盤扣式支架在市政現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

周 洪

（中鐵五局貴州公司 貴州 貴陽(yáng) 550000）

盤扣式支架在市政現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

周 洪

（中鐵五局貴州公司 貴州 貴陽(yáng) 550000）

在市政現(xiàn)澆箱梁滿堂支架施工中，盤扣式支架法施工得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。它較傳統(tǒng)的碗口支架施工有著進(jìn)度快、勞動(dòng)力節(jié)省、安全系數(shù)高、架體簡(jiǎn)潔美觀、基底承載力要求高的特點(diǎn)。該工法特別適用于工期要求緊、高大等截面的現(xiàn)澆箱梁施工，通過(guò)本工程現(xiàn)澆箱梁的施工，驗(yàn)證盤扣式支架結(jié)構(gòu)安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性、操作性能、整體美觀性。

盤扣式支架體系；現(xiàn)澆箱梁；安全性；經(jīng)濟(jì)對(duì)比

1　工程概況

金朱路跨線橋上跨210國(guó)道，全橋共一聯(lián)，為35+50+35m等截面連續(xù)梁橋，箱梁采用單箱三室結(jié)構(gòu)，橋面整幅寬度17.3m，箱梁最高處為2.93m，最低處為1.83m，兩側(cè)翼緣板懸挑1.6m，設(shè)計(jì)要求采用現(xiàn)澆法施工。

2　施工方案的對(duì)比與選擇

2.1傳統(tǒng)滿堂式模板支架系統(tǒng)特點(diǎn)

目前，我國(guó)滿堂式模板支架絕大部分地區(qū)主要采用碗扣式鋼管支架、門式鋼管支架、扣件式鋼管支架等傳統(tǒng)腳手架，其中以碗扣式鋼管支架為現(xiàn)澆箱梁應(yīng)用比較廣泛。

碗扣式鋼管腳手架是采用定型鋼管桿件和碗扣接頭連接的承插式多立桿腳手架。

圖1　碗扣架連接構(gòu)造圖

圖2　碗扣架底座、頂托構(gòu)造圖

2.2承插型盤扣式支架系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）材料特點(diǎn)：本方案所選用的材料為承插型盤扣式支架，主桿外徑采用材質(zhì)為Q345A，規(guī)格為φ60×3.25mm盤扣支架桿件，橫桿和斜采用材質(zhì)為Q235B桿件，桿件規(guī)格為φ48×2.5mm。承插型盤扣式支架與傳統(tǒng)的扣件鋼管腳手架相比，具有明顯的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理輕巧、承載力高、穩(wěn)定性好、安全系數(shù)高、容易操作、可快速組裝拆卸、節(jié)約用工、容易調(diào)整垂直度和水平度、運(yùn)輸方便；可作單管支撐、可作支撐架、上下調(diào)整高度靈活；為獨(dú)立塔式結(jié)構(gòu)，可留施工通道便于工人通行作業(yè)；支撐架自鎖能力強(qiáng)、沒(méi)有零散扣件，不易丟失、且耐用性高、外形美觀。

（2）結(jié)構(gòu)形式：承插型盤扣式鋼管支架由立桿、水平桿、斜桿、可調(diào)底座及可調(diào)托座等構(gòu)配件構(gòu)成。立桿采用套管或連接棒承插連接，水平桿和斜桿采用桿端扣接頭卡入連接盤，用楔形插銷快速連接，形成結(jié)構(gòu)幾何不變體系的鋼管支架（簡(jiǎn)稱速接架）。

2.3安全性分析比較

根據(jù)碗扣式鋼管腳支架和承插型盤扣式鋼管支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行安全性分析，見表1支架安全性分析表。

表1　支架安全性分析表

在實(shí)際施工過(guò)程中，承插型盤扣式鋼管支架比碗扣式鋼管腳支架的安全性優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）盤扣式支架在節(jié)點(diǎn)形式上為半剛性連接，插銷設(shè)計(jì)為具有自鎖功能的楔形，同時(shí)插銷端頭設(shè)計(jì)有弧形彎鉤段確保插銷不會(huì)滑脫。支架搭設(shè)完成后，直接可以目測(cè)檢查扣接頭插銷的插入狀況和擊緊程度。而碗扣式支架的碗扣接頭連接須等4個(gè)橫桿安裝后，再用榔頭擊緊的方式，不能直接檢查其擊緊程度，且存在漏擊緊的情況，留下安全隱患。

（2）碗扣支架的穩(wěn)定性主要靠豎向和橫向剪刀撐，在設(shè)計(jì)時(shí)施工間距都符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，但是施工過(guò)程往往由于扣件用量不足，特別是與各立桿交點(diǎn)處扣件嚴(yán)重不足，這也給支架整體穩(wěn)定打了一個(gè)很大的折扣；而盤扣式支架專門設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化豎向斜桿，帶有自鎖式插銷，為支架的搭設(shè)保證了架體整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3）盤扣式支架采用熱鍍鋅浸鋅工藝，有效地防止了構(gòu)件在使用期內(nèi)因材料腐蝕而造成的承載力下降，確保產(chǎn)品性能的一致。而且架體外觀呈銀灰金屬色，色澤美觀統(tǒng)一，達(dá)到安全文明施工的要求；而碗扣支架目前市場(chǎng)的大多數(shù)為銹蝕的碗扣件，且按現(xiàn)行安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定承重主立桿壁厚為3.5mm，然而市場(chǎng)上小部分僅有3.0mm，更大部分僅有2.75mm，基本上沒(méi)有3.5mm，再加上內(nèi)外表面銹蝕，承載力大大減少，實(shí)際施工過(guò)程中，存在著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4方案的經(jīng)濟(jì)比較

主要是碗扣支架和盤扣式支架的取舍，對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析"擬建造價(jià)費(fèi)用如表2。

從表2可見，盤扣式支架的方案低于傳統(tǒng)碗扣支架的費(fèi)用。盤扣支架的價(jià)格包括了支架的搭設(shè)和拆除及材料組織與運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工與安全管理等全部環(huán)節(jié)，由專業(yè)的施工隊(duì)伍進(jìn)行集中管理和施工，使工程中支架專項(xiàng)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降至最低。其中，盤扣式支架用新型設(shè)計(jì)的工字型鋼梁代替了方木，大大減少了前期成本的投入同時(shí)也降低了施工成本。

表2　方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比

2.5結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)比

（1）碗扣式支架是帶齒碗扣接頭連接各種桿件，采用立桿（φ48× 3.5）A3焊接鋼管作為主構(gòu)件，立桿和頂桿是在一定長(zhǎng)度的鋼管上每隔0.6m安裝一套碗扣接頭制成，碗扣分上碗和下碗。連接時(shí)，將橫桿接頭插入碗扣內(nèi)，將上碗扣沿限位銷扣起，形成框架結(jié)構(gòu)。

（2）盤扣式支架立桿均使用Q345A低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，圓盤式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，自鎖式插銷設(shè)計(jì)，比傳統(tǒng)腳手架所用的Q235普通碳鋼管材質(zhì)有大幅提升，特別使得立桿（φ60×3.25）的承載力得到大幅度提升（單桿極限荷載可達(dá)20t）。盤扣節(jié)點(diǎn)構(gòu)成由焊接于立桿上的連接盤、水平桿桿端扣接頭和斜桿桿端扣接頭組成，特有的斜拉桿設(shè)計(jì)，形成穩(wěn)定的格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)。

從兩種支架結(jié)構(gòu)對(duì)比，盤扣式支架相比碗扣式支架框架結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定的格構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，使得支架的整體穩(wěn)定性大大提升，且結(jié)構(gòu)計(jì)算模型簡(jiǎn)單，極大提高了設(shè)計(jì)方案的可靠性。其中橫梁采用材質(zhì)為Q235，14號(hào)工字鋼，力學(xué)性能：截面模量W=102cm3，慣性矩I=712cm4，截面面積A=21.5cm2，強(qiáng)度高，代替了方木，有效地提高了使用率，降低施工成本。

3　盤扣式支架的設(shè)計(jì)

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙（金朱路立交金珠路跨線橋?yàn)槔?，其上部結(jié)構(gòu)跨徑組成為35+50+35m單箱三室鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，進(jìn)行盤扣式支架計(jì)算。

3.1盤扣式支架搭設(shè)

盤扣式支撐架搭設(shè)方式為滿堂支架，支撐架設(shè)計(jì)方式是從處理后的地面標(biāo)高處開始搭設(shè)。

盤扣支架立柱順橋向間距為150cm，在端橫梁、橫隔板處間距為60cm，靠近端橫梁處立桿間距為120cm。立桿布置間距：跨中底板處為150cm（縱向）×150cm（橫向），接近端橫梁梁處底板120cm×150cm（縱×橫）；中橫梁、端橫梁60cm（縱向）×90cm（橫向）布設(shè)；腹板下為60cm（縱向）×150cm，翼板立柱按照120cm（縱向）×150cm（縱向）?？v橫向均布設(shè)水平桿，豎向步距為1.5m，底托直接置于20cm厚C20混凝土基礎(chǔ)上。

3.2盤扣式支架受力分析

圖2　跨中截面圖（尺寸：cm）

圖3　

圖4　

最大應(yīng)力：

σ=8.02MPa<[σ]=10MPa，強(qiáng)度滿足。

底板截面最大剪應(yīng)力：

τ=1.40MPa<1.6MPa，強(qiáng)度滿足。

②撓度檢算

ω=0.61mm<1200/400=3.00mm，撓度滿足。

（3）橫梁14#工字鋼驗(yàn)算

①?gòu)?qiáng)度檢算

最大應(yīng)力：

圖5　

根據(jù)施工圖紙和箱梁特點(diǎn)，以箱梁最不利位置立桿處的腹板、中端橫梁，進(jìn)行支撐架體承載力驗(yàn)算（見圖2）。

3.2.1腹板處受力驗(yàn)算

（1）15mm厚竹膠板底板驗(yàn)算（見圖3）

①?gòu)?qiáng)度驗(yàn)算

底板截面最大應(yīng)力：

σ=4.98MPa<[σ]=50MPa，強(qiáng)度滿足。

底板截面最大剪應(yīng)力：

τ=0.94MPa<1.6MPa，強(qiáng)度滿足。

②撓度計(jì)算

ω=0.21mm<[ω]=150/400mm=0.38mm，撓度滿滿足。

（2）15cm×10cm方木（立放）縱梁方木計(jì)算

①?gòu)?qiáng)度檢算

σ=30.96MPa<[σ]=205MPa，強(qiáng)度滿足。

底板截面最大剪應(yīng)力：

τ=30.70MPa<[τ]=135MPa，強(qiáng)度滿足。

②撓度計(jì)算

ω=0.06mm<600/400=1.5mm，撓度滿足。

（4）支架受力計(jì)算

①?gòu)?qiáng)度驗(yàn)算

σ=109.24MPa≤[σ]=300MPa。

②穩(wěn)定性驗(yàn)算

支架搭設(shè)高度在6m以內(nèi)，受風(fēng)荷載影響較小，計(jì)算支架穩(wěn)定性時(shí)，不計(jì)風(fēng)荷載的影響。

N/（ψA）=197.18MPa<300MPa，滿足要求。

3.2.2地基承載力驗(yàn)算

立桿單根荷載為N=63.25kN，底托下為20cm厚C20混凝土基礎(chǔ)（軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是13.4MPa，軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是1.54MPa），底托底板尺寸為20cm×20cm，C20混凝土基礎(chǔ)應(yīng)力擴(kuò)散角為45°，受力面寬度為0.6m，長(zhǎng)度為0.6m，基底面積A=0.6× 0.6=0.36m2，地基承載力：σ=N/A=63.25/0.36=175.69kPa。在挖臺(tái)階處的地基經(jīng)過(guò)壓實(shí)后，壓實(shí)度大于95%，地基承載力經(jīng)檢測(cè)約250kPa，不挖臺(tái)階處，原瀝青混凝土路面承載力經(jīng)檢測(cè)約300kPa，故地基承載力滿足要求。

4　結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形和條件，在現(xiàn)澆箱梁施工過(guò)程中，充分展示出支架材料用量少，安裝和拆除工效高，不僅保證了施工安全、工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全，還大大提高了現(xiàn)場(chǎng)文明施工程度，提高了施工技術(shù)含量，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。因此值得研究和推廣。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ231-2010）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.《建筑施工碗扣式支架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ166-2008）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

U445.47+1

A

1673-0038（2015）18-0237-03

2015-4-8

周洪（1985-），男，湖南邵陽(yáng)人，工程師，本科，從事鐵路工程工作。