現澆梁滿堂碗扣支架施工探討

□郭燕麗（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概況

包莊西生產橋是包莊和小李莊主要的生產道路。該橋設計凈寬為3.50m，總干渠設計樁號SH(3)125+593.974。橋位處地面高程117.05～116.78m，總干渠渠底高程116.97m，一級馬道高程125.47m，屬半挖半填渠段，內水控制，一級馬道即為防洪堤。橋面高程為127.739～129.32m。路渠夾角90°，橋長按渠道正交開口布置。橋跨布置為33m+40m+33m，橋型為現澆等截面預應力混凝土箱形連續梁，梁高2m，橋梁全長106m。下部橋墩采用獨柱式結構，鉆孔灌注樁基礎；橋臺采用肋板式結構，承臺接灌注樁基礎。橋頭左、右岸引道均以彎道與原路相連，左、右岸分別采用2.98%、2.99%縱坡與原路面連接，邊坡采用總干渠邊坡防護方式。主橋上部結構為預應力混凝土連續箱梁，全寬4.50m，梁高為2.00m，頂板厚度為0.20m，底板厚度為20～40 cm，中橫梁底寬2.50m，端橫梁底寬4.50m，腹板寬0.35～0.60m。全聯采用滿堂支架法現澆施工。

2 現澆箱梁滿堂支架設計方案

現澆梁底至墊層上平面的高度為7.20m，基面采用20 cm厚的C20混凝土，擬采用Φ48×3.50mm碗扣式滿堂支架搭設，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調底座（直徑35mm，長600mm，鋼托）、立桿可調托撐。立桿頂托上橫向設8#槽鋼（兩根槽鋼背向放置），間距0.60m；橫向8#槽鋼上設5 cm×10 cm的縱向方木，間距0.15m。模板采用15mm厚的優質竹膠合板，橫板邊角宜用5 cm厚木板進行加強，防止轉角漏漿或出現波浪形，影響外觀。

跨中立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為60 cm×90 cm×120 cm支架結構體系，支架底層縱、橫向設掃地桿，距地面的高度350mm；支架縱橫均設置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每2.40m設一道，縱橋向斜撐每2.70m設一道，底部均貼地面，與地面夾角53°。

橋墩兩側立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為60 cm×60 cm×120 cm支架結構體系，支架底層縱、橫向設掃地桿，距地面的高度350mm；支架縱橫均設置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每2.40m設一道，縱橋向斜撐每2.40m設一道，底部均貼地面，與地面夾角56°。

3 現澆箱梁支架驗算

本計算書分別以中支點最大截面預應力混凝土箱形連續梁（單箱單室）和跨中等截面預應力混凝土箱形連續梁（橫隔板）處為例，對荷載進行計算及對其支架體系進行檢算。

4 荷載計算

4.1 荷載分析

根據本橋現澆箱梁的結構特點，在施工過程中將涉及到以下荷載形式：

q1值：要施工的橋梁箱梁的自身荷載力，新澆筑的混凝土密度值取2600 kg/m3。

q2值：橋梁箱梁模板外模、底模、內模的支撐載荷。如果按照載荷力均勻分布來計算，則q2＝1.00 kPa，是相對安全的值。

q3值：施工過程中施工機具、施工材料和施工人員的荷載。

q4值：在混凝土振搗施工過中產生的荷載力，這種荷載對底板的荷載力值取2.0 kPa，對側板的荷載力值取4.00 kPa。

q5值：施工中新澆筑完成的混凝土，對側向模板的壓力。

q6值：施工過程中傾倒混凝土時，對模板產生的水平方向荷載力取2.00 kPa。

q7值：施工支架的自身重量。

4.2 荷載組合

4.2.1 底模及支架系統計算

強度計算：Q1=q1+q2+q3+q4+q7

剛度檢算：K1=q1+q2++q7

4.2.2 側模計算

強度計算：Q2=q5+q6

剛度檢算：K2=q5

4.3 荷載計算

4.3.1 箱梁自重—q1計算

根據現澆箱梁結構特點，我們取B－B截面（中支點橫隔板兩側）、A－A截面（跨中橫隔板梁）兩個代表截面進行箱梁自重計算，并對兩個代表截面下的支架體系進行檢算，首先分別進行自重計算。

B-B截面（中支點橫隔板梁兩側）處q1計算

根據橫斷面，用CAD算得該處梁體截面積A=3.78m2則：

取1.20的安全系數，

則q1＝39.3×1.20＝47.16 kPa

注：B—箱梁底寬，取2.50m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內計算偏于安全。

A-A截面（跨中橫隔板梁）處q1計算

根據橫斷面圖，用CAD算得梁體截面積A=2.66m2則：

取1.2的安全系數，

則q1=27.66×1.2=33.19 kPa

注：B—箱梁底寬，取2.50m，將箱梁全部重量平均到底寬范圍內計算偏于安全。

4.3.2 新澆混凝土對側模的壓力—q5計算

因現澆箱梁采取水平分層以每層30 cm高度澆筑，在豎向上以V=1.20m/h澆筑速度控制，混凝土入模溫度T=20℃控制，因此新澆混凝土對側模的最大壓力

q5=Pm=K×r×h

K為外加劑修正稀數，取摻緩凝外加劑K=1.2

則q5=52.80 kPa

4.4 結構檢算

4.4.1 滿堂碗扣式支架的立桿強度和穩定性的驗算

滿堂碗扣式鋼管腳手架是一種屬于桿支撐式的鋼架支護結構，它是以豎向載荷受力的立桿為主要作用，但是因為立桿與橫桿之間是由軸心連接的，立桿的上下碗口把橫桿的“├”型插頭緊緊地固定牢靠，從而對受壓后的立桿產生側向較強的約束力，經過大概測算滿堂碗扣式鋼管之間的穩定承載能力比一般的鋼管扣架承載力高出20%，更高的時候甚至能超過35%。

4.4.2 立桿強度驗算

根據立桿的設計允許荷載，中支點橫隔板A-A截面處受力最大，當橫桿步距為120 cm，縱橫向間距0.60m時，立桿可承受的最大允許豎直荷載為[N]=30 kN（參見公路橋涵施工手冊中表13－5碗口式構件設計荷載[N]=30 kN、路橋施工計算手冊中表13－5鋼管支架容許荷載[N]=30.70 kN）。

立桿實際承受的荷載為：N=1.20（NG1K+NG2K）+0.85×1.40ΣNQK，則：

NG2K=0.62×q2=0.36 kN

ΣNQK=0.62(q3+q4+q7)=1.84 kN

于是：N=23 kN

由計算結果可知N的值<[N]＝30 kN1.70MPa，因此立桿的強度符合要求，在安全范圍之內，可以采用。

4.4.3 滿堂碗扣式支架抗傾覆值的驗算

依據相關規范餓要求可知，滿堂碗扣式支架在自重和風荷栽作用下，傾覆穩定系數≥1.30。

跨中支架寬6m，長40m采用60 cm×60 cm×120 cm跨中支架來驗算全橋：

支架橫向46排；支架縱向11排；高度7.20m；頂托8#槽鋼=46排；

立桿需要長度L1=11×46×7.20=2980.80m

縱向橫桿需要L2=46×7.20/1.20×40=11040m

橫向橫桿需要L3=11×7.20/1.20×4.8=259.20m

故：鋼管總重T1=（L1+L2+L3）×3.84=54.72 t

頂托TC60總重為：T2=2.32 t

則：q=558.99 kN

穩定力矩=y×Ni=2.4×558.99=1341.58 kN.m

跨中40m共受力為：q=0.5×7.2×40=144 kN

傾覆力矩=q×5=144×5=720 kN.m

K0=穩定力矩/傾覆力矩=1341.58/720=1.86>1.30

計算結果說明本方案滿堂支架滿足抗傾覆要求。

4.4.4 方木的撓度值驗算

本施工方案中箱梁底模底面縱橋向采用5 cm×10 cm方木，間距按L=15 cm進行受力計算。

因為5 cm×10 cm型號的方木，慣性矩為I=(bh3)/12=4.17×10-6m4

所以5 cm×10 cm型號的方木的最大撓度為：

fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]

=0.43×10-54m。

由計算結果可知5 cm×10 cm方木的最大撓度值0.43×10-5m，<3.75×10-4m，因此方木撓度滿足要求，在安全使用范圍之內，可以使用。

4.4.5 滿堂碗口支架橫橋向槽鋼驗算

該項目的施工方案中，根據施工的具體情況WDJ多功能碗扣，架頂托上橫橋向采用間距為0.60m均有布置的8#型槽鋼，。

4.4.5.1 單根槽鋼鋼強度檢算

單位長度上的荷載為：

梁所需要的截面抵抗矩為：

查《橋涵計算手冊》得8#槽鋼:Ix=101 cm4；Wx=25.30 cm3

8#槽鋼自重為0.08 kN/m(查橋涵手冊)

總彎距Mx=11.45 kN·m

（臨時結構，取1.30的容許應力增加值）

支點處剪力為：Qx=65.54 kN

δ 為腹板板厚度δ=12mm

4.4.5.2 槽鋼跨中撓度驗算

8#槽鋼單位長度上的荷載標準值為：q=21.19+0.66=21.85 kN/m

8#槽鋼剛度滿足要求，所以采用8#槽鋼。

5 結語

施工過程中還需要注意對碗扣支架進場檢查與驗收，做好支架搭設施工要求及技術措施的施工組織方案，并按照模板支架立桿、水平桿的構造及滿堂模板支架的支撐設置應符合下列規定和要求做好對支架安裝和拆除，過程中還應注意觀測支架預壓及沉降等問題，確保支架搭設和拆除安全。

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