碗扣式钢管支架在转体施工桥梁中的应用

李 闯，唐 英，王兴猛，张 毅

(1．中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731;2．成都铁路兴达工程公司，四川 成都 610000)

碗扣式钢管支架在转体施工桥梁中的应用

李 闯1，唐 英1，王兴猛1，张 毅2

(1．中铁西南科学研究院有限公司，四川 成都 611731;2．成都铁路兴达工程公司，四川 成都 610000)

以青南大道跨遂成铁路立交桥为背景，介绍了转体施工箱形桥梁预制采用碗扣式支架的优点，并依据箱梁纵横向荷载变化，对支架进行分段分块设计;这不仅保证了施工安全而且节约了工期和施工成本，为其它现浇箱梁支架施工提供了一定经验。

桥梁 转体工艺 碗扣式支架 梁体施工

1 工程概况

青南大道跨遂成铁路立交桥采用转体工艺施工，即先沿平行铁路方向搭设支架现浇梁体，待混凝土达到强度后施加预应力、脱架、牵引转体84°就位。本桥在0#墩、1#墩之间跨越遂成铁路，孔跨布置为2×40 m T形刚构(转体施工2×36 m)，为单幅桥，其平面位于直线上，桥面最大纵坡为3.42%，桥面横坡为双向2.0%。梁体采用变高度预应力混凝土箱梁，单箱四室截面，梁体根部梁高4.2 m，边支点处梁高为2.0 m，梁顶宽23.0 m，梁底宽18.0 m，采用直腹板方式，桥面横坡通过箱梁腹板变高度实现，外侧悬臂长度为250 cm，悬臂端部厚度53 cm。箱梁总重约50 000 kN。

本桥箱梁自重荷载较大、施工工期较紧、施工质量要求较高，如何在保证箱梁施工质量及安全的前提下如期完成箱梁现浇及转体施工，成了急待解决的问题。

2 方案选择

本桥箱梁为T形刚构变截面箱梁，可选择采用的施工方案有以下3种。

方案1——挂篮施工

挂篮施工工艺成熟，箱梁线形容易控制，但工期较长，且不能保证箱梁预应力钢绞线的全桥通长要求。因此挂篮施工方案不适合本桥施工要求。

方案2——扣件式钢管满堂支架现浇施工

扣件式钢管满堂支架能够适应支架地基起伏不定要求，且搭设工艺简单，但支架钢管连接完全靠扣件实现，而扣件紧固容易出现扭矩不足等缺陷，并且在较大荷载作用下扣件容易失稳，故扣件式支架整体安全性较低，不适合做大吨位箱梁的现浇支架。

方案3——碗扣式钢管满堂支架

碗扣式钢管支架在采用转体施工桥梁中应用具有以下优点:

1)碗扣式脚手架生产严格按国家标准(GB 24911—2010)执行，产品工厂生产，焊接质量好、尺寸误差小，质量有保证;

2)考虑到使用功能、应用范围，构件设计采用模数制，以满足转体桥施工现场地形复杂、支架搭设难度大的需要;

3)支架装拆灵活，操作方便，能有效提高工效，缩短搭设拆除工期，并方便箱梁转体前称重、配重作业;

4)结构安全合理，构件不易缺失，便于施工过程中质量安全控制。

综上，碗扣式脚手架在转体施工桥梁应用既具有可靠的安全性，又具有方便适用性。本桥箱梁施工采用碗扣式钢管满堂支架现浇施工方案。

3 碗扣式钢管支架设计

碗扣支架设计是在“初步设计→检算→调整设计→检算”的过程中不断优化完成的。

3.1 荷载确定

3.1.1 箱梁混凝土自重荷载

箱梁梁体为抛物线变截面结构，单箱四室。根据箱梁线形及横断面尺寸变化，其纵横向自重荷载均按分段均布荷载考虑，C50钢筋混凝土自重按27 kN/m3取值，其荷载分布如图1、图2及表1所示。

由图1、图2及表1可知，墩梁结合部腹板的位置荷载最大，由墩部至梁端荷载纵向由大变小。

图1 箱梁自重荷载纵向分布

图2 箱梁4-4断面自重荷载横向分布

表1 断面自重荷载数值 kN/m2

3.1.2 模板及支架荷载

箱梁:底模及内模为木模板;侧模为钢模板。支架为WDJ碗扣式钢管支架，钢管公称外径48.3 mm，公称壁厚3.5 mm。

1)底模荷载:取0.6 kN/m2。

2)内模荷载:取1.0 kN/m2。

3)侧模荷载:取0.8 kN/m2。

4)支架荷载:按纵横向间距及步距0.6 m×0.6 m×1.2 m，支架最大高度12 m计算，取3.0 kN/m2。

3.1.3 施工荷载施工荷载包括:施工人员及设备荷载，取1.0 kN/m2;混凝土振捣荷载，取2.0 kN/m2。

3.2 支架布置

根据箱梁荷载纵横向分布情况，采用分段、分块设计布置立杆纵横向间距及横杆步距。

1)墩根部两侧各4.8 m范围梁底:0.6 m×0.3 m×0.6 m(纵 × 横 × 步距)。

2)墩根部两侧5.4～36 m范围梁底:0.6 m×0.6 m×1.2 m(纵×横×步距)。

3)全桥翼缘底:0.6 m×0.9 m×1.2 m(纵×横×步距)。

支架布置示意如图3至图5所示。

3.3 支架检算

按以上布置方式对碗扣式支架立杆受力、立杆稳定、整体稳定及地基承载力进行检算，确定支架设计布置是否合理。具体检算数据见表2。

由表2可知，各分段碗扣支架的单杆受力、稳定性及地基承载力均满足要求，本桥布置间距及步距合理，可以实施应用。

图3 支架立面布置示意(单位:cm)

表2 支架检算情况

图4 断面5-5支架布置示意(单位:cm)

图5 断面6-6支架布置示意(单位:cm)

4 支架搭设及拆除要点

依据以上支架纵横向间距及步距对支架进行搭设。因成都侧支架基础地势起伏较大，且处于铁路路堑边坡上，需尽可能地减小对铁路路基边坡的损坏。支架基础采用纵、横向条形台阶能有效解决地形起伏及高边坡给支架搭设带来的影响。由于碗扣支架模数固定，这就要求台阶设置必须科学合理，且要精确放样。

1)测量放样，定出成都侧支架各排纵横向轴线，台阶纵、横向宽度分别为支架立杆纵横向间距的整倍数+0.5倍数;台阶高度为60 cm整倍数。

2)支架组装顺序:立杆底座→立杆→横杆→接头锁紧→上层立杆→立杆连接锁→横杆。支架组装时，由中间向两边推进，切忌从两边向中间合龙拼装，否则，中间横杆因两侧支架刚度太大而不便安装。

3)碗扣式脚手架支撑系统构配件外观质量应满足要求:钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀;构件表面应光整，无砂眼、缩孔、浇冒口残余等缺陷;各焊缝应饱满，焊药清除干净，无未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等。

4)支架碗扣用手锤打紧，支架搭设完毕预压后及浇筑混凝土前安排专人对碗扣支架节点进行检查和复打。

5)剪刀斜撑及外侧通长斜拉杆，可在支架搭设后再施工。

6)拆除支架时，任何杆件不得随意直接向下抛掷，必须用传递方式运出或拴绳续下。

7)支架搭设及拆除施工过程中应派人驻站防护，当有列车通过时应通知现场防护人员，暂时停止施工，以保证列车的运营安全。

5 结束语

1)根据箱梁纵横向荷载变化支架采用变间距、变步距搭设，这样在保证支架安全的前提下，既减小搭设成本又缩短了搭设工期。

2)支架预压后，各连接节点因非弹性变形消除，而使碗扣产生松动，所以在支架预压后浇筑混凝土前应对支架碗扣进行紧固，以保证支架的整体稳定性。

3)目前对碗扣式支架受力计算大多采用经验公式，因此对碗扣式支架的理论计算还需进一步研究。

4)碗扣支架间距设计必须考虑现场实际地形，尽可能地保证支架搭设的安全和质量;同时支架立杆纵横向间距分段分块应统筹考虑，避免产生支架刚度突变截面，保证支架受力均匀稳定。

［1］中华人民共和国住房与城乡建设部．JGJ 166—2008 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2008．

［2］江正荣，朱国梁．简明施工计算手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2005．

［3］高秋利．碗扣式钢管脚手架施工现场实用手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，2012．

［4］中华人民共和国交通运输部．JTG/T F50—2011 公路桥涵施工技术规范［S］．北京:人民交通出版社，2011．

［5］范有强．成渝铁路高架系杆拱桥的支架设计与施工［J］．铁道建筑，2009(4):28-29．

U445．469

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．03

1003-1995(2013)09-0009-03

2013-06-06;

2013-06-20

李闯(1983— )，男，河南泌阳人，工程师，硕士。

(责任审编 孟庆伶)