现浇梁满堂碗扣支架施工探讨

□郭燕丽（河南水利建筑工程有限公司）

1 工程概况

包庄西生产桥是包庄和小李庄主要的生产道路。该桥设计净宽为3.50m，总干渠设计桩号SH(3)125+593.974。桥位处地面高程117.05～116.78m，总干渠渠底高程116.97m，一级马道高程125.47m，属半挖半填渠段，内水控制，一级马道即为防洪堤。桥面高程为127.739～129.32m。路渠夹角90°，桥长按渠道正交开口布置。桥跨布置为33m+40m+33m，桥型为现浇等截面预应力混凝土箱形连续梁，梁高2m，桥梁全长106m。下部桥墩采用独柱式结构，钻孔灌注桩基础；桥台采用肋板式结构，承台接灌注桩基础。桥头左、右岸引道均以弯道与原路相连，左、右岸分别采用2.98%、2.99%纵坡与原路面连接，边坡采用总干渠边坡防护方式。主桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，全宽4.50m，梁高为2.00m，顶板厚度为0.20m，底板厚度为20～40 cm，中横梁底宽2.50m，端横梁底宽4.50m，腹板宽0.35～0.60m。全联采用满堂支架法现浇施工。

2 现浇箱梁满堂支架设计方案

现浇梁底至垫层上平面的高度为7.20m，基面采用20 cm厚的C20混凝土，拟采用Φ48×3.50mm碗扣式满堂支架搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座（直径35mm，长600mm，钢托）、立杆可调托撑。立杆顶托上横向设8#槽钢（两根槽钢背向放置），间距0.60m；横向8#槽钢上设5 cm×10 cm的纵向方木，间距0.15m。模板采用15mm厚的优质竹胶合板，横板边角宜用5 cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。

跨中立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60 cm×90 cm×120 cm支架结构体系，支架底层纵、横向设扫地杆，距地面的高度350mm；支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每2.40m设一道，纵桥向斜撑每2.70m设一道，底部均贴地面，与地面夹角53°。

桥墩两侧立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为60 cm×60 cm×120 cm支架结构体系，支架底层纵、横向设扫地杆，距地面的高度350mm；支架纵横均设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每2.40m设一道，纵桥向斜撑每2.40m设一道，底部均贴地面，与地面夹角56°。

3 现浇箱梁支架验算

本计算书分别以中支点最大截面预应力混凝土箱形连续梁（单箱单室）和跨中等截面预应力混凝土箱形连续梁（横隔板）处为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。

4 荷载计算

4.1 荷载分析

根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：

q1值：要施工的桥梁箱梁的自身荷载力，新浇筑的混凝土密度值取2600 kg/m3。

q2值：桥梁箱梁模板外模、底模、内模的支撑载荷。如果按照载荷力均匀分布来计算，则q2＝1.00 kPa，是相对安全的值。

q3值：施工过程中施工机具、施工材料和施工人员的荷载。

q4值：在混凝土振捣施工过中产生的荷载力，这种荷载对底板的荷载力值取2.0 kPa，对侧板的荷载力值取4.00 kPa。

q5值：施工中新浇筑完成的混凝土，对侧向模板的压力。

q6值：施工过程中倾倒混凝土时，对模板产生的水平方向荷载力取2.00 kPa。

q7值：施工支架的自身重量。

4.2 荷载组合

4.2.1 底模及支架系统计算

强度计算：Q1=q1+q2+q3+q4+q7

刚度检算：K1=q1+q2++q7

4.2.2 侧模计算

强度计算：Q2=q5+q6

刚度检算：K2=q5

4.3 荷载计算

4.3.1 箱梁自重—q1计算

根据现浇箱梁结构特点，我们取B－B截面（中支点横隔板两侧）、A－A截面（跨中横隔板梁）两个代表截面进行箱梁自重计算，并对两个代表截面下的支架体系进行检算，首先分别进行自重计算。

B-B截面（中支点横隔板梁两侧）处q1计算

根据横断面，用CAD算得该处梁体截面积A=3.78m2则：

取1.20的安全系数，

则q1＝39.3×1.20＝47.16 kPa

注：B—箱梁底宽，取2.50m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

A-A截面（跨中横隔板梁）处q1计算

根据横断面图，用CAD算得梁体截面积A=2.66m2则：

取1.2的安全系数，

则q1=27.66×1.2=33.19 kPa

注：B—箱梁底宽，取2.50m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。

4.3.2 新浇混凝土对侧模的压力—q5计算

因现浇箱梁采取水平分层以每层30 cm高度浇筑，在竖向上以V=1.20m/h浇筑速度控制，混凝土入模温度T=20℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力

q5=Pm=K×r×h

K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2

则q5=52.80 kPa

4.4 结构检算

4.4.1 满堂碗扣式支架的立杆强度和稳定性的验算

满堂碗扣式钢管脚手架是一种属于杆支撑式的钢架支护结构，它是以竖向载荷受力的立杆为主要作用，但是因为立杆与横杆之间是由轴心连接的，立杆的上下碗口把横杆的“├”型插头紧紧地固定牢靠，从而对受压后的立杆产生侧向较强的约束力，经过大概测算满堂碗扣式钢管之间的稳定承载能力比一般的钢管扣架承载力高出20%，更高的时候甚至能超过35%。

4.4.2 立杆强度验算

根据立杆的设计允许荷载，中支点横隔板A-A截面处受力最大，当横杆步距为120 cm，纵横向间距0.60m时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为[N]=30 kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5碗口式构件设计荷载[N]=30 kN、路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载[N]=30.70 kN）。

立杆实际承受的荷载为：N=1.20（NG1K+NG2K）+0.85×1.40ΣNQK，则：

NG2K=0.62×q2=0.36 kN

ΣNQK=0.62(q3+q4+q7)=1.84 kN

于是：N=23 kN

由计算结果可知N的值<[N]＝30 kN1.70MPa，因此立杆的强度符合要求，在安全范围之内，可以采用。

4.4.3 满堂碗扣式支架抗倾覆值的验算

依据相关规范饿要求可知，满堂碗扣式支架在自重和风荷栽作用下，倾覆稳定系数≥1.30。

跨中支架宽6m，长40m采用60 cm×60 cm×120 cm跨中支架来验算全桥：

支架横向46排；支架纵向11排；高度7.20m；顶托8#槽钢=46排；

立杆需要长度L1=11×46×7.20=2980.80m

纵向横杆需要L2=46×7.20/1.20×40=11040m

横向横杆需要L3=11×7.20/1.20×4.8=259.20m

故：钢管总重T1=（L1+L2+L3）×3.84=54.72 t

顶托TC60总重为：T2=2.32 t

则：q=558.99 kN

稳定力矩=y×Ni=2.4×558.99=1341.58 kN.m

跨中40m共受力为：q=0.5×7.2×40=144 kN

倾覆力矩=q×5=144×5=720 kN.m

K0=稳定力矩/倾覆力矩=1341.58/720=1.86>1.30

计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求。

4.4.4 方木的挠度值验算

本施工方案中箱梁底模底面纵桥向采用5 cm×10 cm方木，间距按L=15 cm进行受力计算。

因为5 cm×10 cm型号的方木，惯性矩为I=(bh3)/12=4.17×10-6m4

所以5 cm×10 cm型号的方木的最大挠度为：

fmax=(5/384)×[(qL4)/(EI)]

=0.43×10-54m。

由计算结果可知5 cm×10 cm方木的最大挠度值0.43×10-5m，<3.75×10-4m，因此方木挠度满足要求，在安全使用范围之内，可以使用。

4.4.5 满堂碗口支架横桥向槽钢验算

该项目的施工方案中，根据施工的具体情况WDJ多功能碗扣，架顶托上横桥向采用间距为0.60m均有布置的8#型槽钢，。

4.4.5.1 单根槽钢钢强度检算

单位长度上的荷载为：

梁所需要的截面抵抗矩为：

查《桥涵计算手册》得8#槽钢:Ix=101 cm4；Wx=25.30 cm3

8#槽钢自重为0.08 kN/m(查桥涵手册)

总弯距Mx=11.45 kN·m

（临时结构，取1.30的容许应力增加值）

支点处剪力为：Qx=65.54 kN

δ 为腹板板厚度δ=12mm

4.4.5.2 槽钢跨中挠度验算

8#槽钢单位长度上的荷载标准值为：q=21.19+0.66=21.85 kN/m

8#槽钢刚度满足要求，所以采用8#槽钢。

5 结语

施工过程中还需要注意对碗扣支架进场检查与验收，做好支架搭设施工要求及技术措施的施工组织方案，并按照模板支架立杆、水平杆的构造及满堂模板支架的支撑设置应符合下列规定和要求做好对支架安装和拆除，过程中还应注意观测支架预压及沉降等问题，确保支架搭设和拆除安全。

[1]陈金城.满堂式碗扣支架在现浇箱梁施工中的应用[J].广东科技，2012（11）.

[2]伍二发，周立.满堂钢管脚手架设计施工应注意的问题[J].公路，2007（8）.

[3]黄羚.扣件式满堂高拱架拱桥施工技术[J].世界桥梁，2004（4）.

[4]王彦辉.碗扣式满堂支架在现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J].交通标准化，2010（13）.