箱梁支架设计验算

方向的侧向变位 。因受轴压作用 ，失稳 是支 架 的主要 危 险所在 。立杆在轴压力作用下被压弯 时 ，会受到联 接扣件的约束 ，相当于加在立杆两端的即可转动
Ｖ［ （１７０＋（ ０．１２－｝－１）Ｘ２６９１＇－ ２ｚ一１７０Ｘ２６９｝－
式 中：Ｋ２— 考虑钢管平直度 等影响 的附加 系 并且 在两根立杆搭接时采用三组扣件 ，而回转扣
数 ，通 常 取 ２ ；
件的允许荷载为 ５ｋ Ｎ，因此三组扣件的允许荷载
ｆｙ— 立 杆 的 设计强度，Ａ３钢取 １７０Ｍ Ｐａ 为 １５ｋ Ｎ。而该工程在实施施工时每根立杆的荷
Ａｎ — 立 杆 的净截面面积（ｍ２）
城市道桥与防洪 第 ２期２００２年 ６月
上海市轨道交通三号线一期工程二标
预应 力简支箱梁支架设计与验算
郑 斌
（上海市第二市政工程有 限公司）
摘 要：本文以上海市轨道交通三号线一期工程二标预应力简支箱梁的施工为例，介绍了作为现浇钢筋混凝土 结构承重支架的扣件式钢管支架及析架式龙门支架的设计与验算方法 ，从而保 证桥梁现浇混凝土结构的施工
析架 的 荷 载图及弯矩图如图 ６所示。
Ａ：荷载 图
闷兀用卫且 ＴＪ７，Ｍ
Ｍｍａｘ＝ｇｌｚ／ｂ
Ｂ：弯矩 图
图 ６ 析架荷载、弯矩图
从 图 ６ 可 以看 出，析架 的最大正应力发生在 跨 中弯矩最大的截 面上 。
２ 支架设计
２．１ 设计原则 该 工 程 的地理位置基本处在原沪杭铁路的范
围，在纵 向范围内基本与外界隔离 。因此 ，根据现 场条件及 市政 二公 司的现 有材料状 况 ，现浇箱梁 的浇捣支架采用常规的扣件式钢管满膛支架。同
时，该工程在横 向上分别与石龙支路 、龙槽路及南 站铁路相交 ，另外还需上跨龙吴路地道泵站、上海 砂轮机厂通道及两处居 民出入通道，对于以上地 点的箱 梁支架 ，我们采用搭设龙 门支架 的方法 ，以 保证施 工期 间的道路交通 、铁路交通 、居 民出人及
不等。每孔箱梁的混凝土量从 １２５ｍ ３至 １９１ｍ ３
左右不等。
满膛钢管支 架 、大跨 径龙 门支架 及小跨径龙 门支
架。
２．２．１ 扣件式钢管满膛支架 对该 工 程 而言，扣件式钢管满膛支架用于无
横 向相交道路及其它类型通道的箱梁上，支架材 料采用 小４８－３．５ｍ ｍ钢管。根据计算，支架立杆 纵横向间距定为 ０．６ ５ｍ 及 ０．８ｍ ，横杆间距定为 １．８ ｍ 。在支架上分别纵、横向铺设两层 １２ｃ ｍＸ ２４ｃ ｍ 方木，作为底模搁栅 ，方木 的间距定为 ５０ ｃｍ。支架示意图见图 １所示。
挠度），至于 争５８０ｍ ｍ钢管支墩的强度、刚度则不 作验算 （其所能承受的荷载 已大大超过箱梁施工 时对它的作用荷载）。
根 据 按 最不利情况进行验算的原则 ，选择荷 载最大的 Ｋ７孔箱梁作为验算 目标。Ｋ７孔箱梁的 混凝土总方量为 １９１ｍ ３，跨径为 ３５ｍ ，梁宽 ９．３ ｍ。其施工时荷载大小如下 ：
质量及施工安全 ，并有效降低工程成本 。 关键词 ：扣件式钢管支架 龙门支架 荷载
稳定
强度
刚度
１ 工程概况
上 海 市 轨道交通三号线工程是上海市重大工 程项 目，它南起 阂行，北至宝钢 ，其 中一期工程正 线全长 ２４．９７ｋ ｍ，南起槽河径站，北至江湾镇站， 已于 ２０００年年底建成通车。
三号 线 一 期工程的二标工程全长 １７０４．５ｍ ， 起止桩号为 ＤＫ１＋４６４＾－ＤＫ３＋１６８．５ ，其中桩号 ＤＫ１＋４６４＾－ＤＫ１＋６８２．５ 段为地面线。该段工程 桥跨共计 ４５跨 ，其上部结构均为预应力混凝土简 支现浇箱梁。在 ４５孔箱梁中，１４孔在平面上为直 线梁，３１孔为曲线梁。梁的跨径从 ２４ｍ 到 ３５ｍ 不等，梁高均为 １．９ ｍ ，梁宽从 ８．９５ｍ ＾－９．３０ｍ
跨 龙 潜 路及石龙支路 的龙门支架支墩均采用
７根 争５８０ｍ ｍ钢管，每根 争５８０ｍ ｍ钢管之间的中 心距离为 １．５ ｍ 左右，相邻钢管用双拼［１４槽钢 焊接成剪刀撑。跨龙槽路龙门支架共用 ３Ｘ７＝２１ 根 争５８０ｍ ｍ 钢管，跨石龙支路龙门支架共用 ２Ｘ７ ＝１４根 小５８０ｍ ｍ钢管。同跨南站铁路龙门支架 一样 ，该两龙门支架的每根 争５８０ｍ ｍ 钢管法兰盘 上同样放置 ２根 １４０ａ工字钢析架，两座龙门支架 分别共用 ２Ｘ７＝１４根 １４０ａ工字钢。与跨南站铁 路龙门支架情况相类 似，在 １４０ａ工字钢柞 上横 向放置间距为 ５０ｃ ｍ 的［１４槽钢，然后再在槽钢 上搭设扣件式满膛支架。跨龙槽路龙门支架示意
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图 ４ 小通道箱梁支架示意图
图 ２ 跨 南 站 铁 路 箱 梁 支 架 示 意 图
该 工程 大 跨径龙门支架分别搭设在箱梁跨越
ｍｍ，Ａ ｎ＝４ －８９３Ｘ１ ＯＺｍｍ＇。
南 站铁 路 、龙 槽路 、石 龙 支路 及 龙 吴 路地 道 泵 站
支 架 横 杆间距按规范及操作要求取 １．８ ｍ ， 处，其中以跨越南站铁路及龙吴路地道泵站处 的
横杆间的立杆可视为无侧移刚架柱 ，查《建筑结构 跨径最大，均为 ９ｍ ．验算就以跨南站铁路的龙门
ａ． 自 重 ：
根 据 箱 梁的钢筋含量，钢筋混凝土容重取 ２６ ｋＮ／ｍ３，则箱 梁 自重 力 ＝１９１ｍ ３Ｘ ２６ｋ Ｎ／ｍ３＝
４９６６ｋ Ｎ。
ｂ． 施 工 人员和施工料具行走运输或堆放荷 载按规定取均布荷载 ｌ．０ ｋ Ｐａｏ
ｃ． 振 荡 混凝土时产生的荷载取 ２．０ ｋ Ｐａｅ ｄ． 倾 倒 混 凝 土 时产 生 的 冲击 荷 载 取 ２．０
载＝２１．４ ｋ ＰａＸ ０ ．５ ２ｍ ＇＝１１．１ ３ｋ ＮＧ１５ｋ Ｎ。
｝－ ０ ．３ （１ ／１００１）２
ａ— 欧 拉 临 界应力（ＭＰａ）
从 以上 的验算中可以得出该支架设计满足要
求。
ｉ— 立 杆 截 面的回转半径（ｍ）
３．２ 大跨径龙门支架验算
争４ ８－３ ．５ ｍｍ 钢 管 的 截 面 特 性 ：ｉ＝ １５．７８
２＝３３．３ ｋ Ｎ。
３．１．２ 强度验算 由上 已 知 箱梁的平均荷载 ｑ１＝２１．４ｋ Ｐａ，而
每根立杆的设计荷载为 ３３．３ｋ Ｎ，因此每根立杆
又不能 自由转动的支座。如图 ５立杆计算简图所
示。
可受荷面积 Ｓ＝３３．３ ｋ Ｎ＝２１．４ ｋ Ｐａ＝１．５６ ｍ ＇． 扣 件式 支 架的安全系数 Ｋ＝１＋ｈ／ａ
计算手册》，其计算长度系数 “＝０．７７ ，故计算长 支架为例 ，其它龙 门支架的验算相类似 。
万方数据
城市道桥与防洪 第２期２００２年 ６月
３．２．１ 析架正应力强度
南站 铁 路 龙门支架的析架由１８根 Ｉ４０ａ工字 钢组成，每根工字钢所受的均布荷载 ｑ＝ｑ＇／１８＝
１９６．６ｋ Ｎ／ｍ＝１８＝１１ｋ Ｎ／ｍ．
３．１．３ 立杆稳定性验算
由于 在 计 算立杆设计荷载时已经考虑到压杆
立 杆 设 计荷载按下列公式计算 ：
的稳定，故此处不作重复验算 。
Ｋ２ · Ｎ ＝ Ａｎ｛［ｆｙ＋ （Ｉ＋ １）ａ］ ／２－ ３．１．４ 扣件强度验算
Ｖ［ｆｙ＋（ｒｌ＋１）ａ］２／２２一ｆｙａ｝
我 们 在 搭设钢管支架时基本采用回转扣件，
Ａ３ 钢 管 的弹性模量 Ｅ＝２．１ Ｘ １０５Ｍ Ｐａ，ａ＝
ｋＰａ＋１．１ ｋ Ｐａ］Ｘ ９ ．３ｍ ＝１９８．６ ｋ Ｎ／ｍ，平均荷载 ７Ｃ２Ｅ ／ Ｘ２二 （３．１ ４２Ｘ ２．１Ｘ １０＇）／８７．８ ３２＝ ２６９
ｑ＇＝１９８．６ｋ Ｎ／ｍ＝９．３ ｍ ＝２１．４ｋ Ｐａ。
（Ｎ／ｍｍ２）
跨越地道泵站。
２．２ 具体设计方案 该 工 程 的箱梁支架分为三种类型 ，即扣件式
图 １ 箱 梁 满 膛 脚 手 支 架 示 意 图
２．２．２ 大跨径龙门支架
该 类 支 架用于箱梁跨越南站铁路、龙槽路、石
龙支路及龙吴路地道泵站处 。该类龙门支架跨径 较大，其中跨南站铁路的龙门支架跨径可达 ９ｍ （与跨越龙吴路地道泵站的跨径相同），而跨龙槽 路及石龙支路的龙门架跨径为 ７ｍ（其中龙槽路 龙 门支架为双龙门支架）。对该类龙门支架 ，根据 市政二公司现有的材料设备状况及力学验算，其 支墩统一采用 争５８０ｍ ｍ钢管，析架统一采用 １４０ａ 工字钢 。其 中，跨南站铁路 的龙 门支架每排 支墩 采 用 ９根 争５８０ｍｍ 钢管，每根 小５８０ｍ ｍ钢管之间的 中心间距定为 １ｍ ，整个龙门架共用 ２Ｘ９＝１８根
３．１ 满膛支架验算
刀＝ ０ ． ３ Ｘ （１／１００１）“二 ０．３ Ｘ （１／１００Ｘ
扣 件 式 钢管脚手架为空间结构，其纵 向刚度 ０．０ １５７８）＂＝０．１ ２０
远大于横 向刚度 。由于在搭设 时除立杆外还设置
由上 可 得 立 杆 的设计荷载为 ：Ｎ＝
了大、小横杆，并加设剪刀撑及斜撑，限制了各个 （４．８ ９３Ｘ １ ０ｚ）Ｘ （［１７０＋ （０．１２ ＋１）Ｘ２６．９１＝ ２一
意图见 图 ２０
生比班Ｉ
． 口 口 门ｔ ． １ ． 困一皿」 三
９ｍ
＿产‘／铁路 林
纵断而
２．２．３ 小跨径龙门支架 该类 龙 门支架用于上海砂轮机厂通道及其它
两处居民出人通道。该类龙 门支架跨径较小 （约
３．５ｍ 左右），因此该类龙门支架支墩采用密排扣 件式 争４８－３．５ｍ ｍ钢管支架，密排支架立杆纵横 间距采用 ０．２ｍ Ｘ０．２ｍ ，析架仍采用 １４０ａ工字 钢（共用 ６根）。析架的上部支架仍采用扣件式满 膛支架。该类龙门支架示意图见图 ４０