【摘 要】本文结合杭州石大快速路改建工程高架桥变截面箱梁施工，对应用HR新型可调重式门架施工技术进行简单介绍和经验总结。
【关键词】HR 新型可调重式门式架；现浇箱梁；布距；承载力计算；施工
1．工程概况
杭州市石大快速路工程位于杭州市区内，属城市快速主干道，分为石大主线高架桥、主线公铁立交改造桥、同协路互通匝道桥三大部分。主线高架桥起点桩号K1+366.323，终点桩号为K2+142.360，与主线公铁立交改造桥相接，全长776.037m，布跨形式为：5×30+5×30+4×30+（43.8+68+43.8）+4×30+（25.22+30+25.22）。跨越同协路联采用主跨为68m的变截面预应力混凝土箱梁，跨径布置为：（43.8m+68m+43.8m），梁高2～4m，桥宽25m。其余联跨径为30m整体式等截面预应力混凝土箱梁，梁高2m，桥宽25m。
选用HR新型可调重式门式架作为现浇箱梁施工支架的原因：石大路工程合同造价为9700万，而合同工期只有短短8个月时间，工程具有工期紧、任务重的特点，而HR新型可调重式门式架具有搭设拆除方便快速的特点，迎合了工程工期紧的特征。石大立交桥是在石大路基础上改建的，立交桥全线处于原石大路上方，石大路原为一级城市道路，路面为混凝土结构，选用HR新型可调重式门式架施工不用对原地面地基进行处理，其地基具有可靠的保证，对比使用挂篮进行主跨箱梁施工，其具有更迅速、更经济的效果。另HR新型可调重式门式架对比其他普通脚手架的优势会在下边做详细论述，因此本工程项目通过分析对比之后选用该支架做为全线高架桥的施工支架。
2．HR新型可调重式门式架的特性及其与普通脚手架比较
2.1 HR新型可调重式门式架具有如下特性
（1）门架主立杆选用Φ57×2.5mm大口径钢管制作。
（2）门架设计科学，结构尺寸标准，拆卸无须工具，方便快捷。
（3）整体构架可靠性好、承载力大、搭设灵活性强、施工效率高。
（4）整体构架垂直方向通过调节杆、可调托座和可调底座调节所需施工高度，调节灵活，充分满足各种高度现浇工程要求。
（5）整体构架水平方向通过设置在门架上的八支锁销，仅用一种规格的交叉立杆即可搭设六种架距，适用不同荷载、不同工程的需要。
（6）连接棒固定在门架下端，门架不易丢失，而且搭设方便。
2.2 HR新型可调重式门式架与普通脚手架的比较
HR新型可调重式门式架与普通脚手架的比较具有如下优点。
（1）可靠性、安全性高，承载力大
HR新型可调重式门式架受力方式属于轴心受力，对比扣件式脚手架的摩擦受力要可靠，可承受更大的承载力。
HR新型可调重式门式架采用定型杆件、部件，具有构件的严格性，而扣件式脚手架的任意性，节点差异明显，因此HR新型可调重式门式架具有更高的可靠性和安全性。
（2）施工速度快
HR新型可调重式门式架采用定型框架结构，组合简单，搭设灵活性强，对比同类产品其搭设及拆卸速度快，施工效率高。
（3）损耗小、不易丢失。
（4）综合效益高
使用HR新型可调重式门式架同使用普通脚手架相比，其在投资额、人工费、材料损耗、及施工进度等综合比较下，使用HR新型可调重式门式架施工现浇结构，其综合效益较高。
3．HR新型可调重式门式架搭设及拆除施工
下面以石大立交桥主跨变截面箱梁利用HR新型可调重式门式架施工为例，阐述HR新型可调重式门式架施工技术。
3.1主跨变截面箱梁结构
主跨为预应力混凝土变截面箱梁，跨径布置为43.8m+68m+43.8m，梁高2～4m，桥宽25m，共分为26个块，距离地面高度8～10m，其纵断面及横断面如下图。
图4 主跨箱梁HR门架纵断面布置图
3.3门式钢管支撑架搭设和拆除的相关要求及注意事项：
（1）门式钢管脚手架搭设前，应建立相应组织机构，明确责任人。项目部应按本施工专项方案和JGJ128-2000《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》规定要求向搭设人员做技术和安全作业要求的交底，本工程门式脚手架搭设必须由专业施工队伍负责施工。
（2）门架及其配件的规格、材质、性能及质量应符合现行行业标准《门式钢管脚手架》（JGJ76）的规定，并应有出厂合格证明、检验鉴定证书和产品标志，项目部应按规定进行检查、验收，且必须达到规范规定的A类质量要求，严禁使用不合格的门架、配件。不配套的门架与配件不得混合使用于本工程，必须按本工程门式脚手架布置情况由厂家专门生产配置。
（3）门架搭设前必须按门架搭设平面布置图所示位置先弹出门架立杆位置线，垫板、底座安放位置应准确。
（4）本工程门式支撑架顶部均采用可调托座和10#热扎普通钢作跨梁，以保证让立杆直接传递上部荷载。顶部采用调节杆及托座调整标高，调节杆伸出长度在1.2米以上，要设置两道水平拉结钢管。每搭完第一步架体后，应按下列要求检查并调其水平度与垂直度：
项目 允许偏差（mm）
垂直度 每步架h/1000
脚手架整体 H/600
水平度 一跨距内水平架两端高差±1/600
脚手架整体 ±L/600
注：h-步距；H-支撑架高度；1-跨距；L-支撑架长度
（5）交叉支撑应在每列门架两侧设置，并采用锁与门架立杆锁牢，施工期间不得随意拆除；水平加固杆采用Φ48×3.5钢管，必须在整个支撑架的周边顶层、底层及中间每2层设置，梁下支撑架包括加固支撑梁须采用2Φ48×3.5钢管作加固水平杆，水平加固杆均采用扣件与门架横杆扣牢；整个支撑架必须设置扫地杆。
（6）整个支撑架必须在支撑架的外侧周边和内部按附图所示与支撑架同步设置剪刀撑。
（7）门式支撑架的搭设采用逐排和逐层搭设的方法，其交叉支撑、剪刀撑、水平纵横加固杆、抛撑应紧随门架的安装及时设置，做到随搭随设的要求；连接门架与配件锁臂、搭钩必须处于锁住状态。
（8）加固与门架采用扣件连接时应符合下列规定：
a.扣件规格应与所连钢管的外径相配；
b.扣件螺栓拧紧扭力矩宜为50-60N..m，并不得小于40N..m；
c.各杆件端头伸出扣件盖板边缘长度不应小于100mm。
（9）门式支撑架施工时同时还应按下列要求做好工作：
a.采用泵送混凝土时，应随浇随捣随平整，混凝土不得堆积在泵送管路出口处，应及时摊平；
b.应避免装卸物料对模板与支撑架产生偏心，振动和冲击；
c.交叉支撑、水平加固杆、剪刀撑不得随意拆卸。
（10）门式支撑架组装完毕后须由项目部工程部组织进行下列各项内容的验收检查，办理相关手续和书面检查、验收记录。
a.门架设置情况，包括底座，托座，调节杆、连接棒、链销的设置；
b.交叉拉杆、水平加固杆、扫地杆及水平侧向约束构造的配置情况；
c.门架横杆荷载状况；
d.顶托螺旋杆伸出长度；
e.扣件紧固力矩；
（11）搭设、拆除支撑架时，施工操作层应铺设脚手板，工人必须系好安全带。
（12）撑架的拆除必须按本专项施工方案的总体拆除顺序要求确定拆除时间；拆除时应在统一指挥下，按后装先拆、先搭后拆的顺序组织拆除工作。
（13）拆除支撑架前，应清除支撑架上的材料、工具和杂物等，然后先拆除上部的可调托座及调整节（架），同时卸下跨梁、木楞、钢筋等，再拆除梁板底模板，后按顺序要求自上而下逐层拆除整个支撑架。
（14）在拆除过程中，支撑架的自由悬臂高度不得超过两步；连墙杆（侧向约束构造）、通长水平杆和剪刀撑等，必须在支撑架拆卸到相关的门架时方可拆除；拆除工作中，严禁使用榔头等硬物击打、挖，拆下的连接棒应放入袋内，锁臂应先传递至地面并放室内堆存；拆卸连接部件时，应先将锁座上的锁板与卡钩上的锁片旋转至开启位置，然后开始拆除，不得硬拉，严禁敲击。
（15）拆除支撑架时，应设置警戒区和警戒标志，并设专职人员负责警戒。
（16）拆下的门架、钢管与配件，必须单件由人工传递至地面，分类堆放，严禁高空抛掷。
4．HR新型可调重式门式架承载力计算
4.1关于门架稳定承载力的计算问题
由基本单元“门架”组成的门式脚手架属于节点约束性能较为复杂的多层多跨空间结构，但组成门式脚手架的基本单元“门架”属于框架结构，且门架立杆受轴收压力为主，故可简化为计算门架平面外局部稳定性问题，理论与试验研究表明，在正常搭设条件下，当荷载达到其稳定极限值时，脚手架将在其抗弯刚度弱的门架平面外方向，以多个小波鼓曲形成失稳破坏特点，对脚手架的整体结构计算简化成一榀门架在其平面外的稳定性计算，并按半概率半经验的设计计算方法，其取值以单一系数法的安全系数2.0为基本依据，按轴心受压杆计算脚手架稳定承载能力。虽风荷载作用的附加应力不大，但规范规定的计算调整系数中已考虑这一因素，以保证安全。
4.2 HR可调重型门架的稳定承载力计算
一榀门架的稳定承载力设计值Nd=ΦAf
K-脚手架高度调整系数，按规范表5.2.1规定，本工程脚手架高度小于30米时可取1.13。
Φ-门架立杆的稳定系数，按λ=Kh0/I查规范表B.0.6得；
i-回转半径，按I＝（I/A1）1/2计算；
A1-门架立杆的毛截面积，
A1＝π/4×（R2-r2）=π/4×（572-（57-2.5×2）2）＝428mm2
f-门架钢材的强度设计值，取f=205N/mm2
A-一榀门架立杆的毛截面积，A＝2A1=856mm2；
I0-门架立杆的毛截面惯性矩；
I1-门架加强杆的毛截面惯性矩；
h1-门架加强杆的高度；
h0-门架高度；
I0=π（D4-d4）/64=3.14×（574-524）/64＝15.9×104mm4
I1=π（D4-d4）/64=3.14×（26.84-21.84）/64=1.42×104mm4
则I＝I0＋I1h1/h0（h1=1400mm，h0=1700mm）
I=15.9×104＋1.42×104×1400/1700=17.07×104mm4
I=（I/A1）1/2=（17.07×104/428）1/2=19.9mm
λ=Kh0/I=1.15×1900/19.97=109，查表得：Φ＝0.523
故Nd＝ΦAf==0.523×856×205＝10658N＝91.8KN
HR新型可调重型门式脚手架相关资料显示，单片门架允许承载力为75KN，其降低系数为75/91.8=0.82，本工程计算书取Nd=75KN进行验算
4.3支撑架计算
因B=25m L=43.8+68+43.8m箱梁梁段为变截面形式的箱梁，各个断面箱梁截面不同，其各段荷载也不同，根据设计该段箱梁分为0#--6#共26个块及边跨合拢段、边跨现浇段。因各块沿0#块中心线对称分布，因此以0#--6#块及边跨现浇段为计算分区。实体部分及翼缘板另外单独计算。
该计算书分均布荷载下和最不利状况受力分别进行计算验证。因为各计算分区的计算方法相同，只是门架所承受的荷载及门架的布距不同，为避免本文繁墉，因此该计算只引以0#块，3#～4#块为计算范例。
（一）0#块半侧
按均布荷载受力计算：
1）砼自重=91.025×25=2275.6KN 合44.62KN/㎡
2）施工荷载3KN/m2，振捣荷载2KN/m2，则（3+2）＝5KN/m2
3）荷载计算值为：44.62×1.2+5×1.4＝60.54 KN/m2
门架稳定验算
1）此处每榀门架最大承载面积：1.5×0.7=1.05m2
2）每榀门式脚手架所受荷载为N=1.05 m2×60.54KN/m2＝63.57KN <Nd75KN
最不利位置计算：此箱梁荷载最大位置在腹板下1.5m长段位置，取纵向2.5m长作为计算单元。
1）砼自重=4.26×2.5×25=266.25KN
2）施工荷载3KN/m2，振捣荷载2KN/m2，则（3+2）＝5KN/m2合18.75KN
3）荷载计算值为：266.25×1.2+18.75×1.4＝345.75KN
门架稳定验算
1）此2.5m长计算单元上共有6榀门式支架受力.
2）每榀门式脚手架所受荷载为N=345.75/6＝57.63KN <Nd75KN
（二）3#～4#块
此段计算以3#块为例。
按均布荷载受力计算：
1）砼自重=103.1×25=2577.5KN 合30.32KN/㎡
2）施工荷载3KN/m2，振捣荷载2KN/m2，则（3+2）＝5KN/m2
3）荷载计算值为：30.32×1.2+5×1.4＝43.38 KN/m2
门架稳定验算
1）此处每榀门架最大承载面积：2×0.7=1.4m2
2）每榀门式脚手架所受荷载为N=1.4m2×43.38KN/m2＝60.73KN <Nd75KN
按最不利位置计算：此箱梁荷载最大位置在腹板下1.5m长段位置，取纵向3m长作为计算单元。
1）砼自重=3.15×3×25=236.29KN
2）施工荷载3KN/m2，振捣荷载2KN/m2，则（3+2）＝5KN/m2合22.5KN
3）荷载计算值为：236.29×1.2+22.5×1.4＝315.05KN
门架稳定验算
1）此3m长计算单元上共有6榀门式支架受力.
2）每榀门式脚手架所受荷载为N=315.05/6＝52.5KN <Nd75KN
5.结束语
HR 新型可调重式门式架具有施工工效高，承载力大，安装快捷，安全耐用，已广泛应用于高层建筑，桥梁，隧道，地铁，造船等工程。石大快速路工程具有工期紧、任务重的特点，在运用HR 新型可调重式门式架施工立交桥箱梁过程中，仅用3个月时间就完成了776米箱梁的施工任务，充分显示了HR 新型可调重式门式架在现浇施工中的特点。
论文作者:丁忠诚,刘伟,詹光善
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第8期
论文发表时间:2016/8/23
标签：可调论文; 荷载论文; 支撑架论文; 脚手架论文; 截面论文; 扣件论文; 工程论文; 《低碳地产》2015年第8期论文;