现浇混凝土箱梁满堂支架法的工艺要点综述--中国期刊网

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现浇混凝土箱梁满堂支架法的工艺要点综述

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年7月上作者：董子贤

[导读] 以肇庆市东进大道二期项目富都高架桥为工程背景，结合工程特点提出以支架设计与验算、支架搭设、预压、观测、拆除为主的箱梁现浇满堂支架法施工方案，对支架方案立杆稳定性与地基承载力进行验算分析，并总结介绍了满堂支架法的工艺要点。

广东肇庆市公路发展有限公司董子贤 526000

摘要：以肇庆市东进大道二期项目富都高架桥为工程背景，结合工程特点提出以支架设计与验算、支架搭设、预压、观测、拆除为主的箱梁现浇满堂支架法施工方案，对支架方案立杆稳定性与地基承载力进行验算分析，并总结介绍了满堂支架法的工艺要点。
关键词：现浇箱梁；满堂支架；
        满堂支架法是现代桥梁工程施工中一种较为常见的施工方法，其具有适用性强、周转次数多，施工效率高、节约人力物资的特点，特别适用于多跨现浇混凝土箱梁施工，使工程质量与施工进度可控，具有良好的经济效益。满堂支架的设计、搭设、预压验收及拆除均影响现浇箱梁的工程质量，因此在施工过程中，需严格把握各工序技术要点，确保支架设计合理、施工正确，从而有效保证桥梁施工的质量与安全。
        1.满堂支架法概述
        满堂支架法是指一种按一定步距，密布搭设具有支撑作用的脚手架的施工方法，常见于桥梁工程现浇梁施工。现浇混凝土箱梁在应用该工艺时，需先对桥梁投影范围地基进行强化处理，然后再进行支架搭设，进而完成模板及支座安装，并对模板和支架进行预压。支架经预压并验收合格后，进一步开展钢筋工程施工，然后进行混凝土的浇筑，完成浇筑后再进行养生，最后完成预应力张拉并压浆后拆除模板及支架。不同环节需严格控制好工艺要点，才能更好地保证施工质量。
        2.满堂支架法在肇庆市东进大道二期项目中的应用（以富都高架桥为例）
        2.1工程概况
        肇庆市东进大道二期项目富都高架桥设计全长2041.3m，采用单幅桥布置，主线桥标准段主梁采用等截面直腹板单箱三室预应力混凝土箱梁结构，标准跨径30m，最大跨径35m，5~6跨为一联，主线桥异形段，箱梁顶板宽度26.3m。主线桥下部桥墩采用双面花瓶型及直立花瓶型桥墩。
        2.2支架设计方案
        富都高架桥主要位于鼎湖区城区范围，路线走向与原国道G321线基本一致，考虑到梁底标高不大、现有地基状况较好，根据工程需要首先应确保支架结构安全可靠，本桥选用碗扣式满堂支架体系进行施工，支架采用Ф48.3*3.5mm碗口式支架，主要为60×90×120cm（横×纵×高）布置。支架顺桥向隔板加密区间距60cm、非加密区间距为90cm，支架横桥向布置为（6×90+60+2×30+7×60+2×30+9×60+2×30+8×60+2×30+6×90cm），支架竖向间距为120cm。支架顶托上方采用Ⅰ10型钢分配梁，间距60cm布置，分配梁上铺设纵向10cm×10cm方木，间距25cm布置，箱梁底模板采用15mm厚竹胶板满铺。

2.3支架验算
满堂支架方案设计的关键是支架承载能力与支架整体稳定性。本桥碗扣式满堂支架结构验算考虑模板自重荷载、浇筑砼及钢筋自重荷载、施工荷载和振捣砼时产生的动载，以实腹板段为荷载最不利位置进行验算，相关构造参数、荷载参数、材料性能参数分别如表2.3.1、表2.3.2、表2.3.3所示。

        2.3.1荷载计算
        1.箱梁砼荷载F1=1.2×2m×26KN/m3 =62.4（荷载分布系数取1.2）
        2.竹胶板单位面积自重=1.2×0.1KN/㎡=0.12（荷载分布系数取1.2）
        3.施工均布荷载标准值=1.4×2.5 KN/㎡=3.5（可变荷载分布系数取1.4）
        4.振捣砼动载标准值=1.4×2.0 KN/㎡=2.8（可变荷载分布系数取1.4）
        5.箱梁芯模荷载=1.2×1.5 KN/㎡（已考虑内部碗扣支架）=1.8（荷载分布系数取1.2）
        6.方木横梁=1.2×13/5根×7.5 KN/m×0.1×0.1×0.6=0.351（荷载分布系数取1.2）
        7.Ⅰ10型钢纵梁=0.112 KN/m×0.6=0.0672
        8.立杆=0.0384 KN/m×1.2=0.04608（荷载分布系数取1.2）
        2.3.2立杆承重验算
        每根立杆总承重F=（F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7）×0.6m×0.6m+F8=25.62KN＜40KN 满足立杆承重要求，碗扣式脚手架立杆设计允许承载能力40KN/根，横向步距0.6m。
        2.3.3立杆稳定性计算
        经计算得立杆长细比λ = L / i =1200/[0.35×(48+41)/2]=77，根据杆件长细比查得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ =0.503,立杆截面积Am=π×(24×2-20.5×2)=489 mm2，查阅钢材容许应力表可得弯向容许应力［σ］=145 MPa ，故立杆轴向荷载力［N］=Am×φ×［σ］=489/1000×0.503×145=35.67KN>25.62KN。支架稳定性满足要求。
        2.4地基承载力验算
        旧国道路面为沥青砼路面，由于本桥桩基及承台施工时对局部旧国道路面进行了破除，现浇梁支架搭设时重新采用C30砼对破除部分进行了恢复，因此以破除后再恢复的路面为地基状况最不利位置进行验算。支架立杆底部设置有150mm×150mm的底托板，在计算过程中取最大反力对地基局部承载力进行验算。
        由计算可知立杆荷载F=25.62KN，A=0.15×0.15=0.125㎡，则压应力P=25.62KN/0.125=1.13Mpa＜14.3Mpa，C30混凝土轴心抗压强度设计值14.3Mpa，满足路面抗压强度要求；地基承载力f=N/A=（F1+F2+F3+F4+F5+F6+F7）/0.6*0.6=197.3Kpa，故现场地基经处理后承载力需达到200kPa方能进行支架施工。
        3.支架施工技术要点
        3.1施工准备
        满堂支架搭设前应结合桥梁结构的实际情况，编制专项施工方案，并需经审核批准方可实施；根据施工方案要求对施工人员进行专业技术交底；需对场地进行清理、平整，并做好排水措施。
        3.2支架搭设
        支架的搭设主要有测量放样、布设立杆垫块、碗扣支架安装、顶托安装、顶托方木布设五个步骤。第一步：测量放样出箱梁竖向投影线，以投影线外扩1.5m为支架边界，并放样确定桥梁中心线，均撒白灰做好标记，由中心线向两侧对称布设碗扣支架。第二步：根据支架立杆位置布设10×10×200cm立杆垫块，确保方木摆放平整、牢固、无脱空现象。第三步：根据支架设计方案，由下至上依次逐层安装立杆、横杆。立杆安装时需处于垫板中心位置，先全部安装完单个作业面的底部立杆、横杆，再逐层往上安装，及安装所有横杆。立杆和横杆安装完毕后，需安装支架斜撑，保证支架的稳固。斜撑通过扣件与碗扣支架连接，安装时尽量布置在框架结点上。第四步：根据箱梁梁底高程变化确定横桥向控制断面的间距，顺桥向布置左、中、右三个控制点，精确调整控制点的顶托标高，并标记标顶托伸长量，以便下阶段校验。最后按拉线内插法依次调整好每个顶托的标高，顶托伸长量宜控制在 20cm 以内。第五步：调整完顶托标高后，安放顶托方木纵梁，在纵梁上安装方木横梁，横梁长度宜比顶板两边各宽出约90cm，以支撑外模支架及作为检查作业通道。安装方木纵梁与横梁时，应使方木横梁的接头位置与方木纵梁的接头错开，且相邻两根方木横梁的接头不在同一直线上。
        3.3支架预压
        支架预压的主要目的：一是检验支架实际承载力情况是否与计算结论一致，支架整体性能是否满足设计及施工要求，确保最不利施工荷载工况下的安全施工；二是消除支架安装时产生的各种非弹性变形及基础沉降，实测支架弹性变形，确定模板挠度参考值；三是观察、测量支架的整体稳定性及变形，为预拱度设置提供准确依据。
        在支架安装结束并检查验收合格后，根据施工部位、地质情况、支架形式及跨径布置，逐跨进行压载，在底模上采用砂袋或水袋进行加载。预压加载采取逐级加载的方式进行，具体加载次序为：空载→60%→80%→100%→110%。纵向加载时，从跨中向桥墩中心支点处对称布载；横向加载时，从桥梁中心线向两侧对称布载。每级加载完成12h后，对支架沉降量进行监测。当支架顶部监测点12h沉降量平均值小于2mm时，再进入下一级加载。全部荷载加载完成后，各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm或各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm时，则判定支架预压合格。
        3.4支架观测与调整
        预压过程中应及时做好观察与测量记录，记录内容包括：整体稳定性、变形及基础沉降的准确数值。压载结束后将实测记录数据与理论计算数值进行对比分析，确定支架的非弹性变形、设置预拱度值。卸载后根据支架预压观测结果，对理论梁底标高误差超出允许范围的支架顶标高进行调整，直至达到设计要求。
        3.5支架拆除
        拆除支架须在混凝土强度达到设计要求并完成预应力束张拉、压浆后进行，且压浆孔内水泥浆强度不低于设计强度的80％。为了保证在支架拆除过程中结构受力均匀和施工安全，须遵循施工技术规范和支架方案要求。箱梁支架总体拆除顺序为先从中间桥跨开始向两头依次对称分跨进行，每跨支架拆除顺序为先拆除箱梁两边悬臂板位置支架，再从跨中向两墩方向对称拆除，最后拆除横梁处支架。
        4.结语
        城市高架桥施工工艺较为复杂，且对混凝土结构外观要求较高，受多种因素影响，目前多采用现浇施工。本文主要以肇庆市东进大道二期项目富都高架桥为例，对满堂支架法的方案设计、支架验算、地基验算进行了分析，并重点从施工准备、支架搭设、支架预压、支架观测与调整、支架拆除五个方面总结了满堂支架法的工艺技术要点。以期能够使得满堂支架法在现代城市高架桥施工中得到更好的推广与应用，更好地发挥其适用性与经济性。
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