现浇箱梁高大模板支撑系统施工设计

闫祥梅　张选印

摘 要：郑州市郑新主线桥上部结构采用预应力混凝土斜腹板现浇连续箱梁结构，为保证工程的顺利进行，采用了高大模板支撑系统。文中重点进行模板支撑系统的方案设计，施工过程中支架预压的目的，预压方法、沉降测量，预压变形量及实施过程，最后介绍了模板支架的搭设及拆除的安全保证措施。该支架保证箱梁的施工质量、进度和安全，保障了整个工程的顺利进行。

关键词：现浇箱梁 模板 支撑系统 支架预压

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0095-02

1 工程简介

郑州市中州大道与郑新快速通道立交工程郑新主线桥上部结构采用预应力混凝土斜腹板连续箱梁结构，标准桥宽为25.5 m。区段连续箱梁结构设计有两种形式，除第五联为变高段连续箱梁，其余为等高段箱梁。

依据设计图纸、中州大道与郑新快速通道立交工程施工依据相关技术规范、水文、地质情况，并充分结合现场的实际施工状况，为便于该区段连续箱梁的施工，保证箱梁施工的质量、进度、安全，采用碗扣式满堂支架组织该工程连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工。为保证架体设计的安全，以及计算的便利，架体搭设高度选择郑新主线桥17m，A匝道25m进行计算，箱梁截面选取最不利截面进行荷载统计及验算。

2 方案设计

2.1 架体设计

满堂式碗扣支架体系由支架基础从上至下依次为：20 cm厚 C20砼层、50 cm厚级配碎石、素土分两层，各层压路机碾压密实，沿线路中心向两侧留2%的横坡，避免支架范围内地面积水。支撑系统由Φ48 mm×3.5 mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、12.6号工字钢（主楞）、Φ48×3.5 mm弯钢管（翼缘模板固定楞）、10 cm×5 cm木方（次楞）、10 cm×10 cm木方（用作横梁处次楞）组成；模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。底板工字钢沿横桥向布置（长方向沿纵桥向），直接铺设在支架顶部的可调节顶托上，木方分配梁沿纵桥向布置，按净间距10 cm铺设至主楞上，上铺竹胶模板；翼缘处工字钢沿横桥向布置，上铺成形弯钢管沿纵桥向布置，间距同立杆纵向间距，沿弯钢管铺设木方分配梁，间距10 cm，上铺成形竹胶模板，翼缘处设垂直于模板的斜撑；箱梁模板采用定型大块竹胶模板，模板直接铺装在木方分配梁上，并进行连接固定。

立杆：框架垂直承载杆。立杆上每隔0.6 m有一个插座，支架立杆步距为120 cm，底层纵、横向水平杆作为扫地杆，距地面的高度小于30 cm。立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度应不大于0.7 m，立杆顶部安装可调节U型顶托，且该顶托应支撑在模版主肋的底部。立杆底部支立在底托上，底托安置在混凝土面层上，以确保地基均衡受力。

横杆：框架水平承载杆。横杆两端各有一个横插头，在桥墩处支架两端的纵、横杆系通过垫木牢固拉结支撑在桥墩上。

剪刀撑：满堂支架用φ48无缝钢管做剪刀撑以增强其整体稳定性，支架的四边与中间每隔4～5排立杆设置一道纵横向剪刀撑，由底至顶连续设置，剪刀撑斜杆与地面夹角应在45 °～60 °之间，斜杆应每步与立杆扣接。当架体搭设高度在4.8 m以下时，应在架顶部设置连续水平剪刀撑，当架体搭设高度在4.8 m及以上时，两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔3步设置一道水平剪刀撑，水平剪刀撑宜在竖向剪刀撑斜杆相交平面设置，剪刀撑斜杆接长采用搭接，搭接长度大于1000 mm，对接点分在不同跨且长于500 mm，与主节点距小于1/3跨。斜杆与立杆或水平横杆采用旋转扣件固定且扣件中心与主节点距离小于150 mm。

根据箱梁施工技术要求、荷载重量、荷载分布状况、地基承载力情况等技术指标，通过计算确定，架体立杆布置：郑新主线2.8 m横梁处：横桥向间距90 cm、60 cm两种布置方式，纵桥向间距30 cm；郑新主线2 m横梁处：横桥向间距90 cm、60 cm两种布置方式，纵桥向间距60 cm；郑新主线梁变高部分：翼缘部位、箱室部位横桥向间距90 cm，纵桥向间距60 cm；腹板部位横桥向间距60 cm，纵桥向间距60 cm；郑新主线梁等高（2 m）部分：翼缘部位、箱室部位横桥向间距90 cm，纵桥向间距90 cm；腹板部位横桥向间距60 cm，纵桥向间距90 cm。其他匝道在横梁、腹板、翼缘与箱室处的布置方式，与郑新主线一致。

曲线箱梁布置时，以折线代替设计曲线，故支架由若干折线段组成，折线间用扣件钢管加密连接（纵横间距不大于60 cm），折线长度需保证该段折线与设计曲线所形成的平面弧的矢高小于3 cm，经计算：

郑新主线曲线半径R=600 m时，折线长度L<12 m

A匝道圆曲线半径R=120 m时，折线长度L<5 m，R=160 m时，L<6 m， R=120 m时，折线长度L<7 m。

B匝道圆曲线半径R=420 m时，折线长度L<10 m。

C匝道圆曲线半径R=1000 m时，折线长度L<15 m，R=1200 m时，L<16 m。

D匝道圆曲线半径R=375 m时，折线长度L<9 m，R=1196.5 m时，L<16 m，R=1500 m时，折线长度L<19 m。

2.2 架体预压

2.2.1 支架预压目的

为保证箱梁砼结构的质量和施工进度，钢管脚手架支撑搭设完毕后进行预压处理，以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，同时取得支架弹性变形的实际数值，作为模板的预设值数据设置的参考。

2.2.2 支架预压方法

在施工箱梁前需进行支架预压和地基非弹性变形试验，采用逐孔滚动预压。在安装好底模后，可对支架进行预压。预压重量为设计荷载（箱梁混凝土自重）的110%。加载时按照30%、60%、100%、110%预压重量分四级加载，预压荷载有现场技术员在支架搭设完毕后对施工队进行交底，并在预压时，现场指导，加载时加载重量的大小和加荷速率与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下，达到一定固结度后，再施加下一级荷载，特别是在加载后期，必须严格控制加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使地基发生剪切破坏。在预压前对底模的标高观测一次，在每加载一级后预压的过程中平均每2 h观测一次，将预压荷载按加载级别卸载后再对底模标高观测一次，预压过程中进行精确的测量，测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值。同时在支架外侧2 m处设置临时防护设施，防止地表水流入支架区，引起支架下沉。测出各测点加载前后的高程。endprint

加载用钢筋或水泥块过磅后均匀堆码，用吊车分码吊至支架顶，由人工配合摆放，分层堆码，堆积高度不易过高，小于3 m为宜，架体预压见图1。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。预压应避过雨雪天气，防止沙袋重量变化，影响预压过程。

2.2.3 测量方法

桥跨支架预压前，在桥跨底板和架体地基对应位置上布置沉降观测点，按照L/2跨中、两端L/4跨中布置。沉降观测点于底板和翼缘板同断面按同间距布置。郑新主线：布置7点，见图2，其中箱梁横断面图中三角形点为沉降布置点。

支架搭设完成后，在支撑体系的龙骨上进行预压。预压采用砂袋预压的方法。预压重量按箱梁自重110%计算。预压过程中分30%、60%、100%、110%四级加载和多次观测，观测支架变化量采用每4 h观测1次，沉降观测稳定后进行卸载，稳定标准为连续24 h沉降变化±1 mm。预压时间采用预压2 d，稳定1 d。预压尽可能模拟箱梁的受力状态进行。卸载过程和卸载完毕亦进行观测，结合预压观测及设计预拱度重新测量调整方木标高，设置架体变形量。

2.2.4 预设变形量

梁体在自重和预加应力荷载作用下产生竖向位移，根据设计说明，箱梁不需设置反拱，但在施工中需考虑支架的弹性变形，利用支架（底模）调整标高。

2.2.5 支架调整

架体预压前，支架（底模）按照计算标高调整，确保支架各杆件均匀受力。预压后架体在预压荷载作用下基本消除了地基塑性变形和支架竖向各杆件的间隙即非弹性变形，并通过预压得出支架弹性变形值，根据实测的支架变形值，结合设计标高，确定和调整梁底标高：梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值+非弹性变形+地基塑性变形。

2.2.6 预压重量计算（以49m箱梁为例）

整跨混凝土共计875.5 m3。（875.5 m3包含翼板砼方量，预压时一般不计翼板方量，本工程考虑预压质量，计算翼板砼方量），折算每跨钢筋混凝土重量是2321 t。预压重量分别按照每跨钢筋混凝土重量的30%，60%，100%，110%分别进行预压。

3 质量保证措施

3.1 模板支架搭设保证措施

（1）满堂架搭设前将基础地面铺筑好，承载力达到设计要求，脚手架必须配合施工进度搭设。（2）每根立杆底托必须牢固坐落在砼面层上，扫地杆纵横向都须设置；立杆要竖直设置，不得弯折，2 m高度的垂直偏差最大为15 mm。（3）考虑各种不利因素的影响，支架纵横向均匀设置纵向剪刀撑，支架的四边与中间每隔5排立杆设置一道纵横向剪刀撑，由底至顶连续设置，两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔3步设置一道水平剪刀撑，以确保整体稳定。剪刀撑的斜杆接长采用搭接，搭接长度不小于1m，采用2个以上的旋转扣件固定，扣件的边缘至杆端距离要大于100 mm。

3.2 模板支架拆除措施

（1）箱梁模板的拆除必须待混凝土达到设计或规范要求的脱模强度。拆除时应保证混凝土表面及棱角不因拆模而受损伤时方可拆除。箱梁张拉前，腹板模板应松开。（2）先拆梁侧模再拆梁板底模，箱梁底模板拆除应先降低顶托，空出工作面，用倒链轻轻拉动模板，然后用木锤轻轻击打多层板，拆除一块，逐步一块一块拆除，注意不要使其自由下落，应用绳索吊下。（3）拆下的模板应及时清理粘结物，修理并涂刷隔离剂，分类整齐堆放备用；拆下的连接件及配件应及时收集，集中统一管理。（4）模板拆除后，再拆除满堂脚手架，先拆除最上一步水平杆，空出工作面，再逐步往下拆除立杆，应注意钢管应人工传至地面，不得随意扔下。

4 结语

郑州市中州大道与郑新快速通道立交工程郑新主线桥上部结构施工采用碗扣式满堂支架组织该工程连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工，保证箱梁施工的质量、进度和安全，从而保证了整个工程的顺利进行。

参考文献

[1] 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）.

[2] 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）.

[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204）.

[4] 建筑施工脚手架实用手册[M].中国建筑出版社.

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007.endprint

加载用钢筋或水泥块过磅后均匀堆码，用吊车分码吊至支架顶，由人工配合摆放，分层堆码，堆积高度不易过高，小于3 m为宜，架体预压见图1。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。预压应避过雨雪天气，防止沙袋重量变化，影响预压过程。

2.2.3 测量方法

桥跨支架预压前，在桥跨底板和架体地基对应位置上布置沉降观测点，按照L/2跨中、两端L/4跨中布置。沉降观测点于底板和翼缘板同断面按同间距布置。郑新主线：布置7点，见图2，其中箱梁横断面图中三角形点为沉降布置点。

支架搭设完成后，在支撑体系的龙骨上进行预压。预压采用砂袋预压的方法。预压重量按箱梁自重110%计算。预压过程中分30%、60%、100%、110%四级加载和多次观测，观测支架变化量采用每4 h观测1次，沉降观测稳定后进行卸载，稳定标准为连续24 h沉降变化±1 mm。预压时间采用预压2 d，稳定1 d。预压尽可能模拟箱梁的受力状态进行。卸载过程和卸载完毕亦进行观测，结合预压观测及设计预拱度重新测量调整方木标高，设置架体变形量。

2.2.4 预设变形量

梁体在自重和预加应力荷载作用下产生竖向位移，根据设计说明，箱梁不需设置反拱，但在施工中需考虑支架的弹性变形，利用支架（底模）调整标高。

2.2.5 支架调整

架体预压前，支架（底模）按照计算标高调整，确保支架各杆件均匀受力。预压后架体在预压荷载作用下基本消除了地基塑性变形和支架竖向各杆件的间隙即非弹性变形，并通过预压得出支架弹性变形值，根据实测的支架变形值，结合设计标高，确定和调整梁底标高：梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值+非弹性变形+地基塑性变形。

2.2.6 预压重量计算（以49m箱梁为例）

整跨混凝土共计875.5 m3。（875.5 m3包含翼板砼方量，预压时一般不计翼板方量，本工程考虑预压质量，计算翼板砼方量），折算每跨钢筋混凝土重量是2321 t。预压重量分别按照每跨钢筋混凝土重量的30%，60%，100%，110%分别进行预压。

3 质量保证措施

3.1 模板支架搭设保证措施

（1）满堂架搭设前将基础地面铺筑好，承载力达到设计要求，脚手架必须配合施工进度搭设。（2）每根立杆底托必须牢固坐落在砼面层上，扫地杆纵横向都须设置；立杆要竖直设置，不得弯折，2 m高度的垂直偏差最大为15 mm。（3）考虑各种不利因素的影响，支架纵横向均匀设置纵向剪刀撑，支架的四边与中间每隔5排立杆设置一道纵横向剪刀撑，由底至顶连续设置，两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔3步设置一道水平剪刀撑，以确保整体稳定。剪刀撑的斜杆接长采用搭接，搭接长度不小于1m，采用2个以上的旋转扣件固定，扣件的边缘至杆端距离要大于100 mm。

3.2 模板支架拆除措施

（1）箱梁模板的拆除必须待混凝土达到设计或规范要求的脱模强度。拆除时应保证混凝土表面及棱角不因拆模而受损伤时方可拆除。箱梁张拉前，腹板模板应松开。（2）先拆梁侧模再拆梁板底模，箱梁底模板拆除应先降低顶托，空出工作面，用倒链轻轻拉动模板，然后用木锤轻轻击打多层板，拆除一块，逐步一块一块拆除，注意不要使其自由下落，应用绳索吊下。（3）拆下的模板应及时清理粘结物，修理并涂刷隔离剂，分类整齐堆放备用；拆下的连接件及配件应及时收集，集中统一管理。（4）模板拆除后，再拆除满堂脚手架，先拆除最上一步水平杆，空出工作面，再逐步往下拆除立杆，应注意钢管应人工传至地面，不得随意扔下。

4 结语

郑州市中州大道与郑新快速通道立交工程郑新主线桥上部结构施工采用碗扣式满堂支架组织该工程连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工，保证箱梁施工的质量、进度和安全，从而保证了整个工程的顺利进行。

参考文献

[1] 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）.

[2] 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）.

[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204）.

[4] 建筑施工脚手架实用手册[M].中国建筑出版社.

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007.endprint

加载用钢筋或水泥块过磅后均匀堆码，用吊车分码吊至支架顶，由人工配合摆放，分层堆码，堆积高度不易过高，小于3 m为宜，架体预压见图1。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。预压应避过雨雪天气，防止沙袋重量变化，影响预压过程。

2.2.3 测量方法

桥跨支架预压前，在桥跨底板和架体地基对应位置上布置沉降观测点，按照L/2跨中、两端L/4跨中布置。沉降观测点于底板和翼缘板同断面按同间距布置。郑新主线：布置7点，见图2，其中箱梁横断面图中三角形点为沉降布置点。

支架搭设完成后，在支撑体系的龙骨上进行预压。预压采用砂袋预压的方法。预压重量按箱梁自重110%计算。预压过程中分30%、60%、100%、110%四级加载和多次观测，观测支架变化量采用每4 h观测1次，沉降观测稳定后进行卸载，稳定标准为连续24 h沉降变化±1 mm。预压时间采用预压2 d，稳定1 d。预压尽可能模拟箱梁的受力状态进行。卸载过程和卸载完毕亦进行观测，结合预压观测及设计预拱度重新测量调整方木标高，设置架体变形量。

2.2.4 预设变形量

梁体在自重和预加应力荷载作用下产生竖向位移，根据设计说明，箱梁不需设置反拱，但在施工中需考虑支架的弹性变形，利用支架（底模）调整标高。

2.2.5 支架调整

架体预压前，支架（底模）按照计算标高调整，确保支架各杆件均匀受力。预压后架体在预压荷载作用下基本消除了地基塑性变形和支架竖向各杆件的间隙即非弹性变形，并通过预压得出支架弹性变形值，根据实测的支架变形值，结合设计标高，确定和调整梁底标高：梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值+非弹性变形+地基塑性变形。

2.2.6 预压重量计算（以49m箱梁为例）

整跨混凝土共计875.5 m3。（875.5 m3包含翼板砼方量，预压时一般不计翼板方量，本工程考虑预压质量，计算翼板砼方量），折算每跨钢筋混凝土重量是2321 t。预压重量分别按照每跨钢筋混凝土重量的30%，60%，100%，110%分别进行预压。

3 质量保证措施

3.1 模板支架搭设保证措施

（1）满堂架搭设前将基础地面铺筑好，承载力达到设计要求，脚手架必须配合施工进度搭设。（2）每根立杆底托必须牢固坐落在砼面层上，扫地杆纵横向都须设置；立杆要竖直设置，不得弯折，2 m高度的垂直偏差最大为15 mm。（3）考虑各种不利因素的影响，支架纵横向均匀设置纵向剪刀撑，支架的四边与中间每隔5排立杆设置一道纵横向剪刀撑，由底至顶连续设置，两端与中间每隔4排立杆从顶层开始向下每隔3步设置一道水平剪刀撑，以确保整体稳定。剪刀撑的斜杆接长采用搭接，搭接长度不小于1m，采用2个以上的旋转扣件固定，扣件的边缘至杆端距离要大于100 mm。

3.2 模板支架拆除措施

（1）箱梁模板的拆除必须待混凝土达到设计或规范要求的脱模强度。拆除时应保证混凝土表面及棱角不因拆模而受损伤时方可拆除。箱梁张拉前，腹板模板应松开。（2）先拆梁侧模再拆梁板底模，箱梁底模板拆除应先降低顶托，空出工作面，用倒链轻轻拉动模板，然后用木锤轻轻击打多层板，拆除一块，逐步一块一块拆除，注意不要使其自由下落，应用绳索吊下。（3）拆下的模板应及时清理粘结物，修理并涂刷隔离剂，分类整齐堆放备用；拆下的连接件及配件应及时收集，集中统一管理。（4）模板拆除后，再拆除满堂脚手架，先拆除最上一步水平杆，空出工作面，再逐步往下拆除立杆，应注意钢管应人工传至地面，不得随意扔下。

4 结语

郑州市中州大道与郑新快速通道立交工程郑新主线桥上部结构施工采用碗扣式满堂支架组织该工程连续箱梁预应力混凝土逐段现浇施工，保证箱梁施工的质量、进度和安全，从而保证了整个工程的顺利进行。

参考文献

[1] 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2008）.

[2] 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）.

[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204）.

[4] 建筑施工脚手架实用手册[M].中国建筑出版社.

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007.endprint