支架稳定性验算
现浇门式墩盖梁碗扣架稳定性的验算
1、工程概况
龙华河1号大桥是五台至盂县高速公路上跨越龙华河的一座大桥，位于盂县下社镇碾子坪村西约100m处，本桥中心桩号为K36+700，右前夹角为90°。龙华河1号大桥施工图设计方案为上部采用20×25米预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥墩采用门式墩，基础采用灌注桩基础；承台采用肋板台，基础采用灌注桩基础。 2 施工方案
1、参考资料
1.1钢结构设计手册
1.2路桥施工计算手册
1.3GB3811-2008起重机设计规范
1.4公路桥梁施工技术规范
1.5五台至盂县龙华河1号大桥设计图纸
2.1 地基处理
在支架架立前，在支架搭设范围内，首先进行基础处理，处理方案为对原地面开挖换填，根据现场情况，开挖表层70cm虚土，然后抛填50cm卵石，砂砾填筑按照路基96区填筑要求实施，用人工配合推土机平整场地后用20T以上压路机压实，如现场发现局部软弱地段，则重新开挖回填处理，砂砾填筑完成后，在地基表面浇筑20cmC20砼，浇筑宽度为支架搭设宽度两边加1m，在支架地基外侧设置排水沟，防止地基积水软化造成支架下沉。
2.2满堂支架：采用满布搭设的碗扣式支架，采用10㎝×15㎝方木做地梁，横向通长布置；支架立杆间距普通段按0.3m×0.3m布置；门洞旁采用0.3m×0.3m双
支，横杆采用HG-90，竖向步距采用1.2m，立杆主要采用LG-300，结合梁体距地面的实际高度，可在顶托下加顶管（DG-210及DG-90）进行调整，托架和底座的调节长度必须满足施工需要，支架的搭设宽度超出盖梁四周各0.5m。支架安装就位后进行横、纵梁安装，横梁采用15×15㎝方木，横向间距同立杆间距；纵梁采用10×10㎝方木，置于纵梁之上，纵向间距30㎝。盖梁底模采用1cm厚钢板加工、侧模采用定型模板。为保证支架的稳定性，必须按安全规范纵横向每六排立杆设一道剪刀撑。具体见箱梁支架横断面示意图：
支架拼装注意事项：a.支撑架立杆接缝应在同一水平面，顶杆仅在顶端使用，以便能插入托座。 b.支撑架拼装到3～5层时，应检查每根立杆底座下是否上浮松动，否则应旋紧可调底座或用薄铁片填实。 c.整架拼装完后应检查所有扣件是否扣紧，松动的应用锤敲紧。d.支撑架宽高比一般不能超过5,否则必须按有关规定设置缆风绳。
2.3 支架预压
采用砂袋按100%荷载进行预压，在地面上以纵横间隔5m和在模板上按高程控制点位分别设置观测点，预压时逐日对其进行沉降观测，做好记录。沉降稳定的标准为沉降量＜1mm／d，卸载后算出地面沉降、支架的弹性和非弹性变形数值。根据各点对应的弹性变形数值及设计预拱度调整模板的高程，具体布置按二次抛物线方程分配y=4*f拱*x（30-x）/302,实测弹性变形加上箱梁自重及1/2汽车荷载和第1000
天混凝土收缩徐变所产生的竖向挠度即：f+L/1600。
3 支架受力验算方法
仅介绍上述方案的验算过程，其余方案可参照此方法进行验算比较。
支架钢管参数：外径36mm,壁厚4.5mm，截面积A=4.45*102，惯性矩I=0.564*105，抵抗矩w=3.131*103mm，回转半径11.25mm，每米重3.50kg。
3.1小横杆计算：
新浇混凝土及钢筋平均荷载g1=2.50×26=65KN／m2；，施工人员、料、具行走运
输堆放载荷gr=2.5KN／m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷
载均按2KN／m2考虑。
跨度：L1=0.3m；间距L2=0.3m；那么有：
单位荷载：g=[(g1+gr)×1.2+2×2.0×1.4]L2=42.92×0.3=25.98KN/m
弯曲强度：σ=g L12/8W=25.98×0.32/8×
（木材为东北落叶松）满足要求。 0.1⨯0.1⨯0.1=1.753Mpa＜［σ］=14.5Mpa。6
1⨯25.98⨯0.3PL剪应力：τ＝==0.3885Mpa
满足要求。
抗弯刚度：f=5qL14/384EI=5×25.98×0.34/384×1.1×1060.1⨯0.1⨯0.1⨯0.1=0.29mm＜12
L/400=1.0×10-3m。满足要求。
3.2大横杆计算：
立杆纵向间距为0.3m,横向间距为0.3m，进行计算：由小横杆传递的集中力F=25.89×0.3=7.76KN。
最大弯矩：M=p(2c+b)x/L=7.76×0.3=2.328KN.m。
弯曲强度：σ=M/W=2.328×103/
求。
剪力最大处为靠近墩柱处:Q=P
0.11⨯0.11⨯0.11=10.49Mpa＜14.5Mpa。满足要6
最大载面剪应力：τmax＝P=
A7.76KN0.11 0.11m2=0.642Mpa
=7.76×0.3×挠 度： f=p×c[(2c+a)L2-4c2L+2c3-ac2-a3]/6EIL
(0.36-0.32)/(6×11×106×4.2×10-5)=0.3mm＜L/400=1×10-3m。满足要求。
3.3 立杆计算
立杆承受由纵梁传递来的荷载N =25.98KN ，钢管截面最小回转半径i=11.25mm，支撑立柱步距为1.2m，长细比λ=l/i=1200／11.25=106.7,查表得φ=0.544，那么有［N］=φA［σ］=0.544×445×215=52KN。
由于N
4、地基承载力计算：
下铺的方木面积为10×15cm2，方木传递给砼的荷载其应力扩散角按60度考虑，则基底承压面积为：(0.10+0.173×2)×(0.15+0.173×2)=0.221m2。
因为单根钢管承受的最大集中荷载为：P=7.76KN
δ砼=F7.76KN==0.035Mpa S0.221m2
[δ]-----砼垫层下地基承载力，砂类土取0.2Mpa
故：地基承载力计算满足施工使用需求。
5、顶部自由端稳定性验算
顶托为自由端，受力为悬臂受轴向的力F1和垂直方向的力F2，
F1=7.76×cos3.150=7.75KN F2=7.76×sin3.150=0.43KN。
最大弯矩Mmax=0.43×1=0.43KN〃M。(取悬臂最大长度为1m考虑)
弯曲强度：σ=M/W=0.43KN〃M/3.131×103mm3=137Mpa＜215Mpa符合要求。 最大剪切力：Q= F2
最大载面剪应力：τmax=2Q/A=2×0.43KN/4.45×10mm=1.93Mpa 符合要求。
6、整体稳定验算
取不小于5%的上部荷载作为水平荷载，作用于支架顶部进行支架横向稳定验算，验算抗倾覆的稳定系数不得小于1.3。
①荷载计算(取整体支架荷载计算)：
a、模板重量：125×1.6KN/m2=200KN
b、横纵梁方木重量：(0.15×0.15×1/0.9) m³/m2×600㎏/m³×9.8N/㎏=0.147 KN/m2
0.147×90×12=158.76KN
c、工字钢总重量为：50KN
d、碗扣式支架总重量为: 120KN
e. C40现浇混凝土重量为：根据设计砼体积为124 m³，
取钢筋砼密度为2600㎏/m³，则箱梁自重为124 m³×2600㎏/m³×9.8N/㎏=3160KN f. 施工人员及施工设备荷载:2×3.0 m×25m×1.0 KN/ m²=150KN
g. 振捣砼时产生的荷载倾倒荷载：2×3m×25m×2×2.0 KN/㎡=600KN
Q合=4438.2KN
② 计算水平荷载为:
4438.2×5%=221.9KN
③支架体系稳定性验算:
M1、M2分别为竖向及横向弯矩
M1=(221.9+158.76+50+120)KN×(25)m=13766.5KN.M
M2=221.9×3m=665.7KN•m
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稳定系数K=M1/M2=13766.5KN.m/665.7 KN.m =20.665>1.3，所以抗倾覆稳定性符合要求。
7、验算结论：该支架系统设计承载力、强度、刚度及稳定性均满足要求。