浅谈满堂支架现浇连续梁的支架计算

王军 中交第四航务工程局有限公司

1.工程概况

某连续梁工程建设于广东省佛山市南海区丹灶镇南海工业园内，北江特大桥西引桥南广双线于线路里程NDK778+479.5处与银海大道斜交，斜交角度为65°，连续梁为(40+64+40)m结构布置形式，全长145.2m。本项目连续梁桥主跨跨越银海大道，连续梁梁底线型为抛物线，采用满堂式碗扣支架施工。

2.现浇连续箱梁施工方案

以连续箱梁结构原理为基本依据，综合考虑现浇混凝土施工要点，编制科学可行的现浇连续箱梁施工方案。从工艺流程来看，现浇箱梁施工涉及到的环节较多，主要包含：前期准备（场地清理、整平）→支架搭设→底模安装→预压作业→设置支座→钢筋绑扎、预埋件安装→混凝土灌注→混凝土养护→预应力张拉、封端→拆模、落架→公路路面恢复。

2.1 支架预压

全面检查支架与模板在安装精度、尺寸等方面的情况，与设计图纸要求对比分析；检查各支架结构连接状况，分析其是否具有稳定性；再检查各零部件，如螺栓、拉杆的安装情况以及模板油刷涂均匀性等。作为重要的准备工作，对后续混凝土浇筑效果的影响较为明显，需落实到位。

在完成支架搭设并验收合格后实施预压作业，同时选择合理的观测点对预压过程进行全程检测。加载重力根据梁体自重的1.2倍进行确定，加载过程中应密切检测支架各部分发生的沉降量并及时准确记录，同时与设计的沉降量进行核对。

堆载材料及加载顺序：通过混凝土预制块实施加载预压，加载时先从梁的中间部分逐渐向两端进行均匀加载，在卸载时顺序相反，先卸载两端再卸载中间部分，以此确保在箱梁浇注混凝土其外形及拱度能够符合设计值，经过支架预压处理可以改善箱梁受力状况，避免变形。支架加载和卸载期间都要做好沉降监测工作，必须在正式加载前检测一次，将所得结果作为观测的零点。

沉降观测要具有持续性，预压和卸载时都不可中断观测。加载和预压均采取分级的方式，及时测量各级荷载条件下的相关数据并记录。完成卸载后将获得丰富的观测数据，整理后编制弹性变形图和非弹性变形图，结合图中的变化规律加以分析，确定弹性变形调整方式及具体变动幅度。

2.2 模板调整

在搭设碗扣支架之前，首先应布置好底托，当拼装好第一层模板后，工程技术人员应检查模板的平整度，当出现较大高度差时，需用底托予以调平。立杆上加设纵横剪刀撑，每隔4排加设一个纵横剪刀撑，倾斜角度控制在45度与60度之间。顶托与底托的外露部分不得超过20cm，如果自由端长度超过30cm，必须加设水平杆锁定，以确保支架的安全性。

以预压加载期间产生的变形量为主要依据，综合考虑模板的预拱度，设置三角形木楔，使模板标高满足要求，必要时可使用调节螺丝。

2.3 支座安装

支座安装作业发生于梁底面，此过程中需注重如下几点：（1）桥位制梁前首先将支座固定在垫石上，然后在支座周围进行底模的拼装，接着浇灌混凝土。（2）合理调整活动支座的预偏量，需考虑到温度的影响，对上下盖板采取临时锁定措施。（3）检验混凝土的强度，当满足设计强度要求后即可拆底模，实现梁体受力体系的转换，并解除临时锁定。

2.4 支架布置

本方案连续梁桥主跨跨越银海大道，连续梁梁底线型为抛物线，采用满堂式碗扣支架。支架为碗扣式支架，选用材料为φ48mm、壁厚3.5mm的钢管，检验实际受力情况，在此基础上确定横向间距，将纵向间距统一设置为60cm。立杆步距设为1.20m，考虑到颈部与底部的特殊性，该处的立杆间距缩小至60cm，从而确保稳定性。

3.荷载计算

3.1 荷载分析

分析现浇箱梁的基本特点，考虑支架系统中出现的各类型荷载，具体做如下分析：（1）q1—混凝土自重，此处取值为2600kg/m3；（2）q2—各模板的支撑荷载，此处考虑的是均布荷载值，具体为1.0kPa；（3）q3—施工作业产生的荷载，依然考虑的是均布荷载，该值为3.5kPa，可分为如下几部分：人员与各类机械设备共1.0kPa、振捣作业形成的荷载2.0kPa、为满足施工需求搭建的脚手架重0.5kPa。（4）q4—支架自重，诸如立杆、斜杆等。（5）q5—风荷载。

3.2 荷载计算模型

碗扣支架加密作业要充分考虑到梁体腹板位置，根据实际情况灵活调整。取最不利结构，此条件下借助Midas Civil建模，自重取银海大道连续梁A0段截面（即结构中的最大截面），纵向取0.6m，此条件下以集中荷载的方式实现等效加载，作用部位为立杆顶端。关于支架体系的选择，此处为最小截面处的支架，按照相同的方式加载模板自重和施工荷载，水平处风荷载以线荷载的方式施加至侧面的立杆处。充分考虑支架体系自重，以此为依据展开支架稳定性验算。

3.2.1 新浇混凝土及钢筋等效自重q1计算

根据银海大道连续现浇箱梁结构特点，为更高效的计算箱梁自重，此处选择的是A0段截面，检验其支架体系受力状况。关于顶板处的自重等效集中荷载q1，可按照式（1）求得：

式（1）中，ρ—钢筋混凝土密度，2.6t/m3；g-重力加速度，取9.8m/s2；h—顶板高度，取0.69m；b—纵向支架跨度，0.6m；l—横向支架跨度，0.9m。经计算，顶板自重等效集中荷载为9.5kN。

同理，腹板自重等效集中荷载依据上式（1）计算，其中腹板高度取5.2m，纵向支架跨度，0.6m；横向支架跨度设为0.3m，根据上述信息展开腹板自重等效集中荷载的计算，所得结果为23.9kN。

3.2.2 模板等效自重计算q2计算

顶板处集中荷载q2按下式（2）计算：

式（2）中，p—均布荷载，取1kN/m2。经计算，顶板处集中荷载为0.54kN。

同理，腹板处集中荷载为0.18 kN。

3.2.3 施工荷载计算q3计算

以上述式（2）为依据计算，均布荷载p取3kN/m2。结果表明，顶板、腹板两处各自的集中荷载分别对应的是1.9kN、0.63kN。

4.结构检算

4.1 碗扣式钢管支架立杆强度及稳定性验算

从碗扣式钢管支架的工作特点来看，为典型的杆式结构，立杆是关键的构件，具备承受竖向荷载的能力，但立杆与横杆采取的是轴心连接的方式，相比于扣件式钢管脚手架而言，横杆的设置方式有所不同，通过上、下碗扣可紧锁“├”型插头，有效约束立杆侧向变形，基于此方式，碗扣式钢管架具备更强的承受能力，相比扣件架增幅可达到35%甚至更多。

模板支架立杆是重要的构件，分析其强度与稳定性，使用Midas Civil创建模型，具体有：选择的是φ48×3.5mm钢管，以梁单元为基础创建立杆，横杆与斜杆通过释放梁端弯矩约束实现其二力杆的受力特征，立杆底端的约束均为铰接，由软件计算结果可知，在浇筑混凝土之前，组合风荷载可得支架的最大剪力0.30kN。

验算杆件抗弯强度，计算方式如式（3）所示：

式（3）中，Qb—下碗扣抗剪强度设计值，取60kN。

由此表明，碗扣节点的承载力较好，可满足设计要求。

4.2 满堂支架整体抗倾覆验算

本计算书考虑在浇筑混凝土之前，取50年一遇的大风组合是对满堂支架的整体稳定最不利的，此组合反力计算结果最小为0.2kN，不存在拉力。总体上，本碗扣式满堂支架安全可靠，设计方案具有可行性。

5.结束语

本文针对跨线桥连续梁现浇方案展开系统性分析，体现在强度、变形、稳定性等方面，得知该连续梁的整体性能较好，与施工要求相符。通过地基处理，有助于改善基础受力状况，提高其承载力，方案切实可行。支架稳定性是确保现浇施工质量的关键，需对其做系统性分析，确保各环节施工作业万无一失。