盤扣支架在現澆箱梁施工中的應用

余孟軍，朱躍球

0 引言

承插型盤扣支架在2010年已發布了國家行業標準，主要應用于建筑工程。公路橋梁開始應用該型支架大約在2014-2015年，隨著四新技術(采用新技術、新工藝、新材料、新設備的技術)的推廣應用，經過在公路橋梁工程中的積極探索，盤扣支架的應用越來越廣。本文以重慶九永一分部三界互通津馬大橋第一聯現澆箱梁為例，介紹了盤扣支架的主要計算內容及支架搭設要求，證明了盤扣支架在現澆箱梁施工中的適用性。

1 支架簡介

盤扣支架，即承插型盤扣式鋼管支架，由熱浸鍍鋅立桿、水平桿、斜桿、可調底座及可調頂托等構配件構成(見圖1)。立桿采用套管或連接棒承插連接，水平桿和斜桿采用桿端扣接頭卡入連接盤，用楔形插銷快速連接，形成結構幾何不變體系的鋼管支架。立桿常見規格有0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m和3.0 m，水平桿常見規格有0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m，豎向斜桿可根據立桿和水平桿組成相應尺寸的直角三角形。

圖1 盤扣支架結構示意圖

2 工程概況

三界互通津馬大橋，起止樁號為K2+818.75～K3+157.25，橋梁全長338.5 m，為(3×35 m+3×35 m+35 m+49.5 m+35 m)現澆箱梁。第一聯現澆箱梁(3×35 m)梁高2.0 m，梁頂寬16.75 m，梁底寬12.5 m，箱梁混凝土1 480 m3。單跨箱梁標準段長18 m，端橫梁及中橫梁長3.55 m，過渡段長13.45 m。箱梁標準斷面如圖2所示。

圖2 箱梁標準斷面圖(單位：cm)

3 支架布置及優勢

3.1 盤扣支架布置

盤扣支架立桿在梁端及跨中縱向步距為90 cm，標準段為150 cm；橫向在腹板處步距為90 cm，箱室處為120 cm。水平桿最大步距為1.5 m。豎向斜桿按矩陣型布置。水平層斜桿采用普通扣件鋼管，每4～6個水平桿步距設置一層。立桿頂部橫向布置Ⅰ14工字鋼橫梁，縱向采用Ⅰ10工字鋼(間距25 cm)，底模板采用厚1.8 cm竹膠板。

3.2 盤扣支架的優勢

3.2.1 功效高

構造簡單、拆裝簡便、快速，完全避免了螺栓作業和零散扣件的丟損。接頭拼裝拆速度比普通碗扣式腳手架快5倍以上，拼拆使用人力較少，工人用一把鐵錘即可完成全部作業，省時省力。

3.2.2 空間性大

3.2.3 承載力大、安全可靠

接頭設計時考慮到自重力的作用，使接頭具有可靠的雙向自鎖能力，作用于橫桿上的荷載通過盤扣傳遞給立桿，盤扣具有很強的抗剪能力。立桿連接是同軸心承插，節點在框架平面內，接頭具有抗彎、抗剪、抗扭力學性能，結構穩定，承載力大。

3.2.4 便于管理

維修少、裝卸快捷、運輸方便、易存放，橫桿可提前拆下周轉，省材省時。

3.2.5 外形美觀壽命長

盤扣支架采用承插式連接，拋棄了螺栓連接，構件經碰耐磕，拼拆方便。徹底摒刷漆和噴漆的表面處理，采用統一的熱鍍鋅表面處理，減少了高額的人均保養成本，延長了鋼管壽命15～20年。

3.2.6 功能性齊全應用廣

盤扣式腳手架采用統一的500 mm盤距，規格多，連接方便，搭配立桿橫桿、斜桿及三腳架可以搭設成不同形狀不同功能的模板支架，滿足各樣式的搭建需求。

4 支架受力計算

4.1 立桿受力計算

鋼材彈性模量E=2.06×105MPa，重度rc=26 kN/m3，恒載系數1.2，活載系數1.4，施工人員及機械活載1.0 kN/m2，模板重量2.5 kN/m2，振搗荷載約2.0 kN/m2，傾倒荷載2.0 kN/m2。

(1)箱梁標準段取立桿縱向步距1.5 m計算，支架總荷載796.70 kN，箱梁標準斷面面積11.735 m2，荷載按照面積分配，立桿頂端工字鋼作為連續梁，立桿荷載布置如圖3所示。

圖3 立桿荷載布置圖(單位：cm)

根據立桿荷載布置圖，利用Madis Civil2015進行受力檢算，立桿受力如圖4所示。

(4)巴里坤膨潤土礦的膠質價、膨脹容、比表面積性能比較好，離子交換量較高，說明巴里坤膨潤土的品味較高，其利用價值也比較高。

圖4 立桿受力圖(單位：kN)

(2)箱梁梁端取立桿縱向步距0.9 m計算，支架總荷載888.69 kN，箱梁梁端斷面面積26.36 m2，荷載按照面積分配，立桿頂端工字鋼作為連續梁，立桿荷載布置如圖5所示。

圖5 立桿荷載布置圖(單位：cm)

根據立桿荷載布置圖，利用Madis Civil2015進行受力檢算，立桿受力如圖6所示。

圖6 立桿受力圖(單位：kN)

4.2 立桿受力驗算

盤扣立桿規格為φ60×3.2 mm，材質Q345B，抗壓強度f=300 N/mm2，彈性模量E=206 000 N/mm2，截面積A=571 mm2，回轉半徑i=20.10 mm。

水平桿標準步距h=1.5 m，立桿計算長度lo=ηh=1.2×1.5=1.8 m。水平桿步距η為1.5 m時，取值1.2(《建筑施工承插型盤扣件鋼管支架安全技術規程》JGJ 231-2010)。

立桿長細比λ=lo/i=90，對應折減系數Ψ=0.550(《建筑施工承插型盤扣件鋼管支架安全技術規程》JGJ 231-2010，表D-2 Q345鋼管軸心受壓構件的穩定系數Ψ)。

鋼管允許承受荷載R=ΨfA=0.55×300×571×10-3=94.22 kN。箱梁標準段立桿最大荷載為80.50 kN，安全儲備系數K=94.22/80.5=1.17；梁端立桿最大荷載為84.82 kN，安全儲備系數K=94.22/84.82=1.11。

4.3 地基承載力計算

盤扣立桿在梁端最大荷載84.82 kN，可調底座尺寸為15×15 cm，基礎采用15 cm厚C15混凝土(抗壓強度8.5 MPa，8.5×103×0.15×0.15=191.25>84.82 kN)，按照剛性角45°即有效承載面積0.45×0.45 m2計算，則基底要求承載力P=84.82/(0.45×0.45)=418.86 kPa。

基礎底換填1 m厚隧道洞渣碎石土，分2層壓實，要求壓實度≥96%，22 t壓路機碾壓6遍。

地基由基礎傳來的附加應力為：

(1)

式中，L——基礎的長度(m)；

b——基礎的寬度(m)；

hs——換填層的厚度(m)；

σ——基底處的設計應力(kPa)；

θ——換填層的壓應力擴散角，碎石土近似取值35°。

換填層底面下臥層地基同時還受到換填層本身及回填土的重力，因此地基下臥層的總應力為：

σH=σh+rshs+rh。

式中，rs——換填土的容重(kN/m3)，取值18 kN/m3；

r——回填土的容重(kN/m3)，不回填取值0；

h——基坑回填土的厚度(m)，不回填取值0。

根據上述公式，可計算出換填深度1 m時地基承載力要求為≥75.06 kPa。

5 支架構造要求

(1)當地基高差較大時，基礎應整理成臺階，按照盤扣節點50 cm設置；(2)支架可調托座調節絲桿外露長度應≤30 cm，作為掃地桿的底層水平桿離地高度應≤55 cm；(3)支架可調頂托伸出頂層水平桿的長度≤65 cm，插入立桿長度≥15 cm；(4)支架頂層、底層的水平桿均應比標準步距少一個盤扣間距；(5)支架高度在8 m以下時，架體外側四周應滿布豎向斜桿，底層及頂層應設置水平層斜桿，豎向斜桿每5跨設置；(6)支架高度>8 m時，由立桿、水平桿及豎向斜桿組成的桁架小單元應按照矩陣型或梅花型布置；(7)立桿的垂直偏差不大于架高的1/500，且≤50 mm。

6 結語

隨著三界互通津馬大橋第一聯現澆箱梁的成功澆筑，盤扣支架的安全可靠性獲得了驗證。從本質上來說，盤扣支架是碗扣支架的改進型，仍屬于滿堂支架范疇。盤扣支架通過立桿規格的加強，獲得較大的單桿承載力；通過對斜桿的標準化，獲得了桁架式的穩定小單元結構，使得支架整體更加穩定；通過利用型鋼的優良抗彎性，實現了桿件步距的較大化。綜合來說，盤扣支架標準化程度更高，搭設便捷、安全可靠、外觀形象更好。

[1]JGJ231-2010，建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程[S].

[2]JGJ 300-2013，建筑施工臨時支撐結構技術規范[S].