盘扣式支架在市政现浇箱梁施工中的应用

2015-10-31周洪

建材与装饰 2015年18期

关键词：扣式立杆横梁

周洪

（中铁五局贵州公司贵州贵阳 550000）

盘扣式支架在市政现浇箱梁施工中的应用

周洪

（中铁五局贵州公司贵州贵阳 550000）

在市政现浇箱梁满堂支架施工中，盘扣式支架法施工得到广泛应用和发展。它较传统的碗口支架施工有着进度快、劳动力节省、安全系数高、架体简洁美观、基底承载力要求高的特点。该工法特别适用于工期要求紧、高大等截面的现浇箱梁施工，通过本工程现浇箱梁的施工，验证盘扣式支架结构安全性、高效性、经济性、操作性能、整体美观性。

盘扣式支架体系；现浇箱梁；安全性；经济对比

1　工程概况

金朱路跨线桥上跨210国道，全桥共一联，为35+50+35m等截面连续梁桥，箱梁采用单箱三室结构，桥面整幅宽度17.3m，箱梁最高处为2.93m，最低处为1.83m，两侧翼缘板悬挑1.6m，设计要求采用现浇法施工。

2　施工方案的对比与选择

2.1传统满堂式模板支架系统特点

目前，我国满堂式模板支架绝大部分地区主要采用碗扣式钢管支架、门式钢管支架、扣件式钢管支架等传统脚手架，其中以碗扣式钢管支架为现浇箱梁应用比较广泛。

碗扣式钢管脚手架是采用定型钢管杆件和碗扣接头连接的承插式多立杆脚手架。

图1　碗扣架连接构造图

图2　碗扣架底座、顶托构造图

2.2承插型盘扣式支架系统特点

（1）材料特点：本方案所选用的材料为承插型盘扣式支架，主杆外径采用材质为Q345A，规格为φ60×3.25mm盘扣支架杆件，横杆和斜采用材质为Q235B杆件，杆件规格为φ48×2.5mm。承插型盘扣式支架与传统的扣件钢管脚手架相比，具有明显的特点：结构简单、合理轻巧、承载力高、稳定性好、安全系数高、容易操作、可快速组装拆卸、节约用工、容易调整垂直度和水平度、运输方便；可作单管支撑、可作支撑架、上下调整高度灵活；为独立塔式结构，可留施工通道便于工人通行作业；支撑架自锁能力强、没有零散扣件，不易丢失、且耐用性高、外形美观。

（2）结构形式：承插型盘扣式钢管支架由立杆、水平杆、斜杆、可调底座及可调托座等构配件构成。立杆采用套管或连接棒承插连接，水平杆和斜杆采用杆端扣接头卡入连接盘，用楔形插销快速连接，形成结构几何不变体系的钢管支架（简称速接架）。

2.3安全性分析比较

根据碗扣式钢管脚支架和承插型盘扣式钢管支架的结构特点进行安全性分析，见表1支架安全性分析表。

表1　支架安全性分析表

在实际施工过程中，承插型盘扣式钢管支架比碗扣式钢管脚支架的安全性优点主要体现在以下几个方面：

（1）盘扣式支架在节点形式上为半刚性连接，插销设计为具有自锁功能的楔形，同时插销端头设计有弧形弯钩段确保插销不会滑脱。支架搭设完成后，直接可以目测检查扣接头插销的插入状况和击紧程度。而碗扣式支架的碗扣接头连接须等4个横杆安装后，再用榔头击紧的方式，不能直接检查其击紧程度，且存在漏击紧的情况，留下安全隐患。

（2）碗扣支架的稳定性主要靠竖向和横向剪刀撑，在设计时施工间距都符合规范和设计要求，但是施工过程往往由于扣件用量不足，特别是与各立杆交点处扣件严重不足，这也给支架整体稳定打了一个很大的折扣；而盘扣式支架专门设计标准化竖向斜杆，带有自锁式插销，为支架的搭设保证了架体整体结构的稳定性。

（3）盘扣式支架采用热镀锌浸锌工艺，有效地防止了构件在使用期内因材料腐蚀而造成的承载力下降，确保产品性能的一致。而且架体外观呈银灰金属色，色泽美观统一，达到安全文明施工的要求；而碗扣支架目前市场的大多数为锈蚀的碗扣件，且按现行安全技术标准规定承重主立杆壁厚为3.5mm，然而市场上小部分仅有3.0mm，更大部分仅有2.75mm，基本上没有3.5mm，再加上内外表面锈蚀，承载力大大减少，实际施工过程中，存在着一定的安全风险。

2.4方案的经济比较

主要是碗扣支架和盘扣式支架的取舍，对其进行经济分析"拟建造价费用如表2。

从表2可见，盘扣式支架的方案低于传统碗扣支架的费用。盘扣支架的价格包括了支架的搭设和拆除及材料组织与运输、现场施工与安全管理等全部环节，由专业的施工队伍进行集中管理和施工，使工程中支架专项的风险系数降至最低。其中，盘扣式支架用新型设计的工字型钢梁代替了方木，大大减少了前期成本的投入同时也降低了施工成本。

表2　方案经济对比

2.5结构特点对比

（1）碗扣式支架是带齿碗扣接头连接各种杆件，采用立杆（φ48× 3.5）A3焊接钢管作为主构件，立杆和顶杆是在一定长度的钢管上每隔0.6m安装一套碗扣接头制成，碗扣分上碗和下碗。连接时，将横杆接头插入碗扣内，将上碗扣沿限位销扣起，形成框架结构。

（2）盘扣式支架立杆均使用Q345A低碳合金结构钢，圆盘式节点设计，自锁式插销设计，比传统脚手架所用的Q235普通碳钢管材质有大幅提升，特别使得立杆（φ60×3.25）的承载力得到大幅度提升（单杆极限荷载可达20t）。盘扣节点构成由焊接于立杆上的连接盘、水平杆杆端扣接头和斜杆杆端扣接头组成，特有的斜拉杆设计，形成稳定的格构柱结构。

从两种支架结构对比，盘扣式支架相比碗扣式支架框架结构，形成稳定的格构柱结构，使得支架的整体稳定性大大提升，且结构计算模型简单，极大提高了设计方案的可靠性。其中横梁采用材质为Q235，14号工字钢，力学性能：截面模量W=102cm3，惯性矩I=712cm4，截面面积A=21.5cm2，强度高，代替了方木，有效地提高了使用率，降低施工成本。

3　盘扣式支架的设计

根据施工设计图纸（金朱路立交金珠路跨线桥为例），其上部结构跨径组成为35+50+35m单箱三室钢筋混凝土预应力现浇连续箱梁，进行盘扣式支架计算。

3.1盘扣式支架搭设

盘扣式支撑架搭设方式为满堂支架，支撑架设计方式是从处理后的地面标高处开始搭设。

盘扣支架立柱顺桥向间距为150cm，在端横梁、横隔板处间距为60cm，靠近端横梁处立杆间距为120cm。立杆布置间距：跨中底板处为150cm（纵向）×150cm（横向），接近端横梁梁处底板120cm×150cm（纵×横）；中横梁、端横梁60cm（纵向）×90cm（横向）布设；腹板下为60cm（纵向）×150cm，翼板立柱按照120cm（纵向）×150cm（纵向）。纵横向均布设水平杆，竖向步距为1.5m，底托直接置于20cm厚C20混凝土基础上。

3.2盘扣式支架受力分析

图2　跨中截面图（尺寸：cm）

图3　

图4　

最大应力：

σ=8.02MPa<[σ]=10MPa，强度满足。

底板截面最大剪应力：

τ=1.40MPa<1.6MPa，强度满足。

②挠度检算

ω=0.61mm<1200/400=3.00mm，挠度满足。

（3）横梁14#工字钢验算

①强度检算

最大应力：

图5　

根据施工图纸和箱梁特点，以箱梁最不利位置立杆处的腹板、中端横梁，进行支撑架体承载力验算（见图2）。

3.2.1腹板处受力验算

（1）15mm厚竹胶板底板验算（见图3）

①强度验算

底板截面最大应力：

σ=4.98MPa<[σ]=50MPa，强度满足。

底板截面最大剪应力：

τ=0.94MPa<1.6MPa，强度满足。

②挠度计算

ω=0.21mm<[ω]=150/400mm=0.38mm，挠度满满足。

（2）15cm×10cm方木（立放）纵梁方木计算

①强度检算

σ=30.96MPa<[σ]=205MPa，强度满足。

底板截面最大剪应力：

τ=30.70MPa<[τ]=135MPa，强度满足。

②挠度计算

ω=0.06mm<600/400=1.5mm，挠度满足。

（4）支架受力计算

①强度验算

σ=109.24MPa≤[σ]=300MPa。

②稳定性验算

支架搭设高度在6m以内，受风荷载影响较小，计算支架稳定性时，不计风荷载的影响。

N/（ψA）=197.18MPa<300MPa，满足要求。

3.2.2地基承载力验算

立杆单根荷载为N=63.25kN，底托下为20cm厚C20混凝土基础（轴心抗压强度标准值是13.4MPa，轴心抗拉强度标准值是1.54MPa），底托底板尺寸为20cm×20cm，C20混凝土基础应力扩散角为45°，受力面宽度为0.6m，长度为0.6m，基底面积A=0.6× 0.6=0.36m2，地基承载力：σ=N/A=63.25/0.36=175.69kPa。在挖台阶处的地基经过压实后，压实度大于95%，地基承载力经检测约250kPa，不挖台阶处，原沥青混凝土路面承载力经检测约300kPa，故地基承载力满足要求。