某桥梁工程V型墩碗扣支架施工
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【内容提要】某桥全长811m，桥宽 42m，共7联31跨。V型墩跨径为25m、20m两种，中心高分别为10m、8m，斜腿间夹角均为102.7o。
一、工程概况：
某桥全长811m，桥宽 42m，共7联31跨。V型墩跨径为25m、20m两种，中心高分别为10m、8m，斜腿间夹角均为102.7o。大、小V墩标准段斜腿纵桥向厚度分别为2m、1.6m，中心长度分别为16m、12.8m。横桥向，V墩由3片斜腿组成，间距3.4m，两斜腿通过墩顶横系梁连接成整体。每片斜腿横桥向为3～4.6米变宽，外缘由圆曲线接直线段组成。
二、工艺流程：
支架基础处理弹线支架搭设支架预压。
1、支架基础处理：
（1）、基坑范围
承台模板拆除后，基坑采用级配砂卵石层回填，压实系数不小于0.98，地面做200mm厚C20砼面层。砼面层强度达到90%后，开始大面积铺设碗扣式支架。
（2）、泥浆坑处
采用挖掘机挖除支架有效范围内的泥浆坑及松软地基土，采用级配砂卵石分层回填，压实系数不小于0.98，地面同样做200mm厚C20砼面层。
2、弹线：
（1）、采用全站仪将V墩中心线、外边线、立杆位置线测设至砼垫层上，并弹墨线。
3、支架搭设：
3.1、立杆下设可调底座。
3.2、支架搭设参数：
序号 部位 步距（） 纵距（l1）×横距(l2)（） 立杆设置
1 横系梁处 1200 300X600 φ48X3.5钢管
2 大面积 1200 600X600 φ48X3.5钢管
3.3、材料要求：
3.3.1、碗扣式钢管应采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T 3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700）中的Q235-A级钢的规定。
3.3.2、碗扣式钢管尺寸应为φ48×3.5，每根钢管的质量不应大于25kg。
3.3.3、钢管的检查应符合下列规定：
（1）、应有产品质量合格证；
（2）、应有质量检验报告，钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》（GB/T 228）的有关规定，质量应符合第1条的规定；
（3）、钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。
（4）、钢管外径、壁厚、端面等的偏差，应符合规定；
（5）、钢管必须涂有防锈漆。
（6）、可调支撑承载力必须达到3t。
（7）、表面锈蚀深度应符合规定。锈蚀检查应每年一次。检查时，应在锈蚀严重的钢管中抽取三根，在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查，当锈蚀深度超过规定值时不得使用；
（8）、钢管弯曲变形应符合规定。
3.3.4、立杆规格:碗扣式钢管架立杆主要由3.0m、2.4m、2.1m、1.8m、1.5m、1.2m、0.9m、0.6m、0.3m等组成，顶底托采用可调托撑。可调支撑承载力必须达到3t.
3.4、构造要求：
3.4.1、为保证支架的强度和整体稳定性，横向三片V墩支架需连接为一个整体，纵向V墩宽度以外部分支架应连接，在支架及三片支架之间设剪刀撑。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面的倾角宜在450～600，剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的碗扣支架立杆和横向水平杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm，剪刀撑、斜杆的接长宜采用接头扣件连接。
3.4.2、支架必须设置纵横向扫地杆。当立杆基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨后与立杆固定，高低差不应大于1米，靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。
3.4.3、支架立杆应竖向设置，2m高度的垂直允许偏差为15 mm。
3.4.4、每跨支架顺桥向两端和墩身连接。
3.5、支架搭设
3.5.1、应从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时应保证立杆处于垫板中心，一般先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆，立杆和横杆安装完毕后，安装斜撑、剪刀撑。
3.5.2、支架安装注意事项：
(1)、立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用两种长度的杆件错开布置，往上则均采用同一尺寸的立杆，至顶层再用两种长度的顶杆找平。
(2)、立杆的垂直度：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差应不大于100mm。
(3)、支架拼装时，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有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调底座和薄钢板调整垫实。
3.6、顶托安装
因V墩底部为曲面，标高控制难度较大，因此需事先根据砼地面标高及结构尺寸算出每根立杆（包括斜杆）顶高程，依次调出每个顶托的标高，顶托伸出量应严格控制在300mm以内为宜，以确保架子顶自由端的稳定。
3.7、斜杆安装
根据V型墩结构特点，V墩内夹角102.70，斜腿自重产生较大的水平分力，斜杆是支架中承担水平力的主要受力杆件，为了协调立杆受力，每根立杆位置处布置一根斜杆。
3.8、纵横梁安装
顶托标高调整完毕后，在其上安放150×150方木横梁，在横梁上按设计间距150叠放50×100的方木纵梁。安装纵横梁时应错开接头，相邻两根纵梁、横梁接头不得在同一跨内。为保证支撑到位，斜撑处横梁改用3根架子管并放来实现支撑。
4、支架预压：
4.1、预压目的：检验支撑及地基的强度及稳定性，消除整个支撑的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支撑的弹性变形。
4.2、预压材料：用吨包对支撑进行预压，预压荷载为设计荷载的120%。
4.3、预压范围：在V墩的长、宽有效范围，吨包的堆积高度按梁体自重分布曲线图变化取值，从而使预压荷载的分布与梁体荷载的分布相吻合。
4.4、加载方法：加载时分级进行，拟分三级加载，第一、二次分别加载总重的30%，第三次加载总重的40%。每级持荷时间不少于10min。加载顺序为从支座向跨中依次进行。满载后持荷时间不小于24h，分别量测各级荷载下支架的变形值。然后再逐级卸载，当支架的沉降量偏差较大时，要及时对支架进行调整。
4.5、预压注意事项
整孔范围内分层堆码直至整孔支架预压重量满足要求，且不得分块小范围集中堆码，以免产生不均匀沉降、支架变形；应堆码整齐，不乱堆放。
4.6、预压观测：
在堆载区设置系统测量点，其分布跨中、1/4处、1/8处、V墩两端，每个断面的V墩边线、V墩中线处各布置一个监测点，同时相应地在地基础上设置监测点，在支架基础上对应地再布设观测点。
4.7、监测方法
为在预压前对底模的标高观测一次，观测时间为满载测一次，满载后间隔6h测一次，直到沉降稳定为止，卸载后再对底模标高观测一次，从以上的观测资料中计算出支撑体系的弹性变形及地基的下沉。控制预压时间最主要的因素是沉降速度。只有当沉降稳定后，才能停止预压。一般认定连续三天沉降不超过3mm，即沉降已稳定。沉降观测一直持续到V墩浇注完毕，特别注意砼浇注时支架的沉降用及位移观测。若浇注时，支架沉降超过预压沉降观测时的预留沉降量，应停止浇注，以防事故的发生。
4.8、施工预拱度：根据预压沉降量，在搭设支架时可预先考虑。
4.9、架搭设示意图(以大V墩为例)
支架立杆高度统计表
序号 立杆高度
（cm） 斜杆长度
（cm） 序号 立杆高度
（cm） 斜杆长度
（cm） 序号 立杆高度
（cm） 斜杆长度
（cm）
1 368 472 11 1014 1298 21 1360 1502
2 495 634 12 1061 1359 22 1381 1525
3 568 727 13 1106 1417 23 1400 1545
4 631 808 14 1148 1470 24 1416 /
5 694 889 15 1186 1519 25 1431 /
6 755 967 16 1222 1349 26 1443 /
7 812 1040 17 1255 1385 27 1500 /
8 866 1109 18 1285 1419 28 1500 /
9 917 1174 19 1312 1449 29 1500 /
10 966 1237 20 1337 1477
说明：1、表中立杆高度是从V墩根部向外侧计，立杆顺桥向间距600mm。
2、所有底标高为V墩所处的承台顶标高，其它情况据此调整。
三、支架计算书：
支架验算以大V墩为准，小V墩据此进行调整。
1、支架验算：
1.1、荷载标准值：
斜腿砼自重g1a=25kN/m3×2m=50kN/m2
斜腿与横系梁相交处砼自重g1b=25kN/m3×3.5m=87.5kN/m2
斜腿钢筋自重g2=7.5kN/m2
模板及支架自重g3=3kN/m2，模板自重g3＇=0.5kN/m2
系梁砼自重g4=25kN/m3×1.2m=30kN/m2
施工人员及设备荷载标准值q1=2.5kN/m2
振捣砼产生的荷载标准值q2=4kN/m2
倾倒砼产生的荷载标准值q3=2kN/m2
风荷载标准值ωk=0.7Ms•Mz•ωo=0.7×0.167×1.0×0.4=0.047kN/m2
2、支架荷载设计值：
2.1、V墩施工时，取结构重要性系数γa=1.0
ga=（g1a+g2+g3）×1.2+q1×1.4=（50+7.5+3）×1.2+2.5×1.4=76.1kN/m2
gb=（g1b+g2+g3）×1.2+q1×1.4 =（87.5+7.5+3）×1.2+2.5×1.4=121.1kN/m2
2.2、系杆施工时，取结构重要性系数γa=1.0
ga=（g1a+g2+g3+g4×2cos39o/3）×1.2+q1×1.4 =（50+7.5+3+30×2 cos39o/3）×1.2+2.5×1.4=94.75kN/m2
gb=（g1b+g2+g3+g4×2cos39o/3）×1.2+q1×1.4=（87.5+7.5+3+30×2 cos39o/3）×1.2+2.5×1.4=139.75kN/m2
3、支架立杆计算：
支架采用碗扣式钢管脚手架，搭设参数：
步距：h=1.2m，a=0.4m
立杆间距：V墩处la=lb=0.6m，横系梁处la=0.6m，lb=0.3m。
考虑到材料截面的不规整，钢管按φ48×2.9mm进行验算。
φ48×3.5mm钢管：W=4368mm3，A=410.68mm2,i=15.98mm,I=104847mm4。
立杆验算：lo=h+2a=1.2+2×0.4=2.0m λ=lo/i=2000÷15.98=125.2查表得ψ=0.423
3.1、斜腿处，立杆验算偏安全考虑
斜杆受力验算N斜=Nw•cosα=31.73×cos39o=24.7kN
V墩横系梁处，风荷载忽略不计，
Nbw=0.9×121.1×0.3×0.772=25.2kN＜Nw ，满足要求。
根据以上计算，系杆下部V墩施工时，立杆及斜杆受力均满足要求。
3.2、忽略风荷载，系杆施工时，V墩将整体受力。
Naw=0.9×94.75×0.6×0.6=30.7kN
立杆验算偏安全考虑，
，满足要求。
斜杆受力验算，
N斜=Naw•cos39o=30.7×cos39o=23.9kN
为保证斜杆受力满足要求，应加设横杆，使斜杆长度l满足要求。
系数λ＜161，
161，l＇=161i=161×15.98=2573mm
l＇=l+2a，l=l＇-2a=2.57-2×0.4=1.77m
斜杆加设横向杆件，使斜杆两节点间杆长小于1.77m。另外，可调支撑进场应试验，承载力不得小于30kN。V墩横系梁处计算从略，亦满足要求。
参考文献：
1、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）中国建筑工业出版社2009年1月第一版
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。