現(xiàn)澆箱梁滿堂支架的施工及簡易受力驗算

鄧發(fā)義

(貴州路橋集團有限公司)

1 工程概況

貴州省六盤水至鎮(zhèn)寧高速公路六枝至鎮(zhèn)寧段丁旗互通式立交E匝道跨線橋，橋梁上跨高速公路主線，與主線交角為88.166 1°，中心樁號為EK0+203.477。橋梁上部結(jié)構(gòu)為(22+35+22 m)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁全長87 m，采用單箱三室結(jié)構(gòu)，橋?qū)?5.5 m。

2 現(xiàn)澆箱梁滿堂支架施工要點

(1)地基處理:由于現(xiàn)澆箱梁在施工過程中荷載較大，橋位區(qū)地表為粉質(zhì)粘土，地基承載力較差，不能滿足施工要求。因此，在搭設(shè)滿堂支架前需對地基進行處理，首先把施工區(qū)域內(nèi)地表雜物及腐殖土等清理干凈，且采用壓路機對原地面進行碾壓，再填筑50 cm厚片碎石并碾壓密實，并澆筑15 cm厚C20混凝土面層進行硬化及防排水處理。經(jīng)處理后，地基承載力可以滿足箱梁支架要求。

(2)搭設(shè)滿堂支架:支架采用滿布扣件式鋼管支架，支架鋼管采用Φ48×3.6型。腳手架鋼管布置間距按(橫向×縱向)跨中為0.7 m×0.8 m，跨端4.2 m長度為0.7 m×0.6 m，翼緣板下為0.9 m×0.8 m，橫桿步距為1.2 m。為了確保滿堂支架的整體強度、剛度和穩(wěn)定性，每跨縱橫向均每隔3 m分別設(shè)置鋼管剪刀撐。鋼管支架立桿底部采用底托，頂部加頂頂托進行標高調(diào)整。頂托上面縱向分布10 cm×15 cm方木，間距60 cm，共計縱向分布方木132道。橫向分布10 cm×10 cm方木，間距30 cm一道，主梁下共設(shè)置39道，上鋪底模采用竹膠板。

3 支架設(shè)計與簡要受力驗算

3.1 荷載計算

(1)鋼筋混凝土自重:根據(jù)箱梁設(shè)計圖紙可得出箱梁橫斷面面積為

鋼筋混凝土自重取26 kN/m3，荷載分項系數(shù)R=1.2，分別計算跨中和梁端荷載:跨中:P1=13.08×26×1.2=408.1(kN/m)

梁端:P2=24.4×26×1.2=761.28(kN/m)

(2)模板、支架自重(以每延米計算):分項系數(shù)R=1.2;外模面積:S=18.54 m2;內(nèi)模面積:S=16.20 m2。內(nèi)外模板采用5 cm厚方木和竹膠板組合而成，木材單位重為7.5 kN/m2，將模板自重乘以1.3系數(shù)作為模板支架自重:

跨中:P1=1.2×(18.54+16.20)×0.05×7.5×1.3=20.32(kN/m)

梁端:P2=1.2×18.54×0.05×7.5×1.3=10.85(kN/m)

(3)施工人員和施工材料、機具堆放荷載:R=1.4，取P=1.0 kN/m2

(4)傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載:R=1.4，取 P=2.0 kN/m2

(5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載:R=1.4，取P=2.0 kN/m2

3.2 支架內(nèi)力計算

由于箱梁翼緣板的荷載遠小于箱梁體的荷載，僅考慮箱梁體段的荷載計算。

跨中P=408.1+20.32+1.4×(1+2+2)×11.5=508.92(kN/m)

梁端P=761.28+10.85+1.4×(1+2+2)×11.5=852.63(kN/m)

(1)立桿強度穩(wěn)定性驗算:普通鋼管采用 Φ48×3.6 mm，為Q235軋制鋼管，立桿步距h=1.2 m，立桿計算長度為L0=h+2a=1.2+2×0.15=1.5 m。根據(jù)規(guī)范資料可以查得鋼管腳手架的截面特性及相關(guān)數(shù)據(jù)如下。

截面抗彎模量W=5 077 mm3，截面慣性矩I=121900 mm4，截面凈面積A=489.3 mm2，截面回轉(zhuǎn)半徑i=15.78 mm，每米長質(zhì)量G=3.84 kg/m，Q235鋼材抗壓強度f=205 MPa。

容許長細比:［λ］=210

根據(jù)本橋箱梁斷面圖尺寸及支架布置斷面進行計算，箱梁主體截面下布置立桿17根，則

跨中:508.92×0.8/17=23.949(kN)

梁端:852.63×0.6/17=30.093(kN)

長細比為:λ =L/i=1 500/15.78=95＜［λ］=210，滿足要求。

根據(jù)長細比可查表得軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù):φ=0.625

則立桿穩(wěn)定驗算如下

跨中:N/(φA)=23.949×103/(0.625×489.3)=78.31 MPa＜205 MPa

梁端:N/(φA)=30.093×103/(0.625×489.3)=98.40 MPa＜205 MPa

因此，整體穩(wěn)定性滿足要求。

(2)地基承載力驗算(取梁端進行計算):p=N/A≤f

地基處理澆筑C20混凝土強度遠大于立桿底所需地基承載力，可視為剛性體。故每根立桿支架底座下混凝土受力。

經(jīng)處理后，地基承載力可以滿足箱梁支架承載力要求。

3.3 支架搭設(shè)要求

豎桿要求每根豎直，架立豎桿后及時加縱、橫向水平鋼管固定，確保滿堂支架具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性。滿堂支架搭設(shè)完畢后，測量放樣，確定每根頂托的高度，保證整個支架的高度一致并滿足設(shè)計要求。

3.4 鋪設(shè)底模板

在頂托上面橫向分布10 cm×15 cm方木，間距60 cm，縱向分布10 cm×10 cm方木，間距30 cm，上鋪1.5 cm厚高強度竹膠板。方木接頭相互交錯布置，方木之間調(diào)整頂托鑼桿高度以保證底模線形。底模鋪設(shè)表面光滑、平整，確保拼縫質(zhì)量。

3.5 支架預(yù)壓

(1)預(yù)壓荷載:為了檢查支架的承載力，減少和清除支架的非彈性變形及地基的沉降量 。在鋪設(shè)完箱梁底模后，對全橋支架、模板進行預(yù)壓，預(yù)壓荷載按箱梁自重荷載的120%考慮。

(2)預(yù)壓方法:預(yù)壓采用砂袋預(yù)壓法，用吊車吊裝或人工搬運逐級加載。預(yù)壓重量按計算預(yù)壓荷載的20%→50%→100%分三次逐級加載。預(yù)壓時每跨設(shè)3個斷面，每個斷面底模板上設(shè)置3個，支架底基礎(chǔ)上設(shè)置3個。預(yù)壓時砂袋個數(shù)根據(jù)砂袋的重量確定。

(3)預(yù)壓觀測:每級荷載加載前后及每隔2 h對觀測點進行觀測1次，觀測的方法采用水準儀測量，加載后觀測3 d，若最后兩次沉均＜3 mm后，不再觀測開始卸載。在預(yù)壓前、后和預(yù)壓過程中，用儀器隨時觀測跨中、1/4梁跨位置的變形，并檢查支架各扣件的受力情況。

(4)卸載:當觀測到最后兩次下沉均＜3 mm后，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，開始卸載。卸載也采用吊車或人工逐個將砂袋卸下。卸載完成后，觀測支架的彈性變形。

(5)支架調(diào)整:在支架預(yù)壓完成后，重新標定橋梁中心軸線，對箱梁的底模板平面位置進行放樣。準確確定梁體底模標高后，方可進行現(xiàn)澆箱梁鋼筋安裝及后續(xù)工作施工。

4 結(jié)語

通過在施工中不斷摸索總結(jié)，根據(jù)滿堂支架的結(jié)構(gòu)及受力特征，分析了滿堂支架荷載計算方法以及立桿、縱向方木、橫向方木等主要組成構(gòu)件的驗算，逐步實現(xiàn)滿堂施工力學(xué)計算過程的簡單化、標準化和高效率。

［1］中華人民共和國行業(yè)推薦性標準.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50-2011)［S］.人民交通出版社，2011.

［2］中國建筑科學(xué)研究院，江蘇南通二建集團有限公司.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范(JGJ 130-2011)［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2011.