預應力現澆箱梁滿堂支架施工技術探討

李薇

（廣州市公路工程公司，廣東廣州 510075）

?

預應力現澆箱梁滿堂支架施工技術探討

李薇

（廣州市公路工程公司，廣東廣州 510075）

摘要：結合工程實例，介紹了預應力現澆箱梁支架設計方案并對其內力、強度、剛度等進行了驗算，從支架地基處理、搭設、預壓、現澆箱梁砼澆筑、預應力張拉、壓漿等方面介紹了預應力現澆箱梁滿堂支架施工技術及工藝要求，為類似工程建設提供借鑒。

關鍵詞：橋梁；預應力；現澆箱梁；支架；施工技術

某項目橋梁第三聯跨徑4×54 m，上部構造為變寬單箱五室箱形結構，箱梁總寬由30 m變化至18.5 m，梁高為2.9 m，單側翼板寬2.5 m，箱室底板寬從25 m變化至13.5 m；箱梁頂板厚25 cm，腹板厚40（跨中）～80 cm（跨端），底板的厚22（跨中）～42 cm（跨端），翼板厚18（端部）～50 cm（根部）。箱梁采用橫向變高形式調橫坡，梁底橫向保持水平，箱梁全部位于超高段。該聯箱梁累計鋼筋量789 t，砼方量4 602 m3，采用滿堂支架進行施工。

1　支架設計方案

1.1 基礎處理

支架基礎寬度按箱梁寬度兩側各加1 m，在該范圍內徹底清除地基表層不良土層、泥漿，處理坑洞，平整后的地面應找平，經20 t壓路機振動碾壓密實，碾壓后表面應無明顯輪跡，壓實度應達到96%以上。處理表層土后，其上鋪20～30 cm厚石渣，找平后在石渣墊層上澆筑15 cm厚C20砼。場地箱梁外排水溝設0.3%縱坡排水，支架側邊各1 m處設置邊溝排水。地基標高根據場地平整后確定。

1.2支架搭設

該項目設計采用?48×3.5 mm碗扣式鋼管支架，?48鋼管立桿的縱、橫向間距為120 cm，在箱梁腹板及橫隔梁位置縱向加密，間距為30 cm。橫向剪刀撐間距360 cm；縱向剪刀撐布置在外側周邊及中間腹板位置，間距約@340 cm；水平剪刀撐設置三道，即頂部、中間高度、底部位置各一道。縱、橫向剪刀撐采用?48×3.5 mm鋼管，與地面斜角45°～60°，下到底、上到頂，并與立桿全部用扣件扣牢。在支托上縱向鋪設單層（10×10）cm木方@60 cm。在縱向木方上橫向鋪設單層（10×10）cm木方，間距為底板位置35 cm，橫梁及腹板位置25 cm。現澆箱梁內外側模板均采用木膠合板。

1.3模板支架計算

1.3.1基本資料

（1）材料強度。根據GB 50017-2012《鋼結構設計規范》及GB 50005-2003《木結構設計規范》，各種材料的容許應力如下：1）建筑木膠合板模板。抗彎強度［σw］=20 MPa，抗剪強度［τ］=1.0 MPa，彈性模量E=4×103MPa。2）木方（廣東松）。順紋壓應力和順紋彎曲應力容許值［σ］=［σw］=12 MPa，順紋彎曲剪應力［τ］=1.9 MPa，彈性模量E =9×103MPa。

（2）計算基本公式為：

式中：G為恒載，包括模板、支架和新澆砼的自重；V為動載，包括施工人員、物料及設備的自重，振搗砼時產生的荷載，砼對模板的側壓力，傾倒砼時產生的荷載等。

（3）計算荷載。1）模板和支架自重。木材容重γ1=8 k N/m3；底模板厚18 mm，P11=γ1h1=8 ×0.018=0.144 k N/m2；木方規格為（10×10）cm，P12=8×0.1×0.1=0.08 k N/m；?48×3.5鋼管6 kg/m，P14=0.006×9.8=0.059 k N/m。2）砼重力。砼容重γ=26 k N/m3，分別以腹板、底板和橫梁進行驗算。底板，P21=γh=26×（0.42+0.25）= 17.42 k N/m2（為保證支架安全，漸變為42 cm進行驗算）；腹板，P22=γh=26×2.9=75.4 k N/m2；橫梁，P23=γh=26×4=104k N/m2。3）施工人、機、料荷載。計算模板和小楞時，P=2.5 k N；計算大楞時，P31=1.5 k N/m2；計算支架立柱時，P32=1 k N/m2。4）振搗砼時對水平模板的施工荷載P4=2 k N/m2。

（4）荷載組合。強度按1.2×（模板和支架自重+砼重力）+1.4×（施工人、機、料荷載+振搗砼時對水平模板的施工荷載）計算；剛度按模板和支架自重+砼重力計算。

教師結合函數動點問題提出該圖中共有幾個動點？學生在回答兩個動點后教師再次提問：動點引發的變量有哪些，不變量有哪些？并將對應線段的長進行表示。這時學生可較好地明確，該問題的變量主要為OQ、QA、OP以及PB線段的長度，不變量為∠BOA的大小、△AOB各角的角度以及△AOB實際面積等。其主要作用是讓學生自主完成兩個以及兩個以上的問題，使學生進行自主學習，并讓學生更好地對問題中的各種數據信息進行分析與處理，為了解函數問題中變量與不變量創建條件。

（5）風荷載計算（驗算支架穩定性）。1）橫橋向風荷載標準值。參照JTG D60-2004《公路橋涵通用設計規范》，風荷載標準值Fwh按式（1）計算。2）風荷載產生的軸向力Q5按式（2）計算，驗算立桿時力太小，不組合計算。

式中：K0為設計風速重現期換算系數，施工架設期橋梁取K0=0.75；K1為風載阻力系數，K1=1.8；K3為地理地形條件系數，山間盆地、谷地取0.8；Wd為設計基準風壓（k N/m2），Wd= W0（K2K5）2=0.637；W0為基本風壓值，支架高度為9～14 m時，廣州地區按10年一遇的頻率，離地高度10 m時W0=0.3 k N；K2為風速高度變化修正系數，支架14 m時按鄉村建筑物稀少地區（B類地區）考慮，K2=1.056；K5為陣風風速系數，K5=1.38；Awh為橫向迎風面積（m2）。

根據式（1），支架高度14 m時，每延米橫橋向風荷載標準值Fwh=0.75×1.8×0.9×0.8×0.637 ×14×1=8.67 k N。

式中：H為支架最大高度，H=14 m；L為支架底寬；n為立桿根數，n=38根。

1.3.2底模板、小楞、大楞強度和剛度驗算

分別對底模板底板（空腹位置，橫橋向10 cm× 10 cm木方鋪設，間距為35 cm）和腹板（橫橋向10 cm×10 cm木方鋪設，間距為25 cm），選擇縱向1 m模板進行驗算；小楞（橫橋向單層10 cm×10 cm木方）底板［空腹位置，橫橋向采用10 cm×10 cm方木鋪設，間距35 cm，支撐木方（順橋向）間距60 cm］和腹板（橫向采用10 cm×10 cm方木鋪設，間距25 cm，支撐木方間距60 cm）進行驗算；大楞（縱橋向10 cm×10 cm木方）底板（空腹位置，大楞采用10 cm×10 cm方木鋪設，間距60 cm，支撐鋼管架間距60 cm）和腹板（大楞采用10 cm×10 cm方木鋪設，間距60 cm，支撐鋼管架間距為30 cm）進行驗算。驗算結果見表1。

表1　底模板、小楞和大楞驗算結果

1.3.3?48鋼管立桿受力計算

每根立柱所承受的堅向力按其所支撐面積內的荷載計算，忽略方木小楞自重不計，則大楞傳遞的集中力（腹板區域采用60 cm×30 cm，其他區域均采用60 cm×60 cm搭設形式，以腹板位置進行驗算）P1=［1.2×75.4+1.4×（2.0+2.0+2.5）］×0.6 ×0.3=17.9 k N。滿堂式碗扣支架按14 m高計，其自重g=14×0.235=3.29 k N。單根立桿所承受的最大豎向力N=17.9+3.29=21.19 k N。查閱《建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范》，步距1.2 m，支撐架單根立桿設計荷載為30 cm。

（1）立桿穩定性。橫桿步距為1.2 m，故立桿計算長度為1.2 m。長細比λ=L/i=1 200/15.78 =76＜80，?=1.02-0.55［（λ+20）/1 000］2= 0.513，則［N］=?A［σ］=0.513×489×215=53.93 k N，N＜［N］，合格。

1.3.4地基承載力計算

支架通過底托、方木板（4 cm×30 cm）坐于基底面上，基底面采用15 cm C20砼層硬化，基底承載力最小可達2 MPa，即［fg］=2 MPa。碗扣式支架下墊4 cm×30 cm木方，由于支架底托直接作用在木板上，基底采用C20砼進行硬化處理，較為平整，可將木方參照為剛性材料。

由立桿穩定計算得N=21.19 k N，P=N/A= 21.19/（0.3×0.3）=235 k N/m2。地基采用15 cm C20砼硬化，考慮砼抗彎拉，地基承載力≥200 k Pa，即壓實度達到95%，20 t壓路機無明顯輪跡。

2　滿堂支架施工工藝及要求

滿堂支架搭設前，嚴格對地基進行處理，以免地基下沉導致砼澆筑時支架坍塌，或由于地基持續下沉導致現澆箱梁產生裂縫，影響橋梁的使用壽命。

2.1支架搭設的一般要求

（1）模板、支架用鋼材、膠合板需用符合設計要求的材料制作，鋼材以GB/T 700-2006《碳素結構鋼》為標準。

（2）對鋼管構件的外觀尺寸和形狀尺寸進行檢查，有凹痕、彎曲、腐蝕嚴重等較大缺陷者禁止使用。

（3）在?48鋼管支架底部，沿縱橫向設置掃地桿，掃地桿離地高度為30 cm左右。立桿底部設置木方或模板墊板。?48鋼管兩個方向的垂直度控制在20 mm以內。

（4）驗算模板、支架及拱架的剛度時，其變形值不得超過下列數值：1）結構表面外露的模板，撓度為模板構件跨度的1/400；2）結構表面隱蔽的模板，撓度為模板構件跨度的1/250；3）支架載后撓曲的桿件（橫梁、縱梁），其彈性撓度為相應結構跨度的1/400；4）鋼模板的面板變形為1.5 mm。

（5）澆筑砼前，模板應涂刷脫模劑，外露面砼模板的脫模劑應采用同一品種，不得使用廢機油等油料，且不得污染鋼筋及砼的施工縫。

（6）支頂上澆筑箱梁時，各構件會產生一定的撓度，施工中支頂需預增加一定的預拱度。

（7）支架使用過程中應避免產生偏心荷載，如泵送砼時。應隨澆隨搗，以免產生較大的集中荷載，使支架偏心受荷。裝卸其他物料時應防止支架產生偏心、振動和沖擊。

（8）上部砼結構強度達到95%以上時方可拆卸支架。拆除由上而下進行，先裝部分后拆，后裝部分先拆；先拆除非承重部分，后拆除承重部分。嚴禁上下同時作業。

2.2碗扣式鋼管支架搭設工藝

（1）碗扣式鋼管支架搭設的工藝流程為基礎處理→安放墊板→安放底座→豎立管、安裝橫桿組成方框→縱向裝橫桿加立管至需要長度→安裝剪刀撐、掃地桿→檢查支架。

（2）支架的搭設直接在砼墊層上進行。在砼墊層上拉線，安放底座。同一側底座應在一條直線上，應保持底座在同一水平線上，少量高差通過可調支座調整。

（3）立好橫向內外側2根立管，裝好2根橫向水平桿，其豎向間距至少1.2 m，形成一個方框。

（4）一人扶直方框架，另一個人將縱向水平桿一端插入已立好的立管最下面一個碗扣內，另一端插入第三根立管下碗扣內，裝上橫向水平桿，形成一個穩定的方格。

（5）繼續向縱向搭設直至所需長度，注意保證立管成行、水平成線。第一步縱向水平桿應拉線或用水準儀找平。

（6）水平桿葉片插入立管下碗扣時，應檢查葉片是否緊貼立管，而后將上碗扣套入所有的葉片，用手錘將上碗扣順時針方向打擊，使上碗扣螺栓臺階在定位銷下固定。

3　結語

普通預應力箱梁施工，滿堂支架搭設是其中一道關鍵施工工序。只有嚴格做好地基處理、支架設計及驗算、支架搭設、預壓等過程控制，才能有效防止支架坍塌等安全事故發生，保障施工項目的安全和質量。

參考文獻：

［1］ 陸信華.變截面預應力箱梁滿堂支架現澆施工技術［J］.上海公路，2012（2）.

［2］ 李常安.淺析現澆預應力砼連續箱梁滿堂支架施工技術及其質量控制要點［J］.城市建設理論研究，2012 （26）.

［3］ 李雄斌.現澆箱梁滿堂支架設計和計算探討［J］.公路與汽運，2011（3）.

［4］ 希文峰，黃羚.橋梁滿堂支架施工力學計算模型研究與應用［J］.公路與汽運，2012（2）.

［5］ 張鵬，肖緒文.客運專線現澆連續箱梁滿堂支架設計計算方法研究［J］.鐵道標準設計，2009（12）.

中圖分類號：U445.46

文獻標志碼：B

文章編號：1671-2668（2016）03-0208-03

收稿日期：2016-01-16