盘扣支架在现浇箱梁施工中的应用

余孟军，朱跃球

0 引言

承插型盘扣支架在2010年已发布了国家行业标准，主要应用于建筑工程。公路桥梁开始应用该型支架大约在2014-2015年，随着四新技术(采用新技术、新工艺、新材料、新设备的技术)的推广应用，经过在公路桥梁工程中的积极探索，盘扣支架的应用越来越广。本文以重庆九永一分部三界互通津马大桥第一联现浇箱梁为例，介绍了盘扣支架的主要计算内容及支架搭设要求，证明了盘扣支架在现浇箱梁施工中的适用性。

1 支架简介

盘扣支架，即承插型盘扣式钢管支架，由热浸镀锌立杆、水平杆、斜杆、可调底座及可调顶托等构配件构成(见图1)。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。立杆常见规格有0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m和3.0 m，水平杆常见规格有0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m，竖向斜杆可根据立杆和水平杆组成相应尺寸的直角三角形。

图1 盘扣支架结构示意图

2 工程概况

三界互通津马大桥，起止桩号为K2+818.75～K3+157.25，桥梁全长338.5 m，为(3×35 m+3×35 m+35 m+49.5 m+35 m)现浇箱梁。第一联现浇箱梁(3×35 m)梁高2.0 m，梁顶宽16.75 m，梁底宽12.5 m，箱梁混凝土1 480 m3。单跨箱梁标准段长18 m，端横梁及中横梁长3.55 m，过渡段长13.45 m。箱梁标准断面如图2所示。

图2 箱梁标准断面图(单位：cm)

3 支架布置及优势

3.1 盘扣支架布置

盘扣支架立杆在梁端及跨中纵向步距为90 cm，标准段为150 cm；横向在腹板处步距为90 cm，箱室处为120 cm。水平杆最大步距为1.5 m。竖向斜杆按矩阵型布置。水平层斜杆采用普通扣件钢管，每4～6个水平杆步距设置一层。立杆顶部横向布置Ⅰ14工字钢横梁，纵向采用Ⅰ10工字钢(间距25 cm)，底模板采用厚1.8 cm竹胶板。

3.2 盘扣支架的优势

3.2.1 功效高

构造简单、拆装简便、快速，完全避免了螺栓作业和零散扣件的丢损。接头拼装拆速度比普通碗扣式脚手架快5倍以上，拼拆使用人力较少，工人用一把铁锤即可完成全部作业，省时省力。

3.2.2 空间性大

3.2.3 承载力大、安全可靠

接头设计时考虑到自重力的作用，使接头具有可靠的双向自锁能力，作用于横杆上的荷载通过盘扣传递给立杆，盘扣具有很强的抗剪能力。立杆连接是同轴心承插，节点在框架平面内，接头具有抗弯、抗剪、抗扭力学性能，结构稳定，承载力大。

3.2.4 便于管理

维修少、装卸快捷、运输方便、易存放，横杆可提前拆下周转，省材省时。

3.2.5 外形美观寿命长

盘扣支架采用承插式连接，抛弃了螺栓连接，构件经碰耐磕，拼拆方便。彻底摒刷漆和喷漆的表面处理，采用统一的热镀锌表面处理，减少了高额的人均保养成本，延长了钢管寿命15～20年。

3.2.6 功能性齐全应用广

盘扣式脚手架采用统一的500 mm盘距，规格多，连接方便，搭配立杆横杆、斜杆及三脚架可以搭设成不同形状不同功能的模板支架，满足各样式的搭建需求。

4 支架受力计算

4.1 立杆受力计算

钢材弹性模量E=2.06×105MPa，重度rc=26 kN/m3，恒载系数1.2，活载系数1.4，施工人员及机械活载1.0 kN/m2，模板重量2.5 kN/m2，振捣荷载约2.0 kN/m2，倾倒荷载2.0 kN/m2。

(1)箱梁标准段取立杆纵向步距1.5 m计算，支架总荷载796.70 kN，箱梁标准断面面积11.735 m2，荷载按照面积分配，立杆顶端工字钢作为连续梁，立杆荷载布置如图3所示。

图3 立杆荷载布置图(单位：cm)

根据立杆荷载布置图，利用Madis Civil2015进行受力检算，立杆受力如图4所示。

(4)巴里坤膨润土矿的胶质价、膨胀容、比表面积性能比较好，离子交换量较高，说明巴里坤膨润土的品味较高，其利用价值也比较高。

图4 立杆受力图(单位：kN)

(2)箱梁梁端取立杆纵向步距0.9 m计算，支架总荷载888.69 kN，箱梁梁端断面面积26.36 m2，荷载按照面积分配，立杆顶端工字钢作为连续梁，立杆荷载布置如图5所示。

图5 立杆荷载布置图(单位：cm)

根据立杆荷载布置图，利用Madis Civil2015进行受力检算，立杆受力如图6所示。

图6 立杆受力图(单位：kN)

4.2 立杆受力验算

盘扣立杆规格为φ60×3.2 mm，材质Q345B，抗压强度f=300 N/mm2，弹性模量E=206 000 N/mm2，截面积A=571 mm2，回转半径i=20.10 mm。

水平杆标准步距h=1.5 m，立杆计算长度lo=ηh=1.2×1.5=1.8 m。水平杆步距η为1.5 m时，取值1.2(《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》JGJ 231-2010)。

立杆长细比λ=lo/i=90，对应折减系数Ψ=0.550(《建筑施工承插型盘扣件钢管支架安全技术规程》JGJ 231-2010，表D-2 Q345钢管轴心受压构件的稳定系数Ψ)。

钢管允许承受荷载R=ΨfA=0.55×300×571×10-3=94.22 kN。箱梁标准段立杆最大荷载为80.50 kN，安全储备系数K=94.22/80.5=1.17；梁端立杆最大荷载为84.82 kN，安全储备系数K=94.22/84.82=1.11。

4.3 地基承载力计算

盘扣立杆在梁端最大荷载84.82 kN，可调底座尺寸为15×15 cm，基础采用15 cm厚C15混凝土(抗压强度8.5 MPa，8.5×103×0.15×0.15=191.25>84.82 kN)，按照刚性角45°即有效承载面积0.45×0.45 m2计算，则基底要求承载力P=84.82/(0.45×0.45)=418.86 kPa。

基础底换填1 m厚隧道洞渣碎石土，分2层压实，要求压实度≥96%，22 t压路机碾压6遍。

地基由基础传来的附加应力为：

(1)

式中，L——基础的长度(m)；

b——基础的宽度(m)；

hs——换填层的厚度(m)；

σ——基底处的设计应力(kPa)；

θ——换填层的压应力扩散角，碎石土近似取值35°。

换填层底面下卧层地基同时还受到换填层本身及回填土的重力，因此地基下卧层的总应力为：

σH=σh+rshs+rh。

式中，rs——换填土的容重(kN/m3)，取值18 kN/m3；

r——回填土的容重(kN/m3)，不回填取值0；

h——基坑回填土的厚度(m)，不回填取值0。

根据上述公式，可计算出换填深度1 m时地基承载力要求为≥75.06 kPa。

5 支架构造要求

(1)当地基高差较大时，基础应整理成台阶，按照盘扣节点50 cm设置；(2)支架可调托座调节丝杆外露长度应≤30 cm，作为扫地杆的底层水平杆离地高度应≤55 cm；(3)支架可调顶托伸出顶层水平杆的长度≤65 cm，插入立杆长度≥15 cm；(4)支架顶层、底层的水平杆均应比标准步距少一个盘扣间距；(5)支架高度在8 m以下时，架体外侧四周应满布竖向斜杆，底层及顶层应设置水平层斜杆，竖向斜杆每5跨设置；(6)支架高度>8 m时，由立杆、水平杆及竖向斜杆组成的桁架小单元应按照矩阵型或梅花型布置；(7)立杆的垂直偏差不大于架高的1/500，且≤50 mm。

6 结语

随着三界互通津马大桥第一联现浇箱梁的成功浇筑，盘扣支架的安全可靠性获得了验证。从本质上来说，盘扣支架是碗扣支架的改进型，仍属于满堂支架范畴。盘扣支架通过立杆规格的加强，获得较大的单杆承载力；通过对斜杆的标准化，获得了桁架式的稳定小单元结构，使得支架整体更加稳定；通过利用型钢的优良抗弯性，实现了杆件步距的较大化。综合来说，盘扣支架标准化程度更高，搭设便捷、安全可靠、外观形象更好。

[1]JGJ231-2010，建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].

[2]JGJ 300-2013，建筑施工临时支撑结构技术规范[S].