承插型盤扣式鋼管支架和鋼桁架在變截面拱橋施工中的應(yīng)用

摘要 承插型盤扣式鋼管支架搭設(shè)規(guī)范，且其具有搭設(shè)速度快、連接牢固、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)，大大降低了高支模的安全風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)多個(gè)地區(qū)陸續(xù)出臺(tái)了推廣或者強(qiáng)制使用盤扣式鋼管支架的管理規(guī)定。成都市大運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)東安湖東安大橋現(xiàn)澆V形剛構(gòu)變截面拱橋采用承插型盤扣式鋼管支架和鋼桁架組合體系作為支撐，通過(guò)支架及桁架專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并對(duì)支撐體系建模，分析桁架和支架的剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及位移，以及組合應(yīng)力，支撐體系安全可控，過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)支撐體系的搭設(shè)控制和變形監(jiān)測(cè)，橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量和外觀效果良好。筆者將施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，供類似工程項(xiàng)目技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞 東安大橋;現(xiàn)澆變截面拱橋;承插型盤扣式鋼管支架;鋼桁架

中圖分類號(hào) TU731.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）09-0166-03

引言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋梁最常用的施工方法是滿堂支架，其中，扣件式和碗扣式鋼管支架是主要施工方式。由于目前扣件式鋼管和碗扣式鋼管材料市場(chǎng)比較混亂，絕大部分出廠材料為非標(biāo)產(chǎn)品，加之市場(chǎng)上舊鋼管周轉(zhuǎn)次數(shù)多，使得進(jìn)場(chǎng)鋼管及配件材料質(zhì)量嚴(yán)重不符合規(guī)定，作業(yè)安全得不到保障，施工人員的人身和財(cái)產(chǎn)安全存在隱患，與“以人為本，堅(jiān)持人民至上、生命至上”的安全生產(chǎn)理念相違背。該文中現(xiàn)澆混凝土五跨剛構(gòu)變截面拱橋斷面大，外觀造型優(yōu)美，對(duì)支撐體系的承載能力、安全性、穩(wěn)定性、抗變形性和靈活可調(diào)性等要求很高。而盤扣式鋼管支架具備承載能力高、穩(wěn)定性能好、抗變形性能強(qiáng)等安全可靠特點(diǎn)[1]。因此，該工程采用了盤扣式鋼管支架加鋼桁架組合支撐體系，通過(guò)專項(xiàng)設(shè)計(jì)鋼桁架構(gòu)建拱圈異型曲線，盤扣式鋼管支架作受力承載支撐，解決了該橋梁工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)問(wèn)題。

1 工程概況

東安湖位于成都市龍泉驛區(qū)，是成都市舉辦21屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)主會(huì)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

東安大橋位于東安湖，上跨湖，橋梁全長(zhǎng)5跨197 m，結(jié)構(gòu)形式為（30+36+58+36+30）m的V形現(xiàn)澆鋼筋混凝土剛構(gòu)拱橋，橋梁最大寬度為29 m，拱圈截面為V字形，“V”夾角由拱腳至拱頂由81°～143°進(jìn)行變化，拱圈截面高度隨之進(jìn)行變化，最大截面高度為4.1 m，下部結(jié)構(gòu)采用菱形墩柱和1.8m鉆孔灌注樁端承樁。如圖1所示是東安大橋橋跨橫斷面示意圖。

2 支架施工工藝技術(shù)

2.1 施工工藝流程

東安大橋采用盤扣式鋼管支架加鋼桁架組合支撐架，施工工藝流程如下：測(cè)量放線→基礎(chǔ)施工→基礎(chǔ)預(yù)壓及驗(yàn)收→測(cè)量放線→擺放枕木→支架搭設(shè)→安裝10#工字鋼主楞→吊裝分片鋼桁梁→鋼桁梁成型→安轉(zhuǎn)φ48鋼管次楞→支底模板→預(yù)壓→調(diào)整支架高度→鋼筋板扎→拱圈混凝土澆筑→主梁鋼筋板扎→預(yù)應(yīng)力管道安裝→梁體混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力張拉→預(yù)應(yīng)力孔道注漿和封錨→養(yǎng)護(hù)→支架和鋼桁架拆除→基礎(chǔ)破除。

2.2 滿堂支架方案

2.2.1 支架基礎(chǔ)施工

該橋梁上跨東安湖，為確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性，支架基礎(chǔ)采用人工土石圍堰，圍堰高出湖區(qū)蓄水設(shè)計(jì)水位線1.5 m，寬度超出支架搭設(shè)寬度兩側(cè)各12 m，作為材料臨時(shí)堆放、運(yùn)輸和吊裝的場(chǎng)地，下設(shè)置2*D800Ⅱ級(jí)鋼筋混凝管供兩側(cè)湖區(qū)互通，圍堰四周采用就地開(kāi)挖的微膨脹黏土進(jìn)行封水處理，基礎(chǔ)采用50 cm連砂石+20 cm C30混凝土。

2.2.2 支架參數(shù)

該項(xiàng)目支架搭設(shè)最大高度為11.6 m，搭設(shè)跨度最大為58 m，集中線荷載設(shè)計(jì)值最大為43.2 kN/m。

（1）盤扣式支架。采用φ48*3.2 mm標(biāo)準(zhǔn)型盤扣式鋼管[2]，主楞采用10#工字鋼，順橋向布置，次楞采用φ48*3.5 mm普通鋼管和50 mm*100 mm方木，立桿間距和步距根據(jù)不同部位的受力驗(yàn)算進(jìn)行設(shè)置，縱距為600 mm和900 mm，橫距為300 mm、600 mm和900 mm，次楞間距200 mm，模板采用15 mm厚木膠合板。

（2）鋼桁架。鋼桁架設(shè)置于V形拱圈的“V”夾角a小于120°范圍，主要是靠近墩柱約12 m范圍內(nèi)。

單片鋼桁架設(shè)計(jì)為“⊿”形，單個(gè)橫斷面采用兩片鋼桁架拼裝成“V”形，間距600 mm，桁架方向垂直于拱軸線。單個(gè)桁架采用雙拼[14a#槽鋼和單[10#槽鋼焊接制作，中間采用連接板螺栓連接和精軋螺紋鋼對(duì)拉固定。如圖2所示是單個(gè)斷面鋼桁架示意圖。

2.2.3 滿堂支架與鋼桁架設(shè)計(jì)與受力驗(yàn)算

支架和鋼桁架設(shè)計(jì)后必須對(duì)各構(gòu)件的受力進(jìn)行充分計(jì)算。

（1）鋼桁架。通過(guò)建模驗(yàn)算鋼桁架的剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和組合應(yīng)力以及位移，出具計(jì)算書[3]，經(jīng)分析各項(xiàng)參數(shù)在規(guī)范允許范圍內(nèi)。如圖3所示是鋼桁架模型圖，圖4所示是鋼桁架組合應(yīng)力分析圖。

（2）盤扣式鋼管支架。計(jì)算支架模板、主楞、次楞的強(qiáng)度、撓度和立桿穩(wěn)定性，并出具計(jì)算書，經(jīng)分析各項(xiàng)參數(shù)滿足規(guī)范允許范圍。

2.2.4 滿堂支架搭設(shè)

（1）測(cè)量放線。支架基礎(chǔ)驗(yàn)收后，根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖將每一個(gè)斷面、剖面和立桿位置在基礎(chǔ)上進(jìn)行標(biāo)識(shí)，確保支架搭設(shè)位置準(zhǔn)確，不同受力斷面的支架搭設(shè)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）支架搭設(shè)。支架立桿底設(shè)置200 mm*300 mm枕木，立桿設(shè)置配套底座，支架按先立桿、后水平桿、再斜桿的順序搭設(shè)形成基本架體單元，按橋跨劃分區(qū)域，以基本架體單元逐段、逐層擴(kuò)展搭建成整體支架體系，斜桿隨支架同步搭設(shè)。

斜桿布置：根據(jù)搭設(shè)高度H確定斜桿布置方式，支架架體四周外立面向內(nèi)的第一跨每層設(shè)置豎向斜桿，并在架體內(nèi)部根據(jù)立桿軸力設(shè)計(jì)值N按照規(guī)范由底至頂縱、橫向設(shè)置豎向斜桿。在滿堂模板支架的架體高度超過(guò)16 m時(shí)，頂層步距內(nèi)應(yīng)每跨布置豎向斜桿[1]。

可調(diào)托座伸出頂層水平桿的懸臂長(zhǎng)度不超過(guò)650 mm，絲桿外露長(zhǎng)度不超過(guò)400 mm，可調(diào)托座插入立桿長(zhǎng)度不小于150 mm。主楞安裝前，10#工字鋼主楞根據(jù)橋梁拱軸線進(jìn)行加工起拱，安裝時(shí)主楞與立桿可調(diào)托之間設(shè)置三角鐵楔確保受力均勻。如圖5所示是支架搭設(shè)設(shè)計(jì)斷面圖，圖6所示是支架搭設(shè)及工字鋼主楞安裝圖。

支架搭設(shè)完成后進(jìn)入鋼桁架安裝，單片“⊿”形鋼桁架經(jīng)組裝成單塊“V”形鋼桁架后進(jìn)行吊裝，吊裝至設(shè)計(jì)位置后進(jìn)行精確定位，然后采用設(shè)計(jì)固定措施依次將各單塊“V”形鋼桁架連接成一個(gè)整體。如圖7所示是鋼桁架吊裝安裝圖。

2.2.5 支架驗(yàn)收

支架搭設(shè)完成，由班組長(zhǎng)組織班組驗(yàn)收，合格后報(bào)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員，由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員負(fù)責(zé)聯(lián)系項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織技術(shù)、安全、施工和質(zhì)量管理人員進(jìn)行自檢，合格后報(bào)監(jiān)理工程師、業(yè)主代表進(jìn)行驗(yàn)收。

2.2.6 支架預(yù)壓

（1）預(yù)壓點(diǎn)設(shè)置。預(yù)壓堆載前在底模上及與其相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置方式為：每1/4跨徑設(shè)置一個(gè)橫斷面，每個(gè)橫斷面左幅最外緣腹板、左幅中間腹板、橋梁中線位置、右幅中間腹板和右幅最外腹板處設(shè)置5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。如圖8所示是預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)布置示意圖。

（2）預(yù)壓流程。預(yù)壓荷載分3級(jí)加載。第1次加載預(yù)壓荷載的60%，第2次加載至預(yù)壓荷載的80%，第3次加載至預(yù)壓荷載的120%[4]。

（3）加載標(biāo)準(zhǔn)。每級(jí)加載完成后，立即進(jìn)行沉降變形觀測(cè)，按照每12 h觀測(cè)一次支架及基礎(chǔ)的沉降量，兩次沉降值平均值小于2 mm，表明沉降已經(jīng)穩(wěn)定，方可進(jìn)行下級(jí)加載。加載從橋梁跨中向兩側(cè)橋墩及梁端、結(jié)構(gòu)縱向中心線向梁體兩側(cè)進(jìn)行均勻布載。

全部加載完成后，每間隔24 h進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，并計(jì)算支架監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量，當(dāng)滿足各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初24 h的沉降量平均值小于1 mm和連續(xù)三次各測(cè)點(diǎn)沉降量平均值小于5 mm時(shí)，表明支架預(yù)壓合格，可進(jìn)行支架卸載。

2.2.7 支架拆除

支架應(yīng)在拱圈、梁體混凝土同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可拆除。設(shè)有預(yù)應(yīng)力的梁體的支承架需待預(yù)應(yīng)力張拉完成，并且管道壓漿完成后，管內(nèi)注漿強(qiáng)度達(dá)到22.5 MPa且拱圈、梁體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%以后，方可拆除底模及支架。

拆除時(shí)，按照橋跨對(duì)稱進(jìn)行，先將支架頂托下調(diào)5 cm左右后，將模板逐塊撬開(kāi)，逐段拆除，再由上及下拆除次楞、主楞和鋼管支架。鋼桁架拆除時(shí)先采用吊索進(jìn)行臨時(shí)固定，支架拆除至桁架搭設(shè)層時(shí)，將鋼桁架逐片放倒至架體上，然后采用吊車吊裝卸下。架體在拆除過(guò)程中，遵循先支后拆、后支先拆原則，并確保分區(qū)域和段落均衡拆除，不得上下同時(shí)進(jìn)行拆除作業(yè)。

3 效果總結(jié)

該次東安大橋采用V形現(xiàn)澆鋼筋混凝土剛構(gòu)拱橋，“V”形拱圈截面尺寸和夾角隨拱軸線延伸隨時(shí)變化，呈現(xiàn)異型變截面曲面，造型優(yōu)美，是成都市舉辦21屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)主會(huì)場(chǎng)東安湖公園一道靚麗的風(fēng)景線，施工成果達(dá)到設(shè)計(jì)理想效果，得到了行業(yè)專業(yè)人士的充分肯定。

4 結(jié)語(yǔ)

盤扣式鋼管支架搭設(shè)速度快、連接牢固、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠，尤其在復(fù)雜的高大模板施工中，能起到保證進(jìn)度、質(zhì)量和安全的多重效果。在具體實(shí)施過(guò)程中，要注重支架基礎(chǔ)的穩(wěn)定，嚴(yán)格控制斜桿設(shè)置的規(guī)范性，才能安全地服務(wù)于項(xiàng)目建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： JGJ/T 231—2021[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2021.

[2]承插型盤扣式鋼管支架構(gòu)件： JG/T 503—2016[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2016.

[3]鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范： GB 50755—2012[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2012.

[4]建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范： JGJ162—2008[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2008.

收稿日期：2022-03-18

作者簡(jiǎn)介：肖葉青（1988—），男，本科，工程師，一級(jí)建造師，研究方向：市政工程施工技術(shù)管理。