滿堂支架施工設計方案

張曉華 耿東興

滿堂支架排布應在有一定的安全儲備的前提下進行優化設計。支架步距60cm時單根立桿不得超過4t,步距120cm時單根立桿不得超過3t。為提高支架整體剛度,支架體系應保證其連續性盡可能少分區;分區的地方需采用卡扣連接。

1 工程概況及地質條件

本工程橋梁部分位于六路交叉的廣場,順時針方向依次為硅谷大街北段、四環路(102國道)東段、快一街、硅谷大街南段、四環路(102國道)西段、達新路。工程范圍包括主線T線橋,G線、R線、P線、H線、C線、F線匝道橋,共七個線橋,橋梁總長2403.41延米,橋梁上部結構采用預應力或鋼筋混凝土連續箱梁,共28聯,有單箱單室、單箱雙室、單箱多室。工程量大,聯數多,因此對支架的要求也是重中之重。

2 支架設計

(1)支架計算荷載及組合。以120m跨徑進行支架荷載計算,梁寬為12.5m,翼緣板寬度為2m,箱梁底板寬度為8.5m,考慮到箱梁底板范圍內荷載集度大于翼緣板范圍荷載集度,因此取箱梁底板8.5m范圍作為計算支架荷載及設計的依據。以下均為支架設計考慮的七種荷載:①模板、拱架和支架自重;0.8kN/m2;②新澆筑混凝土、鋼筋混凝土或圬工的自重;26kN/m2;③施工人員及施工材料等行走運輸或堆放的自重1kN/m2;④振搗混凝土時的荷載;2kN/m2;⑤新澆筑混凝土對側面模板的壓力;2kN/m2;⑥傾倒混凝土時產生的荷載:2kN/m2。

(2)支架計算。連續箱梁支架采用滿堂碗扣腳手架。立桿間距橫橋向90cm,縱橋向薄腹板下間距120cm,厚腹板及腹板漸變段位置橫梁下間距90cm,步距按60cm,并適當設剪力撐。計算比較,單箱雙室單位面積上混凝土自重比其余斷面混凝土自重大,因此取單箱雙室截面進行荷載計算。

(3)梁高1.7米非墩臺蓋梁碗扣式支架桿件驗算。根據建筑施工安全技術規范,模板支架主要驗算立桿穩定性。非墩臺蓋梁處(標準斷面)腕扣式支架步距(立桿)采用60cm,橫距采用90cm,縱距采用120cm。荷載計算:S跨中=8.5×1.7-2｛3.5×(1.7-0.25 -0.22)-2×0.6×0.2-2×0.4×0.2｝=6.64m2 梁體鋼筋混凝土自重取25×6.64/8.5=19.53KN/m2模板及方木自重取1.5kN/m2(根據模板結構形式計算),施工人員、機具重量及內箱取2kN/m2(根據施工實際情況確定),混凝土灌注振搗取2kN/m2,總荷載(19.53+1.5)×1.2+(2+2)×1.4=30.84kN/m2,支架上托是4m的方子由此按四跨等跨連續梁計算,均布荷載 q=30.84×0.9= 27.75kN/m查《路橋計算手冊》附表2-10立桿軸力R=(0.607+0.536)×27.75×1.2= 38.06kN<40kN,最大彎距處撓度fmax=0.632 ×ql4/(100EI)結論:立桿穩定性滿足結構要求。

(4)梁高1.7m墩臺蓋梁處腕扣式支架驗算。根據建筑施工安全技術規范,模板支架主要檢算立桿穩定性。墩臺蓋梁處支架步距(立桿)為60cm,縱距為90cm、橫距為90cm。(1)支架荷載計算:a)s=1.7×8.5-2×(3.2×1.23-2×0.6×0.2-2×0.4×0.2)=7.378m2,梁體鋼筋混凝土自重取25×7.378 /8.5=21.7kN/m2,b)模板及方子自重取1.5kN/m2(根據模板結構形式計算),d)施工人員、機具重量及內箱取2KN/m2(根據施工實際情況確定),e)混凝土灌注振搗取2kN/m2,總荷載(21.7+1.5)×1.2+(2+2)×1.4=33.44kN/m2,支架上托是4m的方子由此按四跨等跨連續梁計算,方子橫鋪時均布荷載q=33.44×0.9=30.1KN/m,查《路橋計算手側》附表2-10立桿軸力R=(0.607+0.536)×30.1×0.9=30.96kN<40kN最大彎距處撓度fmax=0.632×ql4/(100EI)(2)桿件(鋼管)截面特性外直徑φ50mm,壁厚3.5mm,截面積A=5.11cm2,慣性矩I=13.90cm4,回轉半徑r=1.65cm。結論:立桿穩定性滿足結構要求

(5)支架地基處理。按通過后滿堂支架的設計方案,要求地基承載力大于200MPa,因此必須對地基作特殊處理。將原地面腐植地表層上耕植土清除15cm,然后用挖掘機挖松50cm,用重型壓路機或強夯分兩層壓實,底層壓實度>80%,頂層壓實度>85%。按2%橫向排水坡(橋中心兩側排水)填筑宕渣30cm,填筑分兩層進行,每層壓實厚度為15cm,用重型壓路機壓實,底層壓實度>90%,頂層壓實度>95%。為了防止澆筑混凝土時,流水軟化支架的地基,澆筑厚5cm的C10細石混凝土封閉層。地基處理完后,在支架搭設范圍地基基礎四周80～160cm范圍內設順橋向排水溝(水溝橫斷面為:60×80cm),排水溝根據現場情況設置好排水坡縱,確保地基基礎不受雨水浸泡。

(6)支架預拱度設計。支架搭設完成,在現澆砼箱梁施工前,對支架進行相當于1.2倍箱梁自重的荷載預壓(考慮施工動載),以檢驗支架的承載能力,減少和消除支架體系的非彈性變形及地基的沉降。支架預壓采用砂袋預壓。待消除支架非彈性變形量及壓縮穩定后測出彈性變形量,即完成支架壓重施工。撤除壓重砂袋后,設置支架施工預留拱度,調整支架底模高程,并開始箱梁施工。鋼筋混凝土自重為25kN/m3,考慮到支架、模板重量,預壓荷載為1.2倍的鋼筋混凝土自重。預壓材料采用砂袋預壓,每個砂袋容量1m3重量1.5t。用汽車吊人工配合吊裝。

(7)沉降觀測點布置及觀測時間。在上層方木上緣和下層方木下緣及在碗口架立桿底部設沉降觀測點,分別測出方木的塑性變形、支架和地基的彈塑性變形。觀測點主要布置在腹板位置,縱橋向間距2.4m。在加載完整個底板荷載后開始觀測沉降變形,之后每一小時觀測一次,加載完成后4小時每半天觀測一次。24小時沉降小于2mm即認為預壓結束,開始進行卸載。卸載結束后對觀測點再觀測一次,得出塑性變形和彈性變形。(沉降觀測記錄表格附后)根據預壓數據調整其他未預壓支架。為縮短預壓周期將整個預壓區域分為2段,兩個施工班組24小時同時連續作業,每個班組配備一臺吊車。預壓時間為3天,卸載時間2天。

參考文獻

[1] 公路施工手冊橋涵(下冊).交通部第一公路工程總公司[M].北京:人民交通出版社,2000.