超厚加腋現(xiàn)澆混凝土板模架設(shè)計(jì)

韓 李 李 錚

（民航機(jī)場建設(shè)工程有限公司，天津 300456）

0 引言

隨著近年來滿堂支架施工技術(shù)發(fā)展，承插型盤扣支架施工技術(shù)也在不斷地普及推廣[1]。承插型盤扣支架具有承載能力高、受力性能好、安全系數(shù)高、拆裝快捷和便于使用等多方面的優(yōu)點(diǎn)，是近年來普遍推廣的一種支架形式，在大型工程中應(yīng)用較廣。目前，承插型盤扣支架已在大型橋梁及房建項(xiàng)目中有廣泛的應(yīng)用，但在機(jī)場項(xiàng)目中的應(yīng)用較少。該文在對鄭州新鄭機(jī)場下穿通道工程超厚加腋現(xiàn)澆混凝土板模架進(jìn)行設(shè)計(jì)時，結(jié)合工程實(shí)際情況，經(jīng)過相關(guān)論證，采用了盤扣模架體系，是機(jī)場工程中采用盤扣支架的一次創(chuàng)新。

1 工程背景

鄭州新鄭機(jī)場下穿通道工程為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)凈寬為11 m，凈高6.61 m，頂板、底板結(jié)構(gòu)厚度均為1.2 m，側(cè)墻結(jié)構(gòu)厚度為1 m，中墻結(jié)構(gòu)厚度為0.9 m，墻體與頂板銜接處設(shè)置1.5 m×0.35 m的腋角。其頂板為超厚加腋現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，由于頂板較厚配筋率高，因此對支架體系的承載力要求較高。

2 支架體系設(shè)計(jì)

下穿通道結(jié)構(gòu)形式以及盤扣型模架體系如圖1所示，滿堂支架架體為規(guī)格Φ60×3.2、材質(zhì)Q345低合金鋼的承插型盤扣式鋼管腳手架。立桿縱向、橫向間距取值為0.9 m×0.9 m，水平桿最大豎向步距（上、下水平桿軸線間的距離）為1.5 m，斜拉桿滿面布置。頂板主梁采用14#工字鋼，間距0.9 m；頂板次梁采用規(guī)格尺寸為50 mm×50 mm×3 mm的方鋼，間距設(shè)置為200 mm；頂板模板采用15 mm的膠合板[2]。

圖1 支架體系圖（尺寸單位：mm）

3 支架體系受力驗(yàn)算

3.1 模板驗(yàn)算

模板及其支架自身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值賦值為0.1，混凝土自身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值賦值為24，鋼筋自身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值賦值為1.1，模板厚度為15 mm，施工人員及設(shè)備產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值賦值為3，可變荷載調(diào)整系數(shù)賦值為0.9。

一段小梁之間的模板板面在受到豎向作用力時的受力狀態(tài)分析計(jì)算如圖2所示，小梁間距為200 mm，上部荷載均布。

圖2 模板驗(yàn)算簡圖（尺寸單位：mm）

3.1.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

強(qiáng)度驗(yàn)算如公式（1）所示。

式中：Mmax為強(qiáng)度最大值；q1為承載能力極限狀態(tài)；l為支座間距。

15 mm膠合板滿足要求。

3.1.2 撓度驗(yàn)算

撓度驗(yàn)算如公式（2）所示。

式中：vmax為撓度最大值；q為正常使用極限狀態(tài)；l為支座間距；E為面板彈性模量；I為截面慣性矩。

15 mm膠合板滿足要求。

3.2 小梁驗(yàn)算

小梁的抗彎強(qiáng)度賦值為205，小梁的抗剪強(qiáng)度賦值為125，小梁的截面抵抗矩賦值為7.79，小梁的彈性模量賦值為206 000，小梁的截面慣性矩賦值為19.47。

按二等跨連續(xù)梁計(jì)算小梁在靜荷載作用力下的受力狀態(tài)，受力計(jì)算簡圖如圖3所示，支座間距為900 mm，上部靜荷2根小梁之間的模板在活荷載作用力下受力狀態(tài)的受力計(jì)算簡圖如圖4所示，支座間距為150 mm，上部活荷載均布。

圖3 小梁在靜荷載作用力下的受力計(jì)算簡圖（尺寸單位：mm）

圖4 2根小梁之間的模板在活荷載作用力下的受力計(jì)算簡圖（尺寸單位：mm）

3.2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

強(qiáng)度驗(yàn)算如公式（3）所示。

式中：M1為小梁最大強(qiáng)度值；q1靜為作用在小梁上的靜荷載；q1活為作用在小梁上的活荷載；L為主梁間距。

50 mm×50 mm×3 mm方鋼滿足要求。

3.2.2 抗剪驗(yàn)算

抗剪驗(yàn)算如公式（4）所示。

式中：V1為小梁最大剪力值；q1靜為作用在小梁上的靜荷載；q1活為作用在小梁上的活荷載；L為主梁間距。

50 mm×50 mm×3 mm方鋼滿足要求。

3.3 主梁驗(yàn)算

主梁的抗彎強(qiáng)度賦值為205，主梁的抗剪強(qiáng)度賦值為125，主梁的彈性模量賦值為206 000，主梁的截面慣性矩賦值為712。

3.3.1 小梁最大受力計(jì)算

在三等跨連續(xù)梁支座狀態(tài)下，小梁的受力狀態(tài)分析簡圖如圖5所示。圖5中支座間距為900 mm，上部受力為9.868 kN的均布荷載。

圖5 主梁驗(yàn)算簡圖（尺寸單位：mm）

3.3.2 抗彎驗(yàn)算

在三等跨狀態(tài)下，主梁在支座處以及板面上的彎矩受力狀態(tài)分析簡圖如圖6所示，曲線上的數(shù)值為在相應(yīng)位置的彎矩值。

圖6 主梁彎矩圖（kN·m）

經(jīng)受力分析計(jì)算，采用14#工字鋼的主梁抗彎受力性能符合要求。

3.3.3 抗剪驗(yàn)算

在三等跨狀態(tài)下，主梁在支座處以及板面上所受到的剪力受力狀態(tài)分析簡圖如圖7所示，圖7中的數(shù)值表示在相應(yīng)位置的剪力值。

圖7 主梁剪力圖（kN）

經(jīng)受力分析計(jì)算，采用14#工字鋼的主梁抗剪受力性能符合要求。

3.3.4 撓度驗(yàn)算

在三等跨狀態(tài)下，主梁在支座處以及板面上所受到的撓度以及主梁的變形情況分析如圖8所示。

圖8 主梁變形圖（mm）

經(jīng)受力分析計(jì)算，采用14#工字鋼的主梁撓度受力性能符合要求。

3.4 立桿驗(yàn)算

根據(jù)架體規(guī)格指標(biāo)，立桿盤扣鋼管的計(jì)算截面類型為Φ60×3 mm，立桿的橫截面表面積為571 mm2，架體立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑為20.1 mm，立桿截面抵抗矩為7.7 cm3，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值賦值為300，支架自重賦值為0.15。

3.4.1 長細(xì)比驗(yàn)算

立桿滿足要求。

3.4.2 立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

頂部立桿段的穩(wěn)定性驗(yàn)算如公式（5）所示。

查表得φ＝0.623。

不考慮風(fēng)荷載時，N1=48.945 kN，f＝N1/（ΦA(chǔ)）＝48 944.649/（0.623×571）＝137.588 N/mm2≤[f]＝300 N/mm2。

立桿滿足要求。

非頂部立桿段的穩(wěn)定性驗(yàn)算如公式（6）所示。

查表得φ1=0.558。

不考慮風(fēng)荷載時，N=48.945+1×γG×q×H=48.945+1×1.3×0.15×6.61=50.234 kN。

立桿滿足要求。

3.5 高寬比驗(yàn)算

高寬比驗(yàn)算如公式（7）所示。

高寬比滿足要求。

4 承插型盤扣支架施工

4.1 搭設(shè)施工流程

承插型盤扣式鋼管模架搭設(shè)的施工作業(yè)工藝流程如下：基礎(chǔ)準(zhǔn)備→擺放底座→安裝基座（0.2 m）→安裝第一層橫向桿件→調(diào)整第一層橫桿的水平→安裝基礎(chǔ)無連接棒豎向桿件→安裝第二層橫向桿件→安裝第一步斜拉桿件→調(diào)整第一步架體的橫縱向垂直度→安裝架體標(biāo)準(zhǔn)立桿和橫桿→達(dá)到標(biāo)高后安裝可調(diào)托座→調(diào)整標(biāo)高（托座板標(biāo)高=頂板標(biāo)高-面板厚度-次龍骨和主龍骨高度）[3]。

4.2 支架搭設(shè)

搭設(shè)安裝承插型盤扣式鋼管模架前需要進(jìn)行測量放線，根據(jù)預(yù)先繪制好的架體桿件平面布置圖，用墨斗彈出橫、縱向桿件位置控制線，沿控制線確定立桿底座位置，保證底座絲杠插入立桿長度不少于150mm。調(diào)整第一層橫桿的水平度，確保支撐架體的整體垂直度。

頂部設(shè)置可調(diào)“U”型托座，對“U”型托座進(jìn)行檢查，“U”型托座與主龍骨兩側(cè)如果有間隙，須用木楔將其塞緊，其頂托絲杠伸出立桿頂部不大于400 mm，伸出頂層水平桿的長度不得大于550 mm（規(guī)程要求不大于650 mm）[4]。

安裝承插型盤扣式鋼管支架上部與下部立桿時采用連接接頭棒進(jìn)行連接，橫桿、斜拉桿與立桿銜接的節(jié)點(diǎn)采用楔形銷板進(jìn)行連接，橫截面斜拉桿按照“八”字形對稱布置，靠墻一跨斜拉桿承“之”字形布置，縱向截面斜拉桿單向首尾相接布置，并在支撐架中間位置設(shè)置一道水平剪刀撐。

承插型盤扣式鋼管支架的立桿與水平橫桿為楔形銷板連接（打緊），在整個使用過程中不得任意拆除，橫桿標(biāo)準(zhǔn)步距為1.5 m。承插型盤扣式鋼管支架必須設(shè)有可調(diào)底座（調(diào)整地面高差），在沒有混凝土基礎(chǔ)的情況下設(shè)置木墊板。

承插型盤扣式鋼管支架每個步距內(nèi)都應(yīng)設(shè)置斜拉桿，設(shè)置形式有“人”字形設(shè)置、“V”字形設(shè)置和順向設(shè)置，3種形式均可以滿足架體的整體穩(wěn)定。支架橫桿、斜拉桿的楔形銷板須與立桿圓盤節(jié)點(diǎn)打緊。在立桿圓盤節(jié)點(diǎn)處用楔形型銷板固定橫、縱向水平桿和斜拉桿。盤扣架體的垂直偏差應(yīng)不大于架高的1/500，安全防護(hù)網(wǎng)應(yīng)滿掛在外排桿件內(nèi)側(cè)，用26＃鐵絲把網(wǎng)眼與桿件綁牢。

4.3 支架驗(yàn)收

盤扣支架搭設(shè)完成后進(jìn)行專項(xiàng)檢查驗(yàn)收，驗(yàn)收重點(diǎn)項(xiàng)目為架體立桿和橫桿的間距是否滿足相關(guān)要求，斜拉桿布置數(shù)量及布置形式是否符合規(guī)定，桿件材料是否存在變形、破損等不合格項(xiàng)目。驗(yàn)收過程中還要對橫桿的水平度以及立桿的垂直度進(jìn)行測量，抽樣檢測桿件插銷是否敲緊。

4.4 架體監(jiān)測

搭設(shè)完成的架體在使用過程中需要定期進(jìn)行監(jiān)測，以判斷架體的安全性。監(jiān)測架體是否穩(wěn)固，沉降量是否符合要求，架體結(jié)構(gòu)變形情況是否超過最大允許變形量，桿件之間是否有松動變形或失穩(wěn)傾向，架體整體水平度與垂直度是否變形。監(jiān)測過程要持續(xù)到架體拆除階段，監(jiān)測過程中要詳細(xì)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并做好2期監(jiān)測記錄數(shù)據(jù)的對比分析，以掌握本期的架體狀況，分析架體受力變形趨勢，研判架體是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

鄭州新鄭機(jī)場工程下穿通道工程超厚加腋現(xiàn)澆混凝土板模架體系采用盤扣支架體系，在有效保障模板支架施工安全性的同時，提高了工作效率，減少了支架搭設(shè)和拆除的作業(yè)時間，節(jié)省了施工成本，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性。該項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)踐證明承插型盤扣支架體系在民航機(jī)場專業(yè)工程施工中也可以有廣泛的應(yīng)用。