盘扣式满堂支架在现浇混凝土箱梁的应用

冯二江FENG Er-jiang

（中铁十四局集团第四工程有限公司，济南 250000）

0 引言

传统现浇混凝土箱梁施工常用碗扣式钢管脚手架。碗扣式脚手架仅有横杆及立杆，构造加固措施只能采用剪刀撑等，支架的节点抗扭能力不足，结构间稳定度也较为不足，而且结构较为复杂，现场检查人员检查上碗扣时不能仅凭肉眼进行观察，增加了检查难度。随着科技的发展，盘扣式钢管脚手架凭借稳定性及安全性更加优越的特点，逐渐被应用到现浇箱梁施工中。本文结合某高架桥主线桥现浇箱梁施工，从支架方案的选择，支架的设计与验算及支架的搭设介绍了承插型盘扣式钢管满堂支架的设计与施工要点，以供同类工程参考。

1 工程概况

某高架桥主线桥上部结构为超宽变截面预应力钢筋混凝土现浇梁，共计4联17跨，预应力混凝土箱梁结构标准形式为单箱七室截面。箱梁横断面如图1所示。

箱梁结构尺寸如表1所示（单位为m）。

表1 现浇箱梁结构尺寸汇总表

2 支架方案选择

根据以往的施工经验，综合考虑施工质量、支架基础安全、施工成本及工期等因素，采用承插型盘扣支架的满堂支架。本主线桥现浇箱梁施工结合水文地质、跨径、结构形式、搭设高度等情况采用支架方案见表2。

表2 现浇箱梁支架方案选择汇总表

盘扣支架各种构配杆件的材质、型号规格及力学特征如表3所示。

表3 构配件的材质及规格

3 地基处理

对支架布设范围内的杂物及虚土进行清除，地基处理用挖掘机粗平、平地机精平、压路机碾压并辅以人工将原地面进行整平，纵坡较大的部分做成台阶状，地基处理完成后进行承载力检测，现场实测承载力必须满足计算书要求的最低承载力。

由桥中心向两侧设1.5%排水坡度，支架两侧设置纵向排水沟，使雨水、养护水等通过排水沟集中排至场外或者就近的雨水管道中。

承台和扩大基础基坑采用风化砂分层回填压实，压实度不低于95%，确保承台回填范围内地基承载力满足要求，支架地基结构如图2所示。20cm等长度切割，完成后放置存储箱中。

4 支架设计

4.1 设计计算方法

木质材料、型钢、盘扣钢管等成品构件采用极限状态法设计计算。

4.2 立杆承载力计算思路

以最不利工况中横梁为例，横梁下立杆横向间距Li，纵向间距Le，等效混凝土高度He，荷载标准值计算如下：

①钢筋混凝土自重荷载NG1=Q砼×He×Li×Le；②内膜及其支撑荷载为NG2=Q内膜×Li×Le；③底模自重荷载NG3=Q底膜×Li×Le；④次龙骨自重荷载NG4=Q次龙骨×Li×2；⑤主龙骨自重荷载NG5=Q主龙骨×Le×2；⑥支架自重荷载NG6；⑦人群机具及施工材料荷载NH1=Q内膜人群机械×Li×Le；⑧振捣荷载NH2=Q振捣×Li×Le；⑨冲击荷载NH3=Q冲击×Li×Le。

按照恒载1.3，活载1.5组合荷载，则N有：

4.2.1 强度验算

4.2.2 稳定性验算

依据稳定性验算原理分别计算组合风荷载及不组合风荷载时的立杆的压应力（步距h，立杆纵距La，风荷载标准值Wk）。

不组合风荷载时：σ=N/，A＜300MPa

组合风荷载时：

立杆段风荷载作用弯矩设计值：

4.2.3 立杆地基承载力地基承载力验算分两种情况，第一情况是底托下没有木垫板，此时底托底部钢板直接接触混凝土垫层，底部钢板尺寸为15cm×15cm，基础经过混凝土硬化处理，混凝土垫层厚度为h，根据规范，混凝土按照α°扩散角扩散，放大角边长为15+2×15×tanα°与地基接触面积S为（15+2×15×tanα°）×（15+2×15×tanα°），所需承载力为N/S。第二种情况为底托下设木垫板，由木垫板承担来自上方的荷载，相对比底托直接接触垫层，木垫板增大了与混凝土垫层的接触面积，使得所需承载力降低。

4.3 支架布置

支架平面布置：端横梁（包括连续墩中横梁）立杆最大间距1200mm×900mm（横桥向×顺桥向），腹板部位立杆最大间距900mm×1500mm（横桥向×顺桥向），箱室部位立杆间距1200mm×1500mm（横桥向×顺桥向）。

支架搭设见图3、图4。

因支架搭设高度较高，为保证人员上下支架的安全，在适当位置设置临时上下爬梯供人员上下支架。每联现浇梁设置一个人行梯道，使用盘扣支架配套的挂扣式钢梯和脚手板。两侧设扶手（高0.9m）。外侧设5cm×5cm方管防护，外挂安全密目网，具体构造如图5所示。

由于斜腹板与翼板及底板之间为圆弧倒角形状，为保证圆弧的施工质量，该部位采用定型钢模板，模板为3mm厚不锈钢板，将钢模板与竹胶板底模用钉子固定，斜向立杆与翼板支架立杆采用扣件相连接，并有两个以上铰接点，保证整个侧模的稳定牢靠，详细节点如图6所示。

5 支架预压及观测

5.1 预压方式

支架预压采用砂袋堆载法，夏季进行砂袋预压时，必须做好防雨措施，在加载砂袋的同时，准备好防雨篷布，进行覆盖，以免雨水给砂袋加重造成支架倾覆事故。

5.2 预压沉降点布置

满堂式支架监测点布置应符合下列规定：

①每个监测断面的基础及支架顶面应对称混凝土梁中心线布置5个以上监测点。②在模板上布置观测点，观测点在纵桥方向按照箱梁预压区段长度的0.25L、0.5L、0.75L及距墩柱中心前后各1.5m共计设置5个断面。观测点设置在立杆顶端，用两端带弯钩的钢筋一端挂在顶部可调托座上，一端悬挂在离地面0.2m-0.5m处，观测时，塔尺立于下端钢筋弯钩上进行水准测量。沉降监测点布置如图7所示。

5.3 预压加载和卸载

支架预压分三级进行，第一级为预压荷载值的60%，第二级为预压荷载值的80%，最后一级为预压荷载值的100%，砂袋的加载和卸载应按照分级堆成的原则进行，严禁集中加载和卸载。加载重量误差应控制在±3%以内。

5.4 沉降观测内容

支架预压过程中的监测内容主要包括以下部分：①基础沉降变形；②架体竖直位移；③架体顶面平面位移；④近邻结构物变形。

5.5 观测要求

在加载前观测测点的初始高程，并如实记录，每级加载同时进行监测点的沉降观测，满足要求时方可进行下一级加载。

5.6 数据整理

预压观测结束后，对所测得的数据进行分析，提供模板安装的预拱度。

6 结束语

现浇连续箱梁支架的设计与施工是整个现浇箱梁施工的一个非常重要的、基础性的工艺环节。盘扣式支架在预压及混凝土浇筑期间，基础和架体总沉降量均小于3mm，且未发现杆件歪斜变形现象。

作为最近几年快速应用在各类工程中的新型脚手架，盘扣式钢管脚手架具有承载力大、安拆方便、搭设速度快、周转率高等优点，在现浇梁满堂支撑体系中应用较多。在现浇箱梁施工应用承插型盘扣式钢管支架法的成功案例，可为同类型桥梁结构施工提供经验参考。