浅析现浇箱梁满堂支架搭设施工方案

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【摘 要】为进一步探讨满堂支架法的搭设施工工艺和力学计算特点，结合重庆沿江高速W5标段双河口互通B匝道桥现浇箱梁满堂支架搭设施工的实例，以B3联为研究对象，对满堂支架搭设方案及其力学验算过程进行了分析，得出了满堂支架搭设的一般工艺和验算方法。

【Abstract】 For further discussion the erection technology and characteristics of mechanical calculation, com

bined with the support construction method of castinplace box beam of the bridge at alternative ramp B of double estuary in W5 section of expressway along Yangtze River in Chongqing, the erection scheme and the mechanical calculation process of the support in B3 section were analyzed. The general technology and calculation method of support erection were concluded.

【关键词】现浇箱梁；满堂支架；支架搭设；力学计算

【Key words】 castinplace box beam; support construction method; support erection; mechanical calculation

中图分类号：U445.46 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)01-0072-03

0 引言

随着当代桥梁建设技术的发展，在桥梁上部结构现浇箱梁的施工中，满堂支架法因为材料易得及搭、拆方便等而得到普遍应用。但同时满堂支架法也是目前桥梁建设中发生事故频率较高的。如何提高满堂支架法施工现浇箱梁的安全性，防止出现质量安全事故，是值得每一个工程技术人员思考的问题。本文以重庆沿江高速W5标段双河口互通B匝道桥首件工程第三联为研究对象，对满堂支架搭设方法和支架力学计算过程进行探讨，期望能够为其他使用满堂支架法施工现浇箱梁的工程提供参考。

1 工程概况

该桥位于重庆沿江高速W5标段双河口枢纽互通区B匝道桥上。桥墩位于沟谷地段，沟底覆盖层较厚，下伏基岩，完整性较好，桥址区无不良地质现象。通往桥址区便道条件较好，有利于各种材料的运输和堆放。

该桥上部结构采用普通钢筋混凝土连续箱梁。全桥共6联，梁高1.4 m，第一联至第三联变宽。根据原定施工方案，选取施工相对复杂的B匝道桥第三联现浇箱梁（B3联）作为首件工程施工段。本文即以此联为对象，对现浇箱梁施工中满堂支架搭设方案进行计算。根据施工图纸，第三联共有4跨，每跨长20 m，幅宽从18.007 m渐变至23.358 m。经计算可得第三联箱梁混凝计1 136.19 m3。

2 基础处理

满堂支架基础准备是满堂支架搭设施工的关键一步，对后续满堂支架的安全和沉降量大小有直接影响。

2.1 基础准备工序

（1） 清除表层腐殖质土等软弱土层。

（2） 回填泥岩和砂岩等可用料，并采用振动压路机进行压实。当回填的厚度过大时，应分层进行回填压实。在片石上填筑路砂性土填料，并碾压至压实度不小于96％。

（3） 在整平后的场地上浇筑15 cm厚C20混凝土，然后找平封面。桥梁处在半山坡上的地方，先将山体坡面挖成台阶状，再用块石码砌成台阶，随后用C20混凝土封面。

（4） 考虑到工程所在地雨水比较多，沿着支架地基范围的纵向两侧开挖排水沟，以防止下雨时雨水流入支架地基范围内，降低地基的承载力。

2.2 注意事项

（1） 在浇筑垫层混凝土封面前对处理后地基承载力进行测定，测定值不小于支架计算时所取的地基承载力理论值。

（2） 在浇筑基础封面混凝土时，对顶面高程进行控制，高程变化不应过大，否则会影响支架搭设。

（3） 保证封面混凝土的厚度不小于15 cm，以免产生裂缝，导致雨水灌入地基或发生脆性破坏，影响支架的安全。

3 支架搭设

由于碗扣式钢管支架受力明确、材料易得、经济合理，故在本工程中采用碗扣式钢管搭设满堂支架。

3.1 搭设方案

根据现场实际情况，结合以往工地的成熟经验，确定现浇箱梁支架搭设方案如下。

（1） 匝道桥墩柱两侧各2 m范围内按照60 cm×90 cm布置立杆，现浇箱梁腹板下立杆按60 cm×90 cm布置，其余范围按照90 cm×90 cm布置。水平横杆底部与顶部各两层均按60 cm步距布置，其余按照120 cm步距布置。

（2） 底部设纵、横向扫地杆（距地面距离不大于30 cm），顶部设置纵、横向水平剪刀撑（距顶部方木距离不大于50 cm），中间每隔4.8 m设置水平剪刀撑。满堂架中间纵横向每4.5 m在横断面设置连续剪刀撑，两外侧面及端面分别设置剪刀撑。

（3） 立杆上可调顶托上垫两层10 cm×10 cm方木，纵、横向交错布置，纵向10 cm×10 cm方木按支架间距固定在支架顶托上，横向10 cm×10 cm方木进行单面刨光，按照间隔30 cm铺设；方木接头采用蚂蝗钉连接。底模、侧模均采用1.5 cm厚大块覆膜竹胶板。

3.2 注意事项

（1） 在碗扣式钢管的搭设过程中，应保证立杆的垂直度，使立杆的受力特性与力学计算理论相符。

（2） 应采用国标钢管，管壁厚度和管径应符合要求。不应使用锈蚀严重、已经变形或失去钢性的钢管。

（3） 立杆下部顶托应放置于平铺在基础封面上的方木上，在基础顶面高程有起伏的地方，应在铺设方木前先在混凝土封面上铺粗砂找平。为防止底部方木下粗砂被雨水冲刷流失，可以在砂中掺入少量水泥，起固结作用。

4 支架力学计算

4.1 碗扣式支架的特性

碗扣或支架钢管为Φ48×3.5 mm，每延米质量为3.84 kg。立杆容许荷载如表1所示。

4.2 顶部10 cm×10 cm木方验算

10 cm×10 cm方木采用的木材为A-2类，查《路桥施工计算手册》［1］，得其容许应力［s］＝13 MPa，弹性模量E＝1×104 MPa。

经计算得10 cm×10 cm方木的截面抵抗矩W=166.7 cm3，惯性矩I=833.3 cm4。

由于在腹板部位，纵向方木受力最为不利，因此只需验算方木在腹板位置的受力情况即可。

作用在方木上的荷载有混凝土自重、施工荷载、混凝土振捣产生的荷载、模板及方木自重。由于模板及方木自重很小，在这里忽略不计。取混凝土密度D=2.6 t?m-3，则腹板部位产生的面荷载Q=36.4 kN?m-2。

立杆纵向间距为90 cm，横向分配梁间距为30 cm，纵向方木上的受力如图1所示。

4.2.1 纵向方木受力P的计算

在腹板下部，支架加密，按照60 cm×90 cm进行搭设，纵向方木承受的面荷载面积可按0.6 m×0.9 m考虑。根据施工图纸可知，腹板厚度为15 cm，因此纵向方木受力的最不利组合为沿横向方木方向上15 cm宽度上承受的荷载为腹板的面荷载，即Q=36.4 kN?m-2，其余45 cm宽度上承受的荷载为箱梁上下底板自重产生的面荷载之和Q。为了计算的方便和更加安全，这里取

Q=F/S=23.5 kN?m-2（1）

式中：F――箱梁混凝土总重；

S――箱梁主梁底面积。

则在最不利组合下

P=（F+F+F+F）×0.9/3=5.5 kN（2）

式中：F――腹板混凝土在15 cm宽度上产生的沿纵向方木方向上的线荷载，即F=0.15Q；

F――箱梁上下底板在45 cm宽度上产生的沿纵向方木方向上的线荷载，即F=0.45Q；

F――施工在纵向方木方向产生的线荷载，最不利组合下取F=1.2 kN；

F――混凝土振捣在纵向方木方向产生的线荷载，最不利组合下取F=1.2 kN。

4.2.2 强度和挠度验算

经计算，顶部方木应力s=8.58 MPa

纵梁与横梁为相同材料、相同尺寸，纵梁满足要求，横梁也一定满足要求，不需验算。

4.3 立杆计算

（1） 箱梁普通段支架验算。按照全联4跨计算，首先计算出主梁区钢筋混凝土质量为2 642.1 t，然后计算主梁钢筋混凝土产生的面荷载为21.0 kN?m-2。支架中每个格构体系由4根立杆支撑，步距为120 cm，碗扣式架杆单根竖向允许承载力为3.0 t。则单根立杆实际承受荷载为20.25 kN，可以满足要求。

（2） 横梁处支架验算。桥墩顶部横梁处为箱梁荷载集中处，应对该处支架单独验算。该处支架采用0.6 m×0.9 m的加密格构体系。验算选用第三联横梁一。根据施工图纸，可计算出横梁自重产生的面荷载为36.4 kN?m-2，则单根立杆实际承受荷载为21.82 kN，可以满足施工要求。

5 地基承载力计算

经现场测定，地基处理后承载力可达到300 kPa；15 cm混凝土罩面硬化，上垫10 cm×10 cm方木，根据力的扩散原则，计算原状土层荷载。根据以上计算可知，单根立杆最大荷载为21.82 kN，立杆底托面积为0.022 5 m2；应力按45°扩散，取C20混凝土封面密度为24 kN?m-3，则100 cm回填土上层的实际承载力为111.4 kPa＜300 kPa，满足施工要求。经测定，回填土层密度为13 kN?m-3，由设计地勘报告可知天然地基承载力为150 kPa。应力按45°扩散计算，则天然地基的实际承载力为20.2 kPa＜150 kPa，满足施工要求。

6 支架预压

6.1 预压方案

（1） 根据设计要求，在模板支撑加固好后，在底模上按本跨恒载的110%进行全断面预压。通过预压前后对模板上各控制点进行高程测量，可以了解支架的变形及下沉量。为了抵消将来的下沉，在拼装底模时将高程上调5 mm作为预留。

（2） 预压采取在蛇皮袋里装沙子进行。事先对箱梁预压截面进行计算，计算出每平方米质量，以保证对底板、翼板进行110%的预压。预压袋采用1 m×1 m×1 m沙袋，沙袋装满后进行抽样称重，称重后采用吊车调入。砂袋按顺桥向进行码放，首先预压第三联第一跨和第二跨，预压完成后再进行第三跨和第四跨预压。在预压前、预压中，对模板多次进行定点观测，将观测数据对比，判断沉落量是否均匀，直到沉落量不再出现，趋于稳定后，开始减压。完全卸载后再进行1～2次观测，利用可调顶托，将沉降量较大已超出要求的地方调整至设计高程。

6.2 预压计算

主梁钢筋钢筋混凝土自重产生的面荷载为2.104 t?m-2。根据图纸可计算出第三联第一跨、第二跨面积为576.8 m2，则第一跨、第二跨应施加预压重量为1 335 t。根据图纸可计算出第三联第三跨、第四跨面积为681.8 m2，则第三跨、第四跨应施加预压质量为1 578 t。

6.3 注意事项

（1）平台搭设好以后必须采用加重法预压，以消除支架非弹性变形和地基沉降，在预压中同时进行荷载变形试验观测。

（2） 加设荷载为梁体自重的110％，加载后观测平台的变形情况,观测直至沉降稳定为止。

（3） 在每跨的跨中及1/4跨各设5个观测点，即每跨设15个观测点。

（4） 在预压前先测出每点的标高并记录，预压过程中，荷载加至30％、70％时应测量沉降值直至无明显沉降时再继续施压。待预压荷载全部加满后再继续观测，当连续三次测量的沉降值无变化时，说明沉降已稳定，记录最后沉降稳定的标高后可以卸载。

（5） 卸载完后再测定各点的标高，得出卸载后的回弹量。预压完成后需重新调整平台，底模高程按设计高程加回弹量控制。

7 结语

经计算，采用本文中所论述的碗扣式支架搭设方案可以满足本工程现浇箱梁施工的需要。从目前现场的施工情况来看，实际效果比较理想。这可为以后类似项目的施工提供参考。

参考文献：

［1］ 周水兴.路桥施工计算手册［M］.北京：人民交通出版社，2011.

收稿日期：2011-08-11