滏阳新河特大桥现浇梁支架搭设施工技术

李昌鹏

摘要：本文结合邢衡高速公路滏阳新河特大桥现浇连续箱梁支架设计及计算，理论上制定现浇梁支架施工方案，重点对支架、方木、模板等材料选择、支架间距计算、门洞材料的选择及计算，为现浇梁安全施工提供理论依据。

Abstract： Combined with the design and calculation of cast-in-place continuous box girder support for Fuyang Xinhe Bridge of Xingtai-Hengshui Expressway， this paper theoretically formulates the construction plan of the cast-in-place beam support， focusing on the selection of materials such as brackets， square timbers， formworks， the calculation of support spacing， and the selection and calculation of portal materials， which provides a theoretical basis for the safe construction of cast-in-place beams.

关键词：地基；支架；搭设；计算

Key words： foundation；support；erection；calculation

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0109-03

1 工程概况

邢衡高速公路滏阳新河特大桥跨越滏东排河和滏阳新河，桥梁工程起讫桩号为K13+416—K16+123，全长2707m，设计荷载为公路I级，桥梁上部结构为现浇连续箱梁及先简支后连续箱梁，其中现浇箱梁共4联。现浇梁采用40+55+40m变高度预应力混凝土现浇连续箱梁，箱梁横截面为单箱三室，梁高1.8m～3.2m，箱梁顶宽14.012m，底宽9.99m，箱梁每侧悬臂长2.011m，悬臂端部厚20cm，根部40cm。箱梁顶板厚25cm，至根部顶板加厚至50cm，底板厚度为22cm，至梁端底板加厚至42cm，主墩墩顶底板加厚至100cm，箱梁腹板厚度为45cm，至根部分别加厚至70cm，顶板与腹板间设60*25cm倒角，底板与腹板间设20*20cm倒角。

2 地基处理

现浇连续箱梁所在地地表主要为耕地，地势平坦，地基清表碾压后承载力140kPa，能够满足现浇梁承载力要求，我单位根据现浇连续箱梁标准化实施细则要求，首先对地基清表整平碾压，再做20cm厚天然级配碎石，然后做15cm厚C20混凝土面层，再铺枕木后搭设碗扣支架。桥梁25#孔跨下滏阳新河大坝两侧高差较大，道路大里程侧最大高差5.9m，在地基处理时按照架管位置打出台阶，每个台阶高差为0.6m，台阶宽度为180cm，台阶采用的C20混凝土挡墙做护坡，混凝土挡土墙墙身宽30cm，高95cm，基础采用C20混凝土高20cm，宽50cm，如图1所示。

为了确保地基表面没有积水渗透地下而影响地基的承载力，在支架搭设区应注意排水系统的合理设置，垫层表面保持5‰的横坡，并在混凝土垫层外侧设置断面尺寸为30cm*30cm矩形排水沟，排水沟侧壁和底部采用10cm厚C20混凝土浇筑成形。（具体数据见现浇梁支架横断面图）。

3 支架搭设

地基处理完后，在混凝土上铺设枕木，在枕木上进行碗扣支架的搭设。可调节下托安放在枕木上，与立杆相连，上、下自由伸缩高度为40cm，安放时将可调支托的螺杆旋转到中央，上下匀留有余量。支架纵距为90cm，横距为90cm，步距为120cm。根据相关文件要求，现浇梁体端部的杆件布设必须加密，加密范圍为现浇梁端头各L/5+1m、腹板及门架范围内，其支架纵距调整为30cm。

为了保证支架的整体稳定性，按支架设计要求安装斜撑杆（剪刀撑），布设在支架两侧沿45～60度进行调整。纵、横向每隔4.5m布置剪刀撑l道。剪刀撑斜杆搭接长度不应小于1m，且不应少于三个旋转扣件，支架高度大于4.5m水平杆的地层和顶层必须设置水平剪刀撑，水平剪刀撑间距不得大于4.5m，支架高度根据经处理后地基的高程与箱梁各部位高程确定调整。

下部支架搭设完成后，在其立杆顶端设置U托，在U托上沿纵桥向铺设规格为10×12cm的方木，纵向方木间距与立杆间距一致，在纵向方木顶端沿桥横向铺设规格为8×5cm方木，横向方木间距为30cm，横向方木上钉1.5cm厚竹胶板。

4 支架检算

箱梁底模板计划采用1.5cm竹胶板，竹胶板下方横桥向铺设8×5cm的方木，横向方木间距为30cm，横向方木下方纵桥向铺设10×12cm的方木，纵向方木横向间距为90cm（在箱梁横梁、湿接头及腹板处进行加密，间距调整为30cm），方木下方搭设碗扣支架，支架纵距为90cm，横距为90cm，步距为120cm，在支架两侧面沿45°角进行斜撑加强。根据相关文件，现浇梁体端部的杆件布设必须加密，加密范围为墩柱两侧各L/5+1m腹板及门架范围内，其支架纵距调整为30cm。

钢管采用？准48×3.5mm，材料特性及截面特性如表1、表2。

立杆设计荷载：步距为1.2m时每根立杆设计荷载[N]=33.1kN。

采用东北落叶松，顺纹弯应力[σ]=14.5MPa，E=11×103MPa。

1.5cm厚竹胶板，竹胶板静曲强度：板长向：80N/mm2；板宽向：50N/mm2。弹性模量：板长向：6.5kN/mm2；板宽向：4.5kN/mm2。

24-26号墩箱梁高度主墩横梁高度3.2m，在浇注砼施工时因腹板下、主墩横梁位置支架为0.3×0.9m，所以对模板、方木、支架及地基进行检算时取3.2m腹板为最不利荷载位置。

4.1 荷载计算

该联长 L=40+55+40=135m

箱梁底宽9.99m，顶宽14.012m

①现浇箱梁自重所产生的荷载：

钢筋砼比重按2.6t/m3计算，取3.2m腹板为最不利荷载位置计算，则底模处砼箱梁荷载：P1=3.2m×26kN/m3= 83.2kPa （取3.2m砼厚度计算）。

②模板体系荷载按规范规定：P2=0.75kPa。

③砼施工振捣荷载按规范规定：P3=2.0kPa。

④施工机具人员荷载按规范规定：P4=2.5kPa。

4.2 模板下次梁（5×8cm方木）验算

底模下支架立杆按照90cm（主墩横梁下30cm）布置，横向次梁方木间距30cm，对于横向次梁方木的验算，取最不利位置3.2m腹板处进行验算，在腹板处计算跨径为0.3m，按简支梁受力考虑，验算如下：

强度检算用荷载PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa。

因为腹板下木枋间距为30cm，则有：

q=PQ×0.30=107.4×0.30=32.22kN/m

纵梁跨中弯矩：M=q×l2/8=32.22×0.32/8=0.365kN·m

支点剪力：Q=q×l/2=4.833kN

纵梁惯性距：I=5×83/12=213.3cm4

截面面积距：S=（b×h/2）×h/4=（5×8/2）×8/4=40cm3

净截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=5×82/6=53.3cm3

弯曲强度：σw=M/Wj=0.365/53.3=6.85MPa<[σ]=14.5MPa

强度满足要求。

剪切强度：τ=Q·S/（I·b）=4.833×103×40×10-6/（213.3×10-8×0.05）=1.81MPa<[τ]=2MPa

强度满足要求。

挠度：fmax=5qL4/（384EI）

=5×32.22×103×0.34/（384×11×109×213.3×10-8）=0.145mm<[f]=L/400=0.75mm

强度满足要求。

经检算，模板下次梁方木满足现浇梁受力要求。

4.3 顶托横梁10×12cm方木验算

3.2m腹板下支架立杆纵向间距为0.3m，横向间距为0.9m，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，取计算跨径为0.3m，仅验算最不利荷载处底模腹板对应位置即可：

强度检算用荷载PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa

因為腹板下方木间距为90cm，则有：

q=PQ×0.90=107.4×0.30=32.22kN/m

纵梁跨中弯矩：M=q×l2/8=96.66×0.32/8=1.087kN·m

支点剪力：Q=q×l/2=14.5kN

纵梁惯性距：I=10×123/12=1440cm4

截面面积距：S=（10×12/2）×12/4=180cm3

净截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=10×122/6=240cm3

弯曲强度：σw=M/Wj=1.087/240=4.53MPa<[σ]=14.5MPa

强度满足要求。

剪切强度：

τ=Q·S/（I·b）=14.5×103×180×103/（1440×104×100）=1.81MPa<[τ]=2MPa

强度满足要求。

挠度：fmax=5qL4/（384EI）=5×96.66×103×0.34/（384×11×109×1440×10-8）

=0.0644mm<[f]=L/400=0.75mm

强度满足要求。

经检算，顶托横梁方木满足现浇梁受力要求。

4.4 立杆强度、稳定型验算

脚手管（？准48×3.5）立杆的横向间距为0.9m，纵向间距为0.3m，同样取3.2m腹板下的间距为0.9m×0.3m立杆作为受力验算杆件，？准48×3.5钢管每米3.84kg。

钢管自重N钢管=（13m×3.84+（11层×（0.3m+0.3m+0.9m）×3.84））×10N/kg

=1.13kN（支架钢管按照最高处13m计算）

则有PQ=107.4kN/m2

对于脚手管（？准48×3.5），据规范可知：

i——截面回转半径，i=1.578cm

[σ]——钢材的强度极限值，[σ]=215MPa

A——立杆的截面面积，A=4.89cm2

由于横杆步距为1.2m，长细比为λ=L/i=120/1.578=76

查《路桥施工计算手册》步距为1.2m时每根立杆设计荷载[N]=33.1kN。

由长细比查表可查得轴心受压构件稳定系数？准= 0.7382，则有：

而Nmax=PQ×A+N钢管×1.2=107.4×0.9×0.3+1.13×1.2=30.354kN

可见[N]>N，抗压强度满足要求。

4.5 支架稳定性验算

4.5.1 压杆稳定性计算

因各断面支架步距不一致，验算时按该断面最大步距和最大受力进行验算。

钢管外径48mm、壁厚3.5mm，查《路桥施工计算手册》表13-4得知：I=1.215×105mm4、A=4.89×102mm2

r=（I/A）0.5=1.573cm

λ=L/r=120/1.573=76.29查《路桥施工计算手册》附表3-26钢轴心受压构件的稳定系数表，得Φ=0.751。

δ=N/ΦA=30.354×103/（0.751×489）=82.65N/mm2<〔δ〕=215N/mm2（钢材的强度极限值）满足要求。

4.5.2 支架整体稳定性计算

此处施工位置偶有大风，按照《建筑施工脚手架使用手册》附表15-2-1中取风力等级八级，则风压为0.26kN/m2，支架高度取13m，梁总长度为135m，宽度为14m，梁高度为3.2m，则风荷载为F风=0.26×（135×3.2+135×13×0.16）=196.144kN，风荷载产生的偏心力矩为M风=196.144×（13+3.2）/2=1588.8kN·m。

当支架及模板施工完毕时，为风荷载作用最不利情况，支架及模板的重力为G重=1.13/（0.9×0.9）×135×14+0.75×135×14=4054kN。其抵抗力矩为M重=4054×14/2=28378kN·m。

很明显，风荷载产生的力矩远远小于支架及模板自重的抵抗力矩，因此，支架的整体稳定性满足要求。

4.6 底模强度计算

4.6.1 竹胶板强度计算

（纵向方木间距为：0.3m，弹性模量E=7.6×103MPa，容许承载力f=80.6MPa）

面板抗弯界面系数为：W=bh2/6=1.2×0.0152/6=4.5×10-5m3

b-板宽，h-厚度

板跨中弯矩M=qL2/8=107.4×0.32/8=1.208kN·m

（q=1×q=107.4kN/m）

抗拉应力为：σ=M/W=1.208/4.5×10-5=26.8MPa<80.6MPa

故符合要求。

4.6.2 竹胶板挠度计算

惯性矩：I=bh3/12=1.2×0.0153/12=3.375×10-7m4

因竹胶板长度为2.42m，可简化为八跨等跨连续梁，则最大跨中挠度为

Fmax=5qL4/384EI=5×107.4×103×0.34/（384×7.6×1011×3.375×10-7）

=0.416mm

（q=l×PQ=107.4kPa）

经检算，底模满足现浇梁受力要求。

4.7 基底承载力验算

[б]——地基的容许承载力，经验值[б]=140kPa

支架自重：按0.3m×0.9m，立杆按13m考虑计算：

P5=（13m×4+3×13/1.2）×3.84×10/（0.3m×0.9m）=1.565kN/m2

则强度检算用荷载PQ=1.2×（P1+P2+P5）+1.4×（P3+ P4）=108.918kPa

因底托作用于枕木之上，所以在横梁处，

б=108.918kPa<[б]=140kPa，满足要求。

经检算，地基满足现浇梁受力要求。

5 结束语

现浇梁支架搭设是现浇梁施工的重要一环，支架的简算更是现浇梁安全施工的理论保证，但现浇梁施工过程中受力较复杂，有诸多受力方式考虑不到，因此需要工作人员必须要对施工技术进行严格的监管。在进行现浇箱梁施工时，相关的技术人员不仅要对施工的流程进行熟练掌握，对工程的重要环节、重要工序要进行加强管理和控制。另外，相关的管理人员还要提高自身的管理意识，做好统筹、协调的工作，这样就可以更好地确保工程的质量。

参考文献：

[1]路桥施工计算手册.

[2]河北省邢衡高速公路衡水段二期工程（棗园至衡水北互通段）XH-LQ5合同段施工图设计文件，《河北省高速施工标准化管理指南》、《标准化实施细则》.

[3]《邢衡高速公路衡水段二期工程两阶段施工图设计》（第三册 第一分册）.

[4]JGJ/T194-2009，钢管满堂支架预压技术规程[S].

[5]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[6]JGJ 166-2008，建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范[S].