满堂支架法支架搭设与受力计算

柴文龙

（上海奉贤建设发展（集团）有限公司，上海市 201499）

0 前言

满堂支架的搭设施工，是整个现浇箱梁施工中的一个非常重要、基础性的工艺环节，支架地基的承载力是否满足要求，支架的强度、刚度和稳定性是否符合要求，支架预压载数据是否准确、真实，这些环节对现浇梁体施工安全和工程质量都有着直接和重大的影响，因此支架搭设设计和受力计算极为重要。

1 工程概况

本工程望园路浦南运河桥新建工程，桥梁全长约237.48 m,工程红线45.6 m，跨径组合为：22 m+22 m+22 m+28 m+46 m+28 m+22 m+22 m+22 m，主桥为三跨变截面预应力混凝土连续梁桥、跨径组合为28 m+46 m+28 m，引桥为简支的预应力空心板梁桥，跨径为22 m，两侧各3跨。

横断面布置（双幅）为：

0.3m（栏杆）+3.0 m（人行道）+4.0 m（非机动车道）+1.5 m（机非隔离带）+12 m（机动车道）+0.5 m（防撞栏杆）+3.0 m（中央分隔带）+0.5 m（防撞栏杆）+12 m（机动车道）+1.5 m（机非隔离带）+4.0 m（非机动车道）+3.0 m（人行道）+0.3 m（栏杆）=45.6 m。

桥梁下部结构：引桥、主桥均采用φ800钻孔灌注桩，全桥共计248根，其中主桥232根，人行梯道16根。桥台采用埋置式桥台，桥墩采用柱式墩。

2 主桥边跨段支架搭设施工工艺和施工方法

主桥除中跨30 m采用自制钢质桁架片搭设施工平台外，主桥边跨采用满堂钢管支架进行施工。

支架搭设施工流程:

地基验收→测量放线→铺设立杆→扫地杆→纵横向杆搭设→剪刀撑搭设→施工操作通道→搭设→防护栏杆搭设。

由现场技术人员对地基处理进行验收，合格后方可搭设支架。在地基上用石灰粉（或麻线）将立杆纵、横向位置和间距测放出来，以使立杆位置准确。立杆纵横向间距为60～120 cm不等。立杆高度按箱梁实际底标高调整，接头采用钢管扣件搭接设置，搭接段长度应大于50 cm，接头扣件不少于2个。剪刀撑横桥向每四榀排架设置一道横断面排架剪刀撑，顺桥向每四榀设置交叉剪刀撑，剪刀撑斜杆与地面夹角为45°～60°之间，自下而上连续设置，搭接长度不少于40 cm。最下部的斜杆与立杆的连接点离地面不宜大于50 cm，脚手架各杆件相交伸出的端头，均应大于10 cm，防止杆件滑脱。扣件安装使螺栓的扭力矩控制在40～45 N·m之间，最大不得超过59 N·m，施工时派专人用扭力扳手定量抽查验收。

2.1 陆上部分（以单幅考虑）

由于边跨箱粱投影线下基础分别为：原状土以及承台施工土方开挖所形成的松土层，根据地形与P3、P4、P5、P6墩的位置与尺寸，主桥边跨长25 m部分利用现有场地进行平整硬化处理浇筑混凝土作为满堂脚手架的基础，支架材料主要为碗扣式钢管，支架基础必须经碾压并硬化达到要求后，再搭设支架。地面进行硬化方法为：场地平整后用压路机压实，先铺15cm道渣垫层，后铺15cmC20混凝土条形基础,宽0.4 m,长22.5 m（软弱地段换填垫片石和12%石灰土）。支架间距顺桥向0.6 m，横桥向0.9 m,步高120 cm。每根钢管上下设可调节的承托。

2.2 承台顶面部分

主墩承台长6 m部分利用承台的顶面作为满堂支架的基础；支架间距顺桥向0.6 m，横桥向0.9 m，步高120 cm。每根钢管上面设可调节的承托。

2.3 水中部分

剩余部分用打入桩作为满堂支架基础。支撑木排架顺桥向为1.2 m，横桥向0.9 m,每侧共打4排,共76根木桩。木桩打入后，将桩顶截至同一标高，再在木桩顶上面横向铺设直径不小于22 cm的圆木作为排架桩的盖梁木，盖梁木顶面标高与承台顶面标高一致。在盖梁木上与承台顶面顺桥向铺设间距为0.6 m的20#工字钢与横桥向间距为0.9 m的20#工字钢作为满堂支架的基础平台。支架的钢管直接支撑在横桥向工字钢的顶面，间距顺桥向0.6 m，横桥向0.9 m,步高120 cm。所有支架应依据搭设高度设置剪刀撑。

因为满堂支架是整个梁体最重要的受力体系，所以钢管支撑的杆件有锈蚀，弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用；有脆裂、变形、滑丝的扣件禁止使用，扣件活动部位应能灵活转动，当扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5 mm。脚手架基础四周应做好排水处理。

2.4 支架平台静载预压

为了检查支架的承载力，减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量。在铺设完箱梁底模后，对全桥支架、模板进行预压，预压荷载按箱梁自重荷载的110%考虑。用砂袋进行荷载预压，加载的顺序由主墩向跨中进行。当全部荷载上去后进行定点定时水准测量观测，当变形量不再增大时为止，方可进行卸载，卸载的顺序与加载顺序相反。

卸载完成后，观测支架的弹性变形。并绘出荷载-变形曲线，根据此曲线确定最后的预拱度，最后根据弹性变形值对支架平台进行局部的调整。

3 陆上、水中部分木排架钢管支架验算书

钢管支架分别搭设在地基条形混凝土基础与木排架桩上，分别对木排架桩的承载力、钢管的承载力、地基承载力进行验算。以边跨受力最大14＃截面处1 m梁长计算，钢管按Φ48计算。

3.1 荷载计算

（1）箱梁每延重量（现取箱梁中间14＃截面处，则箱梁延米重为：

（2）每米箱梁底模、侧模板的重量（面板为厚15 mm竹胶板）

（3）箱梁用12×6方木 (方木间距为50 cm，按箱梁外面积的6/50计算)，取γ＝7 kN/m3

（4）每米箱梁内模板重量（内模采用厚5 cm的木板制作，内框架支撑方木按面板的10%计）

（5）浇筑时人群及机械设备重量

（6）钢管脚手立杆重量(5 m梁长范围内)

(顺桥向5 m范围内为5排,横桥向全桥宽范围内为21.3/0.9=24行,25根)

（7）横杆、剪刀撑重量(5倍梁长范围内)

（8）排架桩顶圆木（直径不小于20 cm）及18#工字钢平台重量：

共打4排木排架桩，则4根盖梁圆木重为：

q8＝3.14×0.22/4×22×4×8＝22 kN(木材比重取每立方8 kN)

（9）纵向18#工字钢重量:

18#工字钢截面特性如下:

截面高度H=180 mm；

截面宽度B=94 mm；

截面面积A=3 074 mm2；

截面模量W x=185 444mm3；

单位重量:24.131 kg/m；

横桥向工字钢重量:

3.2 承载力验算

3.2.1 排架桩承载力验算

（1）5 m长排架桩承受力(按延米计算)

（2）单根木桩承受力为:

P=2 726/76=35.9 kN(共4排,每排19根)

直径不小于20 cm排架桩打入深度均大于5 m,则单桩容许承载力为:

P=3.14×0.2 m×5 m×15 kPa=47.1 kN,可以满足施工要求。

施工中可按打入时最后十锤的平均贯入度进行推算桩的实际承载力。

（3）纵桥向18#工字钢承载验算

取最不利状态进行计算：钢管支撑在两桩中间位置。则受力示意见图1。

图1 受力示意图

跨中弯矩为：M＝42×1.2/4＝12.6 kN·M

σ=M/W＝12.6/185 444＝67.9 MPA；满足施工需要。

The United States apparently sent no reply with the President’s signature, as Dean Acheson mentioned, to the Tibetan authorities, neither did the U.S. Embassy in India send any diplomat to undertake an “unofficial” visit to “Tibetan areas”, which was strictly limited by the Department of State.

3.2.2 钢管承载力验算

模板支架立杆的轴向力设计值

模板支架立杆的计算长度l0=步距1 m+2×0.5=2 m

长细比λ=l0/I=2/1.58=126.6

则轴心受压件的稳定系数Φ=0.412，f为钢材的抗压强度设计值=205 MPa；

一根Φ48钢管的截面为：4.89 cm2；

则上述荷载需钢管数=81/4.89=17根。

施工中采用@90×60的钢管支架，共计25根，满足上述验算要求。

3.2.3 地基承载力验算（按5 m梁长计算）

式中：A——条形混凝土基础面积。

P=2 660/45=60 kPa小于地基的承载力150 kPa,满足施工要求。

4 结论

支架搭设完成后，根据箱梁自重荷载的110%考虑对其进行预压，并对其沉降进行观测。观测时段为加载前、加载一半、加载完成、加载后24 h、加载后48 h、72 h、卸载一半、卸载完成。

通过对该桥支架沉降观测点的跟踪观测，根据加载后72 h观测记录，沉降基本到位，地基、支架的非弹性变形量均小于3 mm，满堂支架安全可靠。竣工箱梁底板混凝土外表平整度小于2 mm，连续梁体未出现任何裂缝，按满堂支架搭设方案施工的主桥边跨连续梁体表面平整、线形美观，施工进度加快，同时也降低了工程造价，取得了良好的经济效益。