鲤城分离式中桥现浇梁满堂支架施工应用技术

张秦英

摘要：本文针对鲤城分离式中桥三跨连续箱梁采用满堂支架法施工过程，主要从支架方案计算要点、施工方案、施工要点进行写作，重点分析了施工方法、施工顺序、施工安全、施工管理等方面，提出了过程控制要求，以企为同类工程施工提供借鉴和参考。

Abstract： This paper applies the full-frame construction method to the three-span continuous box girder of the Licheng split-type middle bridge. It mainly writes the calculation points， construction scheme and construction points of the bracket scheme， analyzes the construction method， construction sequence， construction safety and construction Management and other aspects， and puts forward the process control requirements， to provide reference for the construction of similar projects.

关键词：现浇梁;满堂支架;施工技术;研究

Key words： cast-in-place beam;full hall support;construction technology;research

中图分类号：U445.4                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）07-0124-03

1  工程概况

我集团承建莆田至永定高速公路莆田境内段工程项目A4合同段，设计为双向四车道，行車速度100km/h，整体式路基宽度为26m，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，线路总长7.12公里。其中鲤城分离式中桥是主线连接城富公路（仙游城关镇至富洋村）匝道的主要构造物，上跨高速公路主线，长79m，与高速公路正交。

鲤城分离式中桥上部结构采用20+30+20m连续箱梁，下部结构为？准1.3m圆形实体柱式墩、U台，基础为灌注桩基础和扩大基础。根据现场地基条件较好，且最大墩高为10.48m，20+30+20m连续箱梁采用满堂支架法施工。由于施工影响周边居民出行，在施工中要设置门洞，保证畅通。

2  施工步骤

根据施工组织安排，本桥采用3跨同时现浇的方法进行施工，现浇箱梁模板设置在满堂支架上，其中满堂支架的搭设是该施工的一个关键环节。支架搭设按以下步骤完成：支架基础→门洞及满堂支架搭设→门洞封闭→支架调平→箱梁施工完毕→拆除门洞→拆除满堂支架的施工工序进行组织施工。

3  支架方案及计算要点

3.1 支架基础处理

用挖掘机对支架外3m宽度范围内松软土全部挖除，采用砂砾石换填，用推土机对场地全部进行推平，并设置单向横坡，坡度控制在1%范围内，再用18T振动压路机碾压6～8遍，孔隙率检测值为14%。地基承载力为150kPa，压实度、横坡调整到位后，浇筑一层10cmC25混凝土基础。

3.2 支架、模板方案

①模板：现浇箱梁的底模、侧模和内膜都采用δ=15mm 的竹胶板。查相关手册及质量说明文件 ，竹胶板的容许应力[σ0]=80MPa，弹性模量E=6*103MPa。

②纵横向方木布置：纵向方木梁底间距一般为60cm，翼缘板及梁底位置为90cm。横向方木间距一般为30cm。

3.3 支架布置

支架采用碗扣式支架，碗扣式支架采用直径为？准48，厚度为t=3.0mm，材质为A3 钢的钢管，轴向容许应力[σ0]=140MPa。截面积、惯性矩、抵抗矩等详细数据见查表1。

碗扣式支架立杆、横杆的布置：门洞范围外梁底立杆纵向间距为60cm;横向间距为2*60cm+3*90cm+2*60cm，翼缘板部分为纵向60cm，横向间距90cm，水平杆间距为120cm;在门洞处采用Φ536钢管立柱，立柱间距为350cm，上横向采用I40工字钢并放，门洞横梁采用I25工字钢，间距为45cm，并在梁侧板处加密1根。支架顶口设置顶拖，支架底口设置底拖;在水平和高度方向加设水平连接杆和竖向剪刀撑，具体见图1。

3.4 门洞横梁受力检算

箱梁现浇施工过程中荷载均布于门洞横梁上，门洞横梁按简支梁模型进行计算。取跨中及端头（两个危险断面）进行跨中弯矩、挠度，端头剪力计算以验证结构是否布置合理。

3.4.1 基本计算参数（表2）

3.4.2 荷载确定

①方木及竹胶板（以砼自重5%计算）：q1=5.63*2.5*5%=8.3kN/m

②箱梁荷载：q2=5.63*2.5=137.9kN/m

③施工载荷：q3=1.2 kN/m

④单根I25b工字钢所受的均载为：（8.3+137.9）÷23+1.2=11.6kN/m

均布载荷下：Wmax=1/8q×L2=1/8×11.6×72=71.05kN·m

σ=Wmax/Wx=71.05kN·m/423cm3=168MPa

计算结果表明：该力学模型截面抗拉抗压抗弯强度满足要求。

I25b梁最大挠度：

H=5/384×q×L4/EI=5/384×11.6kN×74m4/210GPa×5280cm4=0.3cm

挠跨比：0.3/700=1/2333

梁端最大剪应力τmax=Vmax/（A）=40.6×103/53.2×10-4=7.63MPa

计算结果表明：该力学模型截面抗剪强度满足要求。

3.5 支架立杆计算

考虑碗口式支架钢管自重，模板自重（含内模、侧模及支架）以砼自重，施工人员、施工料具堆放、运输荷载，倾倒混凝土时产生的冲击荷载，振捣混凝土产生的荷载，计算单根钢管竖向允许承载力符合要求。

①碗口式支架钢管自重，可按表1查取。g=10*33.3=0.333kN（取10m）

②钢筋砼容重按25kN/m3计算则：

在梁体实体处单根杆受力：9.9*2.5*9.8/18=13.5kN

在梁体箱体处单根杆受力：4.16*2.5*9.8/16=6.37kN

计算采用最大受力杆计算，单根受力为13.5kN

③模板自重（含内模、侧模及支架）以砼自重的5%计，则：13.5*0.05=0.675kN

④施工人员、施工料具堆放、运输荷载：0.625kN

⑤混凝土倾倒时产生的冲击荷载：0.125kN

⑥混凝土振捣时产生的荷载：0.16kN

单根荷载组合计算强度：q=1.25×（①+②+③+④+⑤+⑥）=19.27kN

支架主要采用？准48*3.0碗扣式脚手架，单根钢管竖向允许承载力计算如下。

I=π（D^4-d^4）/64=π（4.8^4-4.2^4）/64=10.78cm4

A=π（D^2-d^2）/4=π（4.8^2-4.2^2）/4=4.24cm2

i=（I/A）^0.5=1.271cm

长细比：λ= k μL/i

式中 k—计算长度附加系数，取1.155查（建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范-2001）表5.3.3，得u=1.53;

水平横杆间距120cm时，则λ= 1.155*1.53*120/1.271=166.8;

查钢结构设计规范得轴心受压立柱稳定系数为：？准120=0.270，？准90=0.661。

所以单根钢管竖向允许承载力为：

水平横杆间距60cm时，[N]120=4.569*100*215*0.27/1000=26.5kN

N<[N] 合格

3.6 满堂支架基础计算

按箱梁施工中立杆受力最大处的地基承载力计算，地基承载力要符合要求。

过程如下：立杆受力最大值为15.42kN，底托面积为10×10cm2，基础承载力：15.42×1000÷0.01 =1.542MPa，地基承载力：1.542×0.01÷0.4 =38.55kPa<100kPa。

3.7 翼缘板下支架检算

由前面计算可知，翼缘板下方支架与箱梁底板（厚度为22cm）下支架相同，因此不再进行检算。

根据该支架的布设情况以及上部施工荷载的大小对整个支架体系进行了受力检算，检算结果表明该支架强度、结构稳定性方面都能满足施工的要求。

4  钢管脚手架的施工方案

4.1 测量放样

平面测量：在硬化地面测量并标出该桥各跨的纵轴线和桥墩横轴线，并测量标出设计箱梁中心线。搭设支架过程中，测量人员应进行支架垂直度检测，并按支架平面布置图及梁底标高控制支架高度，使支架高度符合要求;最后，搭设完成后，测设支架四角点的标高，采用拉线法调节支架顶托。

铺设支架底模完成后，测量放样出箱梁底模中心及底模边角位置，并对梁体横断面进行定位。底模的标高=设计梁底标高+支架的变位+（±前期施工误差的调整量），以此标准和因素来控制底模立模。底模的标高和线形调整结束后，报监理工程师检验复核，合格后，方可立侧模和翼板底模，测量标设出翼板的平面位置和模底的标高。已经拼装完毕，在桥跨的堆載预压前，桥跨底板上布设沉降观测点，按每箱室三个横断面布置;同断面底板上沉降观测点于按2.0m的间距布置、在翼板底上均匀布置四个点位。在堆载预压前，测设断面底模标高和支架底部标高，等载预压的第一天进行两次观测，以后每天观测一次，直至日沉降小于2mm为止，再进行测定地基的沉降和支架、模板变形，同时确定地基卸载后的回弹量。根据收集到的数据调整底模标高及支架高度，符合施工要求。

4.2 脚手架搭设顺序及搭设方法

①在混凝土地基上进行弹线，按支架设计图纸的尺寸定出脚手架立杆位置，并在需设立杆的垫层面铺设枕木及5cm厚的通长木垫板，应顺着架体的纵向铺设。

②本工程架体搭设在主体墩身施工完毕后进行，从桥台一端开始搭设。立好立杆后，及时设置扫地杆和第一步大小横杆，扫地杆距离地面的高度为25cm。

③架体与主体结构拉结要牢靠，随着架体升高同步设置剪刀撑，在剪刀撑等安装完毕后，按要求设置防护安全网。

④在支座安装完成后，可在支座四周铺设一层顶面标高比支座上平面高出2～3mm的泡沫塑料，有利于拆除桥台与墩顶处的模板。施工时严禁用气焊的方法剔除泡沫。

4.3 脚手架安装技术要求、使用、拆除以及维护与管理参照国家、行业相关规定、规范、要求按程序和步骤进行。

5  施工要点

①脚手架采用钢管脚手架，脚手架满堂搭设，并采取有效的安全防护措施。

②架立支架前先对支架基础进行处理，地基处理采用在原土夯实的基础浇注10cm厚C20号混凝土，混凝土上铺设10cm方木作为支架立柱基础。

③支架应有足够的刚度和强度。在浇筑箱梁砼前，对支架按箱梁自重120%预压，待非弹性变形消除后，方可铺设底模，侧模采用厂家定制的大块专用钢模。

④现浇箱梁的程序为：搭设支架—检查、预压—铺底模—安装箱梁底板钢筋、波纹管—安装侧模—安装腹板和顶板的钢筋、波纹管—预埋泄水管、护栏、伸缩缝、支座钢板、通气孔等预埋件—全面检查—混凝土一次浇注成型。混凝土的浇筑顺序为底板、腹板，最后浇筑顶板混凝土。

⑤浇筑混凝土前要对模板、支架全面检查，木楔如有松动必须全部打紧。灌注混凝土时从梁的一端向另一端斜向逐段水平分层灌注，一定要避免振动棒碰到波纹管。

⑥因为连续的波纹管很长，逐段施工的波纹管接头采用承插式接头，这样穿束时方便许多，长的钢绞线穿束使用穿束机进行穿束，为使穿束顺利，每次浇注混凝土后的检孔、清孔必须派专人负责。混凝土浇注完毕立即使用检孔器检孔，如有堵孔现象立即疏通，使用高压水、高压风对管道进行冲洗，切实保障管道质量，做到不锈、不偏、不沉、不浮、不破、不扁、不堵。

⑦张拉操作由受过专门训练的并对这项工作富有经验的人员操作。梁体砼强度达到设计要求强度时开始张拉。张拉即将开始前，所有的预应力钢材在张拉点之间应能自由滑动。每根预应力筋的张拉顺序应符合图纸的规定。具体的张拉按双控程序及图纸要求进行。待全部预应力束张拉完毕后，方可卸架。如量测的伸长值与根据张拉力计算的伸长值误差不超过6%，进行锚固。如实际伸长值与理论伸长值之差超出6%，必须查明原因，重新张拉，直到合格为止。经监理工程师检查确认后进行压浆。

⑧压浆前先清洗孔道，用无油脂压缩空气，吹送清扫孔道。压浆前，锚具周围的钢丝间隙和孔洞应填封，以防冒浆，水泥灰浆稠度、外掺剂符合设计要求，数量为所压管道体积的1.5倍。

⑨压浆时自管道的最低点压入，使水泥浆在最高点的排气孔流出，直到流出的稠度达到注入的稠度。出气孔顺着水泥浆的流动方向一个接一个地封闭，在堵住全部出气口后，必须继续维持规定压力，直到水泥浆凝固，方可取出压浆嘴封堵进浆口。压浆完毕后，澆筑封端砼。

6  结束语

通过上述方案进行合理安排，准确计算核算，严格的施工过程管理、施工检验检查，很好的完成了鲤城分离式中桥三跨连续式箱梁的施工任务，本施工方法施工周期短，提高了支架、模板等周转性材料的利用率，节约了施工成本，降低造价，社会效益显著。

参考文献：

[1]《鲤城分离式中桥施工图》.

[2]《结构力学》、《材料力学》.

[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）.

[4]《路桥施工计算手册》.