河流中水下满堂排架稳定性讨论

　　摘要：衡阳市内环北路蒸水大桥加宽加固工程水下满堂排架是一种特殊性的排架，排架底部伸入河床沙体之中，河床到水面之间由于施工因素只能加斜撑，由于满堂在桥的两侧孔，中间保持通航，航行船只达到500t-1000t，水下排架受到航行船舶的波浪冲击，受下游大元渡枢纽蓄水影响，水流缓慢，但上游不断有漂浮物冲至下游，对排架有一定的挤推作用，排架15米上平均每平方米将承受载荷600kg左右，排架稳定性将承受一定的考验。
　　关键字：稳定性；水流；水下；承重量
　　1工程简介
　　原蒸水大桥位于107国道衡阳段，始建于1979年，桥梁全长181.74m，为3×50m双曲拱桥，桥面组成为：3.0m（人行道）+14m（车行道）+3m（人行道）=20m，旧桥设计荷载为：汽-20,挂-100。
　　进场11月1号，水位49米左右，进入12月，水位51米左右，进入12月，通行船舶40多，吨位基本大于300吨，部分超过1000吨。船舶尺寸，高7.5米、宽14米、长50米(加输送带80米)。因水位受下游水电站开闸水位控制，春季水位基本保持正常水位，洪水期水位有上升，但流速小，河道水流特征已基本同水库。大桥三跨拱形结构，正常水位拱脚距水平面为4.5米，拱顶距水平面为11米，通道采取贝雷梁方式被否决。
　　2参数信息
　　2.1模板支撑及构造参数
　　立杆梁跨度方向间距La(m):1.10；立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10；立杆步距h(m):1.50；梁支撑架搭设高度H(m)：15.00；梁两侧立柱间距(m):1.50；承重架支设:1根承重立杆，方木支撑垂直梁截面；
　　采用的钢管类型为Φ48×3；扣件连接方式:双扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数:0.90；
　　2.2荷载参数
　　模板自重(kN/m2):0.35；钢筋自重(kN/m3):1.50；施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5；新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):18.0；倾倒混凝土侧压力(kN/m2):2.0；振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):2.0
　　3水下立杆加强措施
　　考虑水下立杆单杆稳定性问题，水下立杆实际施工采取双立杆模式实施，具体操作采取将两立杆用扣件锁固的方式，扣件锁固间距每米一个，增大立杆稳定性。架体整体稳定性加固，桥水大桥下部满堂脚手架，可借助桥墩、柱架固脚手架，增加架体整体稳定性，
　　首先将架体与桥墩水平交接位，采取焊接措施，将架体与桥墩刚性连接。其次将架体与桥墩水平交接位，采取钢管扣件锁固桥墩措施，将架体与桥柱刚性连接，将桥墩锁固在架体中。然后将架体与桥柱水平交接位，采取钢管扣件锁固桥柱措施，将架体与桥柱刚性连接。最后将拱脚位，将架体与拱板交接，采取钢管扣件锁固部分架管到拱板上方措施，将架体部分载荷承加到拱板上，增加架体承载力，增加架体整体性。
　　4梁底支撑的计算
　　本工程梁底支撑采用方木。
　　强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。
　　4.1荷载的计算：
　　（1）钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=24×0.35×0.267=2.38kN/m；
　　（2）模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.35×0.267×(2×0.35+0.8)/0.8=0.175kN/m；
　　（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)：
　　经计算得到，活荷载标准值P1=(2.5+2)×0.267=1.2kN/m；
　　4.2支撑钢管的强度验算
　　支撑钢管按照简支梁的计算如下
　　荷载计算公式如下：
　　（1）钢筋混凝土梁自重(kN/m2)：q1=(24.000+1.500)×0.350=8.925kN/m2；
　　（2）模板的自重(kN/m2)：q2=0.350kN/m2；
　　（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m2)：
　　q3=(2.500+2.000)=4.500kN/m2；q=1.2×(8.925+0.350)+1.4×4.500=17.430kN/m2；
　　梁底支撑根数为n，立杆梁跨度方向间距为a，梁宽为b，梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P，梁侧模板传给钢管的集中力为N。
　　经过连续梁的计算得到：
　　支座反力RA=RB=1.182kN，中间支座最大反力Rmax=13.299；
　　最大弯矩Mmax=0.883kN.m；最大挠度计算值Vmax=0.714mm；
　　支撑钢管的最大应力σ=0.883×106/4490=196.608N/mm2；
　　支撑钢管的抗压设计强度[f]=205.0N/mm2；
　　支撑钢管的最大应力计算值196.608N/mm2小于支撑钢管的抗压设计强度205.0N/mm2,满足要求!
　　5立杆的稳定性计算:
　　立杆的稳定性计算公式
　　
　　钢管立杆受压应力计算值；σ=2104.722/(0.207×424)=23.981N/mm2；钢管立杆稳定性计算σ=23.981N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
　　钢管立杆受压应力计算值；σ=13741.95/(0.207×424)=156.571N/mm2；钢管立杆稳定性计算σ=156.571N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
　　6、立杆的地基承载力计算:
　　立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
　　p≤fg
　　地基承载力设计值:fg=fgk×kc=136kpa；
　　立杆基础底面的平均压力：p=N/A=68.68kpa；
　　基础底面面积：A=0.2m2。p=68.68≤fg=136kpa。地基承载力满足要求！
　　7、水下立杆稳定性验算
　　立杆的稳定性计算公式:
　　
　　其中N----立杆的轴心压力设计值(kN)：N1=9.533kN；
　　如果考虑到水下撑架的安全因素，水下立杆采取剪刀撑加固，取立杆计算长度为水深6m，适宜由下式计算
　　l0=k1k2(h+2a)
　　k1--计算长度附加系数按照表1取值1.167；
　　k2--计算长度附加系数，h+2a=6.1按照表2取值1.014；
　　由长细比Lo/i的结果查Q235－A钢轴心受压构件的稳定系数表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.864；钢管立杆的最大应力计算值；σ=11.53*103/（0.864×424）=31.5N/mm2；钢管立杆的最大应力计算值σ=31.5N/mm2小于钢管立杆的抗压强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！
　　参考文献：
　　[1]杨令春.满堂式支架在施工中受力稳定性的计算[J]青海交通科技,2002,(03)
　　[2]李明.满堂式支架设计方案及受力分析[J]四川建材,2006,(01)
　　[3]朱清华.现浇梁满堂支架的稳定计算[J]山西建筑,2007,(10