淺談滿堂支架現澆連續梁的支架計算

王軍 中交第四航務工程局有限公司

1.工程概況

某連續梁工程建設于廣東省佛山市南海區丹灶鎮南海工業園內，北江特大橋西引橋南廣雙線于線路里程NDK778+479.5處與銀海大道斜交，斜交角度為65°，連續梁為(40+64+40)m結構布置形式，全長145.2m。本項目連續梁橋主跨跨越銀海大道，連續梁梁底線型為拋物線，采用滿堂式碗扣支架施工。

2.現澆連續箱梁施工方案

以連續箱梁結構原理為基本依據，綜合考慮現澆混凝土施工要點，編制科學可行的現澆連續箱梁施工方案。從工藝流程來看，現澆箱梁施工涉及到的環節較多，主要包含：前期準備（場地清理、整平）→支架搭設→底模安裝→預壓作業→設置支座→鋼筋綁扎、預埋件安裝→混凝土灌注→混凝土養護→預應力張拉、封端→拆模、落架→公路路面恢復。

2.1 支架預壓

全面檢查支架與模板在安裝精度、尺寸等方面的情況，與設計圖紙要求對比分析；檢查各支架結構連接狀況，分析其是否具有穩定性；再檢查各零部件，如螺栓、拉桿的安裝情況以及模板油刷涂均勻性等。作為重要的準備工作，對后續混凝土澆筑效果的影響較為明顯，需落實到位。

在完成支架搭設并驗收合格后實施預壓作業，同時選擇合理的觀測點對預壓過程進行全程檢測。加載重力根據梁體自重的1.2倍進行確定，加載過程中應密切檢測支架各部分發生的沉降量并及時準確記錄，同時與設計的沉降量進行核對。

堆載材料及加載順序：通過混凝土預制塊實施加載預壓，加載時先從梁的中間部分逐漸向兩端進行均勻加載，在卸載時順序相反，先卸載兩端再卸載中間部分，以此確保在箱梁澆注混凝土其外形及拱度能夠符合設計值，經過支架預壓處理可以改善箱梁受力狀況，避免變形。支架加載和卸載期間都要做好沉降監測工作，必須在正式加載前檢測一次，將所得結果作為觀測的零點。

沉降觀測要具有持續性，預壓和卸載時都不可中斷觀測。加載和預壓均采取分級的方式，及時測量各級荷載條件下的相關數據并記錄。完成卸載后將獲得豐富的觀測數據，整理后編制彈性變形圖和非彈性變形圖，結合圖中的變化規律加以分析，確定彈性變形調整方式及具體變動幅度。

2.2 模板調整

在搭設碗扣支架之前，首先應布置好底托，當拼裝好第一層模板后，工程技術人員應檢查模板的平整度，當出現較大高度差時，需用底托予以調平。立桿上加設縱橫剪刀撐，每隔4排加設一個縱橫剪刀撐，傾斜角度控制在45度與60度之間。頂托與底托的外露部分不得超過20cm，如果自由端長度超過30cm，必須加設水平桿鎖定，以確保支架的安全性。

以預壓加載期間產生的變形量為主要依據，綜合考慮模板的預拱度，設置三角形木楔，使模板標高滿足要求，必要時可使用調節螺絲。

2.3 支座安裝

支座安裝作業發生于梁底面，此過程中需注重如下幾點：（1）橋位制梁前首先將支座固定在墊石上，然后在支座周圍進行底模的拼裝，接著澆灌混凝土。（2）合理調整活動支座的預偏量，需考慮到溫度的影響，對上下蓋板采取臨時鎖定措施。（3）檢驗混凝土的強度，當滿足設計強度要求后即可拆底模，實現梁體受力體系的轉換，并解除臨時鎖定。

2.4 支架布置

本方案連續梁橋主跨跨越銀海大道，連續梁梁底線型為拋物線，采用滿堂式碗扣支架。支架為碗扣式支架，選用材料為φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管，檢驗實際受力情況，在此基礎上確定橫向間距，將縱向間距統一設置為60cm。立桿步距設為1.20m，考慮到頸部與底部的特殊性，該處的立桿間距縮小至60cm，從而確保穩定性。

3.荷載計算

3.1 荷載分析

分析現澆箱梁的基本特點，考慮支架系統中出現的各類型荷載，具體做如下分析：（1）q1—混凝土自重，此處取值為2600kg/m3；（2）q2—各模板的支撐荷載，此處考慮的是均布荷載值，具體為1.0kPa；（3）q3—施工作業產生的荷載，依然考慮的是均布荷載，該值為3.5kPa，可分為如下幾部分：人員與各類機械設備共1.0kPa、振搗作業形成的荷載2.0kPa、為滿足施工需求搭建的腳手架重0.5kPa。（4）q4—支架自重，諸如立桿、斜桿等。（5）q5—風荷載。

3.2 荷載計算模型

碗扣支架加密作業要充分考慮到梁體腹板位置，根據實際情況靈活調整。取最不利結構，此條件下借助Midas Civil建模，自重取銀海大道連續梁A0段截面（即結構中的最大截面），縱向取0.6m，此條件下以集中荷載的方式實現等效加載，作用部位為立桿頂端。關于支架體系的選擇，此處為最小截面處的支架，按照相同的方式加載模板自重和施工荷載，水平處風荷載以線荷載的方式施加至側面的立桿處。充分考慮支架體系自重，以此為依據展開支架穩定性驗算。

3.2.1 新澆混凝土及鋼筋等效自重q1計算

根據銀海大道連續現澆箱梁結構特點，為更高效的計算箱梁自重，此處選擇的是A0段截面，檢驗其支架體系受力狀況。關于頂板處的自重等效集中荷載q1，可按照式（1）求得：

式（1）中，ρ—鋼筋混凝土密度，2.6t/m3；g-重力加速度，取9.8m/s2；h—頂板高度，取0.69m；b—縱向支架跨度，0.6m；l—橫向支架跨度，0.9m。經計算，頂板自重等效集中荷載為9.5kN。

同理，腹板自重等效集中荷載依據上式（1）計算，其中腹板高度取5.2m，縱向支架跨度，0.6m；橫向支架跨度設為0.3m，根據上述信息展開腹板自重等效集中荷載的計算，所得結果為23.9kN。

3.2.2 模板等效自重計算q2計算

頂板處集中荷載q2按下式（2）計算：

式（2）中，p—均布荷載，取1kN/m2。經計算，頂板處集中荷載為0.54kN。

同理，腹板處集中荷載為0.18 kN。

3.2.3 施工荷載計算q3計算

以上述式（2）為依據計算，均布荷載p取3kN/m2。結果表明，頂板、腹板兩處各自的集中荷載分別對應的是1.9kN、0.63kN。

4.結構檢算

4.1 碗扣式鋼管支架立桿強度及穩定性驗算

從碗扣式鋼管支架的工作特點來看，為典型的桿式結構，立桿是關鍵的構件，具備承受豎向荷載的能力，但立桿與橫桿采取的是軸心連接的方式，相比于扣件式鋼管腳手架而言，橫桿的設置方式有所不同，通過上、下碗扣可緊鎖“├”型插頭，有效約束立桿側向變形，基于此方式，碗扣式鋼管架具備更強的承受能力，相比扣件架增幅可達到35%甚至更多。

模板支架立桿是重要的構件，分析其強度與穩定性，使用Midas Civil創建模型，具體有：選擇的是φ48×3.5mm鋼管，以梁單元為基礎創建立桿，橫桿與斜桿通過釋放梁端彎矩約束實現其二力桿的受力特征，立桿底端的約束均為鉸接，由軟件計算結果可知，在澆筑混凝土之前，組合風荷載可得支架的最大剪力0.30kN。

驗算桿件抗彎強度，計算方式如式（3）所示：

式（3）中，Qb—下碗扣抗剪強度設計值，取60kN。

由此表明，碗扣節點的承載力較好，可滿足設計要求。

4.2 滿堂支架整體抗傾覆驗算

本計算書考慮在澆筑混凝土之前，取50年一遇的大風組合是對滿堂支架的整體穩定最不利的，此組合反力計算結果最小為0.2kN，不存在拉力。總體上，本碗扣式滿堂支架安全可靠，設計方案具有可行性。

5.結束語

本文針對跨線橋連續梁現澆方案展開系統性分析，體現在強度、變形、穩定性等方面，得知該連續梁的整體性能較好，與施工要求相符。通過地基處理，有助于改善基礎受力狀況，提高其承載力，方案切實可行。支架穩定性是確保現澆施工質量的關鍵，需對其做系統性分析，確保各環節施工作業萬無一失。