城市現(xiàn)澆箱梁盤扣式支架施工技術(shù)分析

陳真　龐杰夫

摘要：文章以柳州市曙光大道延長線工程現(xiàn)澆箱梁施工為例，通過對盤扣式支架組成、支架承載力、穩(wěn)定性等方面分析可知，盤扣支架明顯優(yōu)于碗扣支架，其具有承載能力大、防腐性好、支架穩(wěn)定性好、安全性高等特點。同時，在施工過程中，盤口是支架通過承插連接和插銷固定，有利于支架搭設(shè)施工，支架步距相對較大，架體內(nèi)空間充足，便于對搭設(shè)情況、安全隱患進(jìn)行排查。

關(guān)鍵詞：盤扣式支架;承載力;穩(wěn)定性;受力計算;施工技術(shù)

中國分類號：U445.46

0引言

城市橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展多樣化，運(yùn)用滿堂支架法進(jìn)行箱梁現(xiàn)澆是目前橋梁建設(shè)中最為常用的施工工藝，其中碗扣式支架和盤扣式支架用得最多。但是由于市場上生產(chǎn)的碗扣式支架大多不滿足規(guī)范要求，且在外觀上沒有盤扣式支架美觀，用鋼量也比較多，整體性難以保障[1]。而且近年來，使用碗扣支架出現(xiàn)支架坍塌事故案例比較多。

目前于市場上常見的碗扣支架立桿厚度基本僅有3.0 mm，無法達(dá)到規(guī)范要求的3.5 mm，且碗扣支架逐漸停產(chǎn)，市場存量所剩無幾。目前國內(nèi)有逐步淘汰碗扣式支架的趨勢，取而代之的是盤扣支架[2]。

1工程概況

曙光大道延長線項目位于柳州市柳東新區(qū)，起于東外環(huán)曙光大道立交，跨越洛清江，連接盤古大道，止于新柳大道延長線。

其中象巖南路跨線橋采用支架法現(xiàn)澆箱梁，起止樁號為K12+232～K12+658。橋跨布置采用第一聯(lián)4×30 m+第二聯(lián)（35+50+35）m+第三聯(lián)3×30 m+第四聯(lián)3×30 m結(jié)構(gòu)，全橋長426 m，橋面寬26.5 m，梁底寬22.5 m，箱梁底部設(shè)置2%雙向橫坡，其中第一、三、四聯(lián)現(xiàn)澆箱梁為等截面尺寸，第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁為變截面尺寸。因此需要對支架頂托及分配梁布置進(jìn)行詳細(xì)控制，以保證橋梁雙向橫坡和線型。

2盤扣式支架組成

2.1主要構(gòu)件

城市現(xiàn)澆箱梁中盤扣式支架主要組成構(gòu)件有：立桿、水平桿、豎向斜桿、水平斜桿、可調(diào)底托、可調(diào)頂托、連接套管、連接盤、扣接頭和插銷等。

其中立桿為材質(zhì)Q345A的60 mm×3.2 mm鋼管;水平桿和水平斜桿為材質(zhì)Q235B的48 mm×2.5 mm鋼管;豎向斜桿為材質(zhì)Q195的48 mm×2.5 mm鋼管;可調(diào)底托和頂托材質(zhì)為Q235B;連接套管、連接盤、扣接頭和插銷材質(zhì)為ZG230-450[3]。

2.2組成形式

可調(diào)底座支立于硬化基礎(chǔ)上，首層立桿插入底座，上層立桿之間采用套管或承插連接，水平桿和斜桿通過插銷將桿端扣接于連接盤上，最終立桿頂部插入可調(diào)托座，整體結(jié)構(gòu)連接形成幾何不變體系，傳遞水平模板上的各項荷載，如圖1所示。

3盤扣式支架性能分析

3.1承載力

盤扣支架立桿采用60 mm×3.2 mm的Q345A鋼管，單桿極限承載力可達(dá)200 kN，一般立桿容許軸力為92.8 kN;而碗扣支架立桿采用48 mm×3.5 mm的Q235鋼管，一般立桿容許軸力僅為18.6 kN。因此盤扣支架Q345A比Q235鋼材剛度大大提高，同時立桿直徑和厚度的增加，將大大提升支架的整體承載力[4]。

另外，工程中真正投入使用的碗扣支架立桿壁厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)范要求的3.5 mm，在工程實例中能夠找到的壁厚達(dá)到3.0 mm的碗扣支架少之又少，因此其單根承載力再次大幅度下降。這從側(cè)面反映盤扣式支架更能夠保證支架承載力。

3.2防腐性

盤扣式支架為了防止構(gòu)件在使用期間因材料被腐蝕而導(dǎo)致承載能力下降，采用了熱鍍鋅浸鋅工藝提高其防腐蝕能力，在保證正常使用條件下，其使用壽命能達(dá)25年以上。與之相比，碗扣式支架的防腐措施僅為在表面噴涂一層油漆，在支架長期重復(fù)調(diào)配使用過程中，油漆早已磨損殆盡?，F(xiàn)有工程實例中碗扣式支架構(gòu)件銹蝕程度普遍較為嚴(yán)重。

由此可以說明，盤扣支架的防銹更加合理化，耐久性、使用壽命和使用安全更能得以保證。

3.3穩(wěn)定性、安全性

盤扣支架屬于二力桿體系，立桿、橫桿、斜桿于連接盤處通過插銷扣接，軸線匯交于一點，傳力路徑簡潔、清晰、合理;且插銷具有自鎖功能，可保證桿件之間連接的可靠性，對插銷檢查僅需肉眼觀察或人工拉扯即可。碗扣支架則僅通過扣件連接立桿和橫桿，沒有斜桿進(jìn)行體系連接分散彎矩，斜向連接只能通過剪刀撐與立桿扣接等一些構(gòu)造措施，此類構(gòu)造節(jié)點抗扭能力低，剪刀撐與立桿無法保證每跨都進(jìn)行有效連接，整體性不強(qiáng)。因此與碗扣支架相比，盤扣支架的設(shè)計更加合理，桿件連接形成整體框架體系，穩(wěn)定性、安全性得到大大提高。

4支架設(shè)計

4.1荷載組合計算

首先根據(jù)現(xiàn)澆箱梁節(jié)段重量對支架進(jìn)行初步布置，再對各區(qū)域支架模板自重和混凝土自重的均布荷載進(jìn)行計算，最后計算各區(qū)域的荷載組合采用下式：

N=1.2（∑NGK1+∑NGK2）+1.4 NQK（1）

按照一般段、過渡段、實心段、腹板段及翼板段進(jìn)行分區(qū)，對不同區(qū)域的單肢立桿軸向力組合荷載進(jìn)行計算。

4.2受力驗算

根據(jù)規(guī)范要求，分別對立桿承載力、可調(diào)托座承載力、混凝土面層和底層地基抗壓強(qiáng)度進(jìn)行驗算，同時驗算支架高寬比是否符合要求。具體如表1、表2所示。

接下來按腹板最不利位置，采用三跨連續(xù)對面板集中荷載進(jìn)行計算，對面板抗彎、抗剪和剛度進(jìn)行驗算，如表3所示。

同理分別按腹板段和實心段最不利位置，對橫梁（槽鋼/工字鋼）和縱向分配梁（方木/槽鋼）抗彎、抗剪和剛度進(jìn)行驗算，如表4所示。

5施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1地基處理

承臺回填后，對箱梁底下需要搭設(shè)支架的場地采用壓路機(jī)對支架基礎(chǔ)進(jìn)行壓實，基礎(chǔ)處理寬度需比支架整體寬度>1.5 m?；A(chǔ)壓實度要求≥93%，土基承載力≥250 kPa，場內(nèi)橫坡為2%。

壓實完成后試驗部門檢測壓實度和土基承載力是否符合要求;測量部門對基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，檢查是否與支架方案一致。

場地承載力不滿足要求時，則需將軟土挖除，用片石換填。場地兩側(cè)需設(shè)置排水溝，以防場內(nèi)積水浸泡基礎(chǔ)。

土基處理完成后，鋪筑20 cm碎石墊層，夯實，最后澆筑20 cm厚C25面層。

5.2支架搭設(shè)

支架搭設(shè)前，需先對現(xiàn)澆高大模板專項施工方案進(jìn)行專家評審，通過后，再根據(jù)方案的支架施工設(shè)計圖進(jìn)行支架搭設(shè)。

首層立桿應(yīng)采用不同長度的立桿交錯布置，以保證接頭不處于同一平面，錯開豎向距離≥50 cm;頂層水平桿至模板底高度≤65 cm，托座絲桿外露長度≤40 cm，托座絲桿插入立桿≥15 cm;支架架體四周最外層豎向斜桿均應(yīng)滿布設(shè)計，當(dāng)支架搭設(shè)高度>8 m時，需對整個架體進(jìn)行滿布豎向斜桿。

5.3底模與側(cè)模安裝

采用工字鋼和槽鋼作為橫向分配梁，搭設(shè)過程中要注意根據(jù)分配梁需要進(jìn)行搭接，不可以采用對接或者懸空;縱向采用方木作為分配梁，采用搭接方式連接;由于方木受剪易變形，需通過受力驗算，嚴(yán)格控制方木搭設(shè)間距和跨徑。當(dāng)箱梁底存在雙向橫坡時，還需注意在坡頂處對橫向分配梁進(jìn)行節(jié)段劃分，進(jìn)行雙向調(diào)坡。

模板采用15 mm厚大塊防水竹膠板。鋼筋安裝之前要對模板涂抹脫模劑。施工的順序為：測量放樣→安裝底模→檢驗梁底標(biāo)高和邊線→彈出側(cè)模位置線→外側(cè)模安裝→線錘掛直復(fù)核。

模板安裝需保證密實，接縫處貼雙面膠防止漏漿。

5.4支架預(yù)壓及沉降觀測

5.4.1支架預(yù)壓

模板安裝完成后，采用混凝土塊或鋼絞線加載對支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓采用分級加載，預(yù)壓加載分4次進(jìn)行，預(yù)壓荷載4次加載值分別為：10%、20%、50%、110%[5]。如圖2和下頁表5及圖3所示。

5.4.2沉降觀測

每跨支架沉降觀測點設(shè)置在縱向0.25L、0.5L、0.75L及距墩中心前后1.5 m處設(shè)置5個斷面，相應(yīng)斷面橫向設(shè)置8個沉降觀測點。同時對地基沉降也對應(yīng)設(shè)置8個沉降觀測點，如圖4所示。

5.5現(xiàn)澆箱梁主體施工

現(xiàn)澆箱梁主體施工采用常規(guī)現(xiàn)澆施工工藝，本文不進(jìn)行詳細(xì)論述。

5.6支架拆除

待混凝土齡期達(dá)到7 d，以及彈性模量、強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計的90%后，進(jìn)行支架拆除。支架拆卸要求從跨中向橋墩方向依次循環(huán)卸落;縱向?qū)ΨQ地由邊跨向中跨均衡卸落，再橫向?qū)ΨQ由外側(cè)向內(nèi)側(cè)與縱向同時一起卸落。

拆除前應(yīng)清理腳手架上的器具、多余的材料和雜物.拆除作業(yè)應(yīng)按先搭后拆的原則，從頂層開始，逐層向下進(jìn)行，嚴(yán)禁上下層同時拆除，嚴(yán)禁拋擲。所有拆除過程禁止野蠻施工，防止對箱梁外觀造成損傷。

6結(jié)語

本文以柳州市曙光大道延長線工程現(xiàn)澆箱梁施工為例，通過對盤扣式支架組成、支架承載力、穩(wěn)定性等方面分析可知，盤扣支架明顯優(yōu)于碗扣支架，其具有承載能力大、防腐性好、支架穩(wěn)定性好、安全性高的特點。在施工中，盤口支架是通過承插連接和插銷固定，有利于支架搭設(shè)施工，支架步距相對較大，架體內(nèi)空間充足，便于對搭設(shè)情況、安全隱患進(jìn)行排查。盤扣支架安拆便捷、耐久性高、周轉(zhuǎn)性好的特點，使其綜合經(jīng)濟(jì)性也不亞于碗扣式支架。

綜合上述，盤扣式支架在城市現(xiàn)澆箱梁施工中具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙振國，劉紹煥，尹潔.淺談新型盤扣式支架在現(xiàn)澆箱梁施工的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015（20）：4 425-4 426.

[3]JGJ231-2021，建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]朱立國.承插型盤扣式鋼管支架在現(xiàn)澆連續(xù)梁施工應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2017，40（5）：114-115.

[5]JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].