現(xiàn)澆連續(xù)剛構(gòu)彎箱梁滿堂支架施工

1、滿堂支架施工現(xiàn)澆連續(xù)彎箱梁技術(shù)中鐵二十一局第三工程有限公司 張解放 內(nèi)容提要：通過崇遵高速公路元田大橋現(xiàn)澆連續(xù)剛構(gòu)彎箱梁施工，主要介紹了滿堂支架施工多跨現(xiàn)澆連續(xù)彎箱梁的支架布置及檢算、模板設(shè)計與拼裝、預(yù)拱度設(shè)置、支架預(yù)壓、線形控制和砼澆注等施工工藝。 關(guān) 鍵 詞：滿堂支架 連續(xù)彎箱梁 技術(shù)一 工程概況崇遵高速公路第九合同段元田大橋設(shè)計為5×20m普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)彎箱梁雙向四車道，橋面凈寬2×10m,梁高1.8m，其中1、2#墩跨越210國道采用單柱式，3、4#墩采用雙柱式徑向布置。橋梁始于圓曲線到緩和曲線止，橋梁縱向位于豎曲線上?，F(xiàn)澆箱梁鋼材總量為281.5t，C50

2、砼1037.1m3。二 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工（一）支架設(shè)計支架設(shè)計的主要內(nèi)容包括支架布置，強度、剛度、穩(wěn)定性驗算，預(yù)拱度控制以及特殊位置加固等。設(shè)計原則為：在滿足使用功能的前提下，盡量布置經(jīng)濟合理，便于施工，利于施工控制。 1 、方案確定考慮到現(xiàn)階段施工中經(jīng)常采用的碗扣式腳手架有著多功能、高功效、承載力大和安全可靠便于管理等優(yōu)點，我們決定用其作為全橋的一般跨的主要支承構(gòu)件。又由于該橋在1、2#墩間橫跨210國道，35#墩間橫貫一條小河，決定采用貝雷梁設(shè)置門架和便橋渡過，門架支墩為密排碗扣式腳手架，漿砌片石基礎(chǔ)。便橋采用漿砌片石墩和基礎(chǔ)。施工時，應(yīng)根據(jù)梁底標高和支架總高來確定基頂標高。碗扣式腳手架設(shè)

3、置上、下可調(diào)拖撐調(diào)整支架高度、落架和拆除模板。 2、硬化場地及基礎(chǔ)施工橋址處為巖溶較為發(fā)育的河流階地，在4#墩5#臺間上覆層為沖積砂粘土，厚1.5m，1#5#臺間下覆蓋層為卵石土。為減小沉降，對砂粘土層進行換填片石處理；為均勻傳遞荷載，降低因前期河中系梁大開挖造成的地基軟弱，決定在3#墩5#臺間漿砌0.5m的M7.5片石后，再澆注C20砼20cm,其余地段均用壓路機壓實后澆注C20砼20cm,硬化場地寬度為12.0m。 3、支架布置支架采用滿堂支架施工，其中對一般跨處采用碗扣式腳手架，立桿采用1.2m、1.8m、2.4m和3.0m規(guī)格合理配置，支架立桿排距為：順橋向立桿間距為0.9m,在箱梁橫

4、隔板下加密為0.6m；橫橋向立桿在翼沿處為0.9m，箱梁底板下為0.6m，支架橫桿排距為0.6m。在支架上托撐上橫橋向放置0.12×0.14方木后，再在箱梁底板位置順橋向鋪5cm木板和1.2cm竹膠板作為箱梁底模。支架詳圖見圖1。對跨210國道的門架支墩采用密排碗扣式腳手架的方法支設(shè)，立桿間距為0.2m×0.3m，腳手架設(shè)上下可調(diào)拖撐調(diào)節(jié)標高，橫桿采用40鋼管，以用扣件連接，間距0.6 m。為保證穩(wěn)定，門架支墩與兩側(cè)的腳手架連為一體，為均勻整體傳力，在上可調(diào)拖撐上順橋向放置由兩根焊接成形的20槽鋼，然后沿門架支墩方向各放置兩根60鋼軌作為貝雷梁的支座。4、支架檢算支架檢算的

5、內(nèi)容包括：荷載分析及統(tǒng)計，支架的強度、剛度及穩(wěn)定性檢算。（1）荷載分析 支架所受恒荷載包括所澆注的鋼筋混凝土重量，內(nèi)外模板、上承方木自重，支架重量；所承受的活荷載包括施工人員、施工料具運輸、堆放荷載以及澆注、傾倒、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載等。恒、活荷載的荷載分項系數(shù)分別為：1.2和1.4。由于箱梁翼沿的荷載值遠小于箱體段的荷載，因此僅考慮箱體段的荷載及其下支架的計算。（2）荷載統(tǒng)計a、混凝土自重 荷載分項系數(shù)r=1.2橋梁跨中的截面（詳見圖2）面積S1為：S1=5.724m2有橫隔板處截面（詳見圖3）面積S2為：S2=11.654 m2翼緣的截面積面積為：S3=1.34m2考慮鋼筋重量后砼容重取2

6、6KN/ m3，則砼自重為1.2×（5.724-1.34）×26=136.78KN/mb、模板、支架自重 荷載分項系數(shù)r=1.2外模面積：13.98 m2/m內(nèi)模面積：11.26 m2/m采用10cm×10cm方木、5cm木板與竹膠板的組合木模板，木材容重為：7.5KN/M3,木支架順橋向每0.4067m一榀，模板圖如圖7。模板自重包括順橋向的方木重量、內(nèi)外模重量和內(nèi)模內(nèi)的鋼管支撐重量。經(jīng)計算后得出順橋向每延米的重量為：18.8KN/M。碗扣式腳手架重量僅計算箱體段（寬以6.0m計）下重量，全橋均保守考慮為11×0.6m=6.6m高（順橋向每延米）為：1

7、.2×1/0.9×10×（10.67×2+17.31+（3.97+2.82）×11+7.5×2）×9.8=16.77KNc、施工人員和施工材料、機具堆放荷載 荷載分項系數(shù)r=1.4取1.0KPad、傾倒砼產(chǎn)生的沖擊荷載 荷載分項系數(shù)r=1.4取4.0KPae、振搗砼時產(chǎn)生的荷載 荷載分項系數(shù)r=1.4取2.0KPa（3）荷載總計由于箱梁翼沿的荷載值遠小于箱體段的荷載，因此僅考慮箱體段的荷載及其下的支架計算，則：q=1.2×（5.724-1.34）×26 +18.8+16.77+1.4×(2.0+

8、4.0+2.0) ×5.73=236.53KN/M（4）支架內(nèi)力計算a、支架頂方木計算在上可調(diào)托撐上部，橫橋向布置高度0.12m，寬度0.14m的方木，材質(zhì)為馬尾松。查相關(guān)資料，其順紋彎應(yīng)力為12.0KPa，按簡支梁計算：由于橫橋向立桿間距為0.6m,順橋向為0.9m則作用于方木上的均布荷載為：q=236.53/5.73×0.9=37.15KN/m M=ql2/8=37.15×0.62/8=1.67KN*MW=bh2/12=0.142×0.12/12=1.68×10-4m3則=M/W=1.67×103/1.68×10-4=9

9、.95MPa<12.0MPa，強度滿足要求 b、立桿驗算橫桿步距為0.6m，即立桿計算長度為0.6m，立桿外徑481mm，壁厚3.5mm，一根立桿所承受的上部荷載（荷載分布見圖4）為：N=236.53/5.73×0.9×0.6=22.29KN截面積為：489mm2回轉(zhuǎn)半徑為：i= D2+d2 = 482+412=15.78mm 長細比為：=L/I=600/15.78=38.02<=150 穩(wěn)定性滿足要求。查相關(guān)表格得受壓鋼構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)1=0.867鋼材強度極限值：=215MPa則：=N/(1A)=22.29×103/(0.867×489&

10、#215;10-6)=52.58MPa<215MPa強度滿足需求由于支架是由碗扣式腳手架自鎖形成的三維空間結(jié)構(gòu)，支架的超靜定次數(shù)很高，并且每一立桿與橫桿連接處近似于剛接點，整個支架具有極高的整體性和結(jié)構(gòu)剛度，因而無須驗算其整體剛度。 5、跨210國道門架設(shè)計門架檢算的主要內(nèi)容包括：門型支墩檢算，貝雷梁強度檢算、剛度檢算，門架支墩基礎(chǔ)檢算。門架詳見圖5 經(jīng)實地勘察，210國道與元田大橋橋軸夾角為46°1128為保證交通，門架設(shè)于1#墩及2#墩之間，凈寬為7.5m,則在橋軸向?qū)挾葹?7.5/Sin46°1128=10.4m。（1）桁片布置方案門架上橫梁采用貝雷桁架,共20

11、片，翼沿段布置8片，箱體段布置12片。每兩排桁片用排間聯(lián)板聯(lián)結(jié)，然后用鋼管和扣件將所有桁架連成空間結(jié)構(gòu)。門架柱采用碗扣式腳手架拼裝。（2）貝雷架驗算計算簡圖見圖6，根據(jù)相關(guān)資料，單片不加強貝雷梁桁片的幾何特性及容許內(nèi)力如下：桁片慣性距：I=250497.2cm4;桁片截面抵抗距：W=3578.5 cm3;容許彎距：M=788.2 KN·M容許剪力：Q=245.2KN容許撓度為：f=L/1000=11.2/1000=0.011m計算跨度可保守的認為是11.2m，依簡支梁計算。則：計算彎距：M=ql2/8=236.53×11.22/8=3708.79KN·M計算剪力：

12、Q=ql/2=236.53×11.2/2=1324.57KN因此，每一片桁架所受內(nèi)力： M=3708.79 KN·M /12=309.07 KN·M <M=788.2 KN·M Q=1027.88KN/12=110.38KN<Q=245.2KN 強度滿足要求。每一片桁架的計算撓度為： f=5ql4/(384EI)=5×236.53×103×11.24/(384×2.1×1011×250497.2×12×0.014)=0.008m<f=0.011m（3）門型支

13、墩檢算門架支柱采用碗扣式腳手架拼裝而成，為保證穩(wěn)定，與兩側(cè)的支架順橋向用40鋼管以扣件連接，橫橋向每0.3m一榀，每榀由四根鋼管組成，在支柱豎向每0.3m布置一根橫桿在順橋向和橫橋向兩個方向連接（見圖7）。計算跨徑應(yīng)為12.0m，則支座反力為：R=ql/2=236.53×12.0/2=1419.18KN在箱體段荷載作用下的立桿數(shù)量為：4×5.73/.376根每根受力為：1419.18/76=18.67KN與上面的支架立桿計算荷載相比較后，顯見立柱的立桿滿足要求。（4）立柱基礎(chǔ)設(shè)計門架基礎(chǔ)置于原河岸的卵石土層之上，條形基礎(chǔ)，M7.5#漿砌片石砌筑，為保證滿足局部受壓，其上澆注

14、0.3m厚C20砼。埋置深度1.9m,回填土重度rG=20KN/m2。根據(jù)地勘資料，其容許承載力為250Kpa,則驗算基礎(chǔ)寬度為：b>F/(f-rG)=(1419.18/5.73)/(250-20×1.9)=1.168m 取為1.2m?？绾颖銟蝌炈闩c門架驗算類同，不在贅述。（二）支架預(yù)壓、預(yù)拱度和底模標高的計算與控制1、預(yù)拱度的設(shè)置要分別考慮以下幾個因素：支架卸載后由上部構(gòu)造自重及活荷載的一半產(chǎn)生的豎向撓度1；支架在荷載作用下的彈性壓縮變形2，2=L/E（其中L：桿件長度；E：彈性模量；：支架構(gòu)件的壓應(yīng)力）；支架在荷載作用下的非彈性壓縮2；支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷4；由

15、混凝土收縮、溫度變化引起的撓度5。2、預(yù)拱度的計算根據(jù)設(shè)計要求，支架搭滿全橋后在各跨按拋物線分別設(shè)置預(yù)拱度，其跨中值（1）為：第一、五跨為2.00cm，第二、四跨為1.00cm，第三跨為1.50cm。在支架按箱梁自重的80%預(yù)壓后，因各種非彈性變形已經(jīng)消除，我們僅考慮1、2兩種變形。其中2=L/E=52.58×106Pa×6.6/2.1×1011=0.0017m由于以上計算考慮了荷載的分項系數(shù)1.2，很為保守荷載統(tǒng)計也，在實際施工觀測中發(fā)現(xiàn)支架變形很小，可以忽略不計。因此，在支架預(yù)壓后支架的實際預(yù)拱度：=1。 各跨按二次拋物線分配時： x=4·x

16、3;（L-x）/L2 其中： 跨中預(yù)拱度值；x距左支點x的預(yù)拱度值； x距左支點的距離； L跨距因此，在預(yù)壓后底模標高由下式計算： H=h+ 其中：H:底模的施工標高； h: 箱梁底的設(shè)計標高； 3、支架的預(yù)壓 （1）加載方案根據(jù)設(shè)計要求在縱向兩臺之間，橫向整個梁寬范圍內(nèi)按箱梁自重的80%對支架進行預(yù)壓，全橋用編制袋裝砂根據(jù)箱梁縱、橫截面的荷載圖堆載預(yù)壓。為使預(yù)壓與支架的實際受力相一致，禁止采用移動荷載逐跨預(yù)壓。（2）觀測點的布設(shè)沉降觀測點設(shè)置在兩個層面：一層在箱梁底模板上，一層在硬化后的場地頂面，上下兩層觀測點在同一垂線上一一對應(yīng)。測點沿橋軸縱向在墩中心線處和每1/5跨距處布設(shè)，橫橋向則設(shè)置

17、于橋軸中心線和腹板的兩端。（3）沉降觀測在加載前先測出各觀測的初始數(shù)據(jù)，加載后再次觀測，其后在加載前3d每天觀測2次，3d后每天觀測1次，直至沉降趨于穩(wěn)定后卸載。卸載后必須再觀測1次，卸載前后的觀測差值可認為是支架的彈性變形，應(yīng)重新設(shè)置預(yù)拱度予以調(diào)整。實際觀測中，發(fā)現(xiàn)該值小于1mm， 可以忽略不計。（三）模板的設(shè)計及安裝1、概述元田大橋現(xiàn)澆箱梁的一次澆筑模板用量大（一次性澆筑長度：100米），周轉(zhuǎn)次數(shù)少（左右幅分幅施工，僅一次周轉(zhuǎn)），如果采用鋼模板投入會很高，為此采用以1.22m×2.44m大塊竹膠板為面板,以10cm×10cm方木為肋骨拼裝而成。2、底模板的鋪設(shè) 底模板由

18、5cm厚木板和1.2cm厚的竹膠板組合而成，寬度應(yīng)比箱梁箱體每側(cè)超出至少20cm ，以便在其上放置側(cè)模。施工順序為：插入可調(diào)上托撐順橋向放置方木橫橋向鋪設(shè)5cm木板鋪設(shè)1.2cm竹膠板支架預(yù)壓調(diào)整底模標高安裝側(cè)模。 3、側(cè)模、翼緣模板的制作及安裝（1）側(cè)模的荷載統(tǒng)計a、振搗混凝土所產(chǎn)生的荷載：4.0KN/m2,b、混凝土對模板的側(cè)壓力 26×（1.8-0.45）=35.1KN/m2以上合計：39.1 KN/m2（2）強度驗算 竹膠板側(cè)模固定在10cm×10 cm方木上，為使竹膠板接縫正好處于方木上，方木按40.67cm間距布置，一塊竹膠板正好放置6榀，即0.4067

19、5;6=2.44m，因此，側(cè)模可按跨度為40.67-10=30.67cm的簡支梁計算，以策安全。 竹膠板的慣性距為：I=bh3/12=1×0.0123/12=1.44×10-7m4w=bh2/6=1×0.0122/6=2.4×10-5m3M=ql2/8=39100×0.30672/8=459.74N·M則：=M/W=459.74/2.4×10-5=19.16MPa<=90 MPa強度滿足要求。 （3）側(cè)模和翼緣模板的安裝及加固側(cè)模和翼緣模板是由竹膠板作為面板，背10cm×10cm方木組合而成。為保持曲線線形在方木上鉆兩個25的孔，沿橋縱向通長穿入20鋼筋，為使模板穩(wěn)定，采用方木和鋼管配可調(diào)上托撐側(cè)向加固，并將側(cè)模與底模拉結(jié)，詳見上圖。為保證翼緣的折線形狀，應(yīng)在工場里根據(jù)模板設(shè)計圖用10×10cm方木和5 cm厚木板加工出背條。安裝模板時應(yīng)注意以下即點：a、箱梁腹板模板應(yīng)豎直；b、由于跨公路處支承飛沿的支架左、右互相分離，側(cè)模加固好后還應(yīng)穿拉錨鋼筋加強；c、支座周邊底模采用竹膠板支設(shè)，模板與臺帽間填