淺談交叉施工作業(yè)條件下盤扣式鋼管滿堂支架設(shè)計

【摘要】本文依托貴陽市火車北站景觀大道項目新陽關(guān)大橋的工程實例，根據(jù)施工現(xiàn)場交叉作業(yè)的實際情況，通過擋墻、樁基、換填等基礎(chǔ)處理，采用滿堂支架、梁式支架結(jié)合的支架布置，選用新型承插型盤扣式鋼管腳手架支撐體系，針對性的選擇合理的施工方法，并通過分析、設(shè)計、驗算整理出一套完善的橋梁模板支架體系，具有一定的參考借鑒價值。

Abstract：On the basis of Guiyang City， North train station landscape Avenue Project new YangGuan bridge engineering example，According to the actual situation of construction site cross operation，Through the retaining wall， for filling and other basic treatment，The support arrangement， full support beam support combined，The utility model relates to a socket type plate type steel pipe scaffold support system，A reasonable choice of construction method，And through the analysis， design and checking calculation of a set of perfect bridge formwork support system，Has a certain reference value。

【關(guān)鍵詞】支架；盤扣式 ；腳手架；貝雷架；驗算

Keywords：Bracket ； Scaffolding ； Bailey frame ； Checking calculation

1、工程概況

（1）貴陽市火車北站景觀大道項目，道路標(biāo)準(zhǔn)寬度110m，道路左右幅寬度均為25m，全線中分帶為60m寬景觀綠化工程。新陽關(guān)大橋是該項目控制性工程，橋梁左右幅之間的中分帶景觀綠化工程底部為貴陽市輕軌一號線大關(guān)站。左幅橋全橋位于輕軌大關(guān)站南側(cè)，里程為K0+679.8～K0+935.2，梁全長255.4m，橋面寬28.5m，全橋共四聯(lián)；右幅橋全橋位于輕軌大關(guān)站北側(cè)，里程為K0+721.8～K0+956.2，梁全長234.4m，全橋共三聯(lián)。橋梁基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，橋臺為重力式U型橋臺，橋墩為矩形墩，上部結(jié)構(gòu)采用支架法現(xiàn)澆箱梁。由于輕軌大關(guān)站明挖基坑施工和景觀大道橋梁施工在時間上同步，平面和立體上為交叉施工，給橋梁施工帶來相當(dāng)大的難度。

（2）橋梁左右幅之間的輕軌大關(guān)站站房采用明挖基礎(chǔ)施工，開挖深度15m，為放坡開挖，其基坑開挖線全部侵入箱梁施工范圍內(nèi)，最多侵入8.5m。因此在橋梁支架施工時，在基坑范圍內(nèi)形成一個很大的臨空面，部分箱梁位于基坑上方，無法直接進(jìn)行支架搭設(shè)，必須進(jìn)行特殊處理。

（3）施工區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，基本為魚塘回填而成，中部有小平壩河橫穿，將施工區(qū)劃分為兩部分。其中，K0+680-K0+820段地勢低洼，表層土質(zhì)為3.5-7m淤泥質(zhì)土，下部為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖；K0+820-K0+960段表層為9-12m雜填土，土質(zhì)松散，含水量高，塊石、碎石等硬質(zhì)含量40%，下部為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖。根據(jù)地質(zhì)勘查報告和橋梁樁基施工情況，該段屬于巖溶強(qiáng)發(fā)育地質(zhì)，巖石中有較多泥槽和溶洞。

2、連續(xù)梁支架總體方案

2.1 滿堂支架布置

（1）支撐架體采用承插型盤扣式鋼管腳手架，每四根立桿一組，采用豎向斜拉桿連接，組成穩(wěn)定的幾何不變體塔架結(jié)構(gòu)，每組塔架間橫向采用專用橫桿鎖定，合成一個整體，再采用普通扣件式鋼管作為剪刀撐以保證架體整體穩(wěn)定性和承載性能。

（2）盤扣式鋼管支架布置：橋梁橫向底板區(qū)立桿間距1.5m，腹板區(qū)立桿間距基本為0.9m，在橋梁中線處間距1.2m；縱向立桿箱室區(qū)間距均為1.5m，橫梁區(qū)間距為0.9m；支架底部采用專用底托置于C30混凝土硬化的基礎(chǔ)之上，支架頂部采用頂托，頂托上布設(shè)H75*150的熱軋H型鋼作為主龍骨（橫橋向），再以間距25cm鋪設(shè)高度為165mm的高強(qiáng)鋁合金梁次龍骨（縱橋向），頂部再滿鋪15mm厚竹膠板作為箱梁底模。架體四周設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，在架體底部和頂部設(shè)置水平剪刀撐，在橋墩和橋臺附近，盤扣式支撐架體采用扣件式鋼管和橋梁墩臺形成有效連接，形成連墻抱柱，確保架體穩(wěn)定。

（3）由于施工區(qū)域基底軟土層較厚，因此支架基礎(chǔ)的處理時確保支架穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。施工前清理軟弱土層，進(jìn)行1.5m的換填處理，換填采用級配碎石分層碾壓密實，密實度達(dá)到95%。再澆筑30cm厚C30混凝土作為支架基礎(chǔ)。

2.2 輕軌基坑臨空面處理

2.2.1 擋墻處理

（1）橋梁0#臺-7#墩由于輕軌基坑的開挖影響，造成箱梁現(xiàn)澆一部分處于平整地面，一部分處于基坑邊坡上。為保證橋梁施工，必須進(jìn)行特殊處理。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，輕軌基坑邊坡平臺基本處于軟弱土層和基巖交界處，因此如果能在平臺

處施工一排擋墻，再進(jìn)行臺背回填和硬化，一方面可以保證邊坡穩(wěn)定，一方面可以形成平整、規(guī)則的施工作業(yè)面。如圖1所示：

（2）施工時，先清除擋墻位置的土方，再現(xiàn)有基坑邊坡平臺的基巖上順橋梁方向（沿邊坡方向）開鑿擋墻基礎(chǔ)，擋墻基礎(chǔ)距離基坑邊不小于3m。擋墻基礎(chǔ)澆筑完畢后盡快施工擋墻，擋墻臺后采用滲水性填料回填碾壓密實。擋墻高度不宜大于6m，若第一級擋墻施工完畢后高度無法滿足要求，則在該擋墻臺后5m處施工第二級擋墻，第二級擋墻基礎(chǔ)位于軟弱土層上，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)換填處理，且不易高于3m。擋墻施工完畢，回填碾壓后，澆筑C30混凝土支架基礎(chǔ)，然后再進(jìn)行支架搭設(shè)。

2.2.2 貝雷梁支架

（1）橋梁左幅7墩-11#臺處輕軌基坑邊坡處為大關(guān)站出渣通道，因此邊坡較陡達(dá)到3：1，此外該處雜填土較厚，達(dá)到12m深，因此無法直接靠擋墻作為防護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場情況，采用一部分梁采用換

填處理支架基礎(chǔ)再搭設(shè)滿堂支架，一部分梁采用貝雷梁梁式支架基礎(chǔ)處理再搭設(shè)滿堂支架，兩部

分交界處采用3.5m高擋墻分隔擋土，擋墻基礎(chǔ)位于雜填土層，采用換填1.5m級配碎石處理。如圖3所示：

（2）施工時首先沿輕軌邊坡順橋向設(shè)置9根樁基，樁基位于橋墩和橋梁跨中，樁徑1.8m，樁基底部低于輕軌站房以下3m，頂部設(shè)置承臺，用于擺放5排貝雷梁，貝雷梁采用支撐架連接，頂部橫向采用I14工字鋼作為分配梁，再搭設(shè)盤扣式滿堂支架。

（3）在距離貝雷梁樁基以外3m處設(shè)置擋墻，擋墻采用C20混凝土，基礎(chǔ)采用1.5m級配碎石換填處理，擋墻施工完畢后回填臺背，碾壓密實并對擋墻左邊地面進(jìn)行換填1.5m級配碎石，然后澆筑C30混凝土基礎(chǔ)，再搭設(shè)盤扣式滿堂支架。

3、滿堂腳手架驗算

3.1 架體各配件力學(xué)性能

3.2 一般斷面模板、支架驗算

3.2.1 箱梁腹板支架布置（空箱底部）

（1）混凝土厚度：0.45m+0.25m=0.7m。

（2）膠合板跨度：0.25m，次龍骨間距0.25m，次龍骨跨度1.5m，主龍骨跨度1.5m，主龍骨間距 1.5m。

3.2.2 膠合板計算

（1）底模采用δ=15 mm的膠合板，按連續(xù)梁考慮，取單位長度（1.0m）板寬進(jìn)行計算。

（2）按照三跨連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，底模面板計算簡圖：

（3）荷載組合

①鋼筋砼荷載：0.7*1.0*26=18.2 kN·m

②模板自重：0.75KN/m2*0.25=0.1875KN/m

q=[1.2×（18.2+0.1875）+1.4×（2.0+4.5）] ×1=31.2 kN·m

③膠合板（δ=15 mm）截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)：

W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

④抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[σ0]=13N/mm2

（4）承載力檢算

a.強(qiáng)度

Mmax=ql2/10=31.2×0.252/10=0.195 kN·m

σmax=Mmax /W=0.195×106/3.75×104=5.2MPa<[σ0]=13 MPa 強(qiáng)度滿足要求。

b.剛度

最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

f=0.677ql4/（100EI）

=0.677×14.785×2504/（100×6×103×2.81×105）

=0.49mm<[f0]

=250/400

=0.625mm

剛度滿足要求。

3.2.3 次龍骨單根76mm×165mm鋁合金梁驗算

次龍骨跨度1.5m，間距為0.25m，次龍骨采用鋁合金梁，均布荷載的簡支梁計算。

（1）荷載組合：次龍骨重量取值0.05 kN·m

q1=1.2×（4.55+0.05+0.1875）+1.4×（2.0+2.0+2.5）×0.25

=8.9 kN·m

（2）承載力計算：

①抗彎強(qiáng)度：

Mmax=q1l2/8

=8.9×1.52/8

=2.5 kN·m

σmax=Mmax /W

=2.5×106/65.6×10338.1MPa<[σ0]

=200 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度：按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

荷載： q=8.9 kN·m

=5×8.9×15004/（384×7×104×596×104）

=1.58mm<1500/400

=3.75m

剛度滿足要求。

3.2.4 主龍骨驗算

主龍骨采用高度為150mm的H型鋼，跨度為150cm。按照均布荷載下簡支梁計算。

（1）荷載組合（H鋼梁自重取值 0.15 kN·m）

混凝土重量：0.7*1.5*26=27.3 kN·m

q1=1.2×（27.3+0.2+0.15）+1.4×（2.0+2.0+

2.5）×1.5

=46.83 kN·m

（2）抗彎強(qiáng)度

Mmax=q1l2/8

=46.83×1.52/8

=13.2 kN·m

σmax=Mmax /W

=13.2×106/90.6×103

=146MPa<[σ0]

=200 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

（3）剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

荷載：

q=46.83 kN·m

384EI=5×49.17×15004/（384×210000×679×104）

=2.16mm<1500/400

=3.75mm

剛度滿足要求。

3.3 箱梁隔板位置的計算

3.3.1 支架布置

箱梁隔板的厚度為0.7m，該處的立桿橫向間距為0.9m，縱向間距依然采用1.5m；膠合板采用15mm厚竹膠板，次龍骨間距0.2m，次龍骨跨度是1.5m，主龍骨的間距是1.5m，跨度是0.9m，箱梁隔板位置混凝土厚度為1.6m。

3.3.2 膠合板計算：

底模采用δ=15 mm的膠合板，按連續(xù)梁考慮，取單位長度（1.0m）板寬進(jìn)行計算。

（1）荷載組合：

①鋼筋砼荷載：1.6*1.0*26=41.6 kN·m

②模板自重：0.75 kN·m 2*0.2=0.15 kN·m

q=[1.2×（41.6+0.15）+1.4×（2.0+4.5）] ×1

=59.2 kN·m

③膠合板（δ=15 mm）截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)：

W=bh2/6

=1000×152/6

=3.75×104mm3

I=bh3/12

=1000×153/12

=2.81×105mm4

④抗彎強(qiáng)度設(shè)計值[σ0]=13N/mm2

（2） 承載力檢算

①強(qiáng)度

Mmax=ql2/10

=59.2×0.22/8

=0.24 kN·m

σmax=Mmax /W

=0.24×106/3.75×104

=6.4MPa<[σ0]=13 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

f=0.677ql4/（100EI）

=0.677×21.8×2004/（100×6×103×2.81×105）

=0.38mm<[f0]

=250/400

=0.625mm

剛度滿足要求。

3.3.3 次龍骨單根76mm×165mm鋁合金梁驗算

次龍骨跨度1.5m，間距為0.20m，次龍骨采用鋁合金梁，均布荷載的簡支梁計算。

（1）荷載組合

①混凝土重量：0.2*1.6*26=8.32 kN·m

②次龍骨重量取值0.05 kN·m

q1=1.2×（8.32+0.05+0.1875）+1.4×（2.0+2.0

+2.5）×0.20

=11.8 kN·m

（2）承載力計算：

①抗彎強(qiáng)度：

Mmax=q1l2/8

=11.8×1.52/8

=3.32 kN·m

σmax=Mmax /W

=3.32×106/65.6×103

=50.6MPa<[σ0]

=200 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

荷載： q=11.8 kN·m

384EI=5×11.8×15004/（384×7×104×596×104）

=1.86mm<1500/400

=3.75mm

剛度滿足要求。

3.3.4 主龍骨驗算

主龍骨采用高度為150mm的H型鋼，最大跨度為90cm。按照均布荷載下簡支梁計算。

（1）荷載組合：（H鋼梁自重取值 0.15 kN·m）

①混凝土重量：1.6*1.5*26=62.4 kN·m

q1=1.2×（62.4+0.2+0.15）+1.4×（2.0+2.0

+2.5）×1.5

=88.95 kN·m

（2） 承載力檢算

①抗彎強(qiáng)度：

Mmax=q1l2/8

=88.95×0.9 2/8

=9.01 kN·m

σmax=Mmax /W

=9.01×106/90.6×103

=99.5MPa<[σ0]

=200 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下：

荷載： q=88.95 kN·m

384EI=5×88.95×12004/（384×210000×679×104）

=1.68mm<1200/400

=3mm

剛度滿足要求。

3.3.5 支撐架體的計算

單根立桿上方的混凝土重量為（0.7*1.5*1.6

+0.8*0.7*1.5）*26=65.52 kN

立桿上方模板的重量為0.75*1.5*1.5=1.69kN

架體及主次龍骨的自重為0.5+0.2=0.7kN

則設(shè)計荷載N=1.2*（65.52+0.7）+1.4*（2

+4.5）*1.5*1.5=99.94kN

細(xì)長比計算：λ=λ0/i=1500/20.21=74.22

查表得到φ=0.68

式中：

λ0：立桿計算長度，此處取1500mm

i：立桿截面回轉(zhuǎn)半徑，計算為2.021cm

慣性矩 I（㎝4）=23.1cm4

截面模量W（㎝3）=7.7㎝3

穩(wěn)定性計算：

σ=N/ΦA(chǔ)=99.94/（0.68×571）

（下轉(zhuǎn)頁）

（上接頁）=257.4N/mm2

=300 N/mm2

立桿架體的承載力和穩(wěn)定性符合要求。

3.4 風(fēng)荷載計算

（1）風(fēng)荷載：

Mw=0.9*1.4Wkl20a/10

Wk=βzμzμsW0

式中：

Nw-組合風(fēng)荷載時的單根鋼管豎向荷載

Mw-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的彎矩（kN·m）

Wk-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN·m 2）

a-立桿縱距，取1.5m

l0-步距，取1.5m

wk-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kN·m 2

W0-基本風(fēng)壓值，kN·m 2，按照規(guī)范，貴陽地區(qū)取值0.3 kN·m 2

βz-高度Z處的風(fēng)振系數(shù)取0.7

μz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，規(guī)范附錄D，按照10m高度內(nèi)，B類，取值1.0

μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)，μs =1.3ψ0，取0.8，則μs=1.04

Wk=βzμzμsW0

=0.7×1.0×1.04×0.30

=0.218 kN·m 2

Mw=（0.9×1.4×0.218×1.5×2.25）÷10

=0.093 kN·m

（2）荷載組合

組合風(fēng)荷載時，截面模量：

W（㎝3）=7.7㎝3

=257+0.093*106/7.7*103

=257+12

=269N/mm2

在組合風(fēng)荷載作用下，架體穩(wěn)定性符合要求。

3.5 地基計算

（1）地基承載力計算

M60立桿的底部安裝可調(diào)節(jié)底座?？烧{(diào)節(jié)底座的底板面積為150mm*150mm，上述計算中，得知立桿的最大荷載為99.94kN，

地基承載力：

σ=N/A

=99940N/（0.55×0.55）m

=178Kpa

計算條件：底板邊長a=150mm，寬度b=150mm，混凝土板厚h0=300mm，基底處理后，我們要求地基承載力不得小于200kpa。

結(jié)束語：

承插型盤扣式鋼管滿堂鋼管支撐體系根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行基礎(chǔ)處理，通過合理采用支架布置，可以滿足交叉施工情況下的支架應(yīng)用，達(dá)到良好的效果。

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