现浇连续箱梁支架受力验算及施工安全措施

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摘要：现浇连续箱梁支架受力分析及施工过程的质量控制是连续箱梁建设的重点，也是保证连续箱梁施工安全性的基本条件。论文通过工程实例，对现浇梁支架设计的验算进行了详细的介绍，并对该工程中的施工安全措施进行了探讨，旨在对以后类似工程施工提供了借鉴。

关键词：连续箱梁支架方案验算施工质量控制

Abstract: the continuous box-girder cast-in-situ stent stress analysis and construction process of the quality control of the construction of the continuous box is key and ensure continuous box construction safety of the basic conditions. Paper through the practical engineering, the support of cast-in-situ beam design checking is introduced in detail, and the project of construction safety measures, the paper discusses the aim to provide similar project construction after used for reference.

Key words: the continuous box-girder stents scheme check construction quality control

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号

引言

近几年，随着交通负荷量迅猛增加，堵车现象随处可见，为了缓解交通压力，在城市交通建设中,高架桥的比例逐年增大。预应力混凝土连续箱梁桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳能力;结构在车辆运营中噪音小，维修工作量少。除此之外，预应力混凝土连续箱梁桥的施工方法己经达到相当先进的水平，现代化技术的应用己经使它的施工周期大大缩短，显示出巨大的经济效益。支架现浇法是目前桥梁上部现浇连续箱梁采用最多的、最普遍的施工方法之一，尤其是在墩身不高的情况下浇注主梁时，几乎成为首选方法，特别适用于工期要求较短的市政交通工程。支架施工就是桥位上搭设支架，在支架上安装模板、绑扎、安装钢筋骨架、预留孔道，在现场浇筑混凝土和施加预应力，当混凝土达到强度后拆除模板和支架的施工方法。

1工程概况

昆明主城东二环快速系统改扩建工程BT项目第四合同段主要工程为大树营立交主体工程（包括道路、高架桥、天桥、箱涵及排水工程等）。起止里程为EK2+998.624～ EK4+012.922，主线里程长1.014公里。大树营立交共分为五层，第一层为灯控渠化平面交叉口。第二层为人民东路跨线桥（10跨），双向4车道，桥宽17米。第三层为东二环系统主线Ea、Eb高架桥，共70跨，桥宽13~21米，标准段为双向6车道。第四层为北往东左转定向4号匝道（9跨），匝道从东二环北往南方向主线高架平行分出后与南往东右转1号匝道（20跨）汇合后接入国道东连接线（15跨）。第五层为东往南左转定向3号匝道（14跨），另设置2号匝道（22跨）、5号匝道（5跨）、6号匝道（5跨）。全线基础均采用桩基结构，桩长约40m，上部结构采用现浇预应力混凝土箱梁、普通钢筋混凝土箱梁和连续钢箱梁三种结构形式。主线现浇连续箱梁的高度在11米至22米之间，匝道现浇连续梁最大高度为29米，现浇连续梁宽度有8米、13米、17米、21米四种。

2施工方法

2.1施工前准备工作

施工前测量人员对箱梁定位控制桩、水准点、导线点进行复测，仔细检查核对测量资料，经监理工程师复核合格后方可使用，放出箱梁的中心线，并放出支架的搭设范围。材料准备齐全，将搭设支架的各类杆件、方木、型钢运到工地。

2.2基础平整及处理

在搭设支架前，因对支架搭设位置的基础进行处理。基础处理前，确定好碗扣支架的拼接方式，计算好基底标高。按超出箱梁投影1.5m宽范围清除箱梁投影区内表层腐殖土，利用推土机和人工配合翻晒找平后用18t振动压路机进行振动压实，直到原地面停止下沉为止。横向设置1.5%的横坡，便于及时排除雨水。搭设碗扣支架的范围内在碾压完毕并验收合格后，在碾压区内再铺一层厚35cm的砂砾石(掺入3%的水泥、3%的石灰)，然后利用18t压路机进行振动压实，压实度不小于95%，地基处理完成后，试验室作重型击实试验测量地基承载力，要求处理完毕后的地基承载力不得低于0.429Mpa。为避免雨季施工期间，雨水对地基侵泡，导致基础承载力降低，在处理后的地基上再浇注10cm后C20混凝土对雨水及养护水进行封闭。在地基两侧设置排水沟，保证施工期间排水畅通。基础处理完毕在自检合格后上报监理工程师检查验收，验收合格后方可进行支架搭设。

2.3支架安装

立杆和纵、横杆均采用标准化的碗扣式脚手架钢管(立杆ф48×3. 5mm),剪刀撑采用ф48×3. 5mm钢管。立杆纵向间距跨中梁段采用0. 9m,墩顶梁端采用0. 6m,并按墩身中心线均分;横向间距腹板位置和异型梁的加劲部分处为0. 3m,底板和翼缘板梁段位置为0. 9m;横杆步距采用1. 2m。均匀布置,墩顶设置可拆式底模,模板直接铺设在小横梁上;荷载作用通过小横梁传递到大横梁上(100mm×150mm方木,沿箱梁纵向布置),然后通过顶托、立杆、底托、底层方木(100mm×150mm)传递到地基上,横杆起确保立杆稳定和确定立杆的计算长度作用。剪刀撑横向布置两道, 3~5m一道,纵向5~6m布置一个剪刀撑, 4~6格设置一道,一般支架高度小于13m时采用一层剪刀撑。使所有的支架通过三向连接而成为整体。因为满堂支架是整个梁体最重要的受力体系,所以钢管支撑的杆件有锈蚀,弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用;使用的扣件有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用,扣件活动部位应能灵活转动,当扣件夹紧钢管时,开口处的最小距离应不小于5mm。腹板外模采用厚度5mm钢板制作,内模采用1. 5×0. 3m组合钢模板。另外，支架搭设的过程中应该注意以下几点。

在支架搭设过程中，注意事项如下。

（1）立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用设计图组合的立杆错开布置，往上则均采用 3.0m 的立杆，至顶层再用其它长度的顶杆找平。

（2）当立杆基底间的高差大于 0.6m 时，则可用立杆错节来调整。

（3）立杆的垂直度应严格加以控制：30m 以下架子按 1/200 控制，且全高的垂直偏差应不大于 10cm。

（4）脚手架拼装到 3～5 层高时，应用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座是否松动或空浮情况，并及时旋紧可调底座和薄钢板调整垫实。

（5）斜撑的网格应与架子的尺寸相适应。斜撑杆为拉压杆，布置方向可任意。一般情况下斜撑应尽量与脚手架的节点相连，但亦可以错节布置。

（6）斜撑杆的布置密度，当脚手架高度低于 30m 时，为整架面积的 1/2～1/4，斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大，应按规定要求设置，不应随意拆除

3支架的验算

截面形式为：梁高1.8m，顶板厚度为0.42m，底板厚度为0.22m，腹板厚度为0.45~0.896m。

图1 连续箱梁横断面结构图

3.1支架结构

底模下铺设15×10肋木（纵向），间距为20cm；肋木下铺设2根U型钢（横向），U型钢下铺设Ⅰ14b工字钢，工字钢支承于天托上，碗口支架布置按照空箱位置120cm(横向)×180cm（纵向），竖向步距为1.5m；横梁及横梁位置按照120cm(横向)×90cm（纵向）布置，竖向步距为1.5m；在碗扣支架下铺设15×10cm横向方木。布置（见下图2）。

图2碗口支架布置图

3.2荷载计算

横梁与腹板荷载：

空箱顶、底板荷载：

施工人员、施工料具、运输荷载：

水平模板的砼振捣荷载：

倾倒砼产生荷载：

模板荷载：

3.3底模强度检算

15×10cm肋木按中心间距20cm纵桥向布置，竹胶板按支承在分布肋木上的6跨连续梁进行受力分析，跨度为20cm，取模板顺跨度方向1毫米宽计算。

横梁与腹板位置荷载：

跨中最大弯矩：

弯曲应力：

最大剪力：

剪应力：

最大挠度：

空箱位置荷载：

最大挠度：

经上面计算可知：模板的强度及刚度满足设计要求。

3.4 U型钢强度检算

U型钢按2根一组横桥向布置，间距为120cm，其下布置纵向工字钢，工字钢间距为120cm，因此，U型钢跨度为120cm。作用在U型钢上的力为分配方木传递的集中荷载。

图3 U型钢强度检算

弯曲应力：σ=M/W=10496.5/(2×55000×10-9)=95

剪应力：τ=3/2×40083/(2×1446×10-6)=20.7N/mm2

最大挠度：

空箱位置： F=7453N。

弯曲应力：σ=M/W=5217/(2×55000×10-9)=47

剪应力：τ=3/2×22980/(2×1446×10-6)=11.9N/mm2

最大挠度：

3.5碗扣支架计算

支架自身重量按照支架高29米计算，碗扣支架自重。

杆件名称 规格 件数 单件重（N） 总重（N）

立杆 LG―300 9 155 1395

立杆 LG―150 1 80 80

横杆 HG―120 26 48 1248

横杆 HG―180 26 71 1846

天托 1 61 61

底座 1 61 61

合计 H=20m 4691

表1 碗扣支架计算表

碗扣式钢管脚手架为轴心受压构件。横杆步距1.2m，每根立杆设计容许荷载为[N]=83KN(厂家提供并作了破坏试验)。

横梁与腹板下立杆轴力F=72583+4691=77274N＜[N]=83KN

空箱位置立杆轴力F=69006+4691=73697N＜[N]=83KN

经上面计算可知：碗扣的强度满足设计要求。

3.6地基承载力验算

由碗口支架计算得：单根立杆承受最大荷载为：N＝77274N。底托下方木横桥向布设，间距1.2m，方木尺寸为15cm×10cm。地基承载力：σ＝N/A=77274KN/(1.2m×0.15m)=0.429Mpa。经过计算，碗口支架的地基处理后，地基承载力应大于0.429Mpa。

4 支架系统的质量安全措施

（1）对操作人员严格管理，坚持持证上岗，切实加强安全工作的落实。设立明显的安全标志牌，确保对安全工作要时刻警惕，防止麻痹大意，造成安全事故的发生。制定详细的技术操作规程，防止不规范行为及个人意识引致的安全质量事故。

（2）从事高处作业人员定期进行体检，有不宜病症人员不安排从事高处作业。

（3）所有进入施工现场的人员配戴劳动保护用具。

（4）从事起重施工、架子施工的人员取得特种作业操作证上岗。

（5）施工作业搭设的扶梯、工作台、脚手架、安全网等牢固可靠。作业用的料具放置稳妥，小型工具随时放入工具袋内。

（6）设立明显的安全标志牌，确保对安全工作要时刻警惕，防止麻痹大意，造成安全事故的发生。

（7）制定详细的技术操作规程，防止不规范行为及个人意识引致的安全质量事故。

（8）拆除脚手架时，禁止无关人员进入危险区域。拆除应按顺序由上而下，一步一清，不准上下同时作业。拆除脚手架大横杆、剪刀撑，应先拆中间扣，再拆两头扣，由中间操作人员往下顺杆子。拆下的材料，应向下传递用绳吊下，禁止往下投扔。拆除脚手架人员进入作业区后，要系好安全带，安全带必须高挂低用。拆除脚手架要统一指挥，上下应动作协调，拆除后的支架应及时堆放整齐，堆码高度不能超过1.5米，确保安全文明施工。

（9）在各工序施工前，所用的机具和支架必须仔细检查，确认无问题方可进行操作。张拉工作属高空作业，必须按高空作业要求，实施安全措施与事前对脚手架等进行检查且带安全带，设置安全网,张拉过程中千斤顶后方严禁有人站立、穿行，不得堆放重要物品,张拉工地应设置必要的安全标志提醒注意,应配置对讲机，保证两端张拉及时联系,张拉人员，压浆人员必须穿戴必要的劳保用具。

5结语

支架现浇施工法是比较常用的一种现浇连续箱梁施工方法，一般多用于简支梁桥、桥墩较低的中、小跨连续梁。论文重点结合昆明主城东二环快速系统改扩建工程现浇箱梁施工实例，详细分析了现浇箱梁在施工过程中的支架系统受力和稳定性能，着重论述了碗扣式支架的施工关键技术及安全控制，希望对同行提供借鉴。

参考文献：

[1]李俊杰.现浇箱梁满堂支架的施工技术[J].交通世界，2009，19：166-167.

[2]高亚军．现浇预应力混凝土连续箱梁的监理控制要点[J]．山西建筑，2010，(13):215－216．

[3]王贵增，王贵岭.浅谈预应力混凝土梁桥的施工方法[J].黑龙江交通科技:2008，177(11):92

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