满堂式碗扣件支架在现浇桥中的应用

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摘要：本文以南水北调工程某跨渠现浇连续箱梁施工为例，搭设满堂式碗扣件支架施工箱梁，对施工方案的选择、支架的设计、结构受力验算、预压等方面进行计算分析，满足支架支架施工的安全性和可靠性，并为类似工程提供借鉴。

关键词：碗扣件支架 预压可调节顶托 沉降观测

Abstract: In this paper, a cross-drainage situ of the South-to-North Water Diversion Project continuous box girder for example, scaffold construction box girder erection hall bowl fasteners, the choice of the construction program, the design of the stand, force structure checking preload calculationanalysis, to meet the safety and reliability of the stent scaffold construction, and provide a reference for similar projects.Keywords: bowl fastener bracket preload adjustable backwater settlement observation

中图分类号：TU196.2]文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1 工程概况

小莲庄生产桥位于鹤壁市小莲庄北，是南水北调中线工程总干渠与小莲庄的交叉建筑物。工程建址处总干渠渠底高程88.426m，防洪堤顶高程104.460m，为挖方渠段。渠道斜交开口宽106.003m，该桥采用预应力混凝土连续箱梁，箱梁高度2m，桥面宽4.5m，分3跨布置，全长100m，跨径组合：30m+40m+30m。下部结构型式为桩柱式基础。此处路渠夹角90°，桥梁边坡采用总干渠边坡防护方式。

2 满堂式碗扣件支架方案

2.1 施工方案分析

由于桥梁施工时桥下土石方开挖已全部完成。根据施工现场的地形和桥梁结构，小莲庄北生产桥现浇梁结构均采用搭设满堂支架法施工，经过方案的优化设计，采用碗扣式满堂脚手架。

2.2 支架设计

满堂式碗扣支架体系由支架基础（10cm混凝土垫层）、Φ48×3.0mm碗扣立杆、横杆、可调节顶托、10#槽钢做横向分配梁、5cm×9cm方木纵向分配梁；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。10#槽钢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，用5cm×9cm方木固定，然后直接铺装在10#槽钢分配梁上；侧模、翼缘板、内模均采用木模板。支架搭设示意图如下：

图1 支架搭设示意图

图2 支架断面图

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，每孔支架立杆布置顺桥向为:

4×60cm+26×90cm+9×60cm+38×90cm+10×60cm+26×90cm+4×60cm,共计118排；横桥向立杆间距为：10×60cm，即腹板区为60cm，共11排；支架立杆步距为120cm，支架在桥纵向每3.6m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，以确保地基均衡受力。现场支架搭设情况如下图所示：

图1 现场支架搭设图

2.3 支架地基处理

在搭设支架前，先回填基础是搭设设计高程，回填土需分层回填压实，每层不超过30cm，回填至设计高程后浇筑C10混凝土，厚10cm，作为支架搭设平台。

为了防止浇筑混凝土时，流水软化支架的地基，在地基处理完后，在支架搭设范围地基基础四周lm范围设排水沟，排水沟根据现场情况，设置相应的排水坡纵，以利雨水及养护用水的迅速排除，确保地基基础不受水浸泡。

2.4 支架设计计算

2.4.1荷载计算

①钢筋混凝土容重按25KN/m3计算，则

各断面结构断面尺寸不一致，故各断面混凝土荷载如下：

端横隔梁（1.2m）为50KN/m2，、中横隔梁（1.6m）荷载为54.5KN/m2；渐变段截面为38.9KN/m2；跨中截面为27.1KN/m2；为了支架结构统一且满足承载力、稳定性要求，将荷载归类，端、中横隔梁及渐变段按照54.5KN/m2计算；跨中截面为27.1KN/m2；

②模板自重（含内模、侧模及支架）以混凝土自重的5%计，则：

端、中横隔梁及渐变段按照2.7KN/m2计算；跨中截面为1.4KN/m2；

③施工人员、施工料具堆放、运输荷载：2.5 KN/m2

④倾倒混凝土时产生的冲击荷载：3.0 KN/m2

⑤振捣混凝土产生的荷载：3.5 KN/m2

⑥碗口式支架钢管自重，横杆：55.6N／m立杆：67.6N／m。

2.4.2荷载组合

计算强度：q=l.2×(①+②)+1.4×(③+④+⑤)

计算刚度：q=l.2×(①+②)

2.4.3箱梁支架验算

箱梁中横梁下支架为60cm×60cm设置，根据网格划分，每根立杆为四个网格共用，对每个网格的承载为1/4，每根立杆的承载面积为：0.6×0.6×4×1/4=0.36m2每根立杆所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略横向方木自重不计，则纵向方木传递的集中力（均以跨度0.6米计算）：

P=（5.45×10+0.27×10+2.5+3.0+3.5）×0.6×0.6=23.83kN

梁底到原地面最大高度为9.6m，按10米计算，碗扣及横杆钢管的重量为(1×10×0.0594+10×0.6×0.0396)=0.0.832kN，并考虑普通钢管的扣件、支架顶托及内模支架的重量取1.2系数，故每杆承受支架自重可计为0.832×1.2=0.998kN，平均立杆重量为0. 998/10=0. 1kN/m。为安全起见，以下计算可取单根立杆自重0.25kN/m），其自重为：

g=10×0.25=2.5KN，

单根立杆所承受的最大竖向力为：

N=23.83+2.5=26.38kN

①强度验算：

σa=N/A=26.38×1000/424=53.95MPa

②立杆承载力计算：

支架立柱采用Ф48×3.0mmmm钢管，立柱底、顶部纵横向水平杆步距为0.6m，中间部分步距1.2m，施工中横杆最大步距为1.2m。

钢管截面面积：A=424mm2，

钢管截面的惯性半径： =15.9

钢管的柔度：

==1×（1200+300×2）/15.9=113

查表可知，钢管稳定系数=0.541

钢管承载力为： ==26380/（0.541×424）=115.0MPa< []=175MPa

P==0.541×175×424=40142N=40.1KN

计算结果说明支架是安全稳定的。同理，验算箱梁标准段下方支架也满足要求。

2.5 地基承载力计算

根据支架计算知：立杆的最大竖向力为26.38KN，支架底托底板选用150×150×5mm型号。支架基础浇筑10cm混凝土，即每个底托在地基上的有效承载面积为0.35×0.35m2。在地基上的压强为215KPa，此地层根据地质报告知，承载力标准值均大于300kPa。故满足要求。

3 支架预压

3.1支架预压方法

为消除支架及模板的非弹性变形和基础的沉陷，同时为验证支架的安全和预拱度值的准确性，获得支架在荷载作用下的弹性变形数据，确定合理的施工预拱度，确保桥梁线型美观。

预压荷载的纵横向布置与设计恒载保持一致。预压材料采用袋装土，每袋土重量为1.25t，按荷载总重的050%100%0进行加载及卸载，根据《公路桥涵施工技术规范》要求：预压荷载宜为支架需承受全部荷载的1.05～1.1倍。预压时间一般为7天，且前后24h两次的观测值之差小于1mm为止。

3.2监测点布设

在堆载区设置系统测量点，其分布跨中、1/2处、1/3处、每跨两端，每个断面的底板边线、底板中线处各布置一个监测点，一共30个观测点，测点具置详见观测点布置示意图。

图4 观测点布置示意图

3.3 沉降观测分析

为了找出支架在上部荷载作用下的塑性、弹性变形，观测时间为压载前测一次，50%重量观察一次，满载后每24h观察一次，直到沉降稳定为止，卸载后，根据所观测的标高数据计算出塑性沉降和弹性沉降。一般弹性变形会随着卸载逐步恢复到原位。根据弹性变形预留预拱度以消除弹性变形引起的结构物变形。

观测结果：最大沉降量为13mm，卸载后最大非弹性变形为9mm，最大弹性变形为6mm。根据现场实测结果和数据分析，表明支架设计方案安全可行，所搭设支架（包括地基）刚度、强度均满足施工需要，预压试验结果达到设计规范要求，预压观测结果可以指导后续施工。

4 支架拆除

在箱梁预应力张拉压浆结束，达到一定强度后就可以进行支架拆除。拆架程序应遵守由上而下，后搭先拆的原则，即先松顶托，使底梁板、翼缘板底模与梁体分离。拆架时一定要先拆箱梁翼板后底板或先外伸梁后主梁，并必须从跨中对称往两边拆。支架拆除宜分两阶段进行，先从跨中对称往两端松一次支架，再对称从跨中往两端拆，而且在整个拆架过程中必须有技术人员跟班指挥与检查，以防拆架产生过大的瞬时荷载引起不应有的施工裂缝，多跨连续梁应同时从跨中对称拆架。

5 结语

满堂支架施工具有施工难度小、成本低、工作面广、速度快、控制简单等优点，在实际工程中广泛应用。施工前应对基础和支架承载力进行严格的验算，在满足理论计算的基础上，结合现场实际地形条件搭设施工。支架施工属于高空作业，应做好安全防护措施。箱梁结构浇筑前须对支架进行验收，确保支架稳定牢靠。

参考文献：

（1）《公路桥涵施工技术规范》(JTJ04-2011)

（2）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社，2001.5）

（3）《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 166-2008)

（4）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)

（5）《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)