滿堂支架法支架搭設與受力計算

柴文龍

（上海奉賢建設發展（集團）有限公司，上海市 201499）

0 前言

滿堂支架的搭設施工，是整個現澆箱梁施工中的一個非常重要、基礎性的工藝環節，支架地基的承載力是否滿足要求，支架的強度、剛度和穩定性是否符合要求，支架預壓載數據是否準確、真實，這些環節對現澆梁體施工安全和工程質量都有著直接和重大的影響，因此支架搭設設計和受力計算極為重要。

1 工程概況

本工程望園路浦南運河橋新建工程，橋梁全長約237.48 m,工程紅線45.6 m，跨徑組合為：22 m+22 m+22 m+28 m+46 m+28 m+22 m+22 m+22 m，主橋為三跨變截面預應力混凝土連續梁橋、跨徑組合為28 m+46 m+28 m，引橋為簡支的預應力空心板梁橋，跨徑為22 m，兩側各3跨。

橫斷面布置（雙幅）為：

0.3m（欄桿）+3.0 m（人行道）+4.0 m（非機動車道）+1.5 m（機非隔離帶）+12 m（機動車道）+0.5 m（防撞欄桿）+3.0 m（中央分隔帶）+0.5 m（防撞欄桿）+12 m（機動車道）+1.5 m（機非隔離帶）+4.0 m（非機動車道）+3.0 m（人行道）+0.3 m（欄桿）=45.6 m。

橋梁下部結構：引橋、主橋均采用φ800鉆孔灌注樁，全橋共計248根，其中主橋232根，人行梯道16根。橋臺采用埋置式橋臺，橋墩采用柱式墩。

2 主橋邊跨段支架搭設施工工藝和施工方法

主橋除中跨30 m采用自制鋼質桁架片搭設施工平臺外，主橋邊跨采用滿堂鋼管支架進行施工。

支架搭設施工流程:

地基驗收→測量放線→鋪設立桿→掃地桿→縱橫向桿搭設→剪刀撐搭設→施工操作通道→搭設→防護欄桿搭設。

由現場技術人員對地基處理進行驗收，合格后方可搭設支架。在地基上用石灰粉（或麻線）將立桿縱、橫向位置和間距測放出來，以使立桿位置準確。立桿縱橫向間距為60～120 cm不等。立桿高度按箱梁實際底標高調整，接頭采用鋼管扣件搭接設置，搭接段長度應大于50 cm，接頭扣件不少于2個。剪刀撐橫橋向每四榀排架設置一道橫斷面排架剪刀撐，順橋向每四榀設置交叉剪刀撐，剪刀撐斜桿與地面夾角為45°～60°之間，自下而上連續設置，搭接長度不少于40 cm。最下部的斜桿與立桿的連接點離地面不宜大于50 cm，腳手架各桿件相交伸出的端頭，均應大于10 cm，防止桿件滑脫。扣件安裝使螺栓的扭力矩控制在40～45 N·m之間，最大不得超過59 N·m，施工時派專人用扭力扳手定量抽查驗收。

2.1 陸上部分（以單幅考慮）

由于邊跨箱粱投影線下基礎分別為：原狀土以及承臺施工土方開挖所形成的松土層，根據地形與P3、P4、P5、P6墩的位置與尺寸，主橋邊跨長25 m部分利用現有場地進行平整硬化處理澆筑混凝土作為滿堂腳手架的基礎，支架材料主要為碗扣式鋼管，支架基礎必須經碾壓并硬化達到要求后，再搭設支架。地面進行硬化方法為：場地平整后用壓路機壓實，先鋪15cm道渣墊層，后鋪15cmC20混凝土條形基礎,寬0.4 m,長22.5 m（軟弱地段換填墊片石和12%石灰土）。支架間距順橋向0.6 m，橫橋向0.9 m,步高120 cm。每根鋼管上下設可調節的承托。

2.2 承臺頂面部分

主墩承臺長6 m部分利用承臺的頂面作為滿堂支架的基礎；支架間距順橋向0.6 m，橫橋向0.9 m，步高120 cm。每根鋼管上面設可調節的承托。

2.3 水中部分

剩余部分用打入樁作為滿堂支架基礎。支撐木排架順橋向為1.2 m，橫橋向0.9 m,每側共打4排,共76根木樁。木樁打入后，將樁頂截至同一標高，再在木樁頂上面橫向鋪設直徑不小于22 cm的圓木作為排架樁的蓋梁木，蓋梁木頂面標高與承臺頂面標高一致。在蓋梁木上與承臺頂面順橋向鋪設間距為0.6 m的20#工字鋼與橫橋向間距為0.9 m的20#工字鋼作為滿堂支架的基礎平臺。支架的鋼管直接支撐在橫橋向工字鋼的頂面，間距順橋向0.6 m，橫橋向0.9 m,步高120 cm。所有支架應依據搭設高度設置剪刀撐。

因為滿堂支架是整個梁體最重要的受力體系，所以鋼管支撐的桿件有銹蝕，彎曲、壓扁或有裂縫的嚴禁使用；有脆裂、變形、滑絲的扣件禁止使用，扣件活動部位應能靈活轉動，當扣件夾緊鋼管時，開口處的最小距離應不小于5 mm。腳手架基礎四周應做好排水處理。

2.4 支架平臺靜載預壓

為了檢查支架的承載力，減少和清除支架的非彈性變形及地基的沉降量。在鋪設完箱梁底模后，對全橋支架、模板進行預壓，預壓荷載按箱梁自重荷載的110%考慮。用砂袋進行荷載預壓，加載的順序由主墩向跨中進行。當全部荷載上去后進行定點定時水準測量觀測，當變形量不再增大時為止，方可進行卸載，卸載的順序與加載順序相反。

卸載完成后，觀測支架的彈性變形。并繪出荷載-變形曲線，根據此曲線確定最后的預拱度，最后根據彈性變形值對支架平臺進行局部的調整。

3 陸上、水中部分木排架鋼管支架驗算書

鋼管支架分別搭設在地基條形混凝土基礎與木排架樁上，分別對木排架樁的承載力、鋼管的承載力、地基承載力進行驗算。以邊跨受力最大14＃截面處1 m梁長計算，鋼管按Φ48計算。

3.1 荷載計算

（1）箱梁每延重量（現取箱梁中間14＃截面處，則箱梁延米重為：

（2）每米箱梁底模、側模板的重量（面板為厚15 mm竹膠板）

（3）箱梁用12×6方木 (方木間距為50 cm，按箱梁外面積的6/50計算)，取γ＝7 kN/m3

（4）每米箱梁內模板重量（內模采用厚5 cm的木板制作，內框架支撐方木按面板的10%計）

（5）澆筑時人群及機械設備重量

（6）鋼管腳手立桿重量(5 m梁長范圍內)

(順橋向5 m范圍內為5排,橫橋向全橋寬范圍內為21.3/0.9=24行,25根)

（7）橫桿、剪刀撐重量(5倍梁長范圍內)

（8）排架樁頂圓木（直徑不小于20 cm）及18#工字鋼平臺重量：

共打4排木排架樁，則4根蓋梁圓木重為：

q8＝3.14×0.22/4×22×4×8＝22 kN(木材比重取每立方8 kN)

（9）縱向18#工字鋼重量:

18#工字鋼截面特性如下:

截面高度H=180 mm；

截面寬度B=94 mm；

截面面積A=3 074 mm2；

截面模量W x=185 444mm3；

單位重量:24.131 kg/m；

橫橋向工字鋼重量:

3.2 承載力驗算

3.2.1 排架樁承載力驗算

（1）5 m長排架樁承受力(按延米計算)

（2）單根木樁承受力為:

P=2 726/76=35.9 kN(共4排,每排19根)

直徑不小于20 cm排架樁打入深度均大于5 m,則單樁容許承載力為:

P=3.14×0.2 m×5 m×15 kPa=47.1 kN,可以滿足施工要求。

施工中可按打入時最后十錘的平均貫入度進行推算樁的實際承載力。

（3）縱橋向18#工字鋼承載驗算

取最不利狀態進行計算：鋼管支撐在兩樁中間位置。則受力示意見圖1。

圖1 受力示意圖

跨中彎矩為：M＝42×1.2/4＝12.6 kN·M

σ=M/W＝12.6/185 444＝67.9 MPA；滿足施工需要。

The United States apparently sent no reply with the President’s signature, as Dean Acheson mentioned, to the Tibetan authorities, neither did the U.S. Embassy in India send any diplomat to undertake an “unofficial” visit to “Tibetan areas”, which was strictly limited by the Department of State.

3.2.2 鋼管承載力驗算

模板支架立桿的軸向力設計值

模板支架立桿的計算長度l0=步距1 m+2×0.5=2 m

長細比λ=l0/I=2/1.58=126.6

則軸心受壓件的穩定系數Φ=0.412，f為鋼材的抗壓強度設計值=205 MPa；

一根Φ48鋼管的截面為：4.89 cm2；

則上述荷載需鋼管數=81/4.89=17根。

施工中采用@90×60的鋼管支架，共計25根，滿足上述驗算要求。

3.2.3 地基承載力驗算（按5 m梁長計算）

式中：A——條形混凝土基礎面積。

P=2 660/45=60 kPa小于地基的承載力150 kPa,滿足施工要求。

4 結論

支架搭設完成后，根據箱梁自重荷載的110%考慮對其進行預壓，并對其沉降進行觀測。觀測時段為加載前、加載一半、加載完成、加載后24 h、加載后48 h、72 h、卸載一半、卸載完成。

通過對該橋支架沉降觀測點的跟蹤觀測，根據加載后72 h觀測記錄，沉降基本到位，地基、支架的非彈性變形量均小于3 mm，滿堂支架安全可靠。竣工箱梁底板混凝土外表平整度小于2 mm，連續梁體未出現任何裂縫，按滿堂支架搭設方案施工的主橋邊跨連續梁體表面平整、線形美觀，施工進度加快，同時也降低了工程造價，取得了良好的經濟效益。