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摘 要：现浇箱梁支架的安装施工具有一定的危险性，容易导致坍塌事故的发生，已经越来越被更多的桥梁工程技术人员所重视。本文从现浇箱梁支架设计及验算着手，并对支架安装过程的监理控制要点进行了详细地论述，以便保证施工的顺利进行，可为类似工程的施工提供借鉴。
关键词：现浇箱梁；支架；设计；安装；控制要点；监理安全
混凝土现浇箱梁以其结构整体性好、大跨度,减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适,而在建筑工程项目中得到广泛应用。在施工中,现浇箱梁支架的安装工序的操作规范与否,直接影响预应力混凝土连续梁是否保持整体结构，不仅会造成严重的经济损失和恶劣的社会影响，而且严重威胁到施工作业人员的生命安全健康，这不得不引起我们的高度重视。基于此，笔者针对混凝土现浇连续箱梁支架施工的重点难点,探讨了施工过程中的监理重点及注意事项,包括阐述了现浇箱梁支架材料质量控制、搭设过程的安全控制、支架预压、支架拆除以及其他的安全控制，以期避免常见质量问题,确保箱梁施工质量。
1 工程概况
某大桥引桥及过渡孔均为C50现浇预应力混凝土结构。引桥为五联连续梁，分上下游两幅；跨径布置为2－(3×32.5)m+1－(33+44+33)m+2－(3×32.5)m，总长500m；主桥南北岸各布置一过渡孔，为跨度50m的C50预应力混凝土简支梁。引桥及南岸过渡孔桥宽2×16.25m；北岸过渡孔桥宽的上游幅为18.367m～16.25m，下游幅为16.551m～16.25m，均为单箱双室斜腹板箱形截面，顶板和底板均设2%单向横坡。箱梁纵向和端横梁为预应力结构，桥面板为钢筋混凝土结构，预应力锚固均采用群锚体系。
2 支架设计及验算
引桥及过渡孔均采用就地支架法现浇。根据地质情况和桥底高程，对高跨箱梁(高度超过15m地段)采用贝雷桁架—大钢管—条形基础形式，低于15m地段采用碗扣式满堂脚手架形式。支架按最不利情况进行验算，即满堂支架按最高15m高度计算，贝雷支架按跨径6m(过渡孔)验算。
2.1 碗扣式钢管支架
引桥桥面距地面高度最大为15m，采用碗扣式满堂脚手架。碗扣支架为φ48×3.5mm规格钢管。立杆的纵桥向跨距：跨中空心板和翼板下为90cm，横梁下为60cm。立杆的横桥向跨距：翼板和空心板下为90cm，腹板、横梁下为60cm。立杆步距为120cm。
支架基础的处理方式：清除地表20cm腐植土、杂填土后，铺筑50cm厚塘渣垫层进行分层碾压后，浇筑10cm厚C15混凝土，作为支架立杆基础，并在四周设置40cm×30cm排水边沟。
地基的承载力验算，按照最不利的情况，考虑箱梁混凝土重量、模板支架自重、施工荷载、地坪混凝土等4种荷载进行分析。其中施工荷载作为活荷载，其余为恒载。经验算，地基所承受的最大荷载为61.3kPa；符合DB33/1001—2003、J10252—2003《建筑地基基础设计规范——浙江省标准》的要求，满足施工要求。
经检算，横梁位置单根立柱的受力最大(为20.98kN)，压应力为42.90MPa；稳定按两端简支计算有效长度，最大应力58.13MPa，均小于容许应力205MPa。
2.2 贝雷桁架式支架
南北两岸过渡孔的桥面距地面高度23m左右，采用贝雷桁架式支架，即墩梁式支架结构。贝雷桁架式支架采用钢管支柱+贝雷桁架的方法搭设。支柱采用φ426×6mm钢管；中支柱支撑在C20混凝土条形基础上，桥墩处支柱支承在承台上。柱的横向间距均为250cm，钢桩之间用14#槽钢做横向及剪刀撑连接。
钢支柱上布置双榀32#工字钢横梁，在横梁上底板处架设贝雷桁架梁。最大跨度为600cm，跨中空心和近支点空心处最大布置为150cm，腹板和端横梁处布置为80cm。贝雷梁每隔300cm用10#槽钢做横向连接和剪刀撑连接。横梁上翼板处架设22a#工字钢，并在其上支立φ48×3.5mm碗扣支架。22a#工字钢最大跨度6.0m，横向间距40cm；支架立杆的纵横向间距0.9m×0.9m(斜腹板下支架立杆纵横向间距0.6m×0.6m)，横杆步距为1.2m。最后在贝雷架和立杆上铺设方木和底模。
为了确保安全，以最不利情况对支架强度和刚度进行验算。恒载包括箱梁混凝土重量及模板、支架自重，活载为施工荷载。箱梁混凝土重量：腹板和端横梁处取70kN/m2，跨中空心处取13.25kN/m2，近支点空心处取20kN/m2；模板支架自重为2.9kN/m2；施工荷载取3.5kN/m2。支架纵向计算简化为跨径3×5m+2×6m+3×5m的连续梁；腹板与端横梁处控制设计，线荷载q=73.9kN/m，则单片贝雷片最大负弯矩为239.04kN·m<788.2kN·m、最大正弯矩为142.71kN·m、最大剪力为230.99kN<245.2kN、最大桡度0.56mm<15mm=L/400。强度和刚度均满足要求。
翼板处φ48×3.5mm碗扣的纵向、横向间距为0.9m×0.9m，立杆步距为1.2m，均布荷载q=14.38kN/m2，钢管截面积A=489mm2，回转半径i=15.78mm，长细比λ=76；则：每根立杆受力11.65kN，钢管稳定强度32.28MPa<[σ0]=205MPa。满足要求。
翼板处22a#工字钢最大跨度6.0m，横向间距40cm，线荷载取q=6.048kN/m，工字钢截面积A=4.21×103mm2，惯性矩I=3.406×107mm4，截面抵抗矩W=3.096×105mm3，半面积矩S=1.777×105mm3，腹板厚度d=7.5mm，弹性模量E=2.15×105MPa，则：弯曲强度；剪切强度；跨中挠度。
贝雷片传递到横桥向双榀32a#工字钢的作用力以整体箱梁进行分析，以验算柱顶横桥向分配梁强度、刚度。经计算，底板处贝雷片承受的最大支座反力为2962.09kN，传递到双榀32a#工字钢处最大线荷载为283.18kN/m；在底板支座反力最大断面处，翼板下贝雷片承受的支座反力为18.144kN，传递到32a#工字钢处线荷载为45.36kN；则：双榀32a#工字钢最大弯距为222.73kN·m，最大剪力为437.19kN，单根32a#工字钢最大弯距Mmax=111.37kN·m，最大剪力Qmax=218.60kN。
32a#工字钢截面积A=6.712×103mm2，惯性矩I=1.108×108mm4，截面抵抗矩W=6.925×105mm3，半面积矩S=4.005×105mm3，腹板厚度d=9.5mm，弹性模量E=2.15×105MPa。则：弯曲强度σw=Mmax/W=160.82MPa＜[σ0]=215MPa；剪切强度ζ=QmaxS/(Id)=83.17MPa＜[ζ0]=
125MPa；跨中最大挠度f=2.099mm＜L/400=7.5mm。强度和刚度满足要求。
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支墩处φ426×6mm钢管截面积A=7916.8mm2，立杆计算长度L=6000mm，回转半径i=148.51mm，则：抗压强度σ=109.4MPa＜[σ]=205MPa；稳定强度σ=121.56MPa＜[σ]=205MPa。满足要求。条形基础承载力82.29KN/m2，满足处理后的地基承载力要求，构造配筋即可。
经过复核，施工单位的支架设计和计算基本正确，结构安全措施基本到位；并对关键部位进行了复核计算，可以实施。
3 支架安装过程的监理控制
3.1 地基处理
根据工程地质报告对现场开挖情况进行检查，要求承包单位对原地面杂填土进行彻底清除并露出粉质黏土层，且在工程范围的四周设置排水沟。晴天晾晒后，用压路机进行碾压，然后回填塘渣50cm，并采用重型振动压路机进行分层碾压。压实度达到85%以上方符合要求。沟渠和暗浜地段，先抽水清淤，将边坡挖成台阶状，再抛填块石并用重型压路机进行碾压。要求承包单位先处理沟渠和暗浜地段，再处理一般地段。
地基处理完成并符合要求后，浇筑支架基础混凝土。除了要求振捣密实表面平整外，重点检查混凝土浇筑过程中地基有无明显塌陷等异常情况，避免地基出现空鼓现象，做好事前控制。
3.2 材料质量控制
对进场的碗扣式支架、钢管、碗扣和配件等外观质量及出厂证明进行检查，不容许非标材料、改制材料及接长钢管用于本工程。要求钢管壁厚误差在允许范围内，无裂纹、凹陷和锈蚀；铸造件表面光整，无砂眼、缩孔、裂纹和浇冒口残余等缺陷，且表面粘砂应清除干净；立杆上的上碗扣能上下串动和灵活转动，无卡滞现象；杆件最上端有防止上碗扣脱落的措施；冲压件无毛刺、裂纹和氧化皮等缺陷；焊缝应饱满，焊药应清除干净，无未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等缺陷；可调底座及可调托撑丝杆与螺母的紧合长度不得少于4扣，插入立杆内的长度不得小于150mm；构配件防锈漆涂层均匀、牢固。材料要求按安装顺序堆放整齐，并做到下垫上盖，防止构件锈蚀。
3.3 支架搭设过程的安全控制
在支架搭设过程中，重点检查支架钢管的水平度和垂直度是否符合规定要求；垫板和底座的安放位置准确，立杆的平面位置上下对齐；支架顶部的可调托座和底部的可调底座安放牢靠；调节螺杆伸出长度不超过200mm；碗扣紧密，焊缝饱满，长度和焊缝高度符合设计要求。
为了保证支架的稳定性，整个支架的外侧周边和内部支架同步设置剪刀撑十分关键，每隔2列必须设置1道。剪刀撑采用φ48×3.5钢管与支架立杆进行扣件式连接，作刚性侧向约束。斜杆采用搭接接长，且搭接长度不宜小于600mm，搭接处应采用两个扣件扣紧。这也是监理重点检查的内容。支架的搭设应采用逐排和逐层搭设的方法，剪刀撑和水平纵横加固杆均应紧随支架的安装及时设置，做到随搭随设。
在支架施工的同时，应采用4层不干胶带圈绕紧密可调顶托，以防止砂浆和水泥浆等污物填塞螺纹；还应避免装卸物料对模板和支撑架产生偏心、振动和冲击。交叉拉杆、水平加固杆和剪刀撑安装完毕后，不得随意拆卸。
3.4 支架预压
为了保证支架变形符合要求，支架拼装完成后，应预压3d以消除支架塑性变形。正式预压前，先选取试验段进行预压，以获取经验数值，为后续支架模板的抛高设置提供依据。
预压荷载按1.2倍箱梁恒载计算。预压前，根据箱梁的腹板、横梁及中部、翼板的重量和砂的容重，分别计算出梁体中部和翼板上的加载高度。待箱梁底模骨架安装完成后，按照计算结果逐级加载。
预压荷载分三级加载。加载前，根据容积法每级加载的高度标示于模板上。第一次加载为预压荷载的50%；第二次加载至预压荷载的80%；第三次加载至预压荷载的100%。每级加载完成，立即开始沉降变形观测；待观测结果表明支架稳定后，方可进行下级加载。
观测点位的布置为横向，每个截面布3个典型特征点。沿纵桥向1/4跨、1/2跨、3/4跨及两头墩边底模的左、中、右分别设置观测点。观测点分别布置在相应支架立杆与底模相接处及立杆落地处的混凝土顶面上，即每孔布置15个测点。立杆顶的观测点采用倒尺法观测，固定专人按四等水准测量要求认真观测，及时准确地记录分析。
在每级荷载加载完成后，在早上7：30、中午11：00和晚上17：00各观测一遍观测点。当每隔24h的沉降不超过5mm且连续出现两次时，则认为该级荷载作用下支架变形稳定，可进行下一级加载，直至最大荷载。在最大荷载作用下，每隔2h观测一遍观测点。当每隔4h的沉降不超过3mm且连续出现两次时，则认为支架在全载作用下变形稳定、支架基础牢固，即可进行卸载。卸载采用分级卸载，每次卸载重量与加载相同。
将在分级加载作用下测得的变形值和卸载稳定后测得的变形值进行比较，综合分析得出立模标高的调整值，并按此值最后一次对模板进行精调。精调完成后，方同意进入下一道工序。
最大变形如不满足要求，则对支架承重横梁进行加固(如加密)；确定支架承载力可靠后方可施工。残余变形如不满足要求，则对支架地基予以加固，如扩大立杆与地基的接触面积等，根据残余变形量调整底模的标高。
监理还应检查每次的观测记录，包括加载量级、变形值、测量的日期与时间、大气温度、天气情况等数据，尤其是支架预压加载时支架的变形情况。当发现支架有异常时，必须立即停止加载并采取相应措施。
在混凝土浇筑过程中，必须观测和检查支架的变形情况。当局部出现异常时，应立即暂停混凝土的浇筑并采取措施对支架进行加固，防止因局部失稳导致支架垮塌。
3.5 支架拆除
在全联预应力张拉完毕并注浆养护3d后，方可同意拆除支架。为了便于桥梁的合理受力，支架的拆除应按结构受力特征分步骤进行。先拆除支撑在翼板上的支架，保证全梁翼板处于无支撑状态；然后再分两部分，先后松动腹板的螺杆和底板的螺杆。此步骤均应从跨中向两边松动。
拆除前全面检查支架的连接及支撑体系等是否符合构造要求。支架拆除时，严禁动载和其他荷载上桥，严禁有任何冲击力对桥面的作用；在跨中1/4L、1/2L处设置观测点进行裂纹观测，观测其下沉情况及梁体裂纹情况。
3.6 其他安全控制
在加强支架等结构安全控制的同时，要求并检查承包单位对施工人员进行安全教育及配备安全防护措施的落实情况。在对p5～p6联下游支架作业时，发现贝雷梁横向连接未按设计要求布置。监理及时要求承包单位进行整改，直到符合要求后，方同意浇筑箱梁混凝土。
4 结语
总之，现浇箱梁支架安装的施工,是整个现浇箱梁施工的一个非常重要的环节,将直接影响到施工安全和工程质量。其中，支架地基承载力是否满足要求，支架的强度和稳定性是否符合要求，都会影响到整个施工安全和工程质量。这就要求我们在施工过程中要解决好地基处理、加强施工技术及工程质量的监管，处理好相关联的各个施工作业工序,从而确保现浇箱梁的支架安装施工质量和安全，同时也希望能对其施工技术和方法有进一步的改进，以便推陈出新，使其施工与质量更加安全经济合理。
参考文献:
[1]钟凯.浅谈现浇连续箱梁支架施工的质量控制[J].科技致富向导.2012(03)
[2]李学平.浅析现浇箱梁满堂支架施工技术[J].建筑工程技术与设计.2014(33)
论文作者:潘伟清
论文发表刊物:《基层建设》2015年33期
论文发表时间:2016/10/9
标签：支架论文; 荷载论文; 预压论文; 腹板论文; 工字钢论文; 混凝土论文; 横梁论文; 《基层建设》2015年33期论文;