满堂支架施工设计方案

张晓华 耿东兴

满堂支架排布应在有一定的安全储备的前提下进行优化设计。支架步距60cm时单根立杆不得超过4t,步距120cm时单根立杆不得超过3t。为提高支架整体刚度,支架体系应保证其连续性尽可能少分区;分区的地方需采用卡扣连接。

1 工程概况及地质条件

本工程桥梁部分位于六路交叉的广场,顺时针方向依次为硅谷大街北段、四环路(102国道)东段、快一街、硅谷大街南段、四环路(102国道)西段、达新路。工程范围包括主线T线桥,G线、R线、P线、H线、C线、F线匝道桥,共七个线桥,桥梁总长2403.41延米,桥梁上部结构采用预应力或钢筋混凝土连续箱梁,共28联,有单箱单室、单箱双室、单箱多室。工程量大,联数多,因此对支架的要求也是重中之重。

2 支架设计

(1)支架计算荷载及组合。以120m跨径进行支架荷载计算,梁宽为12.5m,翼缘板宽度为2m,箱梁底板宽度为8.5m,考虑到箱梁底板范围内荷载集度大于翼缘板范围荷载集度,因此取箱梁底板8.5m范围作为计算支架荷载及设计的依据。以下均为支架设计考虑的七种荷载:①模板、拱架和支架自重;0.8kN/m2;②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或圬工的自重;26kN/m2;③施工人员及施工材料等行走运输或堆放的自重1kN/m2;④振捣混凝土时的荷载;2kN/m2;⑤新浇筑混凝土对侧面模板的压力;2kN/m2;⑥倾倒混凝土时产生的荷载:2kN/m2。

(2)支架计算。连续箱梁支架采用满堂碗扣脚手架。立杆间距横桥向90cm,纵桥向薄腹板下间距120cm,厚腹板及腹板渐变段位置横梁下间距90cm,步距按60cm,并适当设剪力撑。计算比较,单箱双室单位面积上混凝土自重比其余断面混凝土自重大,因此取单箱双室截面进行荷载计算。

(3)梁高1.7米非墩台盖梁碗扣式支架杆件验算。根据建筑施工安全技术规范,模板支架主要验算立杆稳定性。非墩台盖梁处(标准断面)腕扣式支架步距(立杆)采用60cm,横距采用90cm,纵距采用120cm。荷载计算:S跨中=8.5×1.7-2｛3.5×(1.7-0.25 -0.22)-2×0.6×0.2-2×0.4×0.2｝=6.64m2 梁体钢筋混凝土自重取25×6.64/8.5=19.53KN/m2模板及方木自重取1.5kN/m2(根据模板结构形式计算),施工人员、机具重量及内箱取2kN/m2(根据施工实际情况确定),混凝土灌注振捣取2kN/m2,总荷载(19.53+1.5)×1.2+(2+2)×1.4=30.84kN/m2,支架上托是4m的方子由此按四跨等跨连续梁计算,均布荷载 q=30.84×0.9= 27.75kN/m查《路桥计算手册》附表2-10立杆轴力R=(0.607+0.536)×27.75×1.2= 38.06kN<40kN,最大弯距处挠度fmax=0.632 ×ql4/(100EI)结论:立杆稳定性满足结构要求。

(4)梁高1.7m墩台盖梁处腕扣式支架验算。根据建筑施工安全技术规范,模板支架主要检算立杆稳定性。墩台盖梁处支架步距(立杆)为60cm,纵距为90cm、横距为90cm。(1)支架荷载计算:a)s=1.7×8.5-2×(3.2×1.23-2×0.6×0.2-2×0.4×0.2)=7.378m2,梁体钢筋混凝土自重取25×7.378 /8.5=21.7kN/m2,b)模板及方子自重取1.5kN/m2(根据模板结构形式计算),d)施工人员、机具重量及内箱取2KN/m2(根据施工实际情况确定),e)混凝土灌注振捣取2kN/m2,总荷载(21.7+1.5)×1.2+(2+2)×1.4=33.44kN/m2,支架上托是4m的方子由此按四跨等跨连续梁计算,方子横铺时均布荷载q=33.44×0.9=30.1KN/m,查《路桥计算手侧》附表2-10立杆轴力R=(0.607+0.536)×30.1×0.9=30.96kN<40kN最大弯距处挠度fmax=0.632×ql4/(100EI)(2)杆件(钢管)截面特性外直径φ50mm,壁厚3.5mm,截面积A=5.11cm2,惯性矩I=13.90cm4,回转半径r=1.65cm。结论:立杆稳定性满足结构要求

(5)支架地基处理。按通过后满堂支架的设计方案,要求地基承载力大于200MPa,因此必须对地基作特殊处理。将原地面腐植地表层上耕植土清除15cm,然后用挖掘机挖松50cm,用重型压路机或强夯分两层压实,底层压实度>80%,顶层压实度>85%。按2%横向排水坡(桥中心两侧排水)填筑宕渣30cm,填筑分两层进行,每层压实厚度为15cm,用重型压路机压实,底层压实度>90%,顶层压实度>95%。为了防止浇筑混凝土时,流水软化支架的地基,浇筑厚5cm的C10细石混凝土封闭层。地基处理完后,在支架搭设范围地基基础四周80～160cm范围内设顺桥向排水沟(水沟横断面为:60×80cm),排水沟根据现场情况设置好排水坡纵,确保地基基础不受雨水浸泡。

(6)支架预拱度设计。支架搭设完成,在现浇砼箱梁施工前,对支架进行相当于1.2倍箱梁自重的荷载预压(考虑施工动载),以检验支架的承载能力,减少和消除支架体系的非弹性变形及地基的沉降。支架预压采用砂袋预压。待消除支架非弹性变形量及压缩稳定后测出弹性变形量,即完成支架压重施工。撤除压重砂袋后,设置支架施工预留拱度,调整支架底模高程,并开始箱梁施工。钢筋混凝土自重为25kN/m3,考虑到支架、模板重量,预压荷载为1.2倍的钢筋混凝土自重。预压材料采用砂袋预压,每个砂袋容量1m3重量1.5t。用汽车吊人工配合吊装。

(7)沉降观测点布置及观测时间。在上层方木上缘和下层方木下缘及在碗口架立杆底部设沉降观测点,分别测出方木的塑性变形、支架和地基的弹塑性变形。观测点主要布置在腹板位置,纵桥向间距2.4m。在加载完整个底板荷载后开始观测沉降变形,之后每一小时观测一次,加载完成后4小时每半天观测一次。24小时沉降小于2mm即认为预压结束,开始进行卸载。卸载结束后对观测点再观测一次,得出塑性变形和弹性变形。(沉降观测记录表格附后)根据预压数据调整其他未预压支架。为缩短预压周期将整个预压区域分为2段,两个施工班组24小时同时连续作业,每个班组配备一台吊车。预压时间为3天,卸载时间2天。

参考文献

[1] 公路施工手册桥涵(下册).交通部第一公路工程总公司[M].北京:人民交通出版社,2000.