M60承插式盤扣支架在鐵路現(xiàn)澆梁施工中的運(yùn)用

毛曉兵(中國鐵建十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018)

M60承插式盤扣支架在鐵路現(xiàn)澆梁施工中的運(yùn)用

毛曉兵(中國鐵建十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018)

在鐵路現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工中，承重支架因其成本投入大、風(fēng)險大及施工難度大，支架搭設(shè)方案及驗算一直是施工審查的重點(diǎn)。在目前支架施工中，因碗扣支架應(yīng)用時間較長，因而應(yīng)用較為成熟，市場占有率較高。盤扣支架設(shè)計從支架材質(zhì)、制作工藝及支架受力上對支架體系進(jìn)行優(yōu)化，從而在支架的承載力、安全性及外觀方面優(yōu)勢明顯。目前以廣泛應(yīng)用到輕軌交通、道路橋梁、隧道工程、水利工程及工業(yè)與民用建筑工程中。

盤扣支架；施工工藝；現(xiàn)澆梁；有限元

盤扣式腳手架立桿橫桿斜桿在縱向、橫向和豎向形成一個穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)單元，再將該單元系統(tǒng)重復(fù)組合，形成三維空間架體。八孔扣盤焊接在立桿上，C型鎖卡件焊接在橫桿的兩端，連接時把卡件上的楔形銷子從上向下穿過八孔扣盤完成橫桿立桿的連接。對角斜桿通過楔形銷子鏈接到立桿的八孔盤完成三角形穩(wěn)定架構(gòu)。因在幾何圖形構(gòu)成的空間中，三角形構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的。而碗扣式腳手架的立桿和橫桿的連接沒有自帶的斜撐，穩(wěn)定性能差距還是比較大的，因此盤扣式腳手架是目前腳手架中最穩(wěn)定的腳手架系統(tǒng)之一[1,3]。

1 工程概況

金陽車站四線特大橋6#～13#墩墩高約為17m。梁體為單箱單室、等高度、變截面箱梁，梁體全長228.6m。梁高3m。箱梁頂板寬12.1m，箱底寬7m，梁體在支座處設(shè)橫隔板。梁體鋼筋混凝土2629m3，重約6966.85t。

圖1 架體橫斷面圖（單位：cm）

2 施工方法及工藝[4,5]

2.1 施工方法

連續(xù)梁采用M60承插式盤扣支架分段現(xiàn)場澆筑施工，梁體混凝土分ABC三個段澆筑成型。

支架橫橋向?qū)挾?2.3m，順橋向長度228.6m。支架基礎(chǔ)尺寸為支架尺寸加寬0.5m，地面承載力達(dá)到150KPa，澆注20cm厚C25混凝土墊層。

支架體系組成：支架體系由立桿、橫桿、水平斜桿、豎向斜桿、標(biāo)準(zhǔn)基座、可調(diào)頂托、底托、木工字梁等組成。如圖1所示。立桿采用套管或連接棒承插鏈接，水平桿和斜桿采用桿端扣接卡入連接盤，用楔形插銷快速鏈接，形成幾何不變體系的鋼管支架，根據(jù)用途可以分為腳手架和模板支架兩類。

模板支架的主要承重桿件立桿，采用直徑為60mm鋼管制成，架體的橫桿為直徑48mm的鋼管制成，材質(zhì)均為Q345B高強(qiáng)度低合金鋼；支架主龍骨采用16號工字鋼，次龍骨采用H200木工字梁。支架搭設(shè)方案如圖3，順橋向間距布置為1.2m。

2.2 支架搭設(shè)工藝流程

1）支架搭設(shè)流程：地基處理→放線定位擺放可調(diào)絲桿底座→安裝標(biāo)準(zhǔn)底座→安裝縱橫水平掃地桿→通過可調(diào)絲桿底座調(diào)節(jié)掃地桿水平→逐層安轉(zhuǎn)立桿→逐層安裝水平橫桿→逐層安裝斜桿→逐層緊固插銷→安裝剪力撐（豎向每8m一道）→安裝I16工字鋼主龍骨→安裝I20木工字梁次龍骨。

2）支撐體系施工要點(diǎn)：

（1）根據(jù)專項施工方案與支撐體系平面布置圖，采用彈線放置每個可調(diào)底座，確保位置正確。

（2）支撐體系搭設(shè)應(yīng)與模板施工相結(jié)合，利用可調(diào)底座或可調(diào)托座調(diào)整模板底模標(biāo)高。

（3）嚴(yán)格按照施工流程作業(yè)，平面方向先采用四根立桿組合一個塔式穩(wěn)定體，安裝水平橫桿后再向周邊擴(kuò)展，垂直方向搭完一層以后再搭設(shè)次層，依次類推。

（4）水平調(diào)整。在場地四周作+0.500水平標(biāo)記，拉通線找平。第一步支撐組立完成后，以水平尺控制，確保每個可調(diào)底座達(dá)到同一水平位置。

（5）桿件組合。各桿件采用插銷結(jié)合，結(jié)合后再以榔頭槌實(shí)。

（6）安裝可調(diào)托座、主龍骨，主龍骨搭接時應(yīng)錯開搭接，搭接長度不小于300mm，如果型鋼放置在可調(diào)托座上容易傾斜或倒時，必須用小木方固定，保證其不會傾斜或倒，最后精確控制標(biāo)高。

（7）模板支撐拆除應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中混凝土強(qiáng)度的有關(guān)規(guī)定。

（8）支撐體系拆除應(yīng)按照施工技術(shù)方案執(zhí)行，當(dāng)無具體要求時，不應(yīng)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件未形成設(shè)計要求的受力前拆除。頂板混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到100%，并經(jīng)過技術(shù)部門批準(zhǔn)后方可拆除底部承重支撐體系，且拆除前，先從跨中部位向兩側(cè)卸載，然后拆除。

（9）拆除前應(yīng)全面檢查支撐的螺桿、插銷連接、桿件支撐體系等是否符合構(gòu)造要求，同時清除支撐上的雜物及地面障礙物，并應(yīng)根據(jù)檢查結(jié)果補(bǔ)充完善各項施工方案中的拆除順序和措施，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

（10）拆除作業(yè)必須從上而下逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁上下同時作業(yè)。

（11）斜桿應(yīng)隨支撐逐層拆除，嚴(yán)禁先將斜桿數(shù)層拆除后再拆支撐。

（12）當(dāng)支撐拆至下部最后一層時，應(yīng)對立桿采取必要的臨時防傾倒措施。

（13）支架搭設(shè)高度超過8m時，沿豎向每6米立桿設(shè)置扣件鋼管大剪刀撐，并應(yīng)與周邊結(jié)構(gòu)形成可靠拉結(jié)。支架搭設(shè)好后安裝底模及側(cè)模，在底模上根設(shè)計梁體荷載分布情況堆碼沙袋，對支架進(jìn)行預(yù)壓加載試驗。

2.3 預(yù)壓

每孔梁體混凝土量為 277.02m3，共重 734.1t；施工人員、材料及施工機(jī)具荷載52t；模板重量為24t，故每孔支架預(yù)壓荷載，按120%計，為（734.1+52+24）x1.2=972.12t。預(yù)壓按30%、75%、100%、120%共4級堆載，分級卸載。觀測結(jié)束對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)總沉降值和卸載后觀測值計算彈性變形量和非彈性變形量，經(jīng)分析本支架體系彈性變形量為8mm，非彈性變形為6mm。

3 支架受力計算[6,7]

支架受力計算取受力較大截面立桿，單根立桿受力最大區(qū)域混凝土面積為S=1.8㎡，該截面縱向間距按照最大間距1.2m計算。

①單根立桿結(jié)構(gòu)荷載為

26.5 ×1.8×1.2=57.24KN。

②模板自重(含內(nèi)模、側(cè)模及支架),按照該位置混凝土自重的5%取值，模板自重2.86KN/m2，主次龍骨 0.5KN/m2；支撐架 0.1KN/m2，架體搭設(shè)平均高度取17m，則架體的重量取1.7KN/m2，則A點(diǎn)位置的模架總荷載 =5.06KN/m2。

③施工人員、料具、運(yùn)輸荷載∶ 2.0kN/m2。

④混凝土澆筑沖擊荷載：2.0KN/m2。

⑤振搗混凝土產(chǎn)生的荷載∶2.5KN/m2。

⑥風(fēng)荷載M w=0.9 x 1.4 W k l 2 0 a/1 0 Wk=βzμzμsW0，其中a-立桿縱距，取1.2m；l0-步距，取1.5m；基本風(fēng)壓值W0取0.35kN/m2，風(fēng)振系數(shù)βz取0.7；風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz取1.25；風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=1.3ψ=1.04；Wk=0.455kN/m2，Mw=0.155KN·m。荷

載組合q=(1+2)+(③+④+⑤)

根據(jù)《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》[8]對支架立桿軸向力設(shè)按照下列公式計算：組合風(fēng)載荷時：N=1.2NGK+0.9×1.4NQK

式中：NGK-模板、支架、新澆混凝土及剛勁自重標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和（KN）；

NQK-施工人員及設(shè)備載荷標(biāo)準(zhǔn)值和風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的軸向力總和（KN）；

圖2 變形圖

圖3 應(yīng)力圖

1 強(qiáng)度驗算

N=[1.2×（F+ G2)+0.9×1.4×（G3+ G4+ G4)×L1×L2]=84.09KN

其中：L1—立桿縱向間距，L2橫向間距；

強(qiáng)度驗算：

2 穩(wěn)定性驗算

穩(wěn)定性驗算：計算長度

式中：h-水平桿最大豎向步距1.5m；

η-支架立桿計算長度修正系數(shù)1.20；

長細(xì)比：λ=L/i=1800/20.1=89.55＜210,符合穩(wěn)定性要求。

查表得Q345鋼管的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)值為：φ＝0.68

截面積A=574mm2，截面模量W=7700mm3

則符合穩(wěn)定性要求。

利用MIDAS軟件建立架體模型，架體應(yīng)力及變形如圖2、圖3所示，架體實(shí)體照如圖4。

圖4 實(shí)體圖

4 結(jié) 語

在此次支架現(xiàn)澆梁中采用M60承插式盤扣案例中，通過對支架體系理論計算與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用比較，證明了盤扣支架施工的優(yōu)點(diǎn)。盤扣式支架采用自鎖式連接盤和銷子，銷子插接后靠自重即可鎖緊，且它的橫向和豎向斜桿使每個單元都是固定的三角形格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，架體受到橫向和縱向的力之后都不會發(fā)生變形，且盤扣支架是一個完整的體系，腳手板和步梯都能起到保證架體穩(wěn)定和工人安全的作用，因此相比其他的鋪設(shè)的支架，盤扣支架的掛鉤踏板使架子的安全性提升了一個高度。盤扣式支架每個單元都是格構(gòu)式的，安全可靠。在傳統(tǒng)的橋梁支撐施工中，大部分碗扣支架的間距在1.2米以下，甚至達(dá)到0.6米和0.9米，這在工地現(xiàn)場就出現(xiàn)了空間性不足的缺陷，工人在搭設(shè)完成后監(jiān)理不能進(jìn)到架體中間驗收，而盤扣式支架立桿采用Q345B低合金結(jié)構(gòu)鋼，提高了承載力，允許放大腳手架步距和間距，因此擴(kuò)大了工人的施工空間和監(jiān)理的驗收空間。

[1]劉必祥．盤扣式腳手架在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用探討[J]．企業(yè)技術(shù)開發(fā) ．2016,35(5):56-57

[2]王玉國．承插型盤扣式腳手架在某地鐵車站施工中的應(yīng)用[J]．鐵道建筑技術(shù)．2014（6）:148-151

[3]謝其盛，高君，王月燦．我國建筑腳手架現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J]．建筑機(jī)械化．2006(9):17-21

[4]TB10303-2009,鐵路橋涵工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S]

[5]Q/CR9603-2015,高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)程[S]

[6]GB 50009-2012,建筑工程荷載規(guī)范[S]

[7]GB 50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]

[8]JGJ231-2010,建筑施工承插式盤扣支架安全技術(shù)規(guī)程[S]

The application of M60 socket plate fastener type stents in the construction of cast-in-place beam in railway

In the construction of cast in place structure,Because of its high cost,big risk and construction difficulty,the construction scheme and the checking calculation of the support bracket are always the focus of the construction examination．In the current bracket construction,due to the bowl buckle stent application time is longer,so the application is more mature,high market share．Socket plate fastener type stents design from the scaffold material,production process and the stress on optimize the support system were optimized,thus the bearing capacity of the stent,safety and appearance have obvious advantages．At present,widely used in light rail transport,road and bridge,tunnel engineering,water conservancy engineering and industrial and civil construction．

socket plate fastener type stents；the construction technology；cast-in-situ beam；the finite element

U445．47文獻(xiàn)辨識碼：B

1003-8965(2017)01-0083-03