滏陽新河特大橋現澆梁支架搭設施工技術

李昌鵬

摘要：本文結合邢衡高速公路滏陽新河特大橋現澆連續箱梁支架設計及計算，理論上制定現澆梁支架施工方案，重點對支架、方木、模板等材料選擇、支架間距計算、門洞材料的選擇及計算，為現澆梁安全施工提供理論依據。

Abstract： Combined with the design and calculation of cast-in-place continuous box girder support for Fuyang Xinhe Bridge of Xingtai-Hengshui Expressway， this paper theoretically formulates the construction plan of the cast-in-place beam support， focusing on the selection of materials such as brackets， square timbers， formworks， the calculation of support spacing， and the selection and calculation of portal materials， which provides a theoretical basis for the safe construction of cast-in-place beams.

關鍵詞：地基；支架；搭設；計算

Key words： foundation；support；erection；calculation

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0109-03

1 工程概況

邢衡高速公路滏陽新河特大橋跨越滏東排河和滏陽新河，橋梁工程起訖樁號為K13+416—K16+123，全長2707m，設計荷載為公路I級，橋梁上部結構為現澆連續箱梁及先簡支后連續箱梁，其中現澆箱梁共4聯。現澆梁采用40+55+40m變高度預應力混凝土現澆連續箱梁，箱梁橫截面為單箱三室，梁高1.8m～3.2m，箱梁頂寬14.012m，底寬9.99m，箱梁每側懸臂長2.011m，懸臂端部厚20cm，根部40cm。箱梁頂板厚25cm，至根部頂板加厚至50cm，底板厚度為22cm，至梁端底板加厚至42cm，主墩墩頂底板加厚至100cm，箱梁腹板厚度為45cm，至根部分別加厚至70cm，頂板與腹板間設60*25cm倒角，底板與腹板間設20*20cm倒角。

2 地基處理

現澆連續箱梁所在地地表主要為耕地，地勢平坦，地基清表碾壓后承載力140kPa，能夠滿足現澆梁承載力要求，我單位根據現澆連續箱梁標準化實施細則要求，首先對地基清表整平碾壓，再做20cm厚天然級配碎石，然后做15cm厚C20混凝土面層，再鋪枕木后搭設碗扣支架。橋梁25#孔跨下滏陽新河大壩兩側高差較大，道路大里程側最大高差5.9m，在地基處理時按照架管位置打出臺階，每個臺階高差為0.6m，臺階寬度為180cm，臺階采用的C20混凝土擋墻做護坡，混凝土擋土墻墻身寬30cm，高95cm，基礎采用C20混凝土高20cm，寬50cm，如圖1所示。

為了確保地基表面沒有積水滲透地下而影響地基的承載力，在支架搭設區應注意排水系統的合理設置，墊層表面保持5‰的橫坡，并在混凝土墊層外側設置斷面尺寸為30cm*30cm矩形排水溝，排水溝側壁和底部采用10cm厚C20混凝土澆筑成形。（具體數據見現澆梁支架橫斷面圖）。

3 支架搭設

地基處理完后，在混凝土上鋪設枕木，在枕木上進行碗扣支架的搭設。可調節下托安放在枕木上，與立桿相連，上、下自由伸縮高度為40cm，安放時將可調支托的螺桿旋轉到中央，上下勻留有余量。支架縱距為90cm，橫距為90cm，步距為120cm。根據相關文件要求，現澆梁體端部的桿件布設必須加密，加密范圍為現澆梁端頭各L/5+1m、腹板及門架范圍內，其支架縱距調整為30cm。

為了保證支架的整體穩定性，按支架設計要求安裝斜撐桿（剪刀撐），布設在支架兩側沿45～60度進行調整。縱、橫向每隔4.5m布置剪刀撐l道。剪刀撐斜桿搭接長度不應小于1m，且不應少于三個旋轉扣件，支架高度大于4.5m水平桿的地層和頂層必須設置水平剪刀撐，水平剪刀撐間距不得大于4.5m，支架高度根據經處理后地基的高程與箱梁各部位高程確定調整。

下部支架搭設完成后，在其立桿頂端設置U托，在U托上沿縱橋向鋪設規格為10×12cm的方木，縱向方木間距與立桿間距一致，在縱向方木頂端沿橋橫向鋪設規格為8×5cm方木，橫向方木間距為30cm，橫向方木上釘1.5cm厚竹膠板。

4 支架檢算

箱梁底模板計劃采用1.5cm竹膠板，竹膠板下方橫橋向鋪設8×5cm的方木，橫向方木間距為30cm，橫向方木下方縱橋向鋪設10×12cm的方木，縱向方木橫向間距為90cm（在箱梁橫梁、濕接頭及腹板處進行加密，間距調整為30cm），方木下方搭設碗扣支架，支架縱距為90cm，橫距為90cm，步距為120cm，在支架兩側面沿45°角進行斜撐加強。根據相關文件，現澆梁體端部的桿件布設必須加密，加密范圍為墩柱兩側各L/5+1m腹板及門架范圍內，其支架縱距調整為30cm。

鋼管采用？準48×3.5mm，材料特性及截面特性如表1、表2。

立桿設計荷載：步距為1.2m時每根立桿設計荷載[N]=33.1kN。

采用東北落葉松，順紋彎應力[σ]=14.5MPa，E=11×103MPa。

1.5cm厚竹膠板，竹膠板靜曲強度：板長向：80N/mm2；板寬向：50N/mm2。彈性模量：板長向：6.5kN/mm2；板寬向：4.5kN/mm2。

24-26號墩箱梁高度主墩橫梁高度3.2m，在澆注砼施工時因腹板下、主墩橫梁位置支架為0.3×0.9m，所以對模板、方木、支架及地基進行檢算時取3.2m腹板為最不利荷載位置。

4.1 荷載計算

該聯長 L=40+55+40=135m

箱梁底寬9.99m，頂寬14.012m

①現澆箱梁自重所產生的荷載：

鋼筋砼比重按2.6t/m3計算，取3.2m腹板為最不利荷載位置計算，則底模處砼箱梁荷載：P1=3.2m×26kN/m3= 83.2kPa （取3.2m砼厚度計算）。

②模板體系荷載按規范規定：P2=0.75kPa。

③砼施工振搗荷載按規范規定：P3=2.0kPa。

④施工機具人員荷載按規范規定：P4=2.5kPa。

4.2 模板下次梁（5×8cm方木）驗算

底模下支架立桿按照90cm（主墩橫梁下30cm）布置，橫向次梁方木間距30cm，對于橫向次梁方木的驗算，取最不利位置3.2m腹板處進行驗算，在腹板處計算跨徑為0.3m，按簡支梁受力考慮，驗算如下：

強度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa。

因為腹板下木枋間距為30cm，則有：

q=PQ×0.30=107.4×0.30=32.22kN/m

縱梁跨中彎矩：M=q×l2/8=32.22×0.32/8=0.365kN·m

支點剪力：Q=q×l/2=4.833kN

縱梁慣性距：I=5×83/12=213.3cm4

截面面積距：S=（b×h/2）×h/4=（5×8/2）×8/4=40cm3

凈截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=5×82/6=53.3cm3

彎曲強度：σw=M/Wj=0.365/53.3=6.85MPa<[σ]=14.5MPa

強度滿足要求。

剪切強度：τ=Q·S/（I·b）=4.833×103×40×10-6/（213.3×10-8×0.05）=1.81MPa<[τ]=2MPa

強度滿足要求。

撓度：fmax=5qL4/（384EI）

=5×32.22×103×0.34/（384×11×109×213.3×10-8）=0.145mm<[f]=L/400=0.75mm

強度滿足要求。

經檢算，模板下次梁方木滿足現澆梁受力要求。

4.3 頂托橫梁10×12cm方木驗算

3.2m腹板下支架立桿縱向間距為0.3m，橫向間距為0.9m，為簡化計算，按簡支梁受力進行驗算，實際為多跨連續梁受力，取計算跨徑為0.3m，僅驗算最不利荷載處底模腹板對應位置即可：

強度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa

因為腹板下方木間距為90cm，則有：

q=PQ×0.90=107.4×0.30=32.22kN/m

縱梁跨中彎矩：M=q×l2/8=96.66×0.32/8=1.087kN·m

支點剪力：Q=q×l/2=14.5kN

縱梁慣性距：I=10×123/12=1440cm4

截面面積距：S=（10×12/2）×12/4=180cm3

凈截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=10×122/6=240cm3

彎曲強度：σw=M/Wj=1.087/240=4.53MPa<[σ]=14.5MPa

強度滿足要求。

剪切強度：

τ=Q·S/（I·b）=14.5×103×180×103/（1440×104×100）=1.81MPa<[τ]=2MPa

強度滿足要求。

撓度：fmax=5qL4/（384EI）=5×96.66×103×0.34/（384×11×109×1440×10-8）

=0.0644mm<[f]=L/400=0.75mm

強度滿足要求。

經檢算，頂托橫梁方木滿足現澆梁受力要求。

4.4 立桿強度、穩定型驗算

腳手管（？準48×3.5）立桿的橫向間距為0.9m，縱向間距為0.3m，同樣取3.2m腹板下的間距為0.9m×0.3m立桿作為受力驗算桿件，？準48×3.5鋼管每米3.84kg。

鋼管自重N鋼管=（13m×3.84+（11層×（0.3m+0.3m+0.9m）×3.84））×10N/kg

=1.13kN（支架鋼管按照最高處13m計算）

則有PQ=107.4kN/m2

對于腳手管（？準48×3.5），據規范可知：

i——截面回轉半徑，i=1.578cm

[σ]——鋼材的強度極限值，[σ]=215MPa

A——立桿的截面面積，A=4.89cm2

由于橫桿步距為1.2m，長細比為λ=L/i=120/1.578=76

查《路橋施工計算手冊》步距為1.2m時每根立桿設計荷載[N]=33.1kN。

由長細比查表可查得軸心受壓構件穩定系數？準= 0.7382，則有：

而Nmax=PQ×A+N鋼管×1.2=107.4×0.9×0.3+1.13×1.2=30.354kN

可見[N]>N，抗壓強度滿足要求。

4.5 支架穩定性驗算

4.5.1 壓桿穩定性計算

因各斷面支架步距不一致，驗算時按該斷面最大步距和最大受力進行驗算。

鋼管外徑48mm、壁厚3.5mm，查《路橋施工計算手冊》表13-4得知：I=1.215×105mm4、A=4.89×102mm2

r=（I/A）0.5=1.573cm

λ=L/r=120/1.573=76.29查《路橋施工計算手冊》附表3-26鋼軸心受壓構件的穩定系數表，得Φ=0.751。

δ=N/ΦA=30.354×103/（0.751×489）=82.65N/mm2<〔δ〕=215N/mm2（鋼材的強度極限值）滿足要求。

4.5.2 支架整體穩定性計算

此處施工位置偶有大風，按照《建筑施工腳手架使用手冊》附表15-2-1中取風力等級八級，則風壓為0.26kN/m2，支架高度取13m，梁總長度為135m，寬度為14m，梁高度為3.2m，則風荷載為F風=0.26×（135×3.2+135×13×0.16）=196.144kN，風荷載產生的偏心力矩為M風=196.144×（13+3.2）/2=1588.8kN·m。

當支架及模板施工完畢時，為風荷載作用最不利情況，支架及模板的重力為G重=1.13/（0.9×0.9）×135×14+0.75×135×14=4054kN。其抵抗力矩為M重=4054×14/2=28378kN·m。

很明顯，風荷載產生的力矩遠遠小于支架及模板自重的抵抗力矩，因此，支架的整體穩定性滿足要求。

4.6 底模強度計算

4.6.1 竹膠板強度計算

（縱向方木間距為：0.3m，彈性模量E=7.6×103MPa，容許承載力f=80.6MPa）

面板抗彎界面系數為：W=bh2/6=1.2×0.0152/6=4.5×10-5m3

b-板寬，h-厚度

板跨中彎矩M=qL2/8=107.4×0.32/8=1.208kN·m

（q=1×q=107.4kN/m）

抗拉應力為：σ=M/W=1.208/4.5×10-5=26.8MPa<80.6MPa

故符合要求。

4.6.2 竹膠板撓度計算

慣性矩：I=bh3/12=1.2×0.0153/12=3.375×10-7m4

因竹膠板長度為2.42m，可簡化為八跨等跨連續梁，則最大跨中撓度為

Fmax=5qL4/384EI=5×107.4×103×0.34/（384×7.6×1011×3.375×10-7）

=0.416mm

（q=l×PQ=107.4kPa）

經檢算，底模滿足現澆梁受力要求。

4.7 基底承載力驗算

[б]——地基的容許承載力，經驗值[б]=140kPa

支架自重：按0.3m×0.9m，立桿按13m考慮計算：

P5=（13m×4+3×13/1.2）×3.84×10/（0.3m×0.9m）=1.565kN/m2

則強度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2+P5）+1.4×（P3+ P4）=108.918kPa

因底托作用于枕木之上，所以在橫梁處，

б=108.918kPa<[б]=140kPa，滿足要求。

經檢算，地基滿足現澆梁受力要求。

5 結束語

現澆梁支架搭設是現澆梁施工的重要一環，支架的簡算更是現澆梁安全施工的理論保證，但現澆梁施工過程中受力較復雜，有諸多受力方式考慮不到，因此需要工作人員必須要對施工技術進行嚴格的監管。在進行現澆箱梁施工時，相關的技術人員不僅要對施工的流程進行熟練掌握，對工程的重要環節、重要工序要進行加強管理和控制。另外，相關的管理人員還要提高自身的管理意識，做好統籌、協調的工作，這樣就可以更好地確保工程的質量。

參考文獻：

[1]路橋施工計算手冊.

[2]河北省邢衡高速公路衡水段二期工程（棗園至衡水北互通段）XH-LQ5合同段施工圖設計文件，《河北省高速施工標準化管理指南》、《標準化實施細則》.

[3]《邢衡高速公路衡水段二期工程兩階段施工圖設計》（第三冊 第一分冊）.

[4]JGJ/T194-2009，鋼管滿堂支架預壓技術規程[S].

[5]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[6]JGJ 166-2008，建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范[S].