碗扣式鋼管支架在轉體施工橋梁中的應用

李 闖，唐 英，王興猛，張 毅

(1．中鐵西南科學研究院有限公司，四川 成都 611731;2．成都鐵路興達工程公司，四川 成都 610000)

碗扣式鋼管支架在轉體施工橋梁中的應用

李 闖1，唐 英1，王興猛1，張 毅2

(1．中鐵西南科學研究院有限公司，四川 成都 611731;2．成都鐵路興達工程公司，四川 成都 610000)

以青南大道跨遂成鐵路立交橋為背景，介紹了轉體施工箱形橋梁預制采用碗扣式支架的優(yōu)點，并依據(jù)箱梁縱橫向荷載變化，對支架進行分段分塊設計;這不僅保證了施工安全而且節(jié)約了工期和施工成本，為其它現(xiàn)澆箱梁支架施工提供了一定經(jīng)驗。

橋梁 轉體工藝 碗扣式支架 梁體施工

1 工程概況

青南大道跨遂成鐵路立交橋采用轉體工藝施工，即先沿平行鐵路方向搭設支架現(xiàn)澆梁體，待混凝土達到強度后施加預應力、脫架、牽引轉體84°就位。本橋在0#墩、1#墩之間跨越遂成鐵路，孔跨布置為2×40 m T形剛構(轉體施工2×36 m)，為單幅橋，其平面位于直線上，橋面最大縱坡為3.42%，橋面橫坡為雙向2.0%。梁體采用變高度預應力混凝土箱梁，單箱四室截面，梁體根部梁高4.2 m，邊支點處梁高為2.0 m，梁頂寬23.0 m，梁底寬18.0 m，采用直腹板方式，橋面橫坡通過箱梁腹板變高度實現(xiàn)，外側懸臂長度為250 cm，懸臂端部厚度53 cm。箱梁總重約50 000 kN。

本橋箱梁自重荷載較大、施工工期較緊、施工質量要求較高，如何在保證箱梁施工質量及安全的前提下如期完成箱梁現(xiàn)澆及轉體施工，成了急待解決的問題。

2 方案選擇

本橋箱梁為T形剛構變截面箱梁，可選擇采用的施工方案有以下3種。

方案1——掛籃施工

掛籃施工工藝成熟，箱梁線形容易控制，但工期較長，且不能保證箱梁預應力鋼絞線的全橋通長要求。因此掛籃施工方案不適合本橋施工要求。

方案2——扣件式鋼管滿堂支架現(xiàn)澆施工

扣件式鋼管滿堂支架能夠適應支架地基起伏不定要求，且搭設工藝簡單，但支架鋼管連接完全靠扣件實現(xiàn)，而扣件緊固容易出現(xiàn)扭矩不足等缺陷，并且在較大荷載作用下扣件容易失穩(wěn)，故扣件式支架整體安全性較低，不適合做大噸位箱梁的現(xiàn)澆支架。

方案3——碗扣式鋼管滿堂支架

碗扣式鋼管支架在采用轉體施工橋梁中應用具有以下優(yōu)點:

1)碗扣式腳手架生產(chǎn)嚴格按國家標準(GB 24911—2010)執(zhí)行，產(chǎn)品工廠生產(chǎn)，焊接質量好、尺寸誤差小，質量有保證;

2)考慮到使用功能、應用范圍，構件設計采用模數(shù)制，以滿足轉體橋施工現(xiàn)場地形復雜、支架搭設難度大的需要;

3)支架裝拆靈活，操作方便，能有效提高工效，縮短搭設拆除工期，并方便箱梁轉體前稱重、配重作業(yè);

4)結構安全合理，構件不易缺失，便于施工過程中質量安全控制。

綜上，碗扣式腳手架在轉體施工橋梁應用既具有可靠的安全性，又具有方便適用性。本橋箱梁施工采用碗扣式鋼管滿堂支架現(xiàn)澆施工方案。

3 碗扣式鋼管支架設計

碗扣支架設計是在“初步設計→檢算→調(diào)整設計→檢算”的過程中不斷優(yōu)化完成的。

3.1 荷載確定

3.1.1 箱梁混凝土自重荷載

箱梁梁體為拋物線變截面結構，單箱四室。根據(jù)箱梁線形及橫斷面尺寸變化，其縱橫向自重荷載均按分段均布荷載考慮，C50鋼筋混凝土自重按27 kN/m3取值，其荷載分布如圖1、圖2及表1所示。

由圖1、圖2及表1可知，墩梁結合部腹板的位置荷載最大，由墩部至梁端荷載縱向由大變小。

圖1 箱梁自重荷載縱向分布

圖2 箱梁4-4斷面自重荷載橫向分布

表1 斷面自重荷載數(shù)值 kN/m2

3.1.2 模板及支架荷載

箱梁:底模及內(nèi)模為木模板;側模為鋼模板。支架為WDJ碗扣式鋼管支架，鋼管公稱外徑48.3 mm，公稱壁厚3.5 mm。

1)底模荷載:取0.6 kN/m2。

2)內(nèi)模荷載:取1.0 kN/m2。

3)側模荷載:取0.8 kN/m2。

4)支架荷載:按縱橫向間距及步距0.6 m×0.6 m×1.2 m，支架最大高度12 m計算，取3.0 kN/m2。

3.1.3 施工荷載施工荷載包括:施工人員及設備荷載，取1.0 kN/m2;混凝土振搗荷載，取2.0 kN/m2。

3.2 支架布置

根據(jù)箱梁荷載縱橫向分布情況，采用分段、分塊設計布置立桿縱橫向間距及橫桿步距。

1)墩根部兩側各4.8 m范圍梁底:0.6 m×0.3 m×0.6 m(縱 × 橫 × 步距)。

2)墩根部兩側5.4～36 m范圍梁底:0.6 m×0.6 m×1.2 m(縱×橫×步距)。

3)全橋翼緣底:0.6 m×0.9 m×1.2 m(縱×橫×步距)。

支架布置示意如圖3至圖5所示。

3.3 支架檢算

按以上布置方式對碗扣式支架立桿受力、立桿穩(wěn)定、整體穩(wěn)定及地基承載力進行檢算，確定支架設計布置是否合理。具體檢算數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，各分段碗扣支架的單桿受力、穩(wěn)定性及地基承載力均滿足要求，本橋布置間距及步距合理，可以實施應用。

圖3 支架立面布置示意(單位:cm)

表2 支架檢算情況

圖4 斷面5-5支架布置示意(單位:cm)

圖5 斷面6-6支架布置示意(單位:cm)

4 支架搭設及拆除要點

依據(jù)以上支架縱橫向間距及步距對支架進行搭設。因成都側支架基礎地勢起伏較大，且處于鐵路路塹邊坡上，需盡可能地減小對鐵路路基邊坡的損壞。支架基礎采用縱、橫向條形臺階能有效解決地形起伏及高邊坡給支架搭設帶來的影響。由于碗扣支架模數(shù)固定，這就要求臺階設置必須科學合理，且要精確放樣。

1)測量放樣，定出成都側支架各排縱橫向軸線，臺階縱、橫向寬度分別為支架立桿縱橫向間距的整倍數(shù)+0.5倍數(shù);臺階高度為60 cm整倍數(shù)。

2)支架組裝順序:立桿底座→立桿→橫桿→接頭鎖緊→上層立桿→立桿連接鎖→橫桿。支架組裝時，由中間向兩邊推進，切忌從兩邊向中間合龍拼裝，否則，中間橫桿因兩側支架剛度太大而不便安裝。

3)碗扣式腳手架支撐系統(tǒng)構配件外觀質量應滿足要求:鋼管應無裂紋、凹陷、銹蝕;構件表面應光整，無砂眼、縮孔、澆冒口殘余等缺陷;各焊縫應飽滿，焊藥清除干凈，無未焊透、夾砂、咬肉、裂紋等。

4)支架碗扣用手錘打緊，支架搭設完畢預壓后及澆筑混凝土前安排專人對碗扣支架節(jié)點進行檢查和復打。

5)剪刀斜撐及外側通長斜拉桿，可在支架搭設后再施工。

6)拆除支架時，任何桿件不得隨意直接向下拋擲，必須用傳遞方式運出或拴繩續(xù)下。

7)支架搭設及拆除施工過程中應派人駐站防護，當有列車通過時應通知現(xiàn)場防護人員，暫時停止施工，以保證列車的運營安全。

5 結束語

1)根據(jù)箱梁縱橫向荷載變化支架采用變間距、變步距搭設，這樣在保證支架安全的前提下，既減小搭設成本又縮短了搭設工期。

2)支架預壓后，各連接節(jié)點因非彈性變形消除，而使碗扣產(chǎn)生松動，所以在支架預壓后澆筑混凝土前應對支架碗扣進行緊固，以保證支架的整體穩(wěn)定性。

3)目前對碗扣式支架受力計算大多采用經(jīng)驗公式，因此對碗扣式支架的理論計算還需進一步研究。

4)碗扣支架間距設計必須考慮現(xiàn)場實際地形，盡可能地保證支架搭設的安全和質量;同時支架立桿縱橫向間距分段分塊應統(tǒng)籌考慮，避免產(chǎn)生支架剛度突變截面，保證支架受力均勻穩(wěn)定。

［1］中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設部．JGJ 166—2008 建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008．

［2］江正榮，朱國梁．簡明施工計算手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005．

［3］高秋利．碗扣式鋼管腳手架施工現(xiàn)場實用手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012．

［4］中華人民共和國交通運輸部．JTG/T F50—2011 公路橋涵施工技術規(guī)范［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［5］范有強．成渝鐵路高架系桿拱橋的支架設計與施工［J］．鐵道建筑，2009(4):28-29．

U445．469

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．03

1003-1995(2013)09-0009-03

2013-06-06;

2013-06-20

李闖(1983— )，男，河南泌陽人，工程師，碩士。

(責任審編 孟慶伶)