現(xiàn)澆梁組合支架技術(shù)

何偉HE Wei

（中鐵十二局集團(tuán)城市發(fā)展建設(shè)有限公司，蘇州 215000）

1 工程概況

該項(xiàng)目橋梁分為左右兩幅，其中左幅長(zhǎng)84m，右幅長(zhǎng)86m。上部結(jié)構(gòu)橋面采用8cm 厚C50 砼，預(yù)應(yīng)力砼箱梁采用C50 砼；上設(shè)10cm 厚瀝青砼磨耗層，箱梁采用單向雙室結(jié)構(gòu)，橋面寬12.8m，梁高1.8m，箱梁結(jié)構(gòu)箱室底寬8.8m，橋梁箱梁粱翼緣懸挑2m。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力為腹板束，應(yīng)力管道采用塑料波紋管成孔。下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、采用樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)采用重力式U 型橋臺(tái)，實(shí)體臺(tái)，基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)。

橋梁采用左幅：（20+30+20）；右幅（20+30+20）預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋型方案，平面位于直線上，縱坡為1.15%，墩臺(tái)采用徑向布置。其中0#-1#墩跨越一溝渠，1#-2#墩跨越一鄉(xiāng)村道路。

2 門(mén)洞及支架方案設(shè)計(jì)

該橋左右幅均為（20+30+20）m 預(yù)應(yīng)力鋼筋砼連續(xù)梁，施工方法為支架現(xiàn)澆法施工。

2.1 選擇支架形式

本橋連續(xù)梁采用支架法一次澆筑成型，為確保梁體支架穩(wěn)定性和安全性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，最終采用M60 盤(pán)扣式支架。該類(lèi)型支架對(duì)于該橋使用較合理，可節(jié)約部分鋼筋原材，同時(shí)搭拆除便捷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，承載力安全性能較高，保障施工安全。

2.2 門(mén)洞及支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

①支架立柱采用Φ60×3.2mm 鋼管，支架標(biāo)準(zhǔn)步距（L3）1.5m，頂?shù)讓硬骄嗖淮笥冢↙2）1.0m，自由端長(zhǎng)度（L1）不大于0.5m；橫橋向箱梁處間距1.2m；頂托上方橫橋向設(shè)置分配梁工14#工字鋼作為主龍骨；分配梁上縱橋向設(shè)置100×100mm 方木作為次龍骨，腹板、橫隔梁處間距20cm，底板翼緣板處間距30cm。次龍骨上面鋪設(shè)15mm 厚度竹膠板作為箱梁底模。

圖1 箱梁現(xiàn)澆支架截面圖

②門(mén)洞與橋梁軸線存在夾角，具體走向參照平面圖，門(mén)洞采用雙工40a+φ609*16 鋼管柱+條形基礎(chǔ)，門(mén)洞立柱通過(guò)錨筋和錨板與條基連接，錨板厚度2cm，錨筋采用HRB400 φ16 鋼筋；門(mén)洞立柱通過(guò)錨筋和錨板與條基連接，立柱之間采用槽20a 剪刀撐和雙槽20a 平連，錨板厚度2cm，錨筋采用HRB400 φ16 鋼筋，錨筋錨固深度不小于600mm，錨筋沿R=350mm 45°均勻布置，門(mén)洞基礎(chǔ)截面尺寸不小于700mm*1000mm，底部設(shè)置一道鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)片采用HRB400 φ12 鋼筋，網(wǎng)眼150mm*150mm，保護(hù)層厚度 3cm。柱間距 4.0m，條基截面尺寸1000mm*700mm，門(mén)洞跨徑依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整，最大跨徑7m，支架最小搭設(shè)凈空宜不小于2.5m，當(dāng)高度不足以設(shè)置斜拉桿時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)設(shè)橫桿，墊層高差宜為500mm 的模數(shù)。

圖2 門(mén)洞現(xiàn)澆支架截面圖

圖3 盤(pán)扣式支架布置細(xì)部圖

2.3 荷載分析及計(jì)算

2.3.1 荷載參數(shù)

①模板荷載。

模板、次龍骨、主龍骨：2.0kN/m2。

②支架荷載。

盤(pán)扣支架：3.0kN/m2。

③施工荷載。

施工作業(yè)人員、施工設(shè)備、零星材料：3.0kN/m2。

④振搗荷載。

混凝土振搗時(shí)產(chǎn)生的豎向荷載：4.0kN/m2。

混凝土振搗時(shí)產(chǎn)生的水平荷載：2.0kN/m2。

混凝土傾倒時(shí)產(chǎn)生的水平荷載：2.0kN/m2。

⑤混凝土荷載。

混凝土容重：26.0kN/m3。

⑥風(fēng)荷載。

盤(pán)扣支架分為內(nèi)箱支架和滿(mǎn)堂支架，內(nèi)箱支架不計(jì)風(fēng)荷載。

風(fēng)載荷按照下式計(jì)算：

式中，Wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；

βz——高度z 處的風(fēng)振系數(shù)，1.0；

μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)，圓截面取1.2，型鋼取1.3；

μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取值為1.31；

w0——基本風(fēng)壓（kN/m2）。

2.3.2 支架驗(yàn)算（依據(jù)JGJ 231-2021 標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)算）

①面板、次龍骨驗(yàn)算。

計(jì)算面板線荷載標(biāo)準(zhǔn)值為55.80kN/m；線荷載基本值73.94kN/m；最大彎應(yīng)力設(shè)計(jì)值4.44N/mm2，最大撓度標(biāo)準(zhǔn)值0.17mm。

次龍骨線荷載標(biāo)準(zhǔn)值：11.16kN/m

線荷載基本值：14.79kN/m

最大彎應(yīng)力：12.78N/mm2

最大剪應(yīng)力：1.60N/mm2

最大撓度：2.09mm

結(jié)果表明，面板，次龍骨強(qiáng)度、剛度均滿(mǎn)足要求。

②主龍骨。

經(jīng)比較，實(shí)心段主龍骨為最不利位置，主龍骨采用14# 工字鋼，間距900mm，混凝土高度1.8m，跨徑1200mm，按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。

線荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

線荷載基本值：

最大彎應(yīng)力：

最大剪應(yīng)力：

最大撓度：

強(qiáng)度、剛度均滿(mǎn)足要求。

③立桿。

1）長(zhǎng)細(xì)比。

立桿采用60mm*3.2mm，步距1.5m，自由端長(zhǎng)度0.5m。

式中：

l0——支架立桿計(jì)算長(zhǎng)度；

a——可調(diào)托撐支撐點(diǎn)至頂層水平桿中心線的距離；

h——架體步距；

h′——架體頂層步距；

η——立桿計(jì)算長(zhǎng)度修正系數(shù)，h=0.5m 或1.0m 時(shí)，取值1.5；h=1.5m 時(shí)，取值1.05；

γ——架體頂層步距修正系數(shù)，h`=1.0m 或1.5m 時(shí)，取值0.9；h′=0.5m 時(shí)，取值1.5；

βH——支架搭設(shè)高度調(diào)整系數(shù)，支架最大高度16m，取1.05；

k——支撐架懸臂端計(jì)算長(zhǎng)度折減系數(shù)，取0.6。

2）縱向間距1.2m。

混凝土最大截面積s=1.42。

單根立桿恒載軸力：

單根立桿活載軸力：

軸力基本值：

軸力標(biāo)準(zhǔn)值：

穩(wěn)定應(yīng)力設(shè)計(jì)值：

滿(mǎn)足要求。

3）縱向間距0.9m。

混凝土最大截面積s=2.16。

單根立桿恒載軸力：

單根立桿活載軸力：

軸力基本值：

軸力標(biāo)準(zhǔn)值：

穩(wěn)定應(yīng)力設(shè)計(jì)值：

滿(mǎn)足要求。

④地基承載力。

支架立桿的最大軸力標(biāo)準(zhǔn)值63.50kN，立桿底托尺寸0.15m*0.15m，下設(shè)20cmC20 墊層。

滿(mǎn)足要求。

⑤整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。

支架重量約為15kg/m3，風(fēng)荷載為0.04kN/m2，支架高度以16m 計(jì)，支架寬度14.4m。傾覆力矩由風(fēng)荷載產(chǎn)生，抗傾覆力矩由自重產(chǎn)生，支架整體繞最外側(cè)旋轉(zhuǎn)。

傾覆力矩=0.04*16*1.2*16/2=6.14kN·m。

抗傾覆力矩=15*10/1000*16*1.2*14.4*14.4/2=298.6kN·m

抗傾覆滿(mǎn)足要求。

2.4 門(mén)洞驗(yàn)算

工字鋼和鋼管柱均采用梁?jiǎn)卧M，節(jié)點(diǎn)通過(guò)彈性連接連接。

圖4 計(jì)算模型

通過(guò)驗(yàn)算，40a 工字鋼最大組合應(yīng)力187MPa ＜205MPa，最大剪應(yīng)力66MPa＜120MPa，滿(mǎn)足要求。

609*16 鋼管柱最大組合應(yīng)力26MPa＜205MPa，最大軸應(yīng)力25MPa＜205MPa，滿(mǎn)足要求。

3 支架施工方案流程

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→場(chǎng)地平整、碾壓→地基處理→盤(pán)扣支架搭設(shè)→支架預(yù)壓→調(diào)整預(yù)拱度→完成梁體澆筑后，拆除支架。

3.2 支架搭設(shè)

盤(pán)扣支架安裝采用插銷(xiāo)連接，首先將需要安裝的兩個(gè)桿插孔對(duì)齊，其次將插銷(xiāo)小頭向下插入桿件的插孔中，最后使用榔頭將插銷(xiāo)頂緊，每個(gè)桿件安裝完畢后，人工用手搬動(dòng)插銷(xiāo)，確保安裝緊固。安裝示意圖如圖5。

圖5 支架安裝示意圖

圖6 帶可調(diào)托座伸出頂層水平桿的懸臂長(zhǎng)度（單位：mm）

盤(pán)扣支架搭設(shè)順序：在基礎(chǔ)上橫向、縱向彈線定位→墊板→可調(diào)底座→首層立桿、水平桿安裝→安裝基礎(chǔ)立桿→安裝第二層水平桿→安裝第一層斜桿→安裝第三層水平桿→安裝第二層斜桿→（安裝立桿→安裝第四層及以上水平桿→安裝第三層及以上斜桿）→安裝U 型頂托→安裝大肋、底模小肋。

3.3 支架搭設(shè)要求

①立桿支架高度采用在立桿頂部和底部分別安裝底座、頂托調(diào)整，盤(pán)扣支架為定型支架，自下而上安裝。底座和頂托插入立桿長(zhǎng)度不得小于15cm，底座伸出長(zhǎng)度不得大于30cm，頂托伸出長(zhǎng)度不得大于40cm。

②水平桿。

水平桿最底端一層距基礎(chǔ)混凝土面的高度控制在不大于55cm。水平桿標(biāo)準(zhǔn)步距1.5m，頂層水平桿步距1m。當(dāng)最頂端水平桿至大肋底部大于65cm 時(shí)，設(shè)1 層水平桿進(jìn)行約束。頂托絲桿外漏不得超過(guò)40cm，插入立桿不小于15cm。

③剪刀撐、斜桿。

支架搭設(shè)最大高度8≤H≤16m，（最大12m）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，架體整體底層與頂層設(shè)置豎向斜桿，在架體內(nèi)部區(qū)域每隔1 跨由底至頂縱、橫向設(shè)置豎向斜桿，支架頂層與底層滿(mǎn)布設(shè)置橫向斜桿。水平剪刀撐采用鋼管扣件，從掃地桿起每4 步布置一道，不足4 步時(shí)僅在支架頂層布置一道，支架標(biāo)準(zhǔn)步距（L3）1.5m，頂?shù)讓硬骄嗖淮笥冢↙2）1.0m，自由端長(zhǎng)度（L1）不大于0.5m。

3.4 支架驗(yàn)收

支架按設(shè)計(jì)方案搭設(shè)安裝完成后，按照公司及技術(shù)文件規(guī)定，由項(xiàng)目部組織人員進(jìn)行初次，并驗(yàn)算是否滿(mǎn)足《建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ231-2010 標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到要求，初驗(yàn)合格后，報(bào)公司有關(guān)部門(mén)進(jìn)行驗(yàn)收。未經(jīng)驗(yàn)收合格，嚴(yán)禁使用。如架體存在安全隱患，須妥善處理，并再次驗(yàn)收合格后方可使用。

3.5 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓目的為檢驗(yàn)支架各部分結(jié)構(gòu)的承載能力和整體穩(wěn)定性，消除非彈性變形，觀測(cè)彈性變形量，以確定支架的預(yù)拱度值。本方案主要利用沙袋對(duì)對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)壓以獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)。

預(yù)壓采用三級(jí)加載，一級(jí)卸載。即先按預(yù)壓荷載的60%、100%、120%逐步加載，再將荷載全部卸除。每級(jí)加載完成后，都必須對(duì)焊縫和螺栓聯(lián)接處等逐一進(jìn)行檢查，加載及卸載均應(yīng)進(jìn)行測(cè)量并詳細(xì)記錄。加載前，將測(cè)點(diǎn)布置好并讀取測(cè)點(diǎn)初值。加載時(shí)，按照布置分級(jí)加載，對(duì)稱(chēng)施加荷載，加載順序模擬混凝土澆筑順序。同時(shí)讀取各級(jí)加載完成時(shí)的測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，得出下?lián)现?。每?jí)加載完成后，應(yīng)先停止下一級(jí)加載，并應(yīng)每間隔6h 對(duì)支架頂部沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。卸載時(shí)，應(yīng)對(duì)稱(chēng)、均衡、同步卸載。卸載完成6h 后，即可進(jìn)行各測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高測(cè)量，計(jì)算支架基礎(chǔ)各測(cè)點(diǎn)的彈性變形及非彈性變形量。（圖7）

圖7 箱梁預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)平面布置圖

全部預(yù)壓荷載加載完畢后，立即對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)并記錄觀測(cè)值；然后在12h、24h、36h、48h、72h 監(jiān)測(cè)一次并記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，并計(jì)算沉降量；在全部加載完成后的支架預(yù)壓監(jiān)測(cè)過(guò)程中，當(dāng)滿(mǎn)足下列條件之一時(shí)，應(yīng)判定支架預(yù)壓合格：①各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初24h 的沉降量平均值小于1mm；②各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初72h 的沉降量平均值小于5m。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目的施工實(shí)踐表明，盤(pán)扣支架承載能力強(qiáng)，安全性能高，安裝拆卸效率高。對(duì)于本項(xiàng)目的連續(xù)梁澆筑施工，在提高安全、質(zhì)量及加快施工進(jìn)度的同時(shí)，還降低了架體的綜合成本，為公司獲取了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)總結(jié)分析橋梁工程現(xiàn)澆箱梁門(mén)洞支架及盤(pán)扣式支架施工技術(shù)，積極利用其施工特點(diǎn)，有利于更好的應(yīng)用于工程建設(shè)中。