预应力现浇箱梁满堂支架施工技术探讨

李薇

（广州市公路工程公司，广东广州 510075）



预应力现浇箱梁满堂支架施工技术探讨

李薇

（广州市公路工程公司，广东广州 510075）

摘要：结合工程实例，介绍了预应力现浇箱梁支架设计方案并对其内力、强度、刚度等进行了验算，从支架地基处理、搭设、预压、现浇箱梁砼浇筑、预应力张拉、压浆等方面介绍了预应力现浇箱梁满堂支架施工技术及工艺要求，为类似工程建设提供借鉴。

关键词：桥梁；预应力；现浇箱梁；支架；施工技术

某项目桥梁第三联跨径4×54 m，上部构造为变宽单箱五室箱形结构，箱梁总宽由30 m变化至18.5 m，梁高为2.9 m，单侧翼板宽2.5 m，箱室底板宽从25 m变化至13.5 m；箱梁顶板厚25 cm，腹板厚40（跨中）～80 cm（跨端），底板的厚22（跨中）～42 cm（跨端），翼板厚18（端部）～50 cm（根部）。箱梁采用横向变高形式调横坡，梁底横向保持水平，箱梁全部位于超高段。该联箱梁累计钢筋量789 t，砼方量4 602 m3，采用满堂支架进行施工。

1　支架设计方案

1.1 基础处理

支架基础宽度按箱梁宽度两侧各加1 m，在该范围内彻底清除地基表层不良土层、泥浆，处理坑洞，平整后的地面应找平，经20 t压路机振动碾压密实，碾压后表面应无明显轮迹，压实度应达到96%以上。处理表层土后，其上铺20～30 cm厚石渣，找平后在石渣垫层上浇筑15 cm厚C20砼。场地箱梁外排水沟设0.3%纵坡排水，支架侧边各1 m处设置边沟排水。地基标高根据场地平整后确定。

1.2支架搭设

该项目设计采用ϕ48×3.5 mm碗扣式钢管支架，ϕ48钢管立杆的纵、横向间距为120 cm，在箱梁腹板及横隔梁位置纵向加密，间距为30 cm。横向剪刀撑间距360 cm；纵向剪刀撑布置在外侧周边及中间腹板位置，间距约@340 cm；水平剪刀撑设置三道，即顶部、中间高度、底部位置各一道。纵、横向剪刀撑采用ϕ48×3.5 mm钢管，与地面斜角45°～60°，下到底、上到顶，并与立杆全部用扣件扣牢。在支托上纵向铺设单层（10×10）cm木方@60 cm。在纵向木方上横向铺设单层（10×10）cm木方，间距为底板位置35 cm，横梁及腹板位置25 cm。现浇箱梁内外侧模板均采用木胶合板。

1.3模板支架计算

1.3.1基本资料

（1）材料强度。根据GB 50017-2012《钢结构设计规范》及GB 50005-2003《木结构设计规范》，各种材料的容许应力如下：1）建筑木胶合板模板。抗弯强度［σw］=20 MPa，抗剪强度［τ］=1.0 MPa，弹性模量E=4×103MPa。2）木方（广东松）。顺纹压应力和顺纹弯曲应力容许值［σ］=［σw］=12 MPa，顺纹弯曲剪应力［τ］=1.9 MPa，弹性模量E =9×103MPa。

（2）计算基本公式为：

式中：G为恒载，包括模板、支架和新浇砼的自重；V为动载，包括施工人员、物料及设备的自重，振捣砼时产生的荷载，砼对模板的侧压力，倾倒砼时产生的荷载等。

（3）计算荷载。1）模板和支架自重。木材容重γ1=8 k N/m3；底模板厚18 mm，P11=γ1h1=8 ×0.018=0.144 k N/m2；木方规格为（10×10）cm，P12=8×0.1×0.1=0.08 k N/m；ϕ48×3.5钢管6 kg/m，P14=0.006×9.8=0.059 k N/m。2）砼重力。砼容重γ=26 k N/m3，分别以腹板、底板和横梁进行验算。底板，P21=γh=26×（0.42+0.25）= 17.42 k N/m2（为保证支架安全，渐变为42 cm进行验算）；腹板，P22=γh=26×2.9=75.4 k N/m2；横梁，P23=γh=26×4=104k N/m2。3）施工人、机、料荷载。计算模板和小楞时，P=2.5 k N；计算大楞时，P31=1.5 k N/m2；计算支架立柱时，P32=1 k N/m2。4）振捣砼时对水平模板的施工荷载P4=2 k N/m2。

（4）荷载组合。强度按1.2×（模板和支架自重+砼重力）+1.4×（施工人、机、料荷载+振捣砼时对水平模板的施工荷载）计算；刚度按模板和支架自重+砼重力计算。

教师结合函数动点问题提出该图中共有几个动点？学生在回答两个动点后教师再次提问：动点引发的变量有哪些，不变量有哪些？并将对应线段的长进行表示。这时学生可较好地明确，该问题的变量主要为OQ、QA、OP以及PB线段的长度，不变量为∠BOA的大小、△AOB各角的角度以及△AOB实际面积等。其主要作用是让学生自主完成两个以及两个以上的问题，使学生进行自主学习，并让学生更好地对问题中的各种数据信息进行分析与处理，为了解函数问题中变量与不变量创建条件。

（5）风荷载计算（验算支架稳定性）。1）横桥向风荷载标准值。参照JTG D60-2004《公路桥涵通用设计规范》，风荷载标准值Fwh按式（1）计算。2）风荷载产生的轴向力Q5按式（2）计算，验算立杆时力太小，不组合计算。

式中：K0为设计风速重现期换算系数，施工架设期桥梁取K0=0.75；K1为风载阻力系数，K1=1.8；K3为地理地形条件系数，山间盆地、谷地取0.8；Wd为设计基准风压（k N/m2），Wd= W0（K2K5）2=0.637；W0为基本风压值，支架高度为9～14 m时，广州地区按10年一遇的频率，离地高度10 m时W0=0.3 k N；K2为风速高度变化修正系数，支架14 m时按乡村建筑物稀少地区（B类地区）考虑，K2=1.056；K5为阵风风速系数，K5=1.38；Awh为横向迎风面积（m2）。

根据式（1），支架高度14 m时，每延米横桥向风荷载标准值Fwh=0.75×1.8×0.9×0.8×0.637 ×14×1=8.67 k N。

式中：H为支架最大高度，H=14 m；L为支架底宽；n为立杆根数，n=38根。

1.3.2底模板、小楞、大楞强度和刚度验算

分别对底模板底板（空腹位置，横桥向10 cm× 10 cm木方铺设，间距为35 cm）和腹板（横桥向10 cm×10 cm木方铺设，间距为25 cm），选择纵向1 m模板进行验算；小楞（横桥向单层10 cm×10 cm木方）底板［空腹位置，横桥向采用10 cm×10 cm方木铺设，间距35 cm，支撑木方（顺桥向）间距60 cm］和腹板（横向采用10 cm×10 cm方木铺设，间距25 cm，支撑木方间距60 cm）进行验算；大楞（纵桥向10 cm×10 cm木方）底板（空腹位置，大楞采用10 cm×10 cm方木铺设，间距60 cm，支撑钢管架间距60 cm）和腹板（大楞采用10 cm×10 cm方木铺设，间距60 cm，支撑钢管架间距为30 cm）进行验算。验算结果见表1。

表1　底模板、小楞和大楞验算结果

1.3.3ϕ48钢管立杆受力计算

每根立柱所承受的坚向力按其所支撑面积内的荷载计算，忽略方木小楞自重不计，则大楞传递的集中力（腹板区域采用60 cm×30 cm，其他区域均采用60 cm×60 cm搭设形式，以腹板位置进行验算）P1=［1.2×75.4+1.4×（2.0+2.0+2.5）］×0.6 ×0.3=17.9 k N。满堂式碗扣支架按14 m高计，其自重g=14×0.235=3.29 k N。单根立杆所承受的最大竖向力N=17.9+3.29=21.19 k N。查阅《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》，步距1.2 m，支撑架单根立杆设计荷载为30 cm。

（1）立杆稳定性。横杆步距为1.2 m，故立杆计算长度为1.2 m。长细比λ=L/i=1 200/15.78 =76＜80，ϕ=1.02-0.55［（λ+20）/1 000］2= 0.513，则［N］=ϕA［σ］=0.513×489×215=53.93 k N，N＜［N］，合格。

1.3.4地基承载力计算

支架通过底托、方木板（4 cm×30 cm）坐于基底面上，基底面采用15 cm C20砼层硬化，基底承载力最小可达2 MPa，即［fg］=2 MPa。碗扣式支架下垫4 cm×30 cm木方，由于支架底托直接作用在木板上，基底采用C20砼进行硬化处理，较为平整，可将木方参照为刚性材料。

由立杆稳定计算得N=21.19 k N，P=N/A= 21.19/（0.3×0.3）=235 k N/m2。地基采用15 cm C20砼硬化，考虑砼抗弯拉，地基承载力≥200 k Pa，即压实度达到95%，20 t压路机无明显轮迹。

2　满堂支架施工工艺及要求

满堂支架搭设前，严格对地基进行处理，以免地基下沉导致砼浇筑时支架坍塌，或由于地基持续下沉导致现浇箱梁产生裂缝，影响桥梁的使用寿命。

2.1支架搭设的一般要求

（1）模板、支架用钢材、胶合板需用符合设计要求的材料制作，钢材以GB/T 700-2006《碳素结构钢》为标准。

（2）对钢管构件的外观尺寸和形状尺寸进行检查，有凹痕、弯曲、腐蚀严重等较大缺陷者禁止使用。

（3）在ϕ48钢管支架底部，沿纵横向设置扫地杆，扫地杆离地高度为30 cm左右。立杆底部设置木方或模板垫板。ϕ48钢管两个方向的垂直度控制在20 mm以内。

（4）验算模板、支架及拱架的刚度时，其变形值不得超过下列数值：1）结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1/400；2）结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；3）支架载后挠曲的杆件（横梁、纵梁），其弹性挠度为相应结构跨度的1/400；4）钢模板的面板变形为1.5 mm。

（5）浇筑砼前，模板应涂刷脱模剂，外露面砼模板的脱模剂应采用同一品种，不得使用废机油等油料，且不得污染钢筋及砼的施工缝。

（6）支顶上浇筑箱梁时，各构件会产生一定的挠度，施工中支顶需预增加一定的预拱度。

（7）支架使用过程中应避免产生偏心荷载，如泵送砼时。应随浇随捣，以免产生较大的集中荷载，使支架偏心受荷。装卸其他物料时应防止支架产生偏心、振动和冲击。

（8）上部砼结构强度达到95%以上时方可拆卸支架。拆除由上而下进行，先装部分后拆，后装部分先拆；先拆除非承重部分，后拆除承重部分。严禁上下同时作业。

2.2碗扣式钢管支架搭设工艺

（1）碗扣式钢管支架搭设的工艺流程为基础处理→安放垫板→安放底座→竖立管、安装横杆组成方框→纵向装横杆加立管至需要长度→安装剪刀撑、扫地杆→检查支架。

（2）支架的搭设直接在砼垫层上进行。在砼垫层上拉线，安放底座。同一侧底座应在一条直线上，应保持底座在同一水平线上，少量高差通过可调支座调整。

（3）立好横向内外侧2根立管，装好2根横向水平杆，其竖向间距至少1.2 m，形成一个方框。

（4）一人扶直方框架，另一个人将纵向水平杆一端插入已立好的立管最下面一个碗扣内，另一端插入第三根立管下碗扣内，装上横向水平杆，形成一个稳定的方格。

（5）继续向纵向搭设直至所需长度，注意保证立管成行、水平成线。第一步纵向水平杆应拉线或用水准仪找平。

（6）水平杆叶片插入立管下碗扣时，应检查叶片是否紧贴立管，而后将上碗扣套入所有的叶片，用手锤将上碗扣顺时针方向打击，使上碗扣螺栓台阶在定位销下固定。

3　结语

普通预应力箱梁施工，满堂支架搭设是其中一道关键施工工序。只有严格做好地基处理、支架设计及验算、支架搭设、预压等过程控制，才能有效防止支架坍塌等安全事故发生，保障施工项目的安全和质量。

参考文献：

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［2］ 李常安.浅析现浇预应力砼连续箱梁满堂支架施工技术及其质量控制要点［J］.城市建设理论研究，2012 （26）.

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［5］ 张鹏，肖绪文.客运专线现浇连续箱梁满堂支架设计计算方法研究［J］.铁道标准设计，2009（12）.

中图分类号：U445.46

文献标志码：B

文章编号：1671-2668（2016）03-0208-03

收稿日期：2016-01-16