現(xiàn)澆梁滿堂碗扣支架施工探討

□郭燕麗（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概況

包莊西生產(chǎn)橋是包莊和小李莊主要的生產(chǎn)道路。該橋設(shè)計(jì)凈寬為3.50m，總干渠設(shè)計(jì)樁號(hào)SH(3)125+593.974。橋位處地面高程117.05～116.78m，總干渠渠底高程116.97m，一級(jí)馬道高程125.47m，屬半挖半填渠段，內(nèi)水控制，一級(jí)馬道即為防洪堤。橋面高程為127.739～129.32m。路渠夾角90°，橋長(zhǎng)按渠道正交開口布置。橋跨布置為33m+40m+33m，橋型為現(xiàn)澆等截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁，梁高2m，橋梁全長(zhǎng)106m。下部橋墩采用獨(dú)柱式結(jié)構(gòu)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)采用肋板式結(jié)構(gòu)，承臺(tái)接灌注樁基礎(chǔ)。橋頭左、右岸引道均以彎道與原路相連，左、右岸分別采用2.98%、2.99%縱坡與原路面連接，邊坡采用總干渠邊坡防護(hù)方式。主橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全寬4.50m，梁高為2.00m，頂板厚度為0.20m，底板厚度為20～40 cm，中橫梁底寬2.50m，端橫梁底寬4.50m，腹板寬0.35～0.60m。全聯(lián)采用滿堂支架法現(xiàn)澆施工。

2 現(xiàn)澆箱梁滿堂支架設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)澆梁底至墊層上平面的高度為7.20m，基面采用20 cm厚的C20混凝土，擬采用Φ48×3.50mm碗扣式滿堂支架搭設(shè)，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調(diào)底座（直徑35mm，長(zhǎng)600mm，鋼托）、立桿可調(diào)托撐。立桿頂托上橫向設(shè)8#槽鋼（兩根槽鋼背向放置），間距0.60m；橫向8#槽鋼上設(shè)5 cm×10 cm的縱向方木，間距0.15m。模板采用15mm厚的優(yōu)質(zhì)竹膠合板，橫板邊角宜用5 cm厚木板進(jìn)行加強(qiáng)，防止轉(zhuǎn)角漏漿或出現(xiàn)波浪形，影響外觀。

跨中立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為60 cm×90 cm×120 cm支架結(jié)構(gòu)體系，支架底層縱、橫向設(shè)掃地桿，距地面的高度350mm；支架縱橫均設(shè)置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每2.40m設(shè)一道，縱橋向斜撐每2.70m設(shè)一道，底部均貼地面，與地面夾角53°。

橋墩兩側(cè)立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為60 cm×60 cm×120 cm支架結(jié)構(gòu)體系，支架底層縱、橫向設(shè)掃地桿，距地面的高度350mm；支架縱橫均設(shè)置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每2.40m設(shè)一道，縱橋向斜撐每2.40m設(shè)一道，底部均貼地面，與地面夾角56°。

3 現(xiàn)澆箱梁支架驗(yàn)算

本計(jì)算書分別以中支點(diǎn)最大截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁（單箱單室）和跨中等截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁（橫隔板）處為例，對(duì)荷載進(jìn)行計(jì)算及對(duì)其支架體系進(jìn)行檢算。

4 荷載計(jì)算

4.1 荷載分析

根據(jù)本橋現(xiàn)澆箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在施工過(guò)程中將涉及到以下荷載形式：

q1值：要施工的橋梁箱梁的自身荷載力，新澆筑的混凝土密度值取2600 kg/m3。

q2值：橋梁箱梁模板外模、底模、內(nèi)模的支撐載荷。如果按照載荷力均勻分布來(lái)計(jì)算，則q2＝1.00 kPa，是相對(duì)安全的值。

q3值：施工過(guò)程中施工機(jī)具、施工材料和施工人員的荷載。

q4值：在混凝土振搗施工過(guò)中產(chǎn)生的荷載力，這種荷載對(duì)底板的荷載力值取2.0 kPa，對(duì)側(cè)板的荷載力值取4.00 kPa。

q5值：施工中新澆筑完成的混凝土，對(duì)側(cè)向模板的壓力。

q6值：施工過(guò)程中傾倒混凝土?xí)r，對(duì)模板產(chǎn)生的水平方向荷載力取2.00 kPa。

q7值：施工支架的自身重量。

4.2 荷載組合

4.2.1 底模及支架系統(tǒng)計(jì)算

強(qiáng)度計(jì)算：Q1=q1+q2+q3+q4+q7

剛度檢算：K1=q1+q2++q7

4.2.2 側(cè)模計(jì)算

強(qiáng)度計(jì)算：Q2=q5+q6

剛度檢算：K2=q5

4.3 荷載計(jì)算

4.3.1 箱梁自重—q1計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們?nèi)－B截面（中支點(diǎn)橫隔板兩側(cè)）、A－A截面（跨中橫隔板梁）兩個(gè)代表截面進(jìn)行箱梁自重計(jì)算，并對(duì)兩個(gè)代表截面下的支架體系進(jìn)行檢算，首先分別進(jìn)行自重計(jì)算。

B-B截面（中支點(diǎn)橫隔板梁兩側(cè)）處q1計(jì)算

根據(jù)橫斷面，用CAD算得該處梁體截面積A=3.78m2則：

取1.20的安全系數(shù)，

則q1＝39.3×1.20＝47.16 kPa

注：B—箱梁底寬，取2.50m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內(nèi)計(jì)算偏于安全。

A-A截面（跨中橫隔板梁）處q1計(jì)算

根據(jù)橫斷面圖，用CAD算得梁體截面積A=2.66m2則：

取1.2的安全系數(shù)，

則q1=27.66×1.2=33.19 kPa

注：B—箱梁底寬，取2.50m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內(nèi)計(jì)算偏于安全。

4.3.2 新澆混凝土對(duì)側(cè)模的壓力—q5計(jì)算

因現(xiàn)澆箱梁采取水平分層以每層30 cm高度澆筑，在豎向上以V=1.20m/h澆筑速度控制，混凝土入模溫度T=20℃控制，因此新澆混凝土對(duì)側(cè)模的最大壓力

q5=Pm=K×r×h

K為外加劑修正稀數(shù)，取摻緩凝外加劑K=1.2

則q5=52.80 kPa

4.4 結(jié)構(gòu)檢算

4.4.1 滿堂碗扣式支架的立桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算

滿堂碗扣式鋼管腳手架是一種屬于桿支撐式的鋼架支護(hù)結(jié)構(gòu)，它是以豎向載荷受力的立桿為主要作用，但是因?yàn)榱U與橫桿之間是由軸心連接的，立桿的上下碗口把橫桿的“├”型插頭緊緊地固定牢靠，從而對(duì)受壓后的立桿產(chǎn)生側(cè)向較強(qiáng)的約束力，經(jīng)過(guò)大概測(cè)算滿堂碗扣式鋼管之間的穩(wěn)定承載能力比一般的鋼管扣架承載力高出20%，更高的時(shí)候甚至能超過(guò)35%。

4.4.2 立桿強(qiáng)度驗(yàn)算

根據(jù)立桿的設(shè)計(jì)允許荷載，中支點(diǎn)橫隔板A-A截面處受力最大，當(dāng)橫桿步距為120 cm，縱橫向間距0.60m時(shí)，立桿可承受的最大允許豎直荷載為[N]=30 kN（參見公路橋涵施工手冊(cè)中表13－5碗口式構(gòu)件設(shè)計(jì)荷載[N]=30 kN、路橋施工計(jì)算手冊(cè)中表13－5鋼管支架容許荷載[N]=30.70 kN）。

立桿實(shí)際承受的荷載為：N=1.20（NG1K+NG2K）+0.85×1.40ΣNQK，則：

NG2K=0.62×q2=0.36 kN

ΣNQK=0.62(q3+q4+q7)=1.84 kN

于是：N=23 kN

由計(jì)算結(jié)果可知N的值<[N]＝30 kN1.70MPa，因此立桿的強(qiáng)度符合要求，在安全范圍之內(nèi)，可以采用。

4.4.3 滿堂碗扣式支架抗傾覆值的驗(yàn)算

依據(jù)相關(guān)規(guī)范餓要求可知，滿堂碗扣式支架在自重和風(fēng)荷栽作用下，傾覆穩(wěn)定系數(shù)≥1.30。

跨中支架寬6m，長(zhǎng)40m采用60 cm×60 cm×120 cm跨中支架來(lái)驗(yàn)算全橋：

支架橫向46排；支架縱向11排；高度7.20m；頂托8#槽鋼=46排；

立桿需要長(zhǎng)度L1=11×46×7.20=2980.80m

縱向橫桿需要L2=46×7.20/1.20×40=11040m

橫向橫桿需要L3=11×7.20/1.20×4.8=259.20m

故：鋼管總重T1=（L1+L2+L3）×3.84=54.72 t

頂托TC60總重為：T2=2.32 t

則：q=558.99 kN

穩(wěn)定力矩=y×Ni=2.4×558.99=1341.58 kN.m

跨中40m共受力為：q=0.5×7.2×40=144 kN

傾覆力矩=q×5=144×5=720 kN.m

K0=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩=1341.58/720=1.86>1.30

計(jì)算結(jié)果說(shuō)明本方案滿堂支架滿足抗傾覆要求。

4.4.4 方木的撓度值驗(yàn)算

本施工方案中箱梁底模底面縱橋向采用5 cm×10 cm方木，間距按L=15 cm進(jìn)行受力計(jì)算。

因?yàn)? cm×10 cm型號(hào)的方木，慣性矩為I=(bh3)/12=4.17×10-6m4

所以5 cm×10 cm型號(hào)的方木的最大撓度為：

fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]

=0.43×10-54m。

由計(jì)算結(jié)果可知5 cm×10 cm方木的最大撓度值0.43×10-5m，<3.75×10-4m，因此方木撓度滿足要求，在安全使用范圍之內(nèi)，可以使用。

4.4.5 滿堂碗口支架橫橋向槽鋼驗(yàn)算

該項(xiàng)目的施工方案中，根據(jù)施工的具體情況WDJ多功能碗扣，架頂托上橫橋向采用間距為0.60m均有布置的8#型槽鋼，。

4.4.5.1 單根槽鋼鋼強(qiáng)度檢算

單位長(zhǎng)度上的荷載為：

梁所需要的截面抵抗矩為：

查《橋涵計(jì)算手冊(cè)》得8#槽鋼:Ix=101 cm4；Wx=25.30 cm3

8#槽鋼自重為0.08 kN/m(查橋涵手冊(cè))

總彎距Mx=11.45 kN·m

（臨時(shí)結(jié)構(gòu)，取1.30的容許應(yīng)力增加值）

支點(diǎn)處剪力為：Qx=65.54 kN

δ 為腹板板厚度δ=12mm

4.4.5.2 槽鋼跨中撓度驗(yàn)算

8#槽鋼單位長(zhǎng)度上的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：q=21.19+0.66=21.85 kN/m

8#槽鋼剛度滿足要求，所以采用8#槽鋼。

5 結(jié)語(yǔ)

施工過(guò)程中還需要注意對(duì)碗扣支架進(jìn)場(chǎng)檢查與驗(yàn)收，做好支架搭設(shè)施工要求及技術(shù)措施的施工組織方案，并按照模板支架立桿、水平桿的構(gòu)造及滿堂模板支架的支撐設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定和要求做好對(duì)支架安裝和拆除，過(guò)程中還應(yīng)注意觀測(cè)支架預(yù)壓及沉降等問(wèn)題，確保支架搭設(shè)和拆除安全。

[1]陳金城.滿堂式碗扣支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用[J].廣東科技，2012（11）.

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[3]黃羚.扣件式滿堂高拱架拱橋施工技術(shù)[J].世界橋梁，2004（4）.

[4]王彥輝.碗扣式滿堂支架在現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁施工中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010（13）.