場情況，我們可以確定最容易發生支架傾覆的時間點是在混凝土澆築前。而支架的抗傾覆效能在模板安裝前和安裝後有很大區別，因為模板受到的風荷載會對支架產生很大影響，所以抗傾覆係數要分兩個階段分別驗算。公路橋涵施工技術規範規定結構的抗傾覆係數k不可小於1.3，女=等j，M。表示支架的抗傾覆力矩，M。表示支架的傾覆力矩。
2.4計算底模和方木的剛度.強度。在使用橫向方木或者縱向方木構建底模的下支點時，是按照一定規則排布的，所以可以將底模的計算類似於連續的單向板，單向板上分佈著均勻的荷載。透過一米寬的單向板上的彎曲應力來驗算底模的強度，彎曲應力M lxq2<, ，M為單向板的彎矩，w為單向板的截面，q表示均勻分佈在單向板上的線荷載，支點方木的中心間距表示為1，f。表示底模選用的木材的抗彎強度的設計值，具體取值根據採用模板材料的不用而變化。底模剛度的驗算要計算彎曲撓度，通常規定彎曲撓度要小於支撐方木中心間距的1/400。彎曲撓度的計算公式為CO：—q4l，E、1分別表示模板的彈性模量和慣性模量，q、l的意義150El.
同強度計算公式。作為底模下部支點的方木分為兩種，一種是直接接觸底模的`成為小楞，在小楞下方不與底模直接接觸的方木成為大楞。一般小楞、大楞的剛度和強度也需要設計計算，確保施工安全，但是如果施工過程中在大楞和小楞的接觸點放置了支撐立杆，大楞的強度和剛度就不再需要計算。小楞的剛度、強度計算與底模的計算公式相同，在此不再贅述，在此說明大楞剛度和強度的計算公式。大楞的強度計算公式為：彎曲應力仃=絲=生鼉≥生≤厶，p表示小楞傳遞給大楞的集中荷載，公式內其他符號意義與底模驗算公式中的符號意義相同。大楞的剛度驗算公式為：大楞的彎曲撓度珊：1.466×lxp3≤上 400 。
2.5計算地基承載力。上部結構向地基傳遞荷載，為了荷載的均勻分佈，施工時一般會在滿堂支架立杆的下部安裝鋼板。在驗算立杆的穩定性時，我們已知立杆的軸向受力，再結合混凝土衝切角和估算的地表混凝土的厚度，採用如下公式計算地基的承載力，地基一—.L2 , a代表鋼板的邊長，h為地面混凝土承載力的設計值P2瓦+2m：的厚度。計算出地基承載力後，參照規範要求，驗算地基的承載力。
3.結束語
城市高架橋的建設在大中型城市內越來越多，合理的設計滿堂支架，保證高架橋施工的安全與質量越來越重要。透過嚴格的計算支架各個部分的受力荷載和根據規範驗算設計質量，進而在施工過程中嚴謹的按照設計方案施工，才能使高架橋的施工質量得到保證。