承插型盤扣式鋼管支架和鋼桁架在變截面拱橋施工中的應用

摘要 承插型盤扣式鋼管支架搭設規范，且其具有搭設速度快、連接牢固、結構穩定、安全可靠等特點，大大降低了高支模的安全風險，國內多個地區陸續出臺了推廣或者強制使用盤扣式鋼管支架的管理規定。成都市大運會主會場東安湖東安大橋現澆V形剛構變截面拱橋采用承插型盤扣式鋼管支架和鋼桁架組合體系作為支撐，通過支架及桁架專項設計，并對支撐體系建模，分析桁架和支架的剪切應力、彎曲應力及位移，以及組合應力，支撐體系安全可控，過程中加強對支撐體系的搭設控制和變形監測，橋梁結構質量和外觀效果良好。筆者將施工技術經驗進行了總結，供類似工程項目技術人員參考。

關鍵詞 東安大橋;現澆變截面拱橋;承插型盤扣式鋼管支架;鋼桁架

中圖分類號 TU731.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）09-0166-03

引言

現澆鋼筋混凝土橋梁最常用的施工方法是滿堂支架，其中，扣件式和碗扣式鋼管支架是主要施工方式。由于目前扣件式鋼管和碗扣式鋼管材料市場比較混亂，絕大部分出廠材料為非標產品，加之市場上舊鋼管周轉次數多，使得進場鋼管及配件材料質量嚴重不符合規定，作業安全得不到保障，施工人員的人身和財產安全存在隱患，與“以人為本，堅持人民至上、生命至上”的安全生產理念相違背。該文中現澆混凝土五跨剛構變截面拱橋斷面大，外觀造型優美，對支撐體系的承載能力、安全性、穩定性、抗變形性和靈活可調性等要求很高。而盤扣式鋼管支架具備承載能力高、穩定性能好、抗變形性能強等安全可靠特點[1]。因此，該工程采用了盤扣式鋼管支架加鋼桁架組合支撐體系，通過專項設計鋼桁架構建拱圈異型曲線，盤扣式鋼管支架作受力承載支撐，解決了該橋梁工程中的關鍵環節問題。

1 工程概況

東安湖位于成都市龍泉驛區，是成都市舉辦21屆世界大學生運動會主會場基礎設施。

東安大橋位于東安湖，上跨湖，橋梁全長5跨197 m，結構形式為（30+36+58+36+30）m的V形現澆鋼筋混凝土剛構拱橋，橋梁最大寬度為29 m，拱圈截面為V字形，“V”夾角由拱腳至拱頂由81°～143°進行變化，拱圈截面高度隨之進行變化，最大截面高度為4.1 m，下部結構采用菱形墩柱和1.8m鉆孔灌注樁端承樁。如圖1所示是東安大橋橋跨橫斷面示意圖。

2 支架施工工藝技術

2.1 施工工藝流程

東安大橋采用盤扣式鋼管支架加鋼桁架組合支撐架，施工工藝流程如下：測量放線→基礎施工→基礎預壓及驗收→測量放線→擺放枕木→支架搭設→安裝10#工字鋼主楞→吊裝分片鋼桁梁→鋼桁梁成型→安轉φ48鋼管次楞→支底模板→預壓→調整支架高度→鋼筋板扎→拱圈混凝土澆筑→主梁鋼筋板扎→預應力管道安裝→梁體混凝土澆筑→預應力張拉→預應力孔道注漿和封錨→養護→支架和鋼桁架拆除→基礎破除。

2.2 滿堂支架方案

2.2.1 支架基礎施工

該橋梁上跨東安湖，為確保基礎的穩定性，支架基礎采用人工土石圍堰，圍堰高出湖區蓄水設計水位線1.5 m，寬度超出支架搭設寬度兩側各12 m，作為材料臨時堆放、運輸和吊裝的場地，下設置2*D800Ⅱ級鋼筋混凝管供兩側湖區互通，圍堰四周采用就地開挖的微膨脹黏土進行封水處理，基礎采用50 cm連砂石+20 cm C30混凝土。

2.2.2 支架參數

該項目支架搭設最大高度為11.6 m，搭設跨度最大為58 m，集中線荷載設計值最大為43.2 kN/m。

（1）盤扣式支架。采用φ48*3.2 mm標準型盤扣式鋼管[2]，主楞采用10#工字鋼，順橋向布置，次楞采用φ48*3.5 mm普通鋼管和50 mm*100 mm方木，立桿間距和步距根據不同部位的受力驗算進行設置，縱距為600 mm和900 mm，橫距為300 mm、600 mm和900 mm，次楞間距200 mm，模板采用15 mm厚木膠合板。

（2）鋼桁架。鋼桁架設置于V形拱圈的“V”夾角a小于120°范圍，主要是靠近墩柱約12 m范圍內。

單片鋼桁架設計為“⊿”形，單個橫斷面采用兩片鋼桁架拼裝成“V”形，間距600 mm，桁架方向垂直于拱軸線。單個桁架采用雙拼[14a#槽鋼和單[10#槽鋼焊接制作，中間采用連接板螺栓連接和精軋螺紋鋼對拉固定。如圖2所示是單個斷面鋼桁架示意圖。

2.2.3 滿堂支架與鋼桁架設計與受力驗算

支架和鋼桁架設計后必須對各構件的受力進行充分計算。

（1）鋼桁架。通過建模驗算鋼桁架的剪切應力、彎曲應力和組合應力以及位移，出具計算書[3]，經分析各項參數在規范允許范圍內。如圖3所示是鋼桁架模型圖，圖4所示是鋼桁架組合應力分析圖。

（2）盤扣式鋼管支架。計算支架模板、主楞、次楞的強度、撓度和立桿穩定性，并出具計算書，經分析各項參數滿足規范允許范圍。

2.2.4 滿堂支架搭設

（1）測量放線。支架基礎驗收后，根據支架設計圖將每一個斷面、剖面和立桿位置在基礎上進行標識，確保支架搭設位置準確，不同受力斷面的支架搭設參數符合設計要求。

（2）支架搭設。支架立桿底設置200 mm*300 mm枕木，立桿設置配套底座，支架按先立桿、后水平桿、再斜桿的順序搭設形成基本架體單元，按橋跨劃分區域，以基本架體單元逐段、逐層擴展搭建成整體支架體系，斜桿隨支架同步搭設。

斜桿布置：根據搭設高度H確定斜桿布置方式，支架架體四周外立面向內的第一跨每層設置豎向斜桿，并在架體內部根據立桿軸力設計值N按照規范由底至頂縱、橫向設置豎向斜桿。在滿堂模板支架的架體高度超過16 m時，頂層步距內應每跨布置豎向斜桿[1]。

可調托座伸出頂層水平桿的懸臂長度不超過650 mm，絲桿外露長度不超過400 mm，可調托座插入立桿長度不小于150 mm。主楞安裝前，10#工字鋼主楞根據橋梁拱軸線進行加工起拱，安裝時主楞與立桿可調托之間設置三角鐵楔確保受力均勻。如圖5所示是支架搭設設計斷面圖，圖6所示是支架搭設及工字鋼主楞安裝圖。

支架搭設完成后進入鋼桁架安裝，單片“⊿”形鋼桁架經組裝成單塊“V”形鋼桁架后進行吊裝，吊裝至設計位置后進行精確定位，然后采用設計固定措施依次將各單塊“V”形鋼桁架連接成一個整體。如圖7所示是鋼桁架吊裝安裝圖。

2.2.5 支架驗收

支架搭設完成，由班組長組織班組驗收，合格后報現場施工技術人員，由現場施工技術人員負責聯系項目技術負責人組織技術、安全、施工和質量管理人員進行自檢，合格后報監理工程師、業主代表進行驗收。

2.2.6 支架預壓

（1）預壓點設置。預壓堆載前在底模上及與其相對應的基礎上設置觀測點。觀測點設置方式為：每1/4跨徑設置一個橫斷面，每個橫斷面左幅最外緣腹板、左幅中間腹板、橋梁中線位置、右幅中間腹板和右幅最外腹板處設置5個觀測點。如圖8所示是預壓觀測點布置示意圖。

（2）預壓流程。預壓荷載分3級加載。第1次加載預壓荷載的60%，第2次加載至預壓荷載的80%，第3次加載至預壓荷載的120%[4]。

（3）加載標準。每級加載完成后，立即進行沉降變形觀測，按照每12 h觀測一次支架及基礎的沉降量，兩次沉降值平均值小于2 mm，表明沉降已經穩定，方可進行下級加載。加載從橋梁跨中向兩側橋墩及梁端、結構縱向中心線向梁體兩側進行均勻布載。

全部加載完成后，每間隔24 h進行一次監測，記錄各監測點標高，并計算支架監測點沉降量，當滿足各監測點最初24 h的沉降量平均值小于1 mm和連續三次各測點沉降量平均值小于5 mm時，表明支架預壓合格，可進行支架卸載。

2.2.7 支架拆除

支架應在拱圈、梁體混凝土同條件養護試塊強度達到100%設計強度后，方可拆除。設有預應力的梁體的支承架需待預應力張拉完成，并且管道壓漿完成后，管內注漿強度達到22.5 MPa且拱圈、梁體結構混凝土強度達到設計強度100%以后，方可拆除底模及支架。

拆除時，按照橋跨對稱進行，先將支架頂托下調5 cm左右后，將模板逐塊撬開，逐段拆除，再由上及下拆除次楞、主楞和鋼管支架。鋼桁架拆除時先采用吊索進行臨時固定，支架拆除至桁架搭設層時，將鋼桁架逐片放倒至架體上，然后采用吊車吊裝卸下。架體在拆除過程中，遵循先支后拆、后支先拆原則，并確保分區域和段落均衡拆除，不得上下同時進行拆除作業。

3 效果總結

該次東安大橋采用V形現澆鋼筋混凝土剛構拱橋，“V”形拱圈截面尺寸和夾角隨拱軸線延伸隨時變化，呈現異型變截面曲面，造型優美，是成都市舉辦21屆世界大學生運動會主會場東安湖公園一道靚麗的風景線，施工成果達到設計理想效果，得到了行業專業人士的充分肯定。

4 結語

盤扣式鋼管支架搭設速度快、連接牢固、結構穩定、安全可靠，尤其在復雜的高大模板施工中，能起到保證進度、質量和安全的多重效果。在具體實施過程中，要注重支架基礎的穩定，嚴格控制斜桿設置的規范性，才能安全地服務于項目建設。

參考文獻

[1]建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術標準： JGJ/T 231—2021[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2021.

[2]承插型盤扣式鋼管支架構件： JG/T 503—2016[S]. 北京：中國標準出版社， 2016.

[3]鋼結構工程施工規范： GB 50755—2012[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2012.

[4]建筑施工模板安全技術規范： JGJ162—2008[S]. 北京：中國建筑工業出版社， 2008.

收稿日期：2022-03-18

作者簡介：肖葉青（1988—），男，本科，工程師，一級建造師，研究方向：市政工程施工技術管理。