現澆箱梁滿堂式支架搭設與設計方案

孫 保 華

(中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710018)

現澆箱梁滿堂式支架搭設與設計方案

孫 保 華

(中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710018)

結合工程實例，介紹了現澆箱梁滿堂式支架搭設的設計參數及編制依據，探討了滿堂式支架搭設中的基礎處理方案，并對荷載的計算過程進行了闡述，同時研究了支架配置的具體措施，以保證支架的穩定性和梁體的質量。

現澆箱梁，滿堂式支架，剪刀撐，荷載計算

1 概述

現澆箱梁在目前公路工程施工過程中極為常見，尤其是在高速公路的施工中，在互通立交、高速公路跨線橋等的設計中，經常會現澆預應力連續箱梁，滿堂式支架搭設作為現澆箱梁施工中最為關鍵的環節，其荷載計算是否準確，搭設方案是否合理，考慮是否周詳直接影響到施工過程中以及澆筑完成后支架的穩定性和梁體的質量，本方案以鄭盧高速公路洛陽至洛寧段K6+132.015耿家門分離式立交橋為例淺析滿堂支架搭設及荷載驗算。

2 工程概況

1)設計參數。

鄭盧高速公路洛陽至洛寧段為河南省新建高速公路，該段地處山區，溝壑較多，本橋位于土建二標，設計橋寬10 m，雙向雙車道，跨徑為20 m+32 m+20 m。

2)編制依據。

a.鄭州至盧氏高速公路洛陽至洛寧段兩階段施工圖設計。

b.現行公路橋梁施工技術規范和公路工程質量檢驗評定標準。

c.工程現場實際情況。

3 基礎處理

滿堂式支架搭設中，基礎處理是重中之重，如果基礎處理不好，對于以后的支架搭設、模板安裝、混凝土澆筑過程中的安全和質量都會有影響，同時，如果在支架搭設并混凝土澆筑后出現地基沉降情況，將會出現嚴重的質量事故，所以基礎的處理必須作為重點加以考慮。

3.1 方案比選

基礎的處理一般有三種方案：

1)全幅處理，處理寬度為橋梁雙幅寬度每側再加1 m～2 m，硬化地基采用碎石進行處理，處理深度結合現場情況而定，一般情況下不少于30 cm，必要時使用水泥穩定碎石作為硬化材料，為節省成本，視地基承載力情況可在下面鋪筑碎石，表面5 cm～10 cm鋪筑水泥穩定碎石；

2)使用混凝土進行處理，將地基根據支架的設計方案在每排支架的底部處理成寬度不小于40 cm帶狀混凝土條，處理前的準備工作和第一種方案一致；

3)兩者結合，在采用第一種方案的同時，支架立桿下面采用方案二處理。

以上三種方案第一種比較適合于降雨量較大的季節，成本相對來說要高于第二種方案，第二種方案適合于無降雨或有微雨的季節，降雨量不能影響到地基的穩定性，第三種方案適合于雨季，并且地基為軟弱地基的情況下采用。

本橋地處挖方地段，土質為粉質黏土，縱坡為單向縱坡，經過輕型靜力觸探試驗，橋下地基承載力在100左右，地基為偏軟弱地質，透水性較強，所以選擇方案三進行處理。

3.2 地基處理

地基處理施工時，首先要將橋墩周圍樁系梁上部填土挖開，分層夯填密實，然后在地基處理前要先進行場地平整碾壓，使整個地基處于一個高程面上或可以使地基沿橋梁縱向形成一致的縱坡，最后在其上均勻地鋪筑碎石或水泥穩定碎石，碾壓密實后的表面要平整并且有輕微的橫坡以便于雨季排水，為了不使雨水浸泡地基，地基在橋梁兩側最外側50 cm的位置設排水溝并設置相應的引水設施，本橋為單向縱坡，地基處理后在縱坡上游地基外側1 m～2 m處設置截水溝，在經過荷載驗算設計出支架布置后，在每排支架的下部采用方案二橫向處理。

4 荷載計算

荷載計算是支架搭設的指導依據，只有在經過準確地計算過綜合支撐荷載后，才能安全可靠地設計出支架的搭設方案。在荷載的計算過程中，要將支架所可能支撐的所有荷載均加以考慮，不能使工程出現安全隱患。在計算前，首先要初步制定支架的設計方案以便確定支架的自重，然后經過計算以確定該方案是否可行，支架的設計以本橋中跨為依據，初步設計方案見“支架配置”及圖1～圖3，荷載計算如下。

4.1 邊跨計算

1)梁體自重。

梁體的自重包括混凝土和鋼筋的自重，由于本橋為后張法，故不考慮鋼絞線的自重。

本跨混凝土總方量為132.8 m3，混凝土自重為24 kN/m3，即2.45 t/m3。

N1=132.8×24=3 187.2 kN。

全梁鋼筋總質量為102.44 t，本跨總重：

N2=102.44÷72×20×9.8=278.86 kN。

2)支架及模板自重。

全跨滿堂式支架共用鋼管暫定為10 000 m，每米4.62 kg。

N3=10 000×0.004 62×9.8=452.76 kN。

箱梁內模采用高密度板，即橋梁專用模板，外模采用竹膠板，箱梁模板面積為：

外模：

底板：

S1=6×20=120 m2；

腹板：

S2=1.356×20×2=54.24 m2；

頂板：

S2=2×2×20=80 m2；

內模：

S4=(5+1.33)×2×20=253.2 m2；

N4=(S1+S2+S3+S4)×0.015×1.6×9.8=119.35 kN。

支架頂部設兩層方木，下層方木為10 cm×12 cm，直接搭于支架頂托上，沿橋長方向布置，上層方木為5 cm×8 cm，間距30 cm，沿橋橫向布置。上層方木長4 m的67根，長6 m的67根；下層方木長4 m的75根。全橋方木自重:

上層方木:

V1=0.05×0.08×(4×67+6×67)=2.68 m3。

N5=2.68×0.6×9.8=15.76 kN。

下層方木:

V2=0.1×0.12×75×4=3.6 m3。

N6=3.6×0.6×9.8=21.17 kN。

3)施工人員及設備荷載。

均布活荷載取1.0 kN/m2，施工人員及設備荷載為：

N7=200×1.0=200 kN。

4)振搗混凝土產生的荷載。

振搗混凝土產生的荷載取2.0 kN/m2。

N8=200×2.0=400 kN。

5)混凝土對模板側面的壓力。

混凝土對側面產生的壓力取以下兩數的最小值。

p=0.22γt0β1β2υ1/2=0.22×2.4×200/(35+15)×1.15×1.0×1.58=3.84 kN/m2。

P=γH=2.4×1.356=3.25 kN/m2。

N9=200×3.25=650 kN。

6)傾倒混凝土產生的荷載。

傾倒混凝土產生的荷載取6 kN/m2。

N10=6×27.12=162.72 kN。

7)標準荷載為：

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(3 187.2+278.86+452.76+119.35+15.76+21.17+650)×1.2+(200+400+162.72)×1.4=6 737.93 kN。

根據計算結果，按每根立桿承力30 kN計算，共需配置立桿不少于225根，按每排布置15根，共需最少布置15排，由于此跨位于路基邊坡上，無法滿布，故采用分段布置，段與段間采用鋼梁連接，在鋼梁上布置立桿進行支撐，鋼梁采用40a型工字鋼，具體布置如下：

全跨滿堂式支架共用鋼管為7 548 m，每米4.62 kg。

N3(1)=7 548×0.004 62×9.8=311.74 kN。

全跨用工字鋼6 m 8根，12 m 8根，共計144 m，采用40a型工字鋼，每米67.6 kg。

N3(2)=144×0.067 6×9.8=95.4 kN。

N3=N3(1)+N3(2)=437.14 kN。

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(3 187.2+278.86+437.14+119.35+15.76+21.17+650)×1.2+(200+400+162.72)×1.4=6 719.18 kN。

4.2 中跨計算

1)梁體自重。

梁體的自重包括混凝土和鋼筋的自重，由于本橋為后張法，故不考慮鋼絞線的自重。

本跨混凝土總方量為207.7 m3，混凝土自重為24 kN/m3，即2.45 t/m3。

N1=207.7×24=4 984.8 kN。

全梁鋼筋總質量為102.44 t，本跨總重：

N2=102.44÷72×32×9.8=446.18 kN。

2)支架及模板自重。

本跨滿堂式支架共用鋼管18 164 m，每米4.62 kg。

N3=18 164×0.004 62×9.8=822.4 kN。

箱梁內模采用高密度板，即橋梁專用模板，外模采用竹膠板，箱梁模板面積為：

外模：

底板：

S1=6×32=192 m2；

腹板：

S2=1.356×32×2=86.78 m2；

頂板：

S3=2×2×32=128 m2；

內模：

S4=(5+1.33)×2×32=405.12 m2；

N4=(S1+S2+S3+S4)×0.015×1.6×9.8=190.96 kN。

支架頂部設兩層方木，下層方木為10 cm×12 cm，直接搭于支架頂托上，沿橋長方向布置，上層方木為5 cm×8 cm，間距30 cm，沿橋橫向布置。上層方木長4 m的107根，長6 m的107根；下層方木長4 m的120根。

全橋方木自重:

上層方木:

V1=0.05×0.08×(4×107+6×107)=4.28 m3。

N5=4.28×0.6×9.8=25.17 kN。

下層方木:

V2=0.1×0.12×120×4=5.76 m3。

N6=5.76×0.6×9.8=33.87 kN。

3)施工人員及設備荷載。

均布活荷載取1.0 kN/m2，施工人員及設備荷載為：

N7=320×1.0=320 kN。

4)振搗混凝土產生的荷載。

振搗混凝土產生的荷載取2.0 kN/m2。

N8=320×2.0=640 kN。

5)混凝土對模板側面的壓力。

混凝土對側面產生的壓力取以下兩數的最小值。

p=0.22γt0β1β2υ1/2=0.22×2.4×200/(35+15)×1.15×1.0×1.58=3.84 kN/m2。

P=γH=2.4×1.356=3.25 kN/m2。

N9=320×3.25=1 040 kN。

6)傾倒混凝土產生的荷載。

傾倒混凝土產生的荷載取6 kN/m2。

N10=6×43.39=260.34 kN。

7)標準荷載為：

∑N=(N1+N2+N3+N4+N5+N6+N9)×1.2+(N7+N8+N10)×1.4=(4 984.8+446.18+822.4+190.96+25.17+33.87+1 040)×1.2+(320+640+260.34)×1.4=10 760.53 kN。

5 支架配置

5.1 中跨配置

1)橫向布置。

滿堂式支架橫向桿件的配置選取90 cm和60 cm兩種，在腹板的位置選取間距60 cm，在其他部位選取90 cm，在箱梁的頂板外側相隔90 cm增設立桿1排，橫向排列共21排。

2)縱向布置。

滿堂式支架縱向桿件的配置也選取90 cm和60 cm兩種，因在橋墩處有中橫梁，承力較重，所以選取60 cm間距，跨中選取90 cm間距，中橫梁處60 cm間距4個，其他部位90 cm間距30個，共用立桿39列。全跨共用立桿569根。

3)桿件根數。

立桿總根數為15×39=585根，扣除墩柱處立桿16根，共計569根。

桿件承力選取30 kN/根(橫桿1.2 m步距)，立桿總承力為：

569×30=17 070 kN>10 760.53 kN。

可以滿足承力要求。

5.2 邊跨配置

1)橫向布置。

滿堂式支架橫向桿件的配置選取90 cm和60 cm兩種，在腹板的位置選取間距60 cm，在其他部位選取90 cm，在箱梁的頂板外側相隔90 cm增設立桿1排，橫向排列共21排。

2)縱向布置。

滿堂式支架縱向桿件的配置也選取90 cm，60 cm和30 cm三種，因在橋墩處有中橫梁，承力較重，所以選取60 cm間距，跨中選取90 cm間距，鋼橫梁兩端承力點采用30 cm，支撐點處共計60 cm間距12個，30 cm間距6個，共用立桿21列。全跨共用立桿315根。

3)桿件根數。

立桿總根數為15×21=315根，扣除墩柱處8根，共計307根。

桿件承力選取30 kN/根(橫桿1.2 m步距)，立桿總承力為：

307×30=9 210 kN>6 719.18 kN。

可以滿足承力要求。

5.3 剪刀撐

支架搭設完成后，為保證支架的穩定性，在滿堂腳手架架體外側四周及內部縱、橫向每4排由底至頂設置連續豎向剪刀撐。由于架體搭設高度在8 m及以上，在架體底部、頂部及豎向間隔每2步分別設置連續水平剪刀撐。水平剪刀撐和豎向剪刀撐斜桿相交平面設置。剪刀撐寬度設置為8 m。

6 支架搭設

1)每搭完一步腳手架后，根據支架搭設圖校正步距、縱距、橫距及立桿的垂直度。

2)底座安放應符合下列規定：

a.底座、墊板均應準確地放在定位線上；b.墊板采用1.8 m×0.15 m×0.25 m的枕木。

3)立桿搭設應符合下列規定：立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其他各層各步接頭必須采用對接扣件連接；相鄰立桿的對接扣件不得在同一高度內，且應符合下列規定：兩根相鄰立桿的接頭不允許設置在同步內，同步內隔一根立桿的兩個相隔接頭在高度方向錯開的距離不小于500 mm；各接頭中心至主接點的距離不大于步距的1/3；開始搭設立桿時，應每隔6跨設置一根拋撐，直至支架安裝穩固后，方可根據情況拆除。

4)縱向水平桿搭設應符合下列規定：

a.水平橫桿全部采用碗扣式桿件；b.對接扣件的開口應朝上或朝內。

5)腳手架必須設置縱、橫向掃地桿。縱向掃地桿應采用直角扣件固定在距底座上皮不大于200 mm處的立桿上。橫向掃地桿也應采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。當立桿基礎不在同一高度時，必須將高處的縱向掃地桿向低處延長2跨與立桿固定，高低差不應大于1 m。

[1] JTJ 041—2000，公路橋涵施工技術規范.

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

[3] 鄭州至盧氏高速公路洛陽至洛寧段兩階段施工圖設計(第三冊 共五冊).

[4] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式腳手架安全技術規范.

[5] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術規范.

The erection and design scheme of cast-in-situ box girder full timbering

Sun Baohua

(TheFirstEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway15thBureauGroup,Xi’an710018,China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the design parameters and compilation basis of cast-in-situ box girder full timbering erection, discussed the foundation treatment scheme in full timbering erection, and elaborated the load calculation process, researched the specific measures of timbering configuration, to ensure the stability of timbering and the quality of beam body.

cast-in-situ box girder, full timbering, double bridging, load calculation

2015-09-12

孫保華(1976- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0175-04

U445

A