满堂支架在现浇连续梁施工中的方案设计

王华伟，窦松涛，王 行

(中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250000)

1 满堂支架设计

某桥梁工程，支架荷载按25.75 m标准跨计算。桥梁每幅梁宽16.86 m，翼缘箱板悬臂宽2.93 m，箱梁底宽11.00 m，箱梁底宽的荷载集度较之于翼缘箱板更大，根据此关系，在荷载计算时着重考虑箱梁底宽11.00 m部分，同时以此为依据开展支架设计工作。对于下文提及的计算数据，均以箱梁底宽11.00 m计算而得。

在连续箱梁灌注混凝土的具体施工中，各种因素都会对梁体灌注质量造成影响，如支架情况、沉降量等。在设计支架时，支架本身的情况非常容易调控，需重点关注的是支架的变形、下沉现象，并且更为关键的是以合理的方法有效控制支架的均匀下沉。为此，对地基处理质量提出较高的要求，应保证地基有足够的承载力。

1.1 方案比选

1.1.1 荷载计算及荷载组合

计算支架荷载时，标准界定在25.75 m左右。每幅梁的宽度保持在16.86 m，箱梁底部的宽度保持在11.00 m。

1)模板和支架结构，自重115.3 kN/跨。

2)钢筋混凝土，重力5 725.85 kN/跨。

3)施工机具及人员等，荷载283.25 kN/跨。

4)振捣混凝土时产生的荷载566.5 kN。

5)配套辅助工具(防雨、养生等方面)，荷载13.88 kN。

根据前述提及的荷载展开计算，得到如下结果：计算强度荷载，1)+2)+3)+4)+5)=6 704.79 kN/跨；此外还进一步考虑到验算刚度荷载，其对应计算结果为1)+2)+5)=5 855.04 kN/跨。

1.1.2 方案初选

考虑到全面性要求，共取9种情况，展开对比分析，如表1所示。

表1 几种情况的对比分析

从支架强度的角度来看，第三、五、七套方案的支架均能够满足要求。具体来说，第三套方案要求地基承载力为199.56 kPa，第五套方案为115.13 kPa，第七套方案为149.69 kPa。从中可以看出，第三套方案的地基承载力最高，第五套方案最低。同时第三套方案比其他两套方案的支架用量要多。如果仅仅从稳定性的角度进行考量，第五套方案需要的剪刀撑数量更多，所以方案七是最优选择。

1.2 预拱度的计算

预拱度的确定重点考虑以下方面：①超静定结构，需要关注的是混凝土在做出收缩或其他形式的变化后而产生的挠度；②因结构重力、1/2汽车荷载而导致的梁的弹性挠度，由于梁体上拱和下挠的变形量较小，不设预拱度，但应密切关注施工现场的实际情况，重点考虑的是地基等对下沉变形的影响机制(判断是否存在影响以及具体的程度)。

1.3 支架在施工荷载作用下的弹性变形

计算公式：

ΔL=NL/(EA)

(1)

式中，N为立柱所受施工荷载，取23.95 kN/根；L为立柱长度(按根计)，取6 m；E为立柱的弹性模量，取210 GPa；A为立柱的横截面积，取4.893×10-4m2。

根据前述公式以及确定的参数展开计算，有：ΔL=1.4 mm。

1.4 接头承压非弹性变形和卸落设备的压缩变形

接头承压非弹性变形：①木与木(横纹)选择1.5 mm的接头；②木与钢选择2 mm的接头。

卸落设备的压缩变形：木楔接缝压缩值为1 mm。

1.5 支架基础的非弹性沉陷

以地基预压试验曲线为参考，同时经过系统的分析，并从地基现场的实际状况出发，最终确定出：对于标准跨跨中底模，预留预拱度不大于12 mm，除此之外的其他各点则均按照二次抛物线的形式予以合理分配。

2 满堂支架施工

2.1 地基处理

2.1.1 地基处理依据

经过计算后，确定地基的承载力，要求该值超过200 kPa；地基预压后，地基的非弹性沉陷应控制在6 mm以内(地基承压状态下)。

2.1.2 地基处理方法

1)对原地面做全方位的清理，避免腐殖质地表层土和耕植土的存在，为了保证清理效果，清除尺寸在30 cm以上。清除之后进入碾压工序，压实度保持在93%以上。

2)向排水坡填筑级配碎石，每层厚度约25 cm，用14 t轮胎式振动压路机碾压，碾压方式包括静压碾压与强压碾压两类。其中前者碾压形式下，需要碾压的次数为4遍，后者碾压形式下，需要碾压的次数为12遍。压实度最好在95%以上。只有每层填筑结束同时压实度检测达标之后才能对下一层进行填筑。

3)如果出现回弹、沉陷等情况，以换填的方法加以处理。换填后，实测压实度需满足要求[1]。

4)地基处理结束后，要经过地基预压试验以确定地基是否满足具体规定，如果不符合规定，具体分析原因并继续处理，最终达到的结果不仅要满足支架承载力，而且要满足地基沉降量。

5)在桥梁地基两旁设置排水边沟。为了避免支架下方的地基受到水的侵蚀，必须采取隔水举措[2]。

2.2 地基预压试验

在连续箱梁施工过程中必须精确把控地基的沉降量，即使出现偏差也要将其控制在允许范围之中。

2.2.1 试验平台结构

试验平台集五大部分于一体，具体如下。

1)基础垫块：主要有4块，具体是40 cm×40 cm×15 cm的C20混凝土预制块。

2)支承立柱：主要有4根，高度为50 cm，具体使用的是I32a字钢。

3)承重梁：主要有2根，长度为2.5 m，具体使用的是I32a字钢。

4)分布方木：主要有9根，每根长度为2.1 m，具体使用的是12 cm×12 cm方木。

5)面板：具体用料为钢板，尺寸为2.5 m×2.1 m×4 mm。

围绕前述提及的五个部分展开强度和刚度的计算，具体结果均符合相关标准，具体计算过程从略。

2.2.2 试验过程

1)试验正式开始之前，务必保证进行实验时地基的压实度和梁部施工时的压实度保持一致，不能出现较大差异。尤其要注意的是，在实验地基上方铺设粗砂垫层进行找平，垫层厚度保持在2 cm左右。

2)试验的加荷标准。第一级荷载以所卸除土的自重应力为标准进行设置，同时注意具体的沉降数值不计算至其列。随着级别的增加，每一级荷载增加量基本保持在2.4 t。加载必须迅速持续增加，务必保持平衡，尽量避免失衡情况。

2.2.3 沉降观测

施加每一级别的荷载后，每20 min组织一次沉降观测，详细记录数据，根据实测结果判断沉降情况，沉降保持相对稳定的状态后，结束观测。沉降达到相对稳定状态的基本要求是：以最后30～60 min观测到的沉降量<0.1 mm为准。

在具体的试验中，如果出现以下三种状况表明土壤的承载能力已经达到了极限，不能再继续施加，需要立即停止：①立柱下方部位的基础垫块呈现出比较密集的、裂开的纹路；②荷载的增加量与沉降值呈反比，即增加量非常小，但是沉降值陡然提高；③荷载没有发生变化，但是24 h以内沉降值随着时间的变化不断增加。

2.3 满堂支架搭设

支架搭设是一项非常重要的工作，由专员以设计图纸为准，规范操作。首先，确定支架的布设位置，在指定范围的地基上铺设一定数量的混凝土预制垫块；其次，对垫块进行处理，在其上方布置立杆，以灵活调节底座的方式进行布设，同时将接头放置在碗扣内部，将其压紧锁固，依据从下到上的顺序安装。支架实际高度基本达到设计标高时，用立杆可调托盘做灵活的调整。值得注意的是，支架顶部要预留一定的范围进行调节，一般为10～20 cm。在具体施工中，为了防止局部失稳的情况，必须严格控制可调底座与可调托盘的螺杆留在立柱内的长度在25 cm以上。

1)承台基坑。最好利用挖掘机挖掘，如果有些部分不能利用挖掘机，采取人工与风镐形式对基坑进行清除挖掘，并及时采取各类措施，以保证天然地基的稳定。基坑的开挖一般利用放坡开挖的形式，对限制部位利用钢板桩进行支护。

2)墩、台身。墩身利用拼装式大块整体钢模，通过人工形式吊装起重机。每节主要由两块模板拼装组成，每块高度在2 m以上，每根柱都采用一次连续浇筑的形式完成。利用输送车将混凝土运输到施工场所，利用人工形式用振动棒进行捣固，同时用塑料薄膜进行覆盖用以养生。

3)箱梁施工。对连续箱梁进行施工时，主要利用落地支架逐孔现浇的形式，遇到路线的交叉，主要利用管柱与贝雷架支架的形式，对于其他位置，则主要利用满堂门式支架结合工字钢进行支撑。

4)模板施工。模板安装顺序具体为：从梁的一侧开始，先安装底模再安装侧模。

5)严格依据设计方案搭设支架，未经许可不得随意更改构架设计或是对尺寸做出调整，若确实存在调整的需求，则加强计算，验证可行性，获得有关部门的同意后方可调整。节点属于薄弱部位，该部分的连接稳定性必须得到保证，扣件应具有足够的扭力矩，钢管立杆垂直度则需≤1/500，最大垂直度偏差不超过100 mm。在设置纵向水平杆时，也需加强检测与控制，要求水平偏差≤1/250，架体的水平偏差不超过50 mm。为提高支架的稳定性，每隔3跨设1道斜杆(纵、横向均设置)，与地面呈45°～60°的夹角，考虑到斜杆的稳定性要求，应保证斜杆底部有效撑地。

3 支架沉降观测及实施效果分析

1)沉降观测点设置。观测点主要有9个，其中一部分位于每孔梁的结构中线部位，还有另一部分位于底板两条边缘线部位。

2)沉降观测时间。分4个阶段有序完成：第一次，分梁体浇筑前；第二次，底板浇筑后；第三次，顶板浇筑后；第四次，预应力施工后。

3)实施效果分析。整桥的长度为835.05 m，其中4孔为1联，整个桥梁存在8联，具体又分为左右两幅。跨径为25.75 m，梁的高度为1.40 m，翼缘箱板悬臂宽度为2.93 m。

4 结束语

综上所述，在本文分析的桥梁工程中，设计荷载为2A级汽车荷载。在工程人员统筹规划、通力协作之下，施工状态良好，实际效果较佳，支架实测沉降值得到有效的控制，该结果与预留的预拱度基本相当，同时各点位的沉降比较均衡，这也充分表现出：施工中预先留存的拱度与实际状况非常契合，证明该设计方案的可靠性。总之，经过对支架方案的比选节约了支架的投入，确保了施工的安全和质量。

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