提篮拱现浇钢管支架计算施工)

提篮拱天桥现浇上构钢管支架的计算及施工

摘要：扣件式钢管脚手架构造简单，安装方便，在恒、活载作用下稳定性比较好，在目前桥梁施工特别是现浇梁施工中仍然广泛应用的一种支架，现就使用前在组合恒、活载作用下对模板支架、立杆地基承载力及门洞进行检算。安装时须注意的事项及安装顺序。支架安装完成后，应做预压试验，以检查支架的压缩量及稳定性。

关键词: 提篮拱天桥 支架计算 搭设

扣件式钢管脚手架工程是桥梁连续梁施工中常用的且十分重要的临时设施，这项工作的优劣将直接影响工程的质量、安全、速度、效率等。扣件式钢管支架安装，拆卸比较方便，在荷载作用下稳定性较好。现以2007年郑州至石人山高速公路提篮拱天桥上构现浇扣件式钢管支架的计算施工为例，浅述一下我们的应用。

一、 工程概述

郑石高速土建No.3合同段全长9.3km，起点K17＋750，终点K28+200（其中K23+250～K24+400为独立特大桥）。K27＋415提篮拱天桥为下承式等截面悬链线无绞提篮拱桥，与主线交叉桩号k27＋415,被交叉道路等级为机耕道，桥梁全长为51.8m。桥梁主跨在纵面位于R＝5000m的竖曲线内，平面位于直线段内。上部构造拱肋净跨L0＝48.4m，拱轴系数m＝1.347，两片拱肋向桥轴线方向倾斜，与竖直面成18°夹角，两拱肋之间设横撑，以增加其横向稳定。吊杆采用PES5-55，每个横梁两端设吊杆。

二、 脚手架设计

本天桥上部结构采用现浇混凝土形式，桥面宽为10.8m，桥面距路基顶面约9m高，桥面距拱肋至高点为10.446m,结合设计、支架受力分析及现场情况，我们采取满堂支架法进行支架安装。

1、支架设计 ：

全桥长为46.2m，为不妨碍道路通行，预留6m宽运梁道。则下部顺桥方向支架（46.2－6）÷0.9＝45排，考虑运梁道处上部荷载，增加两侧受力支架每侧各加密3排，共计51排；横桥方向支架为，10.8÷0.9＝12排。上部在现浇混

凝土桥面板并养护一星期后，在下部支架不拆卸情况下按同样方式进行拱肋浇筑支架。

拱圈跨径为48.4m，为确保施工便利采取满堂支架法。钢管采用φ48mm×

3.5mm，扣件采用碗扣，底座下铺设0.3m×2m大于5cm厚的木板，增加桥面板受力面积，不至于破坏桥面板混凝土，支架顶小横杆采用钢管承力，上铺底模（δ=1.5CM）。立柱的的纵向间距为0.6m，横向间距1.0m,步距1.5m，则顺桥方向支架48.4÷1＝49排，横桥方向支架为，7.8÷0.6＝13排。拱肋混凝土浇筑完毕并养护一星期后，强度达到设计强度时，可进行吊杆安装，吊杆安装后进行支架拆卸。每三道设置一道剪力撑，纵向两外侧设置剪力撑。

2、地基处理 ：

天桥是上跨高速公路，路基经过压实处理，路床为80cm厚、含6％石灰土，因此地基有足够的强度和承载能力。为近一步增大地基的整体受力，按设计间0.9m×0.9m距铺设支架底层起分布荷载作用厚25cm，宽25cm的枕木。枕木底采用人工调平。

桥面板施工后，根据混凝土强度情况确定拱肋施工时间，并且在拱肋支架前必须完成台背后填土至台帽底。在桥面混凝土强度达到90％后，不拆卸下部支架直接在桥面板上支架，要求在底座下铺设大于5cm厚的基础，增加桥面板受力面积，不至于破坏桥面板混凝土。

3、支架拼装 ：

按设计尺寸间距安放可调底座，使用水平仪将底座螺杆调至同一水平面上，可调底座与木板间采用铁钉固定，每个支点必须落实。拼装时，立杆必须保证垂直度，必须在第一层所有立杆与横杆拼装调整完成、标高无误后方可继续向上拼装，否则会引起以后各层拼装困难。拼装到顶层立杆后，装上顶层可调顶托，并依据设计标高调整。横向每三道设置一道剪力撑，纵向两外侧设置剪力撑。底板部位沿横桥向铺设一层15×15cm方木，上铺底模（δ=1.5CM）。混凝土施工前将据有碗扣锁紧，并检查所有的立竿是否竖直，所有可调顶托是否与模板紧密贴靠。

三、 拱肋支架计算

1. 构造

扣件式钢管支拱架由立杆（立柱）、小横杆（流水方向）、大横杆（桥轴线方向）、剪力撑、斜撑、扣件和缆风绳组成。立竿是承受和传递荷载的主要杆件；顶端小横杆是将模板、混凝土构件自重、临时施工荷载传递给立杆的主要受力构件，其余小横杆起横向联结立杆的作用；大横杆为纵向联结立杆作用，剪力撑和斜撑起增强纵向刚度作用。扣件是各杆件联结整体的关键，直角扣件依靠它与钢管的摩擦力来传递荷载，对扣件起传力和接长立杆的作用；缆风绳是保证支架横向稳定的重要措施，承受水平荷载作用。扣件式钢管支架是一个“空间框架”结构，支架、拱架、拱盔不能明确划分，所有联结通过扣件实现。 基础

拱圈跨径为48.4m，为确保施工便利采取满堂支架法。钢管采用φ48mm×

3.5mm，扣件采用碗扣，底座下铺设0.3m×2m大于5cm厚的木板，增加桥面板受力面积，不至于破坏桥面板混凝土，支架顶小横杆采用钢管承力，上铺底模（δ=1.5CM）。立柱的的纵向间距为0.6m，横向间距1.0m,步距1.5m，则顺桥方向支架48.4÷1＝49排，横桥方向支架为，7.8÷0.6＝13排。每三道设置一道剪力撑，纵向两外侧设置剪力撑。

2. 荷载：

1) 模板重、混凝土构件重

取拱顶模板计算，拱圈厚度d＝1.1m，底模宽度0.8m×0.02m木模，侧模采用1m×1.1m钢模，钢筋混凝土容重γ＝25KN/m3，拱顶每米长的荷载：

拱圈混凝土容重： g1＝dγ＝27.5KN/m2

1×1(0.03mm厚)钢模容重：g2＝0.05×2＝0.1KN/m2

2) 临时施工荷载（包括操作人员及设备等重量）

施工人员： gr＝2.0KN/m2 振捣混凝土： gz＝2.0KN/m 风荷载：取最大值1.0 KN/m2 2

3) 扣件式钢管支架自重

每米长自重38.4N 脚手板自重0.3KN/m2

4) 单根钢管承载力

搭接立杆间距1m为13.9KN 对接立杆间距1m为35.7KN

3. 顶端小横杆计算

小横杆按照简支梁进行强度和饶度计算，小横杆立杆的上面。钢管立柱的的纵向间距为0.6m，横向间距1.0m，因此小横杆的计算跨径l＝0.6m。

1)再顺桥方向单位长度内混凝土、模板重量为：q1＝1.0×（25×1.1＋0.1）×0.8=22KN/m；

再横桥方向小横杆均布荷载：q＝q1＋qr＋qz＝22＋5＝27KN/m；

2)弯曲强度：

27 6002

σ = gl/10W =＝ 191.4 MPa <[σ]＝205MPa 10 5.078 10323)抗弯刚度：

ql1427 6004

f＝＝＝0.914mm<3mm

55150EI150 2.1 10 1.215 10

小横杆计算简图

小横杆的计算强度小于 205.0 MPa,满足要求。

4. 联结横杆计算

立柱纵向间距为0.6m，横向间距为1.0m，因此以大横杆的计算为依据,大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆在大横杆的上面:

1)荷载值计算

大横杆的自重标准值: P1= 0.038KN/m×1.000＝0.038KN

脚手板的荷载标准值: P2= 0.300×0.600×1.000=0.06 kN；

活荷载标准值: Q= 3.000×0.600×1.000=1.8kN；

荷载最大计算值: P=0.038+0.06+1.8=1.9 kN；

大横杆计算简图

2)强度计算

最大弯矩考虑为大横杆荷载最大计算值最不利分配的弯矩:

MMax 0.267Fl2 0.267 1.9 1.0 0.507KN m

抗弯强度:

MMax

σ＝W= 0.507×106/5078=99.842 MPa <[σ]＝205MPa；

3)挠度计算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和:

2Fl21900 10002

f 1.883 1.883 =0.0007mm<3mm 100EI100 2.1 105 1.215 105

大横杆的计算强度小于 205.0 MPa,最大挠度小于 1000.0 / 350=3mm满足要求。

5. 立杆

立杆必须采用对接扣件实行对接，承受由小横杆传递来的荷载，因此N＝27KN，由于小横杆步距为1.5m,长细比λ＝l/i＝1500/27＝55，查表φ=0.800,那么有:

[N]=φA[σ]=0.800×489×215＝84.1KN>27KN

立杆受压构件满足要求。

6. 扣件

扣件抗滑力R＝1.9KN<RC＝8.5KN，满足抗滑要求。

四、 纵横梁、行车道板支架计算

构造 1．

纵横梁、行车道板支架构造与拱肋支架相同。

纵横梁、行车道板长46.2m宽10.8m，采取满堂支架法，为不妨碍道路通行，在路中右3m处预留4.5m宽门洞。350工字钢做门洞梁，钢管采用φ48mm×3.5mm，扣件采用碗扣，底板部位沿横桥向铺设一层2m长15cm×15cm的方木，上铺底模（δ=1.5CM）。立柱的的纵向间距为0.6m，横向间距0.9m,步距1.5m，则下部顺桥方向支架（46.2－4.5）÷0.9＝46排，考虑运梁道处上部荷载，增加两侧受力支架每侧各加密3排，共计53排；横桥方向支架为，10.8÷0.9＝12排。每三道设置一道剪力撑，纵向两外侧设置剪力撑。

2. 荷载：

1) 拱肋及行车道板上承力重

拱肋施工支架直接在在桥面板上架设，因此纵横梁支架搭设应考虑其上部施工承重。

拱肋混凝土总重：100 m3×25 KN/m3＝2500KN

则均布荷载为：2500KN/(46.2m×10.8m)=5.0KN/m2

拱肋支架重：11m×2×0.038/0.6 m2＝1.4KN/m2

2) 模板重、混凝土构件重

纵横梁厚度d＝0.8m，底模宽度0.8m×0.02m木模，侧模采用2m×0.8m木模，钢筋混凝土容重γ＝25KN/m3，模板重不计则荷载：

纵横梁混凝土容重： g1＝dγ＝20KN/m2

3) 临时施工荷载（包括操作人员及设备等重量）

施工人员： gr＝2.0KN/m2 振捣混凝土： gz＝2.0KN/m2 风荷载：取最大值1.0 KN/m2

4) 扣件式钢管支架自重

每米长自重38.4N 脚手板自重0.3KN/m2

5) 单根钢管承载力

搭接立杆间距1m单根钢管承载力为13.9KN 对接立杆间距1m单根钢管承载力为35.7KN

3. 顶端小横杆计算

小横杆按照简支梁进行强度和饶度计算，小横杆立杆的上面。钢管立柱的的纵向间距为0.9m，横向间距0.9m，因此小横杆的计算跨径l＝0.9m。

1)再顺桥方向单位长度内混凝土重量为：q1＝1.0×0.9×20=18.0KN/m； 再横桥方向小横杆均布荷载：q＝18.0＋(5＋1.4＋5)＝29.4KN/m；

2)弯曲强度：

29.4 9002

σ = gl/10W =＝ 156.3 MPa >[σ]＝205MPa 3 10 5.078 1032顶端小横杆采用3根钢管并排放在立杆顶板做传力横承。

3)抗弯刚度：

ql1429.4 9004

f＝＝＝1.35mm<3mm 150EI3 150 2.1 105 1.215 105

小横杆的计算强度小于 205.0 MPa,满足要求。

4. 联结横杆计算

立柱纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m，则以大横杆进行验算,大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，小横杆与大横杆同层:

1)荷载值计算

大横杆的自重标准值: P1= 0.038KN/m×1.000＝0.038KN

脚手板的荷载标准值: P2= 0.300×0.900×1.000=0.09 kN；

活荷载标准值: Q= 3.000×0.900×1.000=2.7kN；

荷载最大计算值: P=0.038+0.09+2.7=2.9 kN；

2)强度计算

最大弯矩考虑为大横杆荷载最大计算值最不利分配的弯矩:

MMax 0.267Fl2 0.267 2.9 1.0 0.774KN m

抗弯强度:

MMax

σ＝W= 0.774×106/5078=152.422 MPa <[σ]＝205MPa；

3)挠度计算

最大挠度考虑为大横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和:

2Fl22900 10002

f 1.883 1.883 =0.001mm<3mm 55100EI100 2.1 10 1.215 10

大横杆的计算强度小于 205.0 MPa,最大挠度小于 1000.0 / 350=3mm满足要求。

5. 立竿

立杆必须采用对接扣件实行对接，承受由小横杆传递来的荷载，因此N＝

29.4KN，由于小横杆步距为1.5m,长细比λ＝l/i＝1500/29.4＝51，查表φ=0.820,那么有:

[N]=φA[σ]=0.820×489×215＝86.21KN>29.4KN

立杆受压构件满足要求。

6. 扣件

扣件抗滑力R＝2.9KN<RC＝8.5KN，满足抗滑要求。

五、 脚手架施工

1. 支架前准备工作

1）支架检查：钢管支架进场后，施工人员应对所有钢架管、碗扣及相关

配套器具进行逐一检查，对于有受力、安全隐患的器具不予使用。

2）场地平整：由于支架基础是已经过处理的路床，因此只需要将现场各

别部位进行处理就行。

3）测量放样：支架安装前，应将桥位中轴线在现场放样出来，并将支架

点位在现场用白灰标注出来，便于支架准确安装。安装后支架、拱架纵轴平面位置不超过跨度1/1000，即不超过5cm，高差控制在－10mm～＋20mm间。

2. 支架安装

1）基础设置：在已设定好支架点位上进行人工挖10cm深土槽，尺寸依据

枕木或水泥垫块尺寸。

2）支架安装：支架安装安照从下到上进行层层安装原则，先将可调底座

与钢管连接，调至同一水平面并安放在基础上用铁钉固定，同时将该层小横杆、大横杆一并安装。安装至高度8m时，将斜撑安装好。斜撑要求横桥方向隔排安装一个，顺桥方向每8m一个。到顶安装可调顶托，并根据设计将标高调整好。横向每三道设置一道剪力撑，纵向两外侧设置剪力撑。底板部位沿横桥向铺设一

层15×15cm方木，上铺底模。

3）支架预压：底模铺装完毕后，用砂袋对支架进行拱架、拱肋自重及梁体荷载的120%进行预压，消除支架的非弹性变形。压前需在每跨布设观测点，在压前及压上后每日测同一点下沉量并进行记录，同时检查碗扣支架整体有无偏移，杆件有无压弯及变形，方木有无压裂等几项指标。在支架停止沉降后，取下砂袋卸载，分析数据，确定弹性下沉量及非弹性下沉量，以其为依据调整顶托高度，使施工后保持其设计位置准确。 桥面及拱肋均留6cm预拱度， 预拱度最大值设置在桥的跨中位置，并按抛物线形式进行分配，算得各点处的预拱度值后，通过支架上的砂筒对底模进行调整。

3. 支架安装注意事项

1）拱架和支架安装后应确保支架稳定，强度、刚度符合施工要求，能抵抗施工过程中偶然发生的碰撞和震动；

2）支架和拱架不得支撑与除基础以外的结构物任何部分；

3）支架必须安装在有足够承载力的基础上，并有足够牢固，保证浇筑后不发生超过图纸设计量形变。

参考文献：

[1] 周水兴，何兆益等.路桥施工计算手册.施工技术.2001.

[2] 杜荣军.扣件式钢管模板高支撑架的设计和使用安全[J].施工技术,2002(3).

[3] JGJ130-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5whj.html