淺談滿堂支架現(xiàn)澆連續(xù)梁的支架計(jì)算

王軍 中交第四航務(wù)工程局有限公司

1.工程概況

某連續(xù)梁工程建設(shè)于廣東省佛山市南海區(qū)丹灶鎮(zhèn)南海工業(yè)園內(nèi)，北江特大橋西引橋南廣雙線于線路里程N(yùn)DK778+479.5處與銀海大道斜交，斜交角度為65°，連續(xù)梁為(40+64+40)m結(jié)構(gòu)布置形式，全長145.2m。本項(xiàng)目連續(xù)梁橋主跨跨越銀海大道，連續(xù)梁梁底線型為拋物線，采用滿堂式碗扣支架施工。

2.現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方案

以連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)原理為基本依據(jù)，綜合考慮現(xiàn)澆混凝土施工要點(diǎn)，編制科學(xué)可行的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方案。從工藝流程來看，現(xiàn)澆箱梁施工涉及到的環(huán)節(jié)較多，主要包含：前期準(zhǔn)備（場地清理、整平）→支架搭設(shè)→底模安裝→預(yù)壓作業(yè)→設(shè)置支座→鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝→混凝土灌注→混凝土養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力張拉、封端→拆模、落架→公路路面恢復(fù)。

2.1 支架預(yù)壓

全面檢查支架與模板在安裝精度、尺寸等方面的情況，與設(shè)計(jì)圖紙要求對比分析；檢查各支架結(jié)構(gòu)連接狀況，分析其是否具有穩(wěn)定性；再檢查各零部件，如螺栓、拉桿的安裝情況以及模板油刷涂均勻性等。作為重要的準(zhǔn)備工作，對后續(xù)混凝土澆筑效果的影響較為明顯，需落實(shí)到位。

在完成支架搭設(shè)并驗(yàn)收合格后實(shí)施預(yù)壓作業(yè)，同時(shí)選擇合理的觀測點(diǎn)對預(yù)壓過程進(jìn)行全程檢測。加載重力根據(jù)梁體自重的1.2倍進(jìn)行確定，加載過程中應(yīng)密切檢測支架各部分發(fā)生的沉降量并及時(shí)準(zhǔn)確記錄，同時(shí)與設(shè)計(jì)的沉降量進(jìn)行核對。

堆載材料及加載順序：通過混凝土預(yù)制塊實(shí)施加載預(yù)壓，加載時(shí)先從梁的中間部分逐漸向兩端進(jìn)行均勻加載，在卸載時(shí)順序相反，先卸載兩端再卸載中間部分，以此確保在箱梁澆注混凝土其外形及拱度能夠符合設(shè)計(jì)值，經(jīng)過支架預(yù)壓處理可以改善箱梁受力狀況，避免變形。支架加載和卸載期間都要做好沉降監(jiān)測工作，必須在正式加載前檢測一次，將所得結(jié)果作為觀測的零點(diǎn)。

沉降觀測要具有持續(xù)性，預(yù)壓和卸載時(shí)都不可中斷觀測。加載和預(yù)壓均采取分級的方式，及時(shí)測量各級荷載條件下的相關(guān)數(shù)據(jù)并記錄。完成卸載后將獲得豐富的觀測數(shù)據(jù)，整理后編制彈性變形圖和非彈性變形圖，結(jié)合圖中的變化規(guī)律加以分析，確定彈性變形調(diào)整方式及具體變動(dòng)幅度。

2.2 模板調(diào)整

在搭設(shè)碗扣支架之前，首先應(yīng)布置好底托，當(dāng)拼裝好第一層模板后，工程技術(shù)人員應(yīng)檢查模板的平整度，當(dāng)出現(xiàn)較大高度差時(shí)，需用底托予以調(diào)平。立桿上加設(shè)縱橫剪刀撐，每隔4排加設(shè)一個(gè)縱橫剪刀撐，傾斜角度控制在45度與60度之間。頂托與底托的外露部分不得超過20cm，如果自由端長度超過30cm，必須加設(shè)水平桿鎖定，以確保支架的安全性。

以預(yù)壓加載期間產(chǎn)生的變形量為主要依據(jù)，綜合考慮模板的預(yù)拱度，設(shè)置三角形木楔，使模板標(biāo)高滿足要求，必要時(shí)可使用調(diào)節(jié)螺絲。

2.3 支座安裝

支座安裝作業(yè)發(fā)生于梁底面，此過程中需注重如下幾點(diǎn)：（1）橋位制梁前首先將支座固定在墊石上，然后在支座周圍進(jìn)行底模的拼裝，接著澆灌混凝土。（2）合理調(diào)整活動(dòng)支座的預(yù)偏量，需考慮到溫度的影響，對上下蓋板采取臨時(shí)鎖定措施。（3）檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度，當(dāng)滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后即可拆底模，實(shí)現(xiàn)梁體受力體系的轉(zhuǎn)換，并解除臨時(shí)鎖定。

2.4 支架布置

本方案連續(xù)梁橋主跨跨越銀海大道，連續(xù)梁梁底線型為拋物線，采用滿堂式碗扣支架。支架為碗扣式支架，選用材料為φ48mm、壁厚3.5mm的鋼管，檢驗(yàn)實(shí)際受力情況，在此基礎(chǔ)上確定橫向間距，將縱向間距統(tǒng)一設(shè)置為60cm。立桿步距設(shè)為1.20m，考慮到頸部與底部的特殊性，該處的立桿間距縮小至60cm，從而確保穩(wěn)定性。

3.荷載計(jì)算

3.1 荷載分析

分析現(xiàn)澆箱梁的基本特點(diǎn)，考慮支架系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類型荷載，具體做如下分析：（1）q1—混凝土自重，此處取值為2600kg/m3；（2）q2—各模板的支撐荷載，此處考慮的是均布荷載值，具體為1.0kPa；（3）q3—施工作業(yè)產(chǎn)生的荷載，依然考慮的是均布荷載，該值為3.5kPa，可分為如下幾部分：人員與各類機(jī)械設(shè)備共1.0kPa、振搗作業(yè)形成的荷載2.0kPa、為滿足施工需求搭建的腳手架重0.5kPa。（4）q4—支架自重，諸如立桿、斜桿等。（5）q5—風(fēng)荷載。

3.2 荷載計(jì)算模型

碗扣支架加密作業(yè)要充分考慮到梁體腹板位置，根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。取最不利結(jié)構(gòu)，此條件下借助Midas Civil建模，自重取銀海大道連續(xù)梁A0段截面（即結(jié)構(gòu)中的最大截面），縱向取0.6m，此條件下以集中荷載的方式實(shí)現(xiàn)等效加載，作用部位為立桿頂端。關(guān)于支架體系的選擇，此處為最小截面處的支架，按照相同的方式加載模板自重和施工荷載，水平處風(fēng)荷載以線荷載的方式施加至側(cè)面的立桿處。充分考慮支架體系自重，以此為依據(jù)展開支架穩(wěn)定性驗(yàn)算。

3.2.1 新澆混凝土及鋼筋等效自重q1計(jì)算

根據(jù)銀海大道連續(xù)現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為更高效的計(jì)算箱梁自重，此處選擇的是A0段截面，檢驗(yàn)其支架體系受力狀況。關(guān)于頂板處的自重等效集中荷載q1，可按照式（1）求得：

式（1）中，ρ—鋼筋混凝土密度，2.6t/m3；g-重力加速度，取9.8m/s2；h—頂板高度，取0.69m；b—縱向支架跨度，0.6m；l—橫向支架跨度，0.9m。經(jīng)計(jì)算，頂板自重等效集中荷載為9.5kN。

同理，腹板自重等效集中荷載依據(jù)上式（1）計(jì)算，其中腹板高度取5.2m，縱向支架跨度，0.6m；橫向支架跨度設(shè)為0.3m，根據(jù)上述信息展開腹板自重等效集中荷載的計(jì)算，所得結(jié)果為23.9kN。

3.2.2 模板等效自重計(jì)算q2計(jì)算

頂板處集中荷載q2按下式（2）計(jì)算：

式（2）中，p—均布荷載，取1kN/m2。經(jīng)計(jì)算，頂板處集中荷載為0.54kN。

同理，腹板處集中荷載為0.18 kN。

3.2.3 施工荷載計(jì)算q3計(jì)算

以上述式（2）為依據(jù)計(jì)算，均布荷載p取3kN/m2。結(jié)果表明，頂板、腹板兩處各自的集中荷載分別對應(yīng)的是1.9kN、0.63kN。

4.結(jié)構(gòu)檢算

4.1 碗扣式鋼管支架立桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算

從碗扣式鋼管支架的工作特點(diǎn)來看，為典型的桿式結(jié)構(gòu)，立桿是關(guān)鍵的構(gòu)件，具備承受豎向荷載的能力，但立桿與橫桿采取的是軸心連接的方式，相比于扣件式鋼管腳手架而言，橫桿的設(shè)置方式有所不同，通過上、下碗扣可緊鎖“├”型插頭，有效約束立桿側(cè)向變形，基于此方式，碗扣式鋼管架具備更強(qiáng)的承受能力，相比扣件架增幅可達(dá)到35%甚至更多。

模板支架立桿是重要的構(gòu)件，分析其強(qiáng)度與穩(wěn)定性，使用Midas Civil創(chuàng)建模型，具體有：選擇的是φ48×3.5mm鋼管，以梁單元為基礎(chǔ)創(chuàng)建立桿，橫桿與斜桿通過釋放梁端彎矩約束實(shí)現(xiàn)其二力桿的受力特征，立桿底端的約束均為鉸接，由軟件計(jì)算結(jié)果可知，在澆筑混凝土之前，組合風(fēng)荷載可得支架的最大剪力0.30kN。

驗(yàn)算桿件抗彎強(qiáng)度，計(jì)算方式如式（3）所示：

式（3）中，Qb—下碗扣抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取60kN。

由此表明，碗扣節(jié)點(diǎn)的承載力較好，可滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 滿堂支架整體抗傾覆驗(yàn)算

本計(jì)算書考慮在澆筑混凝土之前，取50年一遇的大風(fēng)組合是對滿堂支架的整體穩(wěn)定最不利的，此組合反力計(jì)算結(jié)果最小為0.2kN，不存在拉力。總體上，本碗扣式滿堂支架安全可靠，設(shè)計(jì)方案具有可行性。

5.結(jié)束語

本文針對跨線橋連續(xù)梁現(xiàn)澆方案展開系統(tǒng)性分析，體現(xiàn)在強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定性等方面，得知該連續(xù)梁的整體性能較好，與施工要求相符。通過地基處理，有助于改善基礎(chǔ)受力狀況，提高其承載力，方案切實(shí)可行。支架穩(wěn)定性是確保現(xiàn)澆施工質(zhì)量的關(guān)鍵，需對其做系統(tǒng)性分析，確保各環(huán)節(jié)施工作業(yè)萬無一失。