現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)及力學(xué)分析

郝敏潔　周鵬

摘? 要：碗扣式鋼管滿堂支架是一種插口式組合支架，不但拼拆迅速、省力、通用性強(qiáng)，且整體性好、承載力高、安全可靠，其在工程中的應(yīng)用日趨廣泛。結(jié)合沈陽至康平高速公路項(xiàng)目，通過對(duì)現(xiàn)澆箱梁的碗扣式支架設(shè)計(jì)、模板安裝等工藝進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行Midas/Civil數(shù)值模擬，驗(yàn)算支架的安全穩(wěn)定性，為同行在類似環(huán)境施工或建模計(jì)算時(shí)，提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁;碗扣支架;Midas/Civil;有限元分析

中圖分類號(hào)：U445? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）08-0101-05

Abstract： Full cuplock steel tubular scaffolding is advantageous not only in good integrity high， jointstrength， bearing capacity and safety， but also function and construction efficiency， its' use of cuplock steel tubular scaffolding is becoming more and more common in the construction site. Combined with Shenyang to Kangping expressway project， through summarizing the design of bowl buckle bracket and formwork installation of cast-in-place box girder， and carrying out MIDAS/Civil numerical simulation of bracket structure， checking the safety and stability of bracket， providing reference for peers in similar environment construction or modeling calculation.

Keywords： cast-in-site box girder; cuplok formwork support system; Midas/Civil; finite element analysis

1 工程概況

沈陽至康平高速公路項(xiàng)目六王屯1號(hào)天橋，原路為村道砂石路，路基寬5.0m，引線與高速公路的交角為66°。橋梁跨徑為25+35+25m。橋面凈寬7.0m，設(shè)計(jì)角度為90°，橋梁總長(zhǎng)度為92m。上部為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部為柱式墩，肋板臺(tái)和樁基礎(chǔ)。橋址區(qū)工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，場(chǎng)地穩(wěn)定性好，場(chǎng)地未液化。

1.1 材料及布置

I10工字梁水平放置在可調(diào)支架上，縱向防止設(shè)10×10cm方木，現(xiàn)澆箱梁模板采用1.8cm厚竹膠板。箱梁內(nèi)模支撐采用碗扣式滿堂支架，支架立桿縱橫距離均為90cm。

橋梁正中間留門洞，高5m，寬5m，與高速公路的交角為66°，門洞與高速公路主線中心線平行。門洞左右支架間距為30cm，I20工字鋼縱向鋪設(shè)支架可調(diào)頂托上，間距30cm，橫向鋪設(shè)I20工字鋼，門洞上方架設(shè)HN400*200型鋼。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

碗扣式滿堂支架立桿縱向間距60cm，橫向按照翼緣板90cm間距鋪設(shè);支架橫桿布置步距為120cm。支架剪刀撐在縱橋向均按照間距6m設(shè)置，橫橋亦然。斜撐與地面夾角控制在45°～60°，在頂層和底層按相同要求設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐間距不大于4.8m。底層設(shè)置掃地桿，掃地桿離地高度20cm。

2 支架現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)

2.1 地基處理

首先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，用壓路機(jī)進(jìn)行初壓，然后再填筑45cm厚4%石灰改善土加10cm厚C20砼;填筑范圍8m梁板寬度與2m加寬處理。

2.2 支架搭設(shè)

端橫梁（墩頂兩側(cè)1.8m以內(nèi)）縱橋間距60cm，橫橋間距90cm;步距120cm。

腹板位置：橫向間距60cm，縱向間距90cm，步距120cm。

箱室和翼板位置：橫縱向間距為90×90cm，步距120cm。

主梁：橋梁縱向布置48*3.5mm鋼管，腹板位置橫向間距60cm，其他位置橫向間距90cm。

次梁：10×10方木橫橋向布置，縱向間距30cm。

底面板：鋪設(shè)1.8cm厚竹膠板。

支架搭設(shè)順序：從一端向另一端依次縱向搭設(shè)，逐層改變安裝方向，每搭設(shè)一步后，應(yīng)按規(guī)范要求及時(shí)檢查、調(diào)整支架的水平度和垂直度，確保其位置的準(zhǔn)確性。

支架搭設(shè)流程：測(cè)量放線→墊木、底座放置→中線立桿→水平橫桿安裝→橫向水平加固桿安裝→縱向水平加固桿安裝→按照上述步驟逐層安裝→剪刀撐設(shè)置→欄桿安裝→掛立桿安全網(wǎng)。

2.3 模板安裝

外側(cè)模和底模采用竹膠板，端模和芯模采用同類型竹膠板，內(nèi)襯采用加勁肋骨架，橋梁縱向布設(shè)不大于400mm間距;支架采用直徑48mm、厚度3.5mm鋼管，空箱箱室內(nèi)采用方木做支撐。

底模竹膠板下方設(shè)48×3.5mm鋼管、100×100mm方木。在主梁上橫向鋪設(shè)100×100mm方木，其間距為300mm。

腹板外側(cè)模竹膠板外設(shè)100×100mm的垂直背肋，間距不大于350mm。翼緣板下設(shè)兩層方木，上層為沿橋向100×100mm的方木，橫向間距為300mm;下層為橫橋向100×100mm的方木，縱向間距為900mm。

2.4 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓荷載及支撐范圍為底板和腹板正下方支架，翼板支架由于承載力小而不作考慮。支架預(yù)壓荷載按箱梁自重（不含翼板重量）的1.2倍計(jì)算，支護(hù)沉降穩(wěn)定后，拆除預(yù)壓荷載。

2.5 鋼筋工程

鋼筋布置嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和施工規(guī)范要求，按先設(shè)梁后設(shè)箱底腹板的順序進(jìn)行。橫梁鋼筋骨架在鋼筋加工場(chǎng)切割焊接后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。人工配合吊車現(xiàn)場(chǎng)就位綁扎。

鋼筋加工完畢后，按箱梁曲線和逐段焊接的要求，放入腹板鋼筋骨架內(nèi)，然后綁扎頂板鋼筋和底板斜筋。鋼筋與模板之間用符合設(shè)計(jì)厚度的預(yù)制混凝土保護(hù)層墊塊支撐墊層，靠近模板外側(cè)鋼筋用扎絲綁扎并錯(cuò)開。

2.6 混凝土澆筑、養(yǎng)生

箱梁混凝土采用混凝土罐運(yùn)輸，泵送入模?；炷翝仓譃閮纱危谝淮螡仓料淞合涫疑系菇翘?，第二次澆筑頂板。在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，濕養(yǎng)時(shí)間不少于7天。

2.7 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

張拉采用對(duì)稱張拉，伸長(zhǎng)量、張拉力雙控。檢查張拉設(shè)備、錨具、鋼絞線束的狀況，確認(rèn)設(shè)備完好，鋼絞線束、錨具準(zhǔn)確后，方可作業(yè)。

梁張拉的順序?yàn)椋焊拱邃撌谕活愋褪淖笥覂蓚?cè)對(duì)稱張拉，底板鋼束從箱梁兩側(cè)向中間對(duì)稱均勻張拉。

預(yù)應(yīng)力筋張拉后，應(yīng)在48小時(shí)內(nèi)對(duì)孔道進(jìn)行灌漿。

2.8 封錨

壓漿結(jié)束后，立即將梁端水泥漿清理干凈，將端面混凝土鑿毛，后澆筑封端混凝土。

2.9 支架拆除

整體澆筑多跨連續(xù)橋梁，每跨同時(shí)分次卸荷;當(dāng)需要逐跨落架時(shí)，應(yīng)對(duì)稱地由變跨向中跨推進(jìn)。支架拆除遵循先支后拆、后支先拆的原則。先拆除斜拉桿，再?gòu)捻攲硬饳M桿，后拆立桿，依次向下拆除。禁止上下層（階梯狀）同時(shí)拆除。拆下的模板及零配不得丟棄，應(yīng)用吊帶捆綁或人工拆除，堆放在指定地點(diǎn)。

2.10 模板拆除

頂板模板采用人工拆除，由箱梁頂板預(yù)留孔附近箱內(nèi)箱室兩端逐步向前推進(jìn)。側(cè)模和端模也采用人工拆除，同時(shí)橋梁兩端向跨中推進(jìn)。拆除側(cè)模時(shí)，先將箱梁木框架拆除，然后將側(cè)模綁扎牢固，拉出梁體外30cm，用吊車逐一調(diào)運(yùn)到梁下。拆除腹板內(nèi)模、頂板模板、側(cè)模和端模時(shí)，嚴(yán)禁使用大錘和撬棍，注意不要磕碰混凝土表面，避免影響混凝土外觀質(zhì)量。

當(dāng)拆除底模時(shí)，先下調(diào)頂托，使底模在自身重力作用下與混凝土脫離。如不能脫離，可采用木杠撬動(dòng)，嚴(yán)禁損傷混凝土表面。由多人協(xié)同卸至地面，用繩索將桿件運(yùn)至地面，嚴(yán)禁向下拋投。

縱向主龍骨拆除采用人工配合進(jìn)行，拆除前，應(yīng)先解除其連接，并下調(diào)頂托，使模板與箱梁底面脫離。人工逐根拆除拆除底模。模板和縱向主龍骨拆除時(shí)，應(yīng)采取安全措施，避免操作人員墜落以及高空墜落傷人、車輛。

3 支架建模驗(yàn)算

3.1 模型建立

根據(jù)門洞和跨度兩方面考慮，跨中門式支架處最為不利，取其進(jìn)行計(jì)算。模型中，模板用板單元模擬，厚度18mm，其他桿件均用梁?jiǎn)卧M。

以下部分圖例未顯示剪刀撐，整體模型建立中有剪刀撐。

門洞凈距5m，縱距0.3m，橫距0.9m，與高速公路交角66°。

其他支架縱向間距0.6m，橫向間距0.9m，步距1.2m。

I10工字鋼橫向鋪設(shè)支架上方，10×10cm方木縱向鋪設(shè)，現(xiàn)澆箱梁模板采用1.8cm厚竹膠板。

在縱橋向和橫橋向按照6m間距設(shè)置支架剪刀撐，斜撐與地面夾角控制在45°～60°，在頂層、底層按照相同要求設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐間距不大于8m。

3.2 驗(yàn)算結(jié)果

3.2.1 整體變形（圖3）

4 結(jié)束語

結(jié)合沈陽至康平高速公路項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁總結(jié)了碗扣式支架施工工藝技術(shù)，并根據(jù)支架的實(shí)際受力情況建立相應(yīng)的力學(xué)模型，通過理論計(jì)算確定支架的實(shí)際受力分析與整體穩(wěn)定性，為施工前期支架安裝控制提供依據(jù)，確保支架的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]張肇潛，張鵬，楊帆.有限空間多層建筑結(jié)構(gòu)異形箱梁支撐體系拆除施工[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2018（16）：49-50+53.

[2]沈國(guó)勇.跨烏奎大跨徑預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁現(xiàn)澆滿堂支架預(yù)壓的施工[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2013（2）：131-132.

[3]冷冬.重型門式支架在整體現(xiàn)澆橋梁中的施工技術(shù)研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2009.