現(xiàn)澆箱梁模板鋼管支架的驗(yàn)算及施工

張祖斌

1 工程概況

莆田市城港大道跨木蘭溪大橋箱梁引橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁共4聯(lián);箱梁布置為30 m+40 m+30 m(預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁)。混凝土等級(jí)為C50,每一聯(lián)混凝土數(shù)量1 535 m3;鋼筋每一聯(lián)共339 207 kg。

2 滿堂支架的布置與驗(yàn)算

本橋現(xiàn)澆箱梁段處于木蘭溪邊岸,采用換填地基搭設(shè)滿堂支架的方法進(jìn)行施工(見(jiàn)圖1)。支架材料為普通鋼管腳手架。

2.1 地基處理

地基處理前,在箱梁全范圍內(nèi)將表層雜土、泥坑及松軟土層全部清除,采用石渣填筑80 cm作為墊層,并用16 t以上振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。在碾壓完成后,若有局部地方出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象,應(yīng)重新挖除進(jìn)行換填處理。壓實(shí)完成后,在墊層頂上澆筑15 cm厚C20混凝土作為支架基層。

2.2 滿堂支架設(shè)置

支架采用碗扣式鋼管架,為便于標(biāo)高的調(diào)整,箱梁底立桿頂采用可調(diào)頂托,翼緣板底立桿采用搭接,立桿搭接處采用三個(gè)扣件。滿堂支架主要由立桿、水平桿、剪刀撐組成,本方案中的鋼管架采用φ 48×3.0 mm的鋼管材料搭設(shè)而成,鋼管頂采用可調(diào)U形托撐。U形托座上縱向(或橫向)設(shè)置15 cm×15 cm方木作為楞木,支撐底模模板,底板模板采用竹膠合板。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形條件,碗扣式滿堂支架架設(shè)高度最高為10 m,碗托件支架立桿設(shè)置為:在箱梁底14.25 m范圍內(nèi)橫縱按60 cm×60 cm布置,步距120 cm,兩側(cè)翼緣4.5 m范圍內(nèi)按60 cm×100 cm布置,步距120 cm。

2.3 滿堂支架驗(yàn)算

2.3.1 荷載計(jì)算(按支架最高跨計(jì)算)

1)箱梁底混凝土荷載:

G=[1 535/100×30-103(翼緣板部分)]×26=9 295 kN。

偏安全考慮,安全系數(shù)取K=1.2,假設(shè)全部重量作用于底模上,則底模每平方米承受的荷載為:

F1=9 295×1.2/(14.25×30)=26 kN/m2。

2)施工荷載:取 F2=2.5 kN/m2(已考慮安全系數(shù))。

3)振搗混凝土產(chǎn)生荷載:取F3=2.0 kN/m2(已考慮安全系數(shù))。

4)模板荷載:取 F4=3 kN/m2(已考慮安全系數(shù))。總荷載為:F1+F2+F3+F4=33.5 kN/m2。

2.3.2 縱向楞木驗(yàn)算(按箱梁底計(jì)算)

箱梁底寬14.25 m,按支架搭設(shè)的方案,支架縱向共設(shè)24排楞木,計(jì)算荷載時(shí)假設(shè)所有重量共 14 321 kN(33.5×14.25×30)均由24排方木平均受力,則每排方木的均布荷載為19.89 kN/m。

15×15方木擬采用落葉松,查路橋施工計(jì)算手冊(cè)P176,落葉松最大抗彎應(yīng)力[σ]=14.5 MPa,彈性模量 E=11×103MPa。

方木按跨徑L=0.6 m作兩跨連續(xù)梁計(jì)算,計(jì)算如下:

截面抵抗矩:W=bh2/6=150×1502/6=5.625×105mm3。

截面慣性矩:Ⅰ=bh3/12=150×1503/12=4.219×107mm4。

作用在橫梁上的均布荷載為:q=19.89 kN/m。

跨中最大彎矩:M=qL2/8=19.89×0.6×0.6/8=0.895 kN·m。

1)彎拉應(yīng)力驗(yàn)算:σ=M/W=8.95×105/5.625×105=1.591 MPa＜[σ]=14.5 MPa。

2)撓度驗(yàn)算:f=5qL4/384EⅠ=(5×19.89×6004)/(384×11×103×4.219×107)=0.072 mm＜L/400=600/400=1.5 mm。

經(jīng)驗(yàn)算,縱向方木滿足受力要求。

2.3.3 立桿受力驗(yàn)算(按箱梁底計(jì)算)

根據(jù)支架的搭設(shè)方案,箱梁底共需搭設(shè)立桿1 188根,計(jì)算荷載時(shí)假設(shè)所有重量共14 573 kN由以上立桿平均受力,則每根桿需受力N=14 573/1 188=12.27 kN。考慮不利因素的影響,步距按2.4 m進(jìn)行驗(yàn)算。

立桿長(zhǎng)細(xì)比:λ=L/i=2 400/15.95=150.5。

由長(zhǎng)細(xì)比可查得軸心受壓構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)φ=0.302。

立桿截面積:A=242π-212π=424 mm2。

查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》第185頁(yè),鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度 f=205 MPa。

[N]=φ×A×f=0.302×424×205=26 249.8 N=26.25 kN＞N=12.27 kN。

經(jīng)驗(yàn)算,支架承載力滿足要求。

3 滿堂支架預(yù)壓

3.1 支架預(yù)壓

為了檢查支架的承載能力,減小和清除支架的非彈性變形及地基的沉降量,在支設(shè)底模模板后對(duì)支撐體系進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓采用水箱,最大荷載為設(shè)計(jì)荷載的1.2倍。加載重量分三次逐漸進(jìn)行,每次加載時(shí),需對(duì)支架進(jìn)行觀測(cè),如果發(fā)現(xiàn)異常情況,應(yīng)立即停止加載,待查明原因后方可繼續(xù)進(jìn)行。

3.2 預(yù)壓觀測(cè)

觀測(cè)的方法是采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)按每一跨分五個(gè)橫斷面(分別為每跨的端點(diǎn),跨中,L/4處),每個(gè)斷面布 3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè),在預(yù)壓前對(duì)底模的標(biāo)高觀測(cè)一次,在預(yù)壓的過(guò)程中每天觀測(cè)3次,時(shí)間分別為早、中、晚,觀測(cè)至沉降符合設(shè)計(jì)要求為止(連續(xù)三天累計(jì)沉降量不大于5 mm)。將預(yù)壓荷載卸載后再對(duì)底模標(biāo)高觀測(cè)一次,從以上的觀測(cè)資料中計(jì)算出支架的彈性變形及地基的下沉。

4 支架和模板拆除

箱梁側(cè)模在混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后便可拆除,模板拆除以后注意灑水養(yǎng)護(hù)。底模和支架必須在預(yù)應(yīng)力鋼絞束張拉結(jié)束,管道壓漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求后,方可拆除。底模拆除時(shí)要同步、對(duì)稱進(jìn)行。

5 施工時(shí)注意事項(xiàng)

1)施工時(shí)必須嚴(yán)格按施工方案進(jìn)行。2)搭設(shè)支架使用的材料規(guī)格和型號(hào)必須符合安全要求。3)作業(yè)平臺(tái)有足夠的面積,支架必須達(dá)到穩(wěn)定、堅(jiān)固,保證在各種荷載和氣候條件下不產(chǎn)生變形、傾斜和搖晃。4)搭設(shè)結(jié)構(gòu)符合規(guī)定,支架桿件連接處要固定牢靠。5)作業(yè)層腳手板要鋪滿、鋪穩(wěn),綁扎牢固,無(wú)探頭板。6)必須有完善的安全防護(hù)措施,支架外側(cè)設(shè)置防護(hù)欄,安全擋板以及安全網(wǎng)等。7)高空作業(yè)必須系好安全帶。8)拆除腳手架時(shí),禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。拆除應(yīng)按順序由上而下,一步一清,不準(zhǔn)上下同時(shí)作業(yè)。拆除腳手架大橫桿、剪刀撐,應(yīng)先拆中間扣,再拆兩頭扣,由中間操作人員往下順桿子。拆下的材料應(yīng)向下傳遞用繩吊下,禁止往下投扔。9)拆除腳手架人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)后,要系好安全帶,安全帶必須高掛低用。10)拆除腳手架要統(tǒng)一指揮,上下應(yīng)動(dòng)作協(xié)調(diào)。11)實(shí)施過(guò)程中需加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)鋼管、扣件等產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收,進(jìn)場(chǎng)的鋼管、扣件需具有產(chǎn)品生產(chǎn)許可證、質(zhì)量合格檢測(cè)證明、廠家標(biāo)識(shí);在搭設(shè)過(guò)程中,用扭力扳手測(cè)定螺栓扭力矩,扭力矩不小于 40 N·m,不大于 65 N·m。12)立桿、水平桿、剪刀撐斜桿接頭應(yīng)錯(cuò)開在不同的框格中設(shè)置,兩根相鄰立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi),同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)相隔接頭高度方向錯(cuò)開的距離不小于50 cm;各接頭中心至主接頭的距離不大于步距的1/3。

[1] JGJ 130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)程[S].