中、小跨径钢筋混凝土拱桥现浇支架(拱架)设计指南

中、小跨径钢筋混凝土拱桥

现浇支架（拱架）设计指南

1前言

拱桥在桥梁设计中应用广泛，钢筋混凝土拱桥主要适用于中、小跨径的桥梁，拱桥的主要受力结构是主拱圈，在竖向荷载作用下，主拱圈主要承受轴向压力，但也承受弯剪，拱座支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力。

中、小跨径钢筋混凝土拱桥现浇，需要搭设支架(拱架)，进行浇注施工，具体作法是：在支架（拱架）上立模、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈。

2支架（拱架）材料分类及有关资料

支架（拱架）的种类很多，按结构形式可以分为：满堂式、排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式等，其常用材料有木材、万能杆件、贝雷梁、扣件式钢管脚手架、碗扣支架、门式支架、型钢组合桁架。

3各型支架适用范围

满堂式支架主要采用扣件式钢管脚手架或碗扣支架，钢管直径一般为Φ48mm，壁厚为3.5mm。满堂式支架对地基处理的要求比较高，原地面要求地形地势相对比较平整，适合旱桥施工。

排架式、撑架式、桁架式主要采用木材、万能杆件、门式支架、型钢组合桁架结构，这些方式支座不采用满堂布置，支架支点较少，支点数量和距离根据实际跨度和计算后得出。跨河、跨较小的山沟都可以采用这些支架方式。

扇形式只在拱两端支座位置有两个支点，桁架采用贝雷梁、拼装梁或型钢连接成拱弧线形状。这种支架和主拱圈一样，主要承受轴向压力，同时承受弯剪。跨深沟，地形条件比较差的拱桥比较适合用这种支架。

斜拉式贝雷梁拱架一般应用在几跨连续施工的情况，在距边墩一定距离处设置临时墩，在中间墩墩顶各设一个塔柱，塔柱顶端伸出斜拉杆拉住贝雷梁，贝雷梁上设拱盔，形成几孔连续斜拉式贝雷梁拱架结构。其主要构件均由常备式贝雷桁架、支撑架、加强弦杆等组成，结构构件处理方便。由于整体拱架体系柔性多变，施工中应严格掌握和控制对称加载及塔柱、平梁的挠度变形，控制平梁、斜拉杆、塔柱的受力不得超过容许值。

组合式、叠桁式主要是支架组合的多样性，根据计算受力的需要，支架由不同类型的桁架组成。

4支架（拱架）结构设计

支架（拱架）设计的原则为：必须使支架（拱架）上部接近合理拱轴线，能承受施工过程中产生的竖向力与水平力，确保支架（拱架）的稳定，尽量减少非弹性压缩，注意对局部受力不利杆件进行加固。假设某大桥为现浇混凝土箱拱桥，根据不同地形条件，采用不同支架（拱架）形式进行现浇施工。

4.1 支架（拱架）受力分析

箱形截面拱圈一般采用分环、分段进行浇注施工，分环的方法一般是分成二环或三环。分二环时，先分段浇注底板（第一环），然后分段浇注腹板、横隔板和顶板（第二环）。分三环时，先分段

浇注底板（第一环），然后分段浇注腹板、横隔板（第二环），最后分段浇注顶板（第三环）。各段间预留隔缝长度一般为50～100cm ，等每一环各分段浇注完后，混凝土强度达到70%设计强度后浇注隔缝。

主拱圈荷载及施工荷载通过模板、枋木传至支架（拱架），支架（拱架）在施工过程中承受竖向力与水平力。在底板合拢后混凝土达到强度之前，底板的荷载主要由支架承担，当混凝土达到设计强度之后，浇注腹板、横隔板及顶板时，荷载由支架（拱架）承担之外，拱底板也承担一部分重量。

4.2 支架（拱架）材料选用

根据主拱的荷载和工程位置、条件、供料来源，选用合适的材料作为支架（拱架）用材。

4.3 支架（拱架）结构设计和受力检算

4.3.1 支架结构设计和受力检算

（1）采用满堂式碗扣支架：

在处理好的地基上，根据梁顶与拱圈内弧之间的高度，布置碗扣支架。立杆的纵横向间距和横杆竖向步距经检算后确定。每根立杆底部设置垫座，顶端安装可调天托，根据高度选取30cm 或60cm 天托，可调天托起到精确调整标高和卸架的作用。天托顶部放置横向枋木和纵向梳形木连成一体，枋木上铺设组合钢模板或木模板，形成底模和施工平台。碗扣支架应严格按照《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》规定布设。

1）施工荷载分析：（根据各自项目实际情况修正各参数）

主拱圈混凝土荷载：容重3

25/kN m γ=，拱圈厚度为h ，2125(/)g h kN m =； 模板荷载：取2

2 2.0/g kN m =； 施工荷载：取2

3 4.0/g kN m =； 振捣冲击荷载：取2

4 3.0/g kN m =； 碗扣支架自重：2

5 3.0/g kN m =；

2）模板及枋木检算：

采用5cm 厚木板作底模模板，上层枋木间距为1l ，下层枋木间距2l 根据碗扣支架间距确定。 ①模板检算：

按均布荷载五跨连续梁计算： 取1mm 宽度计算

1234()1q g g g g mm =+++⨯ （1）

图1 模板受力简图

抗弯强度：

[]M

W

σσ=

< （2） 抗剪强度：

3[]2V

A

ττ=

< （3） 挠度检算：

43100400k ql l f f EI ⎡⎤=<=⎢⎥⎣⎦

（4）

式中：

M -所受最大弯矩，211M k ql =，10.105k =；

W -木板的抗弯模量； [][]στ-、分别为木板容许抗弯强度和抗剪强度；

V -所求得的最大剪力，21V k ql =，20.606k =，30.664k =； A -1mm 宽的木板截面积；

E I -、分别为木板的弹性模量和惯性矩。

②上层枋木：

上层枋木间距为1l ，下层枋木间距2l 根据碗扣支架间距确定； 按均布荷载三跨连续梁计算： 荷载：

12341()q g g g g l =+++⨯ （5）

图2 上层枋木受力简图

抗弯强度：

[]M

W

σσ=

< （6） 抗剪强度：

3[]2V

A

ττ=

< （7） 挠度检算：

43100500k ql l f f EI ⎡⎤=<=⎢⎥⎣⎦

（8）

式中：

M -所受最大弯矩，212M k ql =，10.10k =；

W -枋木的抗弯模量； [][]στ-、分别为枋木容许抗弯强度和抗剪强度；

V -所受在大剪力，22V k ql =，20.60k =，30.677k =； A -枋木的截面积；