現(xiàn)澆箱梁滿堂式支架搭設(shè)與設(shè)計(jì)方案

孫 保 華

(中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710018)

現(xiàn)澆箱梁滿堂式支架搭設(shè)與設(shè)計(jì)方案

孫 保 華

(中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西 西安 710018)

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了現(xiàn)澆箱梁滿堂式支架搭設(shè)的設(shè)計(jì)參數(shù)及編制依據(jù)，探討了滿堂式支架搭設(shè)中的基礎(chǔ)處理方案，并對荷載的計(jì)算過程進(jìn)行了闡述，同時(shí)研究了支架配置的具體措施，以保證支架的穩(wěn)定性和梁體的質(zhì)量。

現(xiàn)澆箱梁，滿堂式支架，剪刀撐，荷載計(jì)算

1 概述

現(xiàn)澆箱梁在目前公路工程施工過程中極為常見，尤其是在高速公路的施工中，在互通立交、高速公路跨線橋等的設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，滿堂式支架搭設(shè)作為現(xiàn)澆箱梁施工中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其荷載計(jì)算是否準(zhǔn)確，搭設(shè)方案是否合理，考慮是否周詳直接影響到施工過程中以及澆筑完成后支架的穩(wěn)定性和梁體的質(zhì)量，本方案以鄭盧高速公路洛陽至洛寧段K6+132.015耿家門分離式立交橋?yàn)槔郎\析滿堂支架搭設(shè)及荷載驗(yàn)算。

2 工程概況

1)設(shè)計(jì)參數(shù)。

鄭盧高速公路洛陽至洛寧段為河南省新建高速公路，該段地處山區(qū)，溝壑較多，本橋位于土建二標(biāo)，設(shè)計(jì)橋?qū)?0 m，雙向雙車道，跨徑為20 m+32 m+20 m。

2)編制依據(jù)。

a.鄭州至盧氏高速公路洛陽至洛寧段兩階段施工圖設(shè)計(jì)。

b.現(xiàn)行公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范和公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)。

c.工程現(xiàn)場實(shí)際情況。

3 基礎(chǔ)處理

滿堂式支架搭設(shè)中，基礎(chǔ)處理是重中之重，如果基礎(chǔ)處理不好，對于以后的支架搭設(shè)、模板安裝、混凝土澆筑過程中的安全和質(zhì)量都會有影響，同時(shí)，如果在支架搭設(shè)并混凝土澆筑后出現(xiàn)地基沉降情況，將會出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量事故，所以基礎(chǔ)的處理必須作為重點(diǎn)加以考慮。

3.1 方案比選

基礎(chǔ)的處理一般有三種方案：

1)全幅處理，處理寬度為橋梁雙幅寬度每側(cè)再加1 m～2 m，硬化地基采用碎石進(jìn)行處理，處理深度結(jié)合現(xiàn)場情況而定，一般情況下不少于30 cm，必要時(shí)使用水泥穩(wěn)定碎石作為硬化材料，為節(jié)省成本，視地基承載力情況可在下面鋪筑碎石，表面5 cm～10 cm鋪筑水泥穩(wěn)定碎石；

2)使用混凝土進(jìn)行處理，將地基根據(jù)支架的設(shè)計(jì)方案在每排支架的底部處理成寬度不小于40 cm帶狀混凝土條，處理前的準(zhǔn)備工作和第一種方案一致；

3)兩者結(jié)合，在采用第一種方案的同時(shí)，支架立桿下面采用方案二處理。

以上三種方案第一種比較適合于降雨量較大的季節(jié)，成本相對來說要高于第二種方案，第二種方案適合于無降雨或有微雨的季節(jié)，降雨量不能影響到地基的穩(wěn)定性，第三種方案適合于雨季，并且地基為軟弱地基的情況下采用。

本橋地處挖方地段，土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，縱坡為單向縱坡，經(jīng)過輕型靜力觸探試驗(yàn)，橋下地基承載力在100左右，地基為偏軟弱地質(zhì)，透水性較強(qiáng)，所以選擇方案三進(jìn)行處理。

3.2 地基處理

地基處理施工時(shí)，首先要將橋墩周圍樁系梁上部填土挖開，分層夯填密實(shí)，然后在地基處理前要先進(jìn)行場地平整碾壓，使整個(gè)地基處于一個(gè)高程面上或可以使地基沿橋梁縱向形成一致的縱坡，最后在其上均勻地鋪筑碎石或水泥穩(wěn)定碎石，碾壓密實(shí)后的表面要平整并且有輕微的橫坡以便于雨季排水，為了不使雨水浸泡地基，地基在橋梁兩側(cè)最外側(cè)50 cm的位置設(shè)排水溝并設(shè)置相應(yīng)的引水設(shè)施，本橋?yàn)閱蜗蚩v坡，地基處理后在縱坡上游地基外側(cè)1 m～2 m處設(shè)置截水溝，在經(jīng)過荷載驗(yàn)算設(shè)計(jì)出支架布置后，在每排支架的下部采用方案二橫向處理。

4 荷載計(jì)算

荷載計(jì)算是支架搭設(shè)的指導(dǎo)依據(jù)，只有在經(jīng)過準(zhǔn)確地計(jì)算過綜合支撐荷載后，才能安全可靠地設(shè)計(jì)出支架的搭設(shè)方案。在荷載的計(jì)算過程中，要將支架所可能支撐的所有荷載均加以考慮，不能使工程出現(xiàn)安全隱患。在計(jì)算前，首先要初步制定支架的設(shè)計(jì)方案以便確定支架的自重，然后經(jīng)過計(jì)算以確定該方案是否可行，支架的設(shè)計(jì)以本橋中跨為依據(jù)，初步設(shè)計(jì)方案見“支架配置”及圖1～圖3，荷載計(jì)算如下。

4.1 邊跨計(jì)算

1)梁體自重。

梁體的自重包括混凝土和鋼筋的自重，由于本橋?yàn)楹髲埛?，故不考慮鋼絞線的自重。

本跨混凝土總方量為132.8 m3，混凝土自重為24 kN/m3，即2.45 t/m3。

N1=132.8×24=3 187.2 kN。

全梁鋼筋總質(zhì)量為102.44 t，本跨總重：

N2=102.44÷72×20×9.8=278.86 kN。

2)支架及模板自重。

全跨滿堂式支架共用鋼管暫定為10 000 m，每米4.62 kg。

N3=10 000×0.004 62×9.8=452.76 kN。

箱梁內(nèi)模采用高密度板，即橋梁專用模板，外模采用竹膠板，箱梁模板面積為：

外模：

底板：

S1=6×20=120 m2；

腹板：

S2=1.356×20×2=54.24 m2；

頂板：

S2=2×2×20=80 m2；

內(nèi)模：

S4=(5+1.33)×2×20=253.2 m2；

N4=(S1+S2+S3+S4)×0.015×1.6×9.8=119.35 kN。

支架頂部設(shè)兩層方木，下層方木為10 cm×12 cm，直接搭于支架頂托上，沿橋長方向布置，上層方木為5 cm×8 cm，間距30 cm，沿橋橫向布置。上層方木長4 m的67根，長6 m的67根；下層方木長4 m的75根。全橋方木自重:

上層方木:

V1=0.05×0.08×(4×67+6×67)=2.68 m3。

N5=2.68×0.6×9.8=15.76 kN。

下層方木:

V2=0.1×0.12×75×4=3.6 m3。

N6=3.6×0.6×9.8=21.17 kN。

3)施工人員及設(shè)備荷載。

均布活荷載取1.0 kN/m2，施工人員及設(shè)備荷載為：

N7=200×1.0=200 kN。

4)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載。

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取2.0 kN/m2。

N8=200×2.0=400 kN。

5)混凝土對模板側(cè)面的壓力。

混凝土對側(cè)面產(chǎn)生的壓力取以下兩數(shù)的最小值。

p=0.22γt0β1β2υ1/2=0.22×2.4×200/(35+15)×1.15×1.0×1.58=3.84 kN/m2。

P=γH=2.4×1.356=3.25 kN/m2。

N9=200×3.25=650 kN。

6)傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載。

傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載取6 kN/m2。

N10=6×27.12=162.72 kN。

7)標(biāo)準(zhǔn)荷載為：

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(3 187.2+278.86+452.76+119.35+15.76+21.17+650)×1.2+(200+400+162.72)×1.4=6 737.93 kN。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，按每根立桿承力30 kN計(jì)算，共需配置立桿不少于225根，按每排布置15根，共需最少布置15排，由于此跨位于路基邊坡上，無法滿布，故采用分段布置，段與段間采用鋼梁連接，在鋼梁上布置立桿進(jìn)行支撐，鋼梁采用40a型工字鋼，具體布置如下：

全跨滿堂式支架共用鋼管為7 548 m，每米4.62 kg。

N3(1)=7 548×0.004 62×9.8=311.74 kN。

全跨用工字鋼6 m 8根，12 m 8根，共計(jì)144 m，采用40a型工字鋼，每米67.6 kg。

N3(2)=144×0.067 6×9.8=95.4 kN。

N3=N3(1)+N3(2)=437.14 kN。

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(3 187.2+278.86+437.14+119.35+15.76+21.17+650)×1.2+(200+400+162.72)×1.4=6 719.18 kN。

4.2 中跨計(jì)算

1)梁體自重。

梁體的自重包括混凝土和鋼筋的自重，由于本橋?yàn)楹髲埛?，故不考慮鋼絞線的自重。

本跨混凝土總方量為207.7 m3，混凝土自重為24 kN/m3，即2.45 t/m3。

N1=207.7×24=4 984.8 kN。

全梁鋼筋總質(zhì)量為102.44 t，本跨總重：

N2=102.44÷72×32×9.8=446.18 kN。

2)支架及模板自重。

本跨滿堂式支架共用鋼管18 164 m，每米4.62 kg。

N3=18 164×0.004 62×9.8=822.4 kN。

箱梁內(nèi)模采用高密度板，即橋梁專用模板，外模采用竹膠板，箱梁模板面積為：

外模：

底板：

S1=6×32=192 m2；

腹板：

S2=1.356×32×2=86.78 m2；

頂板：

S3=2×2×32=128 m2；

內(nèi)模：

S4=(5+1.33)×2×32=405.12 m2；

N4=(S1+S2+S3+S4)×0.015×1.6×9.8=190.96 kN。

支架頂部設(shè)兩層方木，下層方木為10 cm×12 cm，直接搭于支架頂托上，沿橋長方向布置，上層方木為5 cm×8 cm，間距30 cm，沿橋橫向布置。上層方木長4 m的107根，長6 m的107根；下層方木長4 m的120根。

全橋方木自重:

上層方木:

V1=0.05×0.08×(4×107+6×107)=4.28 m3。

N5=4.28×0.6×9.8=25.17 kN。

下層方木:

V2=0.1×0.12×120×4=5.76 m3。

N6=5.76×0.6×9.8=33.87 kN。

3)施工人員及設(shè)備荷載。

均布活荷載取1.0 kN/m2，施工人員及設(shè)備荷載為：

N7=320×1.0=320 kN。

4)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載。

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取2.0 kN/m2。

N8=320×2.0=640 kN。

5)混凝土對模板側(cè)面的壓力。

混凝土對側(cè)面產(chǎn)生的壓力取以下兩數(shù)的最小值。

p=0.22γt0β1β2υ1/2=0.22×2.4×200/(35+15)×1.15×1.0×1.58=3.84 kN/m2。

P=γH=2.4×1.356=3.25 kN/m2。

N9=320×3.25=1 040 kN。

6)傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載。

傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載取6 kN/m2。

N10=6×43.39=260.34 kN。

7)標(biāo)準(zhǔn)荷載為：

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(4 984.8+446.18+822.4+190.96+25.17+33.87+1 040)×1.2+(320+640+260.34)×1.4=10 760.53 kN。

5 支架配置

5.1 中跨配置

1)橫向布置。

滿堂式支架橫向桿件的配置選取90 cm和60 cm兩種，在腹板的位置選取間距60 cm，在其他部位選取90 cm，在箱梁的頂板外側(cè)相隔90 cm增設(shè)立桿1排，橫向排列共21排。

2)縱向布置。

滿堂式支架縱向桿件的配置也選取90 cm和60 cm兩種，因在橋墩處有中橫梁，承力較重，所以選取60 cm間距，跨中選取90 cm間距，中橫梁處60 cm間距4個(gè)，其他部位90 cm間距30個(gè)，共用立桿39列。全跨共用立桿569根。

3)桿件根數(shù)。

立桿總根數(shù)為15×39=585根，扣除墩柱處立桿16根，共計(jì)569根。

桿件承力選取30 kN/根(橫桿1.2 m步距)，立桿總承力為：

569×30=17 070 kN>10 760.53 kN。

可以滿足承力要求。

5.2 邊跨配置

1)橫向布置。

滿堂式支架橫向桿件的配置選取90 cm和60 cm兩種，在腹板的位置選取間距60 cm，在其他部位選取90 cm，在箱梁的頂板外側(cè)相隔90 cm增設(shè)立桿1排，橫向排列共21排。

2)縱向布置。

滿堂式支架縱向桿件的配置也選取90 cm，60 cm和30 cm三種，因在橋墩處有中橫梁，承力較重，所以選取60 cm間距，跨中選取90 cm間距，鋼橫梁兩端承力點(diǎn)采用30 cm，支撐點(diǎn)處共計(jì)60 cm間距12個(gè)，30 cm間距6個(gè)，共用立桿21列。全跨共用立桿315根。

3)桿件根數(shù)。

立桿總根數(shù)為15×21=315根，扣除墩柱處8根，共計(jì)307根。

桿件承力選取30 kN/根(橫桿1.2 m步距)，立桿總承力為：

307×30=9 210 kN>6 719.18 kN。

可以滿足承力要求。

5.3 剪刀撐

支架搭設(shè)完成后，為保證支架的穩(wěn)定性，在滿堂腳手架架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每4排由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐。由于架體搭設(shè)高度在8 m及以上，在架體底部、頂部及豎向間隔每2步分別設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。水平剪刀撐和豎向剪刀撐斜桿相交平面設(shè)置。剪刀撐寬度設(shè)置為8 m。

6 支架搭設(shè)

1)每搭完一步腳手架后，根據(jù)支架搭設(shè)圖校正步距、縱距、橫距及立桿的垂直度。

2)底座安放應(yīng)符合下列規(guī)定：

a.底座、墊板均應(yīng)準(zhǔn)確地放在定位線上；b.墊板采用1.8 m×0.15 m×0.25 m的枕木。

3)立桿搭設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其他各層各步接頭必須采用對接扣件連接；相鄰立桿的對接扣件不得在同一高度內(nèi)，且應(yīng)符合下列規(guī)定：兩根相鄰立桿的接頭不允許設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開的距離不小于500 mm；各接頭中心至主接點(diǎn)的距離不大于步距的1/3；開始搭設(shè)立桿時(shí)，應(yīng)每隔6跨設(shè)置一根拋撐，直至支架安裝穩(wěn)固后，方可根據(jù)情況拆除。

4)縱向水平桿搭設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：

a.水平橫桿全部采用碗扣式桿件；b.對接扣件的開口應(yīng)朝上或朝內(nèi)。

5)腳手架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿。縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200 mm處的立桿上。橫向掃地桿也應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一高度時(shí)，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長2跨與立桿固定，高低差不應(yīng)大于1 m。

[1] JTJ 041—2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[2] 交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊：橋涵.北京：人民交通出版社，2000.

[3] 鄭州至盧氏高速公路洛陽至洛寧段兩階段施工圖設(shè)計(jì)(第三冊 共五冊).

[4] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范.

[5] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范.

The erection and design scheme of cast-in-situ box girder full timbering

Sun Baohua

(TheFirstEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway15thBureauGroup,Xi’an710018,China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the design parameters and compilation basis of cast-in-situ box girder full timbering erection, discussed the foundation treatment scheme in full timbering erection, and elaborated the load calculation process, researched the specific measures of timbering configuration, to ensure the stability of timbering and the quality of beam body.

cast-in-situ box girder, full timbering, double bridging, load calculation

2015-09-12

孫保華(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0175-04

U445

A