盘扣式支架在大跨径变截面现浇箱梁中的应用

摘要 随着我国科学技术水平的进步、机械设备的不断发展及新型材料的运用，作为路桥人更加注重材料在交通建设方面使用的经济性、实用性和安全性。文章以传统支架和承插型盘扣式支架的对比分析为研究方法，通过在实际施工中选用盘扣式支架取得了良好效果，在大跨径变截面现浇箱梁施工中具有搭拆速度快、时间短、安全性高和稳定性好等优点，能很好地解决公路满堂支架施工中遇到的若干问题。

关键词 承插型盘扣式脚手架；大跨径变截面现浇箱梁；工艺技术；稳定性；安全

中图分类号 U442 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0099-03

0 引言

在大跨径变截面现浇箱梁施工中，基于工程实际采用满堂支架体系，重点介绍了承插型盘扣式脚手架现浇箱梁专项的施工技术，包括主要构件选择、施工工艺流程、施工方法及安全验算等，通过将盘扣式脚手架应用在大跨径变截面现浇箱梁中，成本有节约、技术有保障、安全可靠性强、施工工效较高及美观度较好，进而介绍了盘扣式满堂支架法现浇箱梁施工工艺的技术方法和应用要点，结合实际提出了相应的施工管理措施，为相关研究提供参考，为提升承插型盘扣式施工管理水平起到应有的促进作用，值得研究和推广。

1 绪论

1.1 研究背景

以浙江某公路工程变截面箱梁为例展开讨论，变截面现浇箱梁跨径为65 m，支架高约13 m，跨中梁高2 m，横梁处梁高3.8 m，顶面宽26.5 m，底宽17.5 m，腹板厚0.5～1.0 m，采用承插型盘扣式支架搭设满堂支架法现浇。详见图1～2所示：

1.2 承插型盘扣式支架与其他支架的对比

1.2.1 整体稳定性对比

承插型盘扣式支架：立杆为高强度低合金钢，其强度与普通的碳钢强度高出很多，具有高强度、高承载能力、高韧性和低温韧性好等特点，使得脚手架的承载力和稳定性提升了很多。在架体构造形式上，整体结构连接形成静定的几何不变体系，每个节点均为二力杆体系，水平杆、斜杆与立杆连接盘处的接头端部弧面与立杆外表面贴合并通过插销锁死，受力简图轴线汇交于一点，力的传递途径简单、清晰合理，从而使脚手架的各杆件连接更好，整体结构稳定性更加良好[1]。

碗扣式支架：只通过上下扣碗和限位插销连接立杆和横杆，没有斜向的连接体系，只有设置钢管剪刀撑，而剪刀撑与碗扣杆件之间会留有一定的间隙，所以会影响架体的整体稳定性。扣件式支架由于节点处的杆件是偏心连接，靠扣件与钢管之间的摩擦力传递荷载及内力，会影响脚手架体系的整体承载能力和稳定性[2]。

1.2.2 现场施工对比

承插型盘扣式支架：各构件均为标准构件，安装拆除便捷、迅速，施工效率高；杆件采用高强度、高韧性和低温韧性的低合金钢制造，具有较长的使用寿命，能在公路工程的各类环境中保持良好性能。杆件采用热镀锌浸锌工艺，以提高其防腐蚀能力，通体银白色，不仅使用寿命更长，且整个脚手架体系美观度较好，能更好地维持施工现场的安全文明施工。

碗扣式支架：立杆和水平杆均为标准件，而水平剪刀撑和竖向剪刀撑为钢管和扣件，构件数量多，安装和拆除耗时耗力。碗扣式支架和扣件式脚手架架体材质均为普通钢管，容易锈蚀和变形，在其表面涂刷一层红、黄、黑颜色油漆作为防腐措施，但在重复周转使用过程中，油漆易磨损殆尽，容易锈蚀和变形，整个脚手架体系美观度不如承插型盘扣式脚手架。

1.2.3 功效对比

对于承插型盘扣式脚手架而言，主要是采用了模块化及工具化进行作业，因为其自身的重量比较小，承载力比较大，具有良好的稳定性，零部件比较少，在安装的时候也十分方便快捷。结合该工程施工条件，使用碗扣式支架搭设需要1个月时间，而采用承插型盘扣式钢管支架仅需要10 d[5]，见表3所示：

通过上述对比分析，承插型盘扣式支架较传统支架具备较多优点，包括整体稳定性强、综合施工成本低、接头结构合理、综合效益及施工便捷等。结合《浙江省公路水运工程落后施工工艺、设备和材料的淘汰目录》的出台实施，考虑大跨径变截面现浇箱梁的跨径、支架高度、单位面积支架承压等要求，经方案比较和安全验算，该变截面现浇箱梁采用重型（Z形）承插型盘扣式满堂架，以此为基础，探讨承插型盘扣式支架在公路大跨径变截面现浇箱梁施工中的应用[3]。

2 承插型盘扣式支架现浇箱梁施工工艺技术

2.1 承插型盘扣式支架施工流程图

施工准备—地基处理—地基验收—测量放样—支架搭设—支架验收—支架预压—现浇箱梁施工—支架拆除—支架存放。

2.2 施工准备工作

施工准备工作包括技术准备及交底、安全技术交底和物资设备准备等。

2.3 基础处理

由于该项目为上下分层的断面布设——上层高架桥、下层地面道路，从经济性和工程实际需要，在墩柱施工完毕先进行地面路基施工（宕渣填筑），直至填筑至路床顶20 cm左右，最后一层顶面横坡按1%设置，既能满足排水要求又便于后续的路堤填筑。基底清表按主线路基高度填筑压，压实度达到96%以上，采用机械分层找平压实应保证地基的承载力不小于300 kPa，再浇筑一层20 cm厚的C20混凝土硬化，作为现浇箱梁满堂支架的搭设基础。

2.4 承插型盘扣式支架搭设

支架进场应进行验收。搭设前应检查支架的基础及排水情况，地基应平整、坚实，有良好的排水措施和足够的地基承载力，经验收合格后方可进行支架搭设。

测量放样。支架布置应根据箱梁的长度和宽度进行计算，并绘制支架平面布置图。以纵横轴线为控制点，用墨斗弹出支架纵横向立杆的交叉线，交叉点即为立杆点位，且现浇箱梁在每联均须设置2个高程控制基准点，以控制支架的底托水平。

搭设方法。根据施工结构物的实际结构尺寸，确定脚手架搭设的框架，采用承插型盘扣式脚手架进行搭设，主要由立杆上的连接盘、水平杆件和斜杆件等连接组成钢构架[4-5]。

2.5 支架预压

支架预压是为更加精准地获取载荷作用下支架的变形数据，确定合理的施工预拱度，同时做好沉降观测，以确保箱梁在卸落支架后的标高和线形均能达到设计要求。预压荷载布置应模拟结构物的实际荷载分布情况，并进行分级对称预压，预压监测及加载分级应符合现行行业标准的有关规定。堆载预压荷载为支架承受竖向荷载的1.1倍。由于该箱梁最大跨径为65 m箱梁，则应加密布置测点断面，从跨中向两侧每隔10 m布设一个断面，每个横向按每道腹板设置1个沉降观测点。测量监控步骤如下：荷载施加110%后，在加载24 h后、连续3 d（每天不少于三次）、卸载前、卸载后分别测量各测量点的标高值[6]。

2.6 支架拆除

卸载后的拆除顺序和搭设顺序相反。

3 承插型盘扣式满堂支架设计安全验算

（1）支架计算荷载标准：立杆钢管截面类型为A 60.3×3.2 mm，钢材等级为Q355。立杆截面面积A=574 mm2，立杆截面回转半径i=20.2 mm，立杆截面抵抗矩W=7.784 cm3，抗压强度设计值[f]=300 N/mm2，支架立杆计算长度修正系数η=1.05，悬臂端长度计算的折减系数k=0.6。长度计算如下：

l01=βHγh'+2ka=1.05×0.9×1 000+2×0.6×400=1 425 mm。

l0=βHηh=1.05×1.05×1 500≈1 654 mm。

受压长细比：

λ=max[l01，l0]/i=1 654/20.2≈81.88≤[λ]=150。

根据《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》（JGJ/T 231—2021）[6]附录C.0.2 Q355相关要求，钢管轴心受压构件的稳定系数为φ=0.624。

（2）中、边腹板处立杆验算（横距0.6 m，纵距0.6 m）。

中腹板处2根立杆受力、边腹板处4根立杆受力，以最不利的中腹板处立杆进行验算。

支架自重产生的轴向力（kN/m）：平均每米高脚手架的自重合计NGk1=0.15 kN/m。钢筋混凝土、模板及板底支撑等产生的轴向力NGk2：钢筋混凝土自重（kN）按照立杆横距0.6 m、立杆纵距0.6 m进行计算，箱室混凝土重

=0.6×0.6×3.8×26=35.57 kN，N模=0.5×0.6×0.6=0.18 kN，N架=0.15×15=2.25 kN。由此可得，钢筋混凝土、模板及支撑等产生的轴向力合计为NG=混凝土重+N模+N架=35.57+0.18+2.25=38 kN。

活荷载标准值：NQ=3×0.6×0.6=1.08（kN）。

在组合风载时：N=γ0×（1.3NG+0.9×1.5NQ）

=1.1×（1.3×38+0.9×1.5×1.08）=55.94（kN）

Mw＝0.9×1.5×ωk×La×h2/10

＝0.9×1.5×0.407×0.6×1.52/10＝0.074 2（kN·m）

则此时钢管立杆的最大应力计算值，б=N/φA+Mw/W

=55.94×103/（0.624×574）+0.074 2×106/（7.784×103）=156.18+9.53=165.71（N/mm2）≤[f]=300（N/mm2）

依据计算可得，立杆在组合风载时满足设计要求。

（3）箱室和翼缘板处立杆验算（横距1.2 m，纵距

0.9 m）：边箱室2根立杆受力、翼缘板处3根立杆受力，以最不利的箱室处立杆进行验算。

支架自重产生的轴向力（kN/m）：平均每米高脚手架自重合计NGk1=0.15 kN/m。钢筋混凝土、模板及板底支撑等产生的轴向力NGk2：钢筋混凝土自重（kN）按照立杆横距1.2 m、立杆纵距0.9 m进行计算，

箱室混凝土重=4.338 5×0.9×26/2=50.76（kN）；N模=0.5

×0.9×1.2=0.54（kN），N架=0.15×15=2.25（kN）。由此可得，钢筋混凝土、模板及支撑等产生的轴向力合计为NG=混凝土重+N模+N架=50.76+0.54+2.25=53.55（kN）。

活荷载标准值：NQ=3×0.9×1.2=3.24（kN）。

在组合风载时：N=γ0×（1.3NG+0.9×1.5NQ）=1.1×（1.3×53.55+0.9×1.5×3.24）=81.39（kN）。

Mw＝0.9×1.5×ωk×La×h2/10

＝0.9×1.5×0.407×0.9×1.52/10＝0.111 3（kN·m）。

则此时钢管立杆的最大应力计算值，б=N/φA+Mw/W

=81.39×103/（0.624×574）+227.23+14.29=241.52（N/mm2）

≤[f]=300（N/mm2）。

依据计算可得，立杆在组合风载时满足设计要求。

经验算，该变截面现浇箱梁采用60型承插型盘扣式满堂支架的强度、刚度和稳定性均满足设计要求。

4 总结与展望

通过采用承插型盘扣式支架系统对大跨径变截面现浇箱梁的施工设计，阐述了承插型盘扣式支架就大跨径变截面现浇箱梁的施工管理，可知承插型盘扣式支架可以提高施工的稳定性与安全性，因该支架的架构强度较大，架体构件更加标准化，提高了支撑体系的稳定性，可应用在危险性较大的分部分项工程中。相较于传统支架，其单位造价成本低，施工简单，操作方便，构件耐久性高、周转性好，架体更稳固安全，且架体整体形象美观，可有效提高现场的施工质量等，可在以后的公路桥梁施工中进行广泛推广应用[7]。

参考文献

[1]王森林，王星屿，项凯，等.几种常用脚手架支撑体系应用比选分析[J].科技资讯， 2019（22）：71-72.

[2]岳英龙，李剑慧，杨文才.现浇箱梁盘扣式模板支架施工技术研究[J].烟台职业学院学报， 2023（2）：86-91+102.

[3]袁志平.现浇箱梁模板支架受力性能分析[J].公路交通科技（应用技术版）， 2015（11）：237-238+242.

[4]洪振冬.承插式盘扣脚手架的优缺点与应用分析[J].散装水泥， 2022（6）：91-93.

[5]韦新强，吴阳露，陆建培.承插型盘扣式钢管支架在现浇箱梁中的应用[J].工程建设与设计， 2018（6）：159-160.

[6]建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程： JGJ/T 231—2021[S].北京：中国建筑工业出版社， 2021.