碗扣式满堂支架设计与检算

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摘要：本文针对满堂支架设计、检算的方法步骤以及重要性提出了作者的想法、看法。

关键词：满堂支架；设计；检算

Abstract: this article in view of full framing design, check computation procedures and the importance of the author's ideas, opinions are put forward.

Key words: full framing; Design; Is checked

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

满堂支架法浇注混凝土桥梁在工程界应用比较普遍。但是支架倒塌的事故却司空见惯。事故的原因各有不同，其中之一就是没有对支架结构进行设计、没有检算。中华人民共和国行业标准《铁路桥涵施工安全技术规程》作为强制性条文，明确要求采用满堂支架法制梁要有设计、有验收；支架结构应具有足够的强度、刚度和稳定性。实际工作中，我们技术人员也认识到这个问题的重要性。但是应该检算那些内容？检算的方法步骤是什么心中无数。本文结合自己的所见所为，将采用满堂钢管支架法浇注混凝土桥梁的支架检算方法步骤进行归纳与同行交流。

1.满堂式碗扣件支架方案介绍

满堂式碗扣支架体系由支架基础、Φ48×3mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、10cm×15cm底垫木、10cm×15cm或10cm×10cm木方做横向分配梁、10cm×10cm木方纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。10cm×15cm木方分配梁沿横桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，箱梁底模板采用定型大块竹胶模板，后背10cm×10cm木方，然后直接铺装在10cm×15cm、10cm×10cm木方分配梁上进行连接固定；侧模、翼缘板模板为整体定型钢模板。

根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，每孔支架立杆布置:纵桥向为:3*60cm+30*90cm +2*60cm,共计36排。横桥向立杆间距为：120cm+3*90cm+3*60cm +6*90cm +3*60cm +3*90 cm+120cm，即腹板区为60cm，两侧翼缘板（外侧）为120cm，其余为90cm，共21排；支架立杆步距为120cm，在横梁和腹板部位的支架立杆步距加密为60cm，支架在桥纵向每360cm间距设置剪刀撑；支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固支撑在桥墩上；立杆顶部安装可调节顶托，立杆底部支立在底托上，底托安置在支架基础上的10cm×15cm木垫板上。以确保地基均衡受力。

2.检算依据

就铁路桥梁而言，碗扣式满堂支架的检算依据主要有：《结构物的施工设计图》、《支架施工方案》、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《铁路桥涵地基和基础设计规范》、《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等。

《支架施工方案》的形成分两阶段，一是着手检算前对照上述规范，根据经验编制初步方案。该方案需要明确地基处理方法、处理范围；明确满堂脚手架的行距、排距；扫地杆、剪刀撑的布置；明确所选用材料的规格及力学性能，也是通过这个初步方案，得到满堂支架所需要的材料规格及数量，明确浇注顺序、浇注方法。

上面提到的各种规范是支架初步设计和检算所要用到的，不可或缺。按照经验编完初步方案之后，需要对照规范检查一遍，看看我们的初步设计是不是违背了规范相关强制性条文的要求。如有，则改之；如否，就可以着手检算了。

3.检算内容

检算的第一步是对照规范明确需要检算那些内容，规范以外我们自己认为还要进行哪些方面的检算。就碗扣式满堂支架而言，检算的内容一般包括三部分：一是立杆竖向承载力、稳定性检算；二是底模板和承托模板的纵向、横向枋木的弯曲应力、剪应力及变形检算；三是计算地基承载力，通过计算给出地基必须满足的承载力最小值。

4.检算步骤

检算的第一步应该是对照上述检算内容查阅规范，明确规范要求。如：模板的变形不得大于多少？安全系数取多大？规范中对检算所涉及的力学模式有没有具体规定等等。

检算的第二步是分门别类的计算结构各个部位的荷载。就满堂支架而言，检算所用到的荷载无非以下几种：一是梁体结构自重；二是模板系统自重；三是支撑系统自重。以上这些称作固定荷载。四是动荷载，这包括风荷载、混凝土入模冲击荷载、机械人员重量等等不一而足，这些荷载如何取值《规范》上有相关规定，只要对照规范办理就行了。

第三步就是动手计算了。这一步对我们的工程技术人员来说不是难事情。毕竟在大学里都学习过力学，规范上也有相关检算所采用的公式。个别公式记不清楚了，有的概念含混了，翻翻《材料力学》、《结构力学》这两本教科书就可以了。问题是有的技术人员在计算时拿不准采用什么样的力学模式，对于荷载的组合方式心中无数。计算中不画图、不做相关的文字说明，采用的参数不注明出处。结果时间不久，不要说找人复核、上报审批，就是自己恐怕也难以说清楚，计算结果能否采信，自己心中也难以有数。这不是懂不懂力学的问题，是一个工作思路问题。对这些问题本人感觉应该这样做。

首先，项目总工要指派一名基础功底扎实的技术人员主笔，组成一个小组，每完成一步请大家到一起，看看还有那些问题没有考虑周全？哪些思路需要调整？不要让某个人埋头按照个人的思路单独完成此项工作。这一步其实很关键，做起来不难，难的是我们往往不做这一步。

其次就是计算。每一项检算遵循固定的格式。这个格式是：a明确检算内容；b给出已知条件；c画出力学模式图；d算术过程及结果；e检算结论（是否满足规范要求）。每完成一个项目的检算，不妨用文字对计算中采用的公式、参数、材料的物理指标、安全系数的出处进行补充说明。这样，就是自己复核或请人复核就可以省去许多时间，减少许多疑惑，从而提高工作质量，节省时间。对于过程中出现的阶段计算成果（中间成果）如最大弯矩、剪力、轴力不妨在计算的同时将他们画出来。对于力学计算问题，画图能给人比较直观的印象，有助于理解。有时候文字说明无法收到图、表的表达效果。

最后就是具体的力学模式选择和计算工具问题。以检算底模的强度、刚度为例：

如上图，底模下方的方木承托底模板。此时是将系统简化为多跨连续的超静定模式还是将相邻方木上部的模板作为一个梁段割裂开来按照简支静定模式进行计算？两种模式的区别无外乎两点：一是按照连续超静定结构计算相对复杂；而静定简支梁计算就简单多了；二是连续超静定模式同现场十分吻合而简支静定结构则次之。这样计算得到的结果自然是前者准确。具体怎样选取，怎样简化这就要看我们的实际情况和简化可能造成的对计算结果的影响程度了。如果有现成的检算软件进行机算，自然就要选择前者；如果是手工计算，后者就方便多了。具体如何简化，应因事而论。

再如，桥下地面平整时扫地杆基本接近地面，我们检算竖向支撑钢管的稳定性时将两个横杆之间的一段立杆看成是两端铰支的轴心受压杆件进行计算。但如果桥下地面起伏较大，部分立杆的下端就难以设置通长的扫地横杆，形成个别杆件最下排横杆距离地面（立杆端部）的尺寸较大。此时，是否需要对这一段立杆进行稳定性检算？如果需要，是采用两端铰支模式还是一端固定、一段自由的模式？诸如此类问题应该在检算过程商讨、明确。

5.检算成果。按照上述方法步骤完成检算工作以后，就能得到我们的初步设计是否满足结构安全的结论。如否，则调整相关结构参数，重复前面的工作就可以了，直到达到目标。如果初步设计方案经检算确认安全系数过大，这就是一种浪费，也需要通过二次调整进行优化。使方案既安全又经济。计算的成果要认真整理，这既是对自己劳动的尊重也是今后类似工程的借鉴，同时是上报审核所必须的资料。

结论

我们的一些管理规定提的要求比较多、比较详细。但是到了实际工作中却往往大打折扣；有人认为做这些工作是无为的浪费，凭经验就足够了；有人借口工作忙；有人则认为做这项工作是思想僵化和迂腐。但是，也有人想做却不知道从何处入手。看过几个支架垮塌的事故案例后倍感困惑，其中一个案例的事故原因是支架没有设计、没有检算，施工人员凭经验随意搭设。我认为作为一名工程技术人员，撇开高尚的职业情操不说，从自我保护的自私角度出发，当你遇见这类工程时也要在百忙之中抽一些时间，开展这项工作。因为，这项工作本不是什么太难办到的。