方易鼎M60支撐體系施工技術(shù)及穩(wěn)定性檢算

【摘 要】通過對西字城跨機(jī)場路特大橋48m現(xiàn)澆梁施工中使用方易鼎M60支撐體系的種類、特點(diǎn)、用鋼量和施工方法等內(nèi)容的探索、研究及穩(wěn)定性檢算，進(jìn)一步了解、分析、總結(jié)該支架體系在高大支模體系中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】方易鼎；施工技術(shù)；穩(wěn)定性檢算

一、方易鼎M60支撐體系概述

（一）方易鼎M60支撐體系的發(fā)展。2010年以前，在我國由于行業(yè)里對腳手架和支撐架的基本概念存在模糊認(rèn)識，所以存在大力推廣普通腳手架作為橋梁支撐體系的現(xiàn)象，其結(jié)果是投入不必要的鋼材，增加了工程總造價(jià)、浪費(fèi)了資源；另外普通腳手架單肢承載荷載較低，宜造成重大安全事故。近年來，隨著政府對建筑行業(yè)的安全問題日益重視，在吸收消化發(fā)達(dá)國家支撐體系的先進(jìn)技術(shù)和理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的施工習(xí)慣及特點(diǎn)，推出了我國自主專利的支撐體系，并命名為“方易鼎M60支撐體系”。

（二）方易鼎M60支撐體系的主要特點(diǎn)。（1）主要載重構(gòu)件采用了Q345B型鋼材，有效的提高了桿件的承載力，同時(shí)減少了整個(gè)架體的用鋼數(shù)量；（2）多節(jié)立桿之間采用的橫截面為方形的連接件，增加了立桿橫向的抗扭性能和整個(gè)支撐架體系的安全系數(shù)；（3）花盤上插孔的形狀和插銷的形狀配合合理，使各構(gòu)件能夠通過花盤緊密的固定在一起，實(shí)現(xiàn)了架體的整體吊裝。

二、工程概況

西字城跨機(jī)場路特大橋DK292+499.31-DK292+548.11段（30和31墩間）為單孔48m空心箱梁，其橋面寬12.2m，截面高度為4.35m，梁體重量為1403t。箱梁底部距地面凈高為37m，箱梁翼板底距地面施工高度為40m，該現(xiàn)澆梁臨時(shí)支承結(jié)構(gòu)屬高大支模體系。

三、方易鼎M60支撐體系總體施工方案

（一）方易鼎M60支撐體系結(jié)構(gòu)介紹

支撐體系含：立桿、橫桿、斜向拉桿、上下可調(diào)托撐、標(biāo)準(zhǔn)基座、60×48mm扣件，76×165mm高強(qiáng)鋁合金梁。支撐體系采用格構(gòu)柱式的結(jié)構(gòu)形式，依據(jù)箱型梁截面的荷載變化架體立柱在腹板位置縱橫間距為120cm×60cm，其余位置縱橫間距為120cm×150cm。橫桿的步距主要為1.5米，頂端加強(qiáng)為0.5米步距，并相應(yīng)配豎向斜桿和水平斜桿以增加架體頂端的穩(wěn)定性和承載性能。支撐體系底部采用標(biāo)準(zhǔn)基座與可調(diào)底座配合的獨(dú)特方式，方便調(diào)節(jié)基礎(chǔ)平面高差。支撐體系頂部配有可調(diào)頂托，架體凈高變化可由調(diào)節(jié)立桿和可調(diào)底座、標(biāo)準(zhǔn)基座和可調(diào)頂托進(jìn)行調(diào)節(jié)。主龍骨采用20a#工字鋼，次龍骨采用M60體系專門設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度鋁合金梁。

1-可調(diào)托座；2-盤扣節(jié)點(diǎn)；3-立桿；4-可調(diào)底座；5-水平斜桿；6-豎向斜桿；7-水平桿

（二）方易鼎M60支撐體系主要構(gòu)件說明

支撐體系的主要承重立桿，采用直徑為60mm的Q345B高強(qiáng)度合金鋼；且所有結(jié)構(gòu)桿件全部經(jīng)熱鍍鋅處理。

桿件的連接形式：采用橫桿和斜桿端頭的鑄鋼接頭上的自鎖式楔形銷，插入立桿上按500mm模數(shù)分布的花盤上的孔，用榔頭由上至下垂直擊打銷子，銷子的自鎖部位與花盤上的孔型配合而鎖死。拆除時(shí)，只有用榔頭由下向上擊打銷子方可解鎖。

（三）地基處理要求

為保證支撐體系下地基有足夠的承載力，地面承載力≥300Kpa，并采用C30鋼筋混凝土進(jìn)行硬化，硬化混凝土有效厚度不得低于40cm，混凝土內(nèi)布設(shè)間距15×15cm的單層Φ20鋼筋網(wǎng)以提高地基的整體性。

（四）方易鼎M60支撐體系工藝流程

放線定位——按定位放置可調(diào)底座——在可調(diào)底座上放置標(biāo)準(zhǔn)基座——在標(biāo)準(zhǔn)基座上安裝掃地橫桿——在標(biāo)準(zhǔn)基座上安裝掃地斜桿——校正水平和垂直度——校正立桿對角線——安裝二步及以上立桿和橫桿——安裝斜桿——直至封頂安裝端橫桿和斜桿——安裝可調(diào)頂托和基礎(chǔ)鋁梁——檢查驗(yàn)收。

（五）方易鼎M60支撐體系搭設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)及要求

1.支撐架搭設(shè)前應(yīng)在現(xiàn)場對桿件、配件再次進(jìn)行檢查，禁止使用不合格品；2.在施工過程中隨著架體的升高，隨時(shí)檢查和校正架體的垂直度，控制在3‰內(nèi)，鎖銷一定要打緊；3.托撐上的鋁合金梁，用配套的T型螺栓將鋁梁固定于托撐上；4.支撐體系的可調(diào)底座高度為500mm，可調(diào)范圍為350mm；可調(diào)頂托高度為500mm，可調(diào)范圍為350mm。計(jì)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明，支撐架頂端受力較集中，底部橫杠和斜桿，應(yīng)盡量接近主梁和頂部模板；5.立桿可調(diào)底托調(diào)節(jié)量原則上控制最底排橫桿距底座板高度不大于600mm，最上排橫桿距可調(diào)頂托板高度不大于500mm；6.對長條狀的獨(dú)立高支架，架體總高度與架體的寬度之比H/B不宜大于3。

（六）方易鼎M60支撐體系搭設(shè)注意事項(xiàng)

1.在搭建高支撐時(shí)可能出現(xiàn)的位置偏移、扭曲等問題，應(yīng)在除底層和頂層安裝水平斜桿之外，每間隔6m還應(yīng)增加一組水平斜桿，以此來保證架體的穩(wěn)定性并提高架體高支狀態(tài)下的抗扭轉(zhuǎn)能力；2.在搭建過程中架體應(yīng)將近距離的橋墩包圍，使得整個(gè)架體形成整體，進(jìn)一步提高架體的抗扭轉(zhuǎn)能力；3.靠近橋墩的架體縱向間距需進(jìn)行加密，由1.5m間距減少到0.6m和0.9m，以保證架體穩(wěn)定性和承載力；4.支撐體系搭建完成后，必須進(jìn)行如下確認(rèn)程序：1）應(yīng)對搭建的部件緊固做確認(rèn)，確保連接件安裝到位，并有效卡緊；2）確認(rèn)搭建的整體尺寸符合設(shè)計(jì)要求；3）支架搭設(shè)完畢鋪設(shè)底模板后必須進(jìn)行預(yù)壓處理，以消除支架及模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，為梁體立模時(shí)預(yù)拱值提供參考。

（七）方易鼎M60支撐體系拆除注意事項(xiàng)

1.支撐架拆除前必須劃出安全區(qū)并設(shè)置警示標(biāo)志，派專人進(jìn)行警戒，架體拆除時(shí)下方不得有其他人員作業(yè)；2.遵循后搭設(shè)的先拆，先搭設(shè)的后拆原則；3.支架拆除時(shí)為使架體保持穩(wěn)定，拆除的最小留置區(qū)段的高寬比不得大于2：1。

四、方易鼎M60支撐體系各部件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

花盤機(jī)械性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)度≥345N/mm2，抗拉強(qiáng)度為480-560N/mm2，延伸率≥21﹪。

橫桿和斜桿的接頭，材質(zhì)為35號鋼精鑄而成。

楔型自鎖式插銷，材質(zhì)為45號鋼沖壓制成。

鋼管機(jī)械性能指標(biāo)：屈服強(qiáng)度≥345N/mm2，延伸率≥21﹪。

五、方易鼎M60支撐體系穩(wěn)定性檢算

（一）計(jì)算說明

采用區(qū)域法和整體施工方案對該方案進(jìn)行驗(yàn)證。

1支撐立桿的的截面特性

截面積5.74cm2

慣性矩（I）23.1cm4

截面模量（W）7.7cm3

回轉(zhuǎn)半徑（I）2.01cm

抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（fm）300N/mm2

2荷載取值

荷載安全系數(shù)：恒荷載安全系數(shù)為1.2；活荷載安全系數(shù)為1.4

施工人員和設(shè)備：2.5KN/m2

振搗荷載：2.0KN/m2

混凝土容重：25KN/m3

模板重量取值：0.5KN/m2

龍骨重量取值：0.5KN/m2

配件自重標(biāo)準(zhǔn)值：15Kg/m3

（二）地基承載力計(jì)算

支撐體系中的立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力應(yīng)滿足下式：

P≤fg

P立桿基礎(chǔ)底面的平均壓力，p=N/A；

N上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底面的軸向力設(shè)計(jì)值；

A可調(diào)底座底板對應(yīng)的基礎(chǔ)底面面積；

fg地基承載力設(shè)計(jì)值

1、48m箱梁的施工設(shè)計(jì)荷載：

支撐架體寬度為14.1m，架體最高點(diǎn)高度為40m，架體的高寬比=40/14.1=2.8<3，符合規(guī)范要求。

橋梁模板支撐總面積=48.8×14.1m=688m2

支撐體系總重量=688×40×15=4128KN

依照箱梁截面圖，箱梁截面積為11.5m2經(jīng)計(jì)算48.8m箱梁總荷載值為：Wt=11.5×48.8×25=14030KN

此處為簡便計(jì)算，統(tǒng)一取設(shè)計(jì)荷載安全系數(shù)1.2，則箱梁荷載重量約為16836KN。

基礎(chǔ)總承載合計(jì)=4128+16836+11.5×0.5×48.8=21244KN

M60支撐體系立桿的數(shù)量取值12×35=420，沿橋長方向計(jì)約35排。

地面承載總面積為：0.2×0.2×420=16.8m2。

2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載值：

p=N/A=1261.6KN/m2≤300KPA。

結(jié)論：支撐體系基礎(chǔ)承載力滿足要求。

（三）支撐體系安全性計(jì)算

1、支撐系統(tǒng)單立桿軸向力設(shè)計(jì)值計(jì)算

2、立桿段風(fēng)荷載彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)按下式計(jì)算：

3、支架立桿的承載力及穩(wěn)定性計(jì)算

受力分析：承載最不利的位置是腹板位置下方的鋼梁，此處工字鋼的跨度為1.2m，間距為1.5m。按照簡支梁進(jìn)行驗(yàn)算，如下圖所示：

此處鋼混荷載面積=（0.5×4.328）+0.75×2×0.7=3.214m2

空箱側(cè)根部混凝土荷載厚度?。?×0.75=1.5m

六、結(jié)束語

對方易鼎M60支撐體系在工程實(shí)際中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，在工程實(shí)際千差萬別的情況下，這就要求在實(shí)際施工中多觀察，多分析，多比較。結(jié)合扎實(shí)準(zhǔn)確的理論計(jì)算數(shù)據(jù)，這樣才能找到在保證工程質(zhì)量的前提下最安全，最經(jīng)濟(jì)，最短工期的最佳施工方案。