超厚加腋现浇混凝土板模架设计

韩 李 李 铮

（民航机场建设工程有限公司，天津 300456）

0 引言

随着近年来满堂支架施工技术发展，承插型盘扣支架施工技术也在不断地普及推广[1]。承插型盘扣支架具有承载能力高、受力性能好、安全系数高、拆装快捷和便于使用等多方面的优点，是近年来普遍推广的一种支架形式，在大型工程中应用较广。目前，承插型盘扣支架已在大型桥梁及房建项目中有广泛的应用，但在机场项目中的应用较少。该文在对郑州新郑机场下穿通道工程超厚加腋现浇混凝土板模架进行设计时，结合工程实际情况，经过相关论证，采用了盘扣模架体系，是机场工程中采用盘扣支架的一次创新。

1 工程背景

郑州新郑机场下穿通道工程为钢筋混凝土箱涵结构，标准段结构净宽为11 m，净高6.61 m，顶板、底板结构厚度均为1.2 m，侧墙结构厚度为1 m，中墙结构厚度为0.9 m，墙体与顶板衔接处设置1.5 m×0.35 m的腋角。其顶板为超厚加腋现浇钢筋混凝土板，由于顶板较厚配筋率高，因此对支架体系的承载力要求较高。

2 支架体系设计

下穿通道结构形式以及盘扣型模架体系如图1所示，满堂支架架体为规格Φ60×3.2、材质Q345低合金钢的承插型盘扣式钢管脚手架。立杆纵向、横向间距取值为0.9 m×0.9 m，水平杆最大竖向步距（上、下水平杆轴线间的距离）为1.5 m，斜拉杆满面布置。顶板主梁采用14#工字钢，间距0.9 m；顶板次梁采用规格尺寸为50 mm×50 mm×3 mm的方钢，间距设置为200 mm；顶板模板采用15 mm的胶合板[2]。

图1 支架体系图（尺寸单位：mm）

3 支架体系受力验算

3.1 模板验算

模板及其支架自身质量标准值赋值为0.1，混凝土自身质量标准值赋值为24，钢筋自身质量标准值赋值为1.1，模板厚度为15 mm，施工人员及设备产生的荷载标准值赋值为3，可变荷载调整系数赋值为0.9。

一段小梁之间的模板板面在受到竖向作用力时的受力状态分析计算如图2所示，小梁间距为200 mm，上部荷载均布。

图2 模板验算简图（尺寸单位：mm）

3.1.1 强度验算

强度验算如公式（1）所示。

式中：Mmax为强度最大值；q1为承载能力极限状态；l为支座间距。

15 mm胶合板满足要求。

3.1.2 挠度验算

挠度验算如公式（2）所示。

式中：vmax为挠度最大值；q为正常使用极限状态；l为支座间距；E为面板弹性模量；I为截面惯性矩。

15 mm胶合板满足要求。

3.2 小梁验算

小梁的抗弯强度赋值为205，小梁的抗剪强度赋值为125，小梁的截面抵抗矩赋值为7.79，小梁的弹性模量赋值为206 000，小梁的截面惯性矩赋值为19.47。

按二等跨连续梁计算小梁在静荷载作用力下的受力状态，受力计算简图如图3所示，支座间距为900 mm，上部静荷2根小梁之间的模板在活荷载作用力下受力状态的受力计算简图如图4所示，支座间距为150 mm，上部活荷载均布。

图3 小梁在静荷载作用力下的受力计算简图（尺寸单位：mm）

图4 2根小梁之间的模板在活荷载作用力下的受力计算简图（尺寸单位：mm）

3.2.1 强度验算

强度验算如公式（3）所示。

式中：M1为小梁最大强度值；q1静为作用在小梁上的静荷载；q1活为作用在小梁上的活荷载；L为主梁间距。

50 mm×50 mm×3 mm方钢满足要求。

3.2.2 抗剪验算

抗剪验算如公式（4）所示。

式中：V1为小梁最大剪力值；q1静为作用在小梁上的静荷载；q1活为作用在小梁上的活荷载；L为主梁间距。

50 mm×50 mm×3 mm方钢满足要求。

3.3 主梁验算

主梁的抗弯强度赋值为205，主梁的抗剪强度赋值为125，主梁的弹性模量赋值为206 000，主梁的截面惯性矩赋值为712。

3.3.1 小梁最大受力计算

在三等跨连续梁支座状态下，小梁的受力状态分析简图如图5所示。图5中支座间距为900 mm，上部受力为9.868 kN的均布荷载。

图5 主梁验算简图（尺寸单位：mm）

3.3.2 抗弯验算

在三等跨状态下，主梁在支座处以及板面上的弯矩受力状态分析简图如图6所示，曲线上的数值为在相应位置的弯矩值。

图6 主梁弯矩图（kN·m）

经受力分析计算，采用14#工字钢的主梁抗弯受力性能符合要求。

3.3.3 抗剪验算

在三等跨状态下，主梁在支座处以及板面上所受到的剪力受力状态分析简图如图7所示，图7中的数值表示在相应位置的剪力值。

图7 主梁剪力图（kN）

经受力分析计算，采用14#工字钢的主梁抗剪受力性能符合要求。

3.3.4 挠度验算

在三等跨状态下，主梁在支座处以及板面上所受到的挠度以及主梁的变形情况分析如图8所示。

图8 主梁变形图（mm）

经受力分析计算，采用14#工字钢的主梁挠度受力性能符合要求。

3.4 立杆验算

根据架体规格指标，立杆盘扣钢管的计算截面类型为Φ60×3 mm，立杆的横截面表面积为571 mm2，架体立杆的截面回转半径为20.1 mm，立杆截面抵抗矩为7.7 cm3，抗压强度设计值赋值为300，支架自重赋值为0.15。

3.4.1 长细比验算

立杆满足要求。

3.4.2 立杆稳定性验算

顶部立杆段的稳定性验算如公式（5）所示。

查表得φ＝0.623。

不考虑风荷载时，N1=48.945 kN，f＝N1/（ΦA）＝48 944.649/（0.623×571）＝137.588 N/mm2≤[f]＝300 N/mm2。

立杆满足要求。

非顶部立杆段的稳定性验算如公式（6）所示。

查表得φ1=0.558。

不考虑风荷载时，N=48.945+1×γG×q×H=48.945+1×1.3×0.15×6.61=50.234 kN。

立杆满足要求。

3.5 高宽比验算

高宽比验算如公式（7）所示。

高宽比满足要求。

4 承插型盘扣支架施工

4.1 搭设施工流程

承插型盘扣式钢管模架搭设的施工作业工艺流程如下：基础准备→摆放底座→安装基座（0.2 m）→安装第一层横向杆件→调整第一层横杆的水平→安装基础无连接棒竖向杆件→安装第二层横向杆件→安装第一步斜拉杆件→调整第一步架体的横纵向垂直度→安装架体标准立杆和横杆→达到标高后安装可调托座→调整标高（托座板标高=顶板标高-面板厚度-次龙骨和主龙骨高度）[3]。

4.2 支架搭设

搭设安装承插型盘扣式钢管模架前需要进行测量放线，根据预先绘制好的架体杆件平面布置图，用墨斗弹出横、纵向杆件位置控制线，沿控制线确定立杆底座位置，保证底座丝杠插入立杆长度不少于150mm。调整第一层横杆的水平度，确保支撑架体的整体垂直度。

顶部设置可调“U”型托座，对“U”型托座进行检查，“U”型托座与主龙骨两侧如果有间隙，须用木楔将其塞紧，其顶托丝杠伸出立杆顶部不大于400 mm，伸出顶层水平杆的长度不得大于550 mm（规程要求不大于650 mm）[4]。

安装承插型盘扣式钢管支架上部与下部立杆时采用连接接头棒进行连接，横杆、斜拉杆与立杆衔接的节点采用楔形销板进行连接，横截面斜拉杆按照“八”字形对称布置，靠墙一跨斜拉杆承“之”字形布置，纵向截面斜拉杆单向首尾相接布置，并在支撑架中间位置设置一道水平剪刀撑。

承插型盘扣式钢管支架的立杆与水平横杆为楔形销板连接（打紧），在整个使用过程中不得任意拆除，横杆标准步距为1.5 m。承插型盘扣式钢管支架必须设有可调底座（调整地面高差），在没有混凝土基础的情况下设置木垫板。

承插型盘扣式钢管支架每个步距内都应设置斜拉杆，设置形式有“人”字形设置、“V”字形设置和顺向设置，3种形式均可以满足架体的整体稳定。支架横杆、斜拉杆的楔形销板须与立杆圆盘节点打紧。在立杆圆盘节点处用楔形型销板固定横、纵向水平杆和斜拉杆。盘扣架体的垂直偏差应不大于架高的1/500，安全防护网应满挂在外排杆件内侧，用26＃铁丝把网眼与杆件绑牢。

4.3 支架验收

盘扣支架搭设完成后进行专项检查验收，验收重点项目为架体立杆和横杆的间距是否满足相关要求，斜拉杆布置数量及布置形式是否符合规定，杆件材料是否存在变形、破损等不合格项目。验收过程中还要对横杆的水平度以及立杆的垂直度进行测量，抽样检测杆件插销是否敲紧。

4.4 架体监测

搭设完成的架体在使用过程中需要定期进行监测，以判断架体的安全性。监测架体是否稳固，沉降量是否符合要求，架体结构变形情况是否超过最大允许变形量，杆件之间是否有松动变形或失稳倾向，架体整体水平度与垂直度是否变形。监测过程要持续到架体拆除阶段，监测过程中要详细记录各项数据，并做好2期监测记录数据的对比分析，以掌握本期的架体状况，分析架体受力变形趋势，研判架体是否处于稳定状态。

5 结论

郑州新郑机场工程下穿通道工程超厚加腋现浇混凝土板模架体系采用盘扣支架体系，在有效保障模板支架施工安全性的同时，提高了工作效率，减少了支架搭设和拆除的作业时间，节省了施工成本，具有很强的经济效益和实用性。该项目的应用实践证明承插型盘扣支架体系在民航机场专业工程施工中也可以有广泛的应用。