论文部分内容阅读
摘要：碗扣式钢管支架为钢管支架的一种，采用定型钢管制成。碗扣式钢管支架纵横杆相交，形成格构式支架体系，相交处采用“碗型”扣件。这种支架具有规格统一、连接部位牢固、安拆方便、承载力大等优点，被广泛应用于桥梁施工中。本文以一例碗扣支架在现浇梁中的应用来说明碗扣支架的布置计算方法。
关键词：现浇梁、支架、碗扣式钢脚手
中图分类号：S605文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
沈阳市迎“十二运”城市道路系统建设改造及环境综合改造项目沈吉线K8+295 高官台街道口平改立工程，主桥为30+30+50+50+35+35m单箱五室等截面预应力混凝土连续箱梁桥。主桥采用支架现浇的方法施工，144#～146#墩支架采用碗扣式钢管脚手架。
2、支架及基础布置
碗扣支架规格为φ48×3.5 ，顺桥向碗扣支架间距0.9m（桥墩中心线两侧各5.5m为加密段，加密段间距为0.6m）,横桥向碗扣支架由一侧至另一侧布置间距为4×0.9+5×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+5×0.6+4×0.9m。碗扣支架顶托上铺纵向15cm×15cm方木，纵向方木上设置横向10cm×10cm方木（间距0.5m）。碗扣式满堂支架基础：铲除既有路面沥青混凝土路面，在基层顶部浇筑10cmC15混凝土垫层。钢管底部设置10cm×10cm铁垫板。
3、支架及基础计算
支架按照最高处10.0m计算。碗扣式钢脚手支架横断面布置如下图：
3.1 支架钢管参数
钢管相应参数如下：外径48mm，壁厚 3.5mm，截面积4.89cm2 ，惯性矩12.19 cm4，截面模量5.08 cm3，回转半径1.58 cm，每米长质量3.84 kg/m。
3.2 碗扣支架单根立杆容许承载力
采用1.2m高立杆。Nd =φAf
A—单根立杆的截面积，A取489mm2。f—钢材强度设计值，对Q235钢取205N/mm2
φ—轴心受压杆件的稳定系数，按λ=13.86/i查表取值。
l0=kμh； k取值1.155，μ取值1，h（步距）取1.2m。l0=h+2a=1.2+2×0.3=1.8m
λ=180/1.58=114，φ取0.489；Nd =φAf＝0.489×0.489×205 =49KN
考虑结构抗力调整系数1.333，则Nd =49/1.333=36.8KN
3.3 腹板下支架计算
腹板处支架的布置形式均为0.3m×0.9m；混凝土自重：q1=2.7×26=70.2KN/m2；
脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.3+0.9）×38.4=830N，扣件：14.6×18=262.8N。支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10.0+830+262.8=1.477kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK
=1.2×（1.477+4×0.3×0.9+70.2×0.3×0.9）+1.4×2.5×0.3×0.9
=23.66kN＜Nd＝36.8KN
3.4 顶、底板下支架计算
底板处支架的布置形式均为0.6m×0.9m；底板与顶板混凝土厚度合计为：1.0m，混凝土自重：q1=1.0×26=26KN/m2；
脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.6+0.9）×38.4=1036.8N，扣件：14.6×18=262.8N。支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10.0+1036.8+262.8=1.68kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK
=1.2×（1.68+4×0.6×0.9+26×0.6×0.9）+1.4×2.5×0.6×0.9
=23.35kN＜Nd＝36.8KN
3.5 翼缘板处立杆计算
翼缘板处支架的布置形式为0.9m×0.9m；翼缘板高度取0.7m，混凝土自重：q1=0.7×26=18.2KN/m2。脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.9+0.9）×38.4=1244N，扣件：14.6×18=262.8N。10m高支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10+1244+262.8=1.89kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK=1.2×（1.89+4×0.9×0.9+18.2×0.9×0.9）+1.4×2.5×0.9×0.9
=26.68kN＜Nd＝36.8KN
3.6梁下横向方木强度计算
横向方木间距0.5m，截面100×100mm。梁腹板下碗扣支架间距30cm。计算截面的腹板荷载计算宽度为0.9m，梁下均布荷载为74.6KN/m。
则作用在方木上的均布荷载为：
方木承受的弯矩为：
方木拉应力为：(I级木材顺纹抗拉设计值)
方木的剪力为：
方木的剪应力为：(I级木材顺纹抗剪强度设计值)
挠度：W方木＝5qL4/(384EI) =5×41.44×3004/（384×11×103×833×104）=0.048mm<300/400=0.75mm
不同部位荷载计算如下表：
按照上面的计算方法计算翼缘板部位方木结果如下：方木弯矩0.33KN/m，方木弯曲应力2MPa，方木剪力4.79KN，方木剪应力0.72MPa，方木挠度1.09mm。
腹板部位方木结果如下：方木弯矩1.3KN/m，方木弯曲应力7.78MPa，方木剪力6.23KN，方木剪应力0.93MPa，方木挠度0.05mm。
底板部位方木结果如下：方木弯矩0.64KN/m，方木弯曲应力3.86MPa，方木剪力6.18KN，方木剪应力0.93MPa，方木挠度0.42mm。
3.7 梁下纵向方木强度计算
腹板下纵向方木间距0.3m，跨度0.9m，截面150×150mm。横向方木以集中荷载的方式加在纵向方木上，按照集中力作用在跨中考虑。梁腹板下纵向方木强度：
作用在纵向方木上的集中力为：F=74.7×0.5×0.3/2=5.6KN
方木承受的弯矩为：
方木拉应力为：(I级木材顺纹抗拉设计值)
方木的剪力为：
方木的剪应力为：(I级木材顺纹抗剪强度设计值)
挠度计算： W方木＝FL3/(48EI) =5.6×103×9003/（48×11×103×4218.75×104）=0.18mm<900/500=1.8mm。
按照上面的计算方法计算翼缘板部位方木：方木弯矩3.88KN/m，方木弯曲应力6.90MPa，方木剪力8.63KN，方木剪应力0.58MPa，方木挠度0.62mm。
腹板部位方木结果如下：方木弯矩1.26KN/m，方木弯曲应力2.24MPa，方木剪力2.8KN，方木剪應力0.19MPa，方木挠度0.2mm。
底板部位方木结果如下：方木弯矩3.34KN/m，方木弯曲应力5.93MPa，方木剪力7.42KN，方木剪应力0.49MPa，方木挠度0.5mm。
3.8 支架基础计算
既有公路沥青混凝土路面铲除，在基层顶部浇注10cm厚C15混凝土垫层。作为支架基础。钢管柱底部设置10cm×10cm垫板。
基础顶面压应力为：<6.9MPa(C15混凝土抗压强度设计值)
基层顶面压应力为：基层按0.2m计算，刚性角分配面积为0.3×0.3m
<0.7MPa(轮胎接地抗压强度)
4、结束语
1、在施工中体会到，碗扣式支架必须安装顶部的横杆和底部的“扫地杆”。支架的搭设应严格按照规定的步距和纵横向间距搭建，并按规范要求设置纵横向剪刀撑，这样才能形成格构式结构。
2、支架必须按照最大施工荷载的1.2倍进行预压，应根据箱梁形状布置载重物，预压时间不少于48小时。预压时仔细观测各杆件及基础的变形，并根据预压后的变形设置相应的预拱度。
关键词：现浇梁、支架、碗扣式钢脚手
中图分类号：S605文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
沈阳市迎“十二运”城市道路系统建设改造及环境综合改造项目沈吉线K8+295 高官台街道口平改立工程，主桥为30+30+50+50+35+35m单箱五室等截面预应力混凝土连续箱梁桥。主桥采用支架现浇的方法施工，144#～146#墩支架采用碗扣式钢管脚手架。
2、支架及基础布置
碗扣支架规格为φ48×3.5 ，顺桥向碗扣支架间距0.9m（桥墩中心线两侧各5.5m为加密段，加密段间距为0.6m）,横桥向碗扣支架由一侧至另一侧布置间距为4×0.9+5×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+4×0.6+3×0.3+5×0.6+4×0.9m。碗扣支架顶托上铺纵向15cm×15cm方木，纵向方木上设置横向10cm×10cm方木（间距0.5m）。碗扣式满堂支架基础：铲除既有路面沥青混凝土路面，在基层顶部浇筑10cmC15混凝土垫层。钢管底部设置10cm×10cm铁垫板。
3、支架及基础计算
支架按照最高处10.0m计算。碗扣式钢脚手支架横断面布置如下图：
3.1 支架钢管参数
钢管相应参数如下：外径48mm，壁厚 3.5mm，截面积4.89cm2 ，惯性矩12.19 cm4，截面模量5.08 cm3，回转半径1.58 cm，每米长质量3.84 kg/m。
3.2 碗扣支架单根立杆容许承载力
采用1.2m高立杆。Nd =φAf
A—单根立杆的截面积，A取489mm2。f—钢材强度设计值，对Q235钢取205N/mm2
φ—轴心受压杆件的稳定系数，按λ=13.86/i查表取值。
l0=kμh； k取值1.155，μ取值1，h（步距）取1.2m。l0=h+2a=1.2+2×0.3=1.8m
λ=180/1.58=114，φ取0.489；Nd =φAf＝0.489×0.489×205 =49KN
考虑结构抗力调整系数1.333，则Nd =49/1.333=36.8KN
3.3 腹板下支架计算
腹板处支架的布置形式均为0.3m×0.9m；混凝土自重：q1=2.7×26=70.2KN/m2；
脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.3+0.9）×38.4=830N，扣件：14.6×18=262.8N。支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10.0+830+262.8=1.477kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK
=1.2×（1.477+4×0.3×0.9+70.2×0.3×0.9）+1.4×2.5×0.3×0.9
=23.66kN＜Nd＝36.8KN
3.4 顶、底板下支架计算
底板处支架的布置形式均为0.6m×0.9m；底板与顶板混凝土厚度合计为：1.0m，混凝土自重：q1=1.0×26=26KN/m2；
脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.6+0.9）×38.4=1036.8N，扣件：14.6×18=262.8N。支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10.0+1036.8+262.8=1.68kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK
=1.2×（1.68+4×0.6×0.9+26×0.6×0.9）+1.4×2.5×0.6×0.9
=23.35kN＜Nd＝36.8KN
3.5 翼缘板处立杆计算
翼缘板处支架的布置形式为0.9m×0.9m；翼缘板高度取0.7m，混凝土自重：q1=0.7×26=18.2KN/m2。脚手架及其附件荷载计算，钢管:38.4N/m，水平杆：18×（0.9+0.9）×38.4=1244N，扣件：14.6×18=262.8N。10m高支架单根立杆自重合计： q2=38.4×10+1244+262.8=1.89kN
振捣及人员荷载：q=2.5Kpa，模板及方木荷载：q=4 Kpa。
q=1.2∑NGK+1.4∑NQK=1.2×（1.89+4×0.9×0.9+18.2×0.9×0.9）+1.4×2.5×0.9×0.9
=26.68kN＜Nd＝36.8KN
3.6梁下横向方木强度计算
横向方木间距0.5m，截面100×100mm。梁腹板下碗扣支架间距30cm。计算截面的腹板荷载计算宽度为0.9m，梁下均布荷载为74.6KN/m。
则作用在方木上的均布荷载为：
方木承受的弯矩为：
方木拉应力为：(I级木材顺纹抗拉设计值)
方木的剪力为：
方木的剪应力为：(I级木材顺纹抗剪强度设计值)
挠度：W方木＝5qL4/(384EI) =5×41.44×3004/（384×11×103×833×104）=0.048mm<300/400=0.75mm
不同部位荷载计算如下表：
按照上面的计算方法计算翼缘板部位方木结果如下：方木弯矩0.33KN/m，方木弯曲应力2MPa，方木剪力4.79KN，方木剪应力0.72MPa，方木挠度1.09mm。
腹板部位方木结果如下：方木弯矩1.3KN/m，方木弯曲应力7.78MPa，方木剪力6.23KN，方木剪应力0.93MPa，方木挠度0.05mm。
底板部位方木结果如下：方木弯矩0.64KN/m，方木弯曲应力3.86MPa，方木剪力6.18KN，方木剪应力0.93MPa，方木挠度0.42mm。
3.7 梁下纵向方木强度计算
腹板下纵向方木间距0.3m，跨度0.9m，截面150×150mm。横向方木以集中荷载的方式加在纵向方木上，按照集中力作用在跨中考虑。梁腹板下纵向方木强度：
作用在纵向方木上的集中力为：F=74.7×0.5×0.3/2=5.6KN
方木承受的弯矩为：
方木拉应力为：(I级木材顺纹抗拉设计值)
方木的剪力为：
方木的剪应力为：(I级木材顺纹抗剪强度设计值)
挠度计算： W方木＝FL3/(48EI) =5.6×103×9003/（48×11×103×4218.75×104）=0.18mm<900/500=1.8mm。
按照上面的计算方法计算翼缘板部位方木：方木弯矩3.88KN/m，方木弯曲应力6.90MPa，方木剪力8.63KN，方木剪应力0.58MPa，方木挠度0.62mm。
腹板部位方木结果如下：方木弯矩1.26KN/m，方木弯曲应力2.24MPa，方木剪力2.8KN，方木剪應力0.19MPa，方木挠度0.2mm。
底板部位方木结果如下：方木弯矩3.34KN/m，方木弯曲应力5.93MPa，方木剪力7.42KN，方木剪应力0.49MPa，方木挠度0.5mm。
3.8 支架基础计算
既有公路沥青混凝土路面铲除，在基层顶部浇注10cm厚C15混凝土垫层。作为支架基础。钢管柱底部设置10cm×10cm垫板。
基础顶面压应力为：<6.9MPa(C15混凝土抗压强度设计值)
基层顶面压应力为：基层按0.2m计算，刚性角分配面积为0.3×0.3m
<0.7MPa(轮胎接地抗压强度)
4、结束语
1、在施工中体会到，碗扣式支架必须安装顶部的横杆和底部的“扫地杆”。支架的搭设应严格按照规定的步距和纵横向间距搭建，并按规范要求设置纵横向剪刀撑，这样才能形成格构式结构。
2、支架必须按照最大施工荷载的1.2倍进行预压，应根据箱梁形状布置载重物，预压时间不少于48小时。预压时仔细观测各杆件及基础的变形，并根据预压后的变形设置相应的预拱度。