盘扣式钢管支架

盘扣式钢管支架（共7篇）

盘扣式钢管支架 篇1

一、承插型盘扣式钢管支架与传统钢管支架的施工优势分析

1. 材质的区别

(1) 承插型盘扣式钢管支架的主要构配件和材质

1) 承插型盘扣式钢管支架的构配件除有特殊要求外, 其材质应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591、《碳素结构钢》GB/T700以及《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352的规定, 材质和允许偏差应符合表1、表2规定。

2) 连接盘、扣接头、插销以及可调螺母的调节手柄采用碳素铸钢制造时, 其材质机械性能不低于现行国家标准《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352中牌号为ZG230-450的屈服强度、拉伸强度、延伸率的要求。

(2) 扣件式钢管支架的主要构配件和材质

1) 1扣件式钢管支架的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中规定的3号普通钢管, 其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700中Q235-A级钢的规定 (如表3) 。

2) 扣件式钢管支架应采用可锻铸铁制作的扣件 (见表4) , 其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》GB15831的规定, 应用其它材质制作的扣件, 应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。钢管支架采用的扣件, 在螺栓拧紧扭力矩达65N∙m时, 不得发生破坏。

(3) 碗扣式钢管支架的主要构配件和材质

1) 碗扣式钢管支架的钢管材质应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793-92或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中Q235A级普通钢管, 其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700规定 (如表5) 。

2) 上碗扣、可调底座及可调托撑螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造, 其材料机械性能应符合GB9440中KTH330-08及GB11352中ZG270-500的规定。

3) 下碗扣、横杆接头、斜杆街头应采用碳素钢铸造, 其材料机械性能应符合GB11352中ZG230-450的规定。

(4) 三种类型钢管支架的对比

1) 重量对比

均以3 m长为单位考虑综合杆件, 按1.5 m步距两道水平约束, 每步节点处均按“十”字水平约束进行计算, 扣件式每步增加2个直角扣件重量, 即G扣48=11.52+1.35×4=16.92 kg;碗扣式每步增加1个上碗扣, 即G碗48=16.48+0.5×2=17.48 kg;盘扣式3 m自重包括2个圆盘重量, 即G盘48=14.65 kg (G盘60=18.4 kg) , 结论为同规格:G盘﹤G扣﹤G碗;因此具有重量小易搬运特点。

2) 立杆受力分析

均不组合风荷载时, N≤ƒφА

根据λ1=l0/iQ345 (60) =1.5 m/2.01 cm=75;查φ=0.672值

注:因扣件式和碗扣式立杆钢管参数一致, 因此, 此处仅对扣件式钢管与盘扣式两种立杆形式进行对比。

根据以上对比分析, 当立杆外径相同时, 单根竖向承载力盘扣式略占优势, 而当盘扣立杆采用60系列时, 单根承载力效果明显增加 (见表6、表7) 。

3) 节点连接方式

(1) 盘扣式节点连接方式, 如图1所示。

(2) 扣件式节点连接方式, 如图2所示。

(3) 碗扣式节点连接方式, 如图3所示。

根据以上节点连接方式来看, 扣件式最为稳固, 但是考虑到要靠力矩扳手对螺母是否拧紧进行不小于40 N·m检验, 实际操作和检查难度大, 可操作性不强, 并且抗滑能力小于碗扣式和盘扣式;碗扣式节点连接形式克服了扣件式抗滑和目测不能检查连接稳固的缺点, 但是, 在上扣碗是否扣好, 限位销是否发挥作用验收时要逐一进行排查, 否则, 架体在受到施工荷载晃动时, 可能导致上碗扣脱离限位销而造成架体失稳;盘扣式节点连接方式选用连接圆盘不仅避免了上述抗滑和脱离扣碗的缺陷外, 而且采用了重力式承插型楔形插销, 既可以直观目测插销是否自锁, 并且在架体晃动时重力式插销会越扣越紧, 同时水平方向杆件可以360°连接和约束, 增加了支撑体系的整体稳定性。

(5) 稳定性及操作灵活性对比

1) 盘扣式稳定性试验及计算

参考《新华维盘销式钢管支架施工安全技术规程》表B7新华维盘销式钢管支撑架承载力试验结果。根据北京新华维盘销式钢管支撑架承载力试验报告显示:5层8 m承载力为752 KN, 单个按1/4并且取2.0倍的安全系数, 单根Rd=752 KN/4/2=94 KN。

2) 扣件式、碗扣式稳定性结果及参数

扣件式、碗扣式稳定性结果及参数分别来自中国建筑工业出版社出版的《施工手册第四版缩印版本》第241页表5-89普通钢管支架的稳定承载力Rd (KN) 和第242页表5-91碗扣式钢管支架设计和试验承载能力的比较。

由于三种形式模板支架荷载组合效应相同, 构造要求基本相同, 并且, 通过PKPM对扣件式、碗扣式进行类似体系模拟验算的逆运算也得出相同结论。因此, 根据对比整体稳定性结果为:Rd碗﹤Rd扣﹤Rd盘。

3) 操作性

根据2.1.4.2节各种支架的节点连接形式来看, 明显盘扣式施工便捷、高效, 同时, 减少了手动工具的使用, 降低了人为因素导致的不安全因素。立杆承载能力强、间距大, 操作人员便于操作搭设效率明显提高。

三、实现的效益

1. 技术先进

通过在上盖地铁车辆段工程中对盘扣式模板支架的应用, 以及和传统模板支架的对比, 盘扣式脚手架构件规格齐全, 可根据荷载及需求空间灵活选择立杆规格, 搭设模数满足不同空间需要, 受力结构简单, 能独成体系。并且配有可长度可拆接嵌木铝合金龙骨, 既满足了大跨度主龙骨承载力要求又节能环保可重复使用, 生产结构、生产技术、施工工艺均处于目前脚手架行业领先水平。

2. 安全受控

通过上盖地铁车辆段工程三种模板支架的使用和对钢管支架行业的了解, 并结合目前市场各种钢管支架生产、销售、租赁的现状分析, 盘扣式钢管支架均由专业企业经营, 构件的材质、管径、壁厚均受控, 加工制作;构件下料精度、焊接质量、镀锌厚度均优于其它形式, 施工人员均由专业技术人员进行培训并持有特种作业的人员进行搭设, 从施工角度来讲, 具有搭设质量有保证, 施工安全受控的优点。

3. 施工效率高、节约成本

(1) 施工效率对比

通过在北京地铁上盖车辆段工程中对盘扣式、扣件式、碗扣式模板支架人工搭设效率的对比, 盘口式模板支架搭设高度9.5 m, 立杆间距1.5×1.5 m;碗扣式、扣件式搭设高度9.5 m, 立杆间距0.9×0.9~1.2×1.2 m, 搭设完成均要求验收合格具备下道工序施工条件。根据对比, 架体高度在3 m以内时, 三种模板支架搭设效率盘扣式略优于另外两种, 但是, 当架体搭设高度超过3 m后, 盘口式效率明显高于其它。根据统计, 在本地铁车辆段上盖工程中, 盘扣式人均每天可搭设完成150~180 m3、碗扣式70~100 m3、扣件式50~90 m3, 通过对比体现了盘扣式搭设效率优势明显。

(2) 成本情况对比

根据对上盖车辆段工程40万立方盘扣式模板支架和20万立方碗扣式模板支架所花费的租赁费、人工费、运输费、材料损耗费、管理费等进行测算分析, 三种架体费用基本在0.50~0.55元/m3∙天, 但是, 从节约工期方面来看, 类似单层上盖车辆段工程实际应用中, 盘扣式模板支架体系从搭设到拆除历时约50天, 而另外两种均超过75天。经综合成本对比分析, 盘扣式模板支架在高大模板支撑体系施工时能节约工期越1/3, 节约了管理成本投入。

四、承插型盘扣式模板支架优化建议

1. 标准化垫木

目前, 模板支架在搭设时, 要求必须进行基底处理和基座支垫, 垫板一般使用木跳板、组合模板方木、枕木等。由于垫板大多属于木质材料, 质量水平参差不齐。在使用过程中容易受到雨水浸泡、机械碾压等外因导致损坏, 常常令施工单位因损耗大而苦恼。因此, 建议采用成本低、强度高、不易腐蚀的塑料、橡胶或树脂产品作为垫板的新型材料, 从而使钢管支架的系列产品专业化、产品化。

2. 完善杆件系列

(1) 加固杆件

通过对盘扣式模板支架的使用发现, 在模板工程梁、板和柱子分开浇筑混凝土时, 在架体和柱子进行整体稳定性连接加固时, 没有此系列杆件, 仍需通过扣件式构件进行组合加固, 因此建议需增加考虑此部分的设计和完善。

(2) 龙骨多样化

目前, 市场上盘扣式模板支架的大跨度主龙骨基本类型有工字钢、槽钢、嵌木铝合金梁、大截面方木等, 通过施工发现工字钢、槽钢重量施工难度大, 还需借助起重设备等进行配合;嵌木铝合金梁轻便、灵活, 但成本高易损坏, 赔偿费用惊人;方木重量轻、操作方便、灵活, 但工人切割随意、浪费大, 不易管控。因此建议结合目前市场上其它行业采用的树脂龙骨、工字木龙骨等进行多样化设计和开发。

五、结语

经过在北京地铁上盖车辆段工程高大模工程对三种支撑体系的使用以及对目前市场模板支撑体系的了解, 结合多年的施工经验, 在此仅对三种支撑体系的材质、受力、稳定性、安全控制方面进行了简要的阐述。近些年来, 因模板支撑体系出现问题导致的坍塌事故时有发生, 目前国内整个钢管脚手架租赁行业行为不十分规范, 构件质量和现行规范要求相差甚远, 加之操作人员培训教育、操作水平参差不齐等因素都是导致事故发生的主要原因。笔者就上盖地铁车辆段工程这种可以用“胖柱肥梁”来形容主体结构截面尺寸之大的典型高大模板支撑体系, 作为工程实例进行对比分析, 阐述了盘扣式模板支撑体系比传统支撑体系的优势所在。但从力学分析、材质保障、功效提高、节约成本、操作水平、市场前景等方面, 笔者还需进一步的研究和探索。

参考文献

[1]JGJ162-2008, 建筑施工模板安全技术规范[S]

[2]JGJ231-2010, 建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].

[3]JGJ130-2001, 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程[S].

[4]JGJ166-2008, 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规程[S].

[5]GB15831, 钢管脚手架扣件[S].

盘扣式钢管支架 篇2

依据规范:

《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010

《建筑施工模板安全技术规范》JGJ

162-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

计算参数:

盘扣式脚手架立杆钢管强度为300N/mm2，水平杆钢管强度为205.0

N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。

模板支架搭设高度为6.0m，立杆的纵距

b=1.20m，立杆的横距

l=1.20m，脚手架步距

h=1.50m。

立杆钢管类型选择：B-LG-1500(Φ48×3.2×1500);

横向水平杆钢管类型选择：A-SG-1200(Φ48×2.5×1140);纵向水平杆钢管类型选择：A-SG-1200(Φ48×2.5×1140);

横向跨间水平杆钢管类型选择：A-SG-1200(Φ48×2.5×1140);

面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。

木方50×70mm，间距200mm，木方剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。

梁顶托采用双钢管φ48×3.0mm。

模板自重0.20kN/m2，混凝土钢筋自重25.10kN/m3。

倾倒混凝土荷载标准值1.00kN/m2，施工均布荷载标准值5.00kN/m2。

图

盘扣式楼板支撑架立面简图

图

楼板支撑架立杆稳定性荷载计算单元

钢管惯性矩计算采用

I=π(D4-d4)/64，抵抗距计算采用

W=π(D4-d4)/32D。

一、模板面板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。

静荷载标准值

q1

=

25.100×0.200×1.200+0.200×1.200=6.264kN/m

活荷载标准值

q2

=

(1.000+5.000)×1.200=7.200kN/m

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W

=

120.00×1.80×1.80/6

=

64.80cm3；

I

=

120.00×1.80×1.80×1.80/12

=

58.32cm4；

(1)抗弯强度计算

f

=

M

/

W

[f]

其中

f

——

面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；

M

——

面板的最大弯距(N.mm)；

W

——

面板的净截面抵抗矩；

[f]

——

面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；

M

=

0.100ql2

其中

q

——

荷载设计值(kN/m)；

经计算得到

M

=

0.100×(1.20×6.264+1.40×7.200)×0.200×0.200=0.070kN.m

经计算得到面板抗弯强度计算值

f

=

0.070×1000×1000/64800=1.086N/mm2

面板的抗弯强度验算

f

[f],满足要求!

(2)抗剪计算

T

=

3Q/2bh

[T]

其中最大剪力

Q=0.600×(1.20×6.264+1.4×7.200)×0.200=2.112kN

截面抗剪强度计算值

T=3×2112.0/(2×1200.000×18.000)=0.147N/mm2

截面抗剪强度设计值

[T]=1.40N/mm2

面板抗剪强度验算

T

[T]，满足要求!

(3)挠度计算

v

=

0.677ql4

/

100EI

[v]

=

l

/

250

面板最大挠度计算值

v

=

0.677×6.264×2004/(100×6000×583200)=0.019mm

面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!

二、支撑木方的计算

木方按照均布荷载计算。

1.荷载的计算

(1)钢筋混凝土板自重(kN/m)：

q11

=

25.100×0.200×0.200=1.004kN/m

(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q12

=

0.200×0.200=0.040kN/m

(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m)：

经计算得到，活荷载标准值

q2

=

(5.000+1.000)×0.200=1.200kN/m

静荷载

q1

=

1.20×1.004+1.20×0.040=1.253kN/m

活荷载

q2

=

1.40×1.200=1.680kN/m

计算单元内的木方集中力为(1.680+1.253)×1.200=3.520kN

2.木方的计算

按照三跨连续梁计算，计算公式如下:

均布荷载

q

=

3.519/1.200=2.933kN/m

最大弯矩

M

=

0.1ql2=0.1×2.93×1.20×1.20=0.422kN.m

最大剪力

Q=0.6×1.200×2.933=2.112kN

最大支座力

N=1.1×1.200×2.933=3.871kN

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W

=

5.00×7.00×7.00/6

=

40.83cm3；

I

=

5.00×7.00×7.00×7.00/12

=

142.92cm4；

(1)木方抗弯强度计算

抗弯计算强度

f

=

M/W

=0.422×106/40833.3=10.34N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

(2)木方抗剪计算

最大剪力的计算公式如下:

Q

=

0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T

=

3Q/2bh

[T]

截面抗剪强度计算值

T=3×2112/(2×50×70)=0.905N/mm2

截面抗剪强度设计值

[T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

(3)木方挠度计算

挠度计算按照规范要求采用静荷载标准值，均布荷载通过变形受力计算的最大支座力除以木方计算跨度(即木方下小横杆间距)

得到q=1.044kN/m

最大变形v=0.677ql4/100EI=0.677×1.044×1200.04/(100×9000.00×1429167.0)=1.139mm

木方的最大挠度小于1200.0/250,满足要求!

三、托梁的计算

托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。

集中荷载取木方的支座力

P=

3.871kN

均布荷载取托梁的自重

q=

0.080kN/m。

托梁计算简图

托梁弯矩图(kN.m)

托梁剪力图(kN)

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

托梁变形计算受力图

托梁变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩

M=

2.837kN.m

经过计算得到最大支座

F=

25.688kN

经过计算得到最大变形

V=

2.257mm

顶托梁的截面力学参数为

截面抵抗矩

W

=

8.98cm3；

截面惯性矩

I

=

21.56cm4；

(1)顶托梁抗弯强度计算

抗弯计算强度

f

=

M/W

=2.837×106/1.05/8982.0=300.81N/mm2

顶托梁的抗弯计算强度大于205.0N/mm2,不满足要求!建议增加顶托梁数量或调整间距！

(2)顶托梁挠度计算

最大变形

v

=

2.257mm

顶托梁的最大挠度小于1200.0/400,满足要求!

四、立杆的稳定性计算荷载标准值

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

(1)脚手架钢管的自重(kN)：

NG1

=

0.133×6.000=0.798kN

钢管的自重计算参照《盘扣式规范》附录A。

(2)模板的自重(kN)：

NG2

=

0.200×1.200×1.200=0.288kN

(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：

NG3

=

25.100×0.200×1.200×1.200=7.229kN

经计算得到，静荷载标准值

NG

=

(NG1+NG2)

=

8.314kN。

2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值

NQ

=

(5.000+1.000)×1.200×1.200=8.640kN

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N

=

1.20NG

+

1.40NQ

五、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式

其中

N

——

立杆的轴心压力设计值，N

=

22.07kN

φ

——

轴心受压立杆的稳定系数,由长细比

l0/i

查表得到；

i

——

计算立杆的截面回转半径

(cm)；i

=

1.59

A

——

立杆净截面面积

(cm2)；

A

=

4.50

W

——

立杆净截面抵抗矩(cm3)；W

=

4.73

σ

——

钢管立杆抗压强度计算值

(N/mm2)；

[f]

——

钢管立杆抗压强度设计值，[f]

=

300.00N/mm2；

l0

——

计算长度

(m)；

参照《盘扣式规范》2010，由公式计算

顶部立杆段：l0

=

h＇+2ka

(1)

非顶部立杆段：l0

=

ηh

(2)

η——

计算长度修正系数，取值为1.200；

k

——

计算长度折减系数，可取0.7；

a

——

立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a

=

0.20m；

l0=1.800m；λ=1800/15.9=113.208,φ=0.387

σ=22073/(0.387×450)=116.540N/mm2,立杆的稳定性计算

σ<

[f],满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩

MW依据扣件脚手架规范计算公式5.2.9

MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中

Wk

——

风荷载标准值(kN/m2)；

Wk=uz×us×w0

=

0.500×1.090×0.138=0.075kN/m2

h

——

立杆的步距，1.50m；

la

——

立杆迎风面的间距，1.20m；

lb

——

与迎风面垂直方向的立杆间距，1.20m；

风荷载产生的弯矩

Mw=0.9×1.4×0.075×1.200×1.500×1.500/10=0.026kN.m；

Nw

——

考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；

立杆Nw=1.200×8.314+1.400×8.640+0.9×1.400×0.026/1.200=22.100kN

l0=1.8m；λ=1800/15.9=113.208,φ=0.387

σ=22100/(0.387×450)+26000/4730=121.718N/mm2,立杆的稳定性计算

σ<

[f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

六、盘扣式模板支架整体稳定性计算

盘扣式模板支架架体高度小于8m，依据规范不需要进行整体抗倾覆验算。

扣件式钢管模板支架设计与施工 篇3

一、施工方案

采用现浇方案, 混凝土梁板的现浇区域为整个圆环形区域, 包括CP板和径向梁。在CP板和径向梁的下面, 部分是+5.5 m处已浇筑好的一层混凝土楼面平台w (轴线以内部分) , 部分是±0的地面W (轴线以外部分) 。根据上述高度、荷载情况、楼地面结构、经济技术指标等综合考虑, 为确保模板的刚度、强度和整体稳定性及安装和拆除方便要求, 采取在现场搭设的大型满堂扣件式钢管支撑架进行支模浇筑。

二、扣件式钢管支撑架设计

满堂支撑全部采用Φ48mm×3.5mm的圆钢管, 支撑立杆径向间距为800mm, 环向间距由于是圆形, 内环的间距为675mm, 外环为760mm, 由于径向梁区域荷载比板下大很多, 从经济安全角度考虑, 对梁下支撑架进行加密。满堂支撑架底部距基础面200mm设扫地杆。每二层布置一道水平剪刀撑, 径向在每幅梁下左右隔500mm各布置一道剪刀撑, 环向在V-W轴线之间和w轴线外各布置四道剪刀撑, 剪刀撑斜角控制在45º~50º。在支撑架外侧一圈设置外脚手架与满堂支撑架相连, 纵距1.5m, 横距1.15m, 立杆步距为1.8 m。在外脚手架外侧, 014~016、050~082跨处设置两个外之字爬梯至结构顶层+24.04m处。

1. 模板支架的计算。

计算内容包括:支撑系统的整体稳定计算, 支撑立杆的稳定计算, 扣件和其他连接件的承载, 支撑系统的地基承载力计算。

模板支架的计算由整体的计算模型以及通过SAP2000软件对支撑架整体分析。在支撑架计算模型中, 同时建入+5.5m平台梁、板、柱的模型, 协同分析, 避免了分开计算荷载的传递及施加的不准确性。计算结果表明, 跨度为11.850m的主梁挠度超过了设计值, 出现了裂缝, 下面需要加立柱以加强, 选用四根16号工字钢临时支撑, 用90mm×8mm等边角钢连接支撑在平台主梁下面。

2. 工程支撑架设计中的重点及解决办法。

(1) 本工程支架设计中的重点。由于本工程现浇的混凝土部分面积大, 网球馆整体形状为倒锥形等, 由整体的计算模型以及通过SAP2000软件对支撑架的整体分析, 可以比较清楚了解支撑架设计中的一些要局部着重考虑的地方。

整个满堂支撑架面积大, 形式复杂, 俯视为圆环形, 内径为44.4m, 外径63.9m;支撑高度大, 而且径向由低 (12.10 m) 到高 (24.04m) 逐渐变化, 支架顶部模板呈一定坡度;由于支撑架呈圆环形, 立杆环向间距由里至外逐渐变化, 内圈为675mm, 外圈为760mm。

支撑架基础情况复杂, 部分是+5.5m高的混凝土楼面结构平台, 部分是±0地面, 支撑架在两边的沉降不一致, 立杆的受力也存在突变性。

整体计算的模型中加入了+5.5m的屋面平台的梁、板、柱的单元, 进行协同分析, 因为平台楼面已经施工完毕, 由于要在平台上搭设满堂支撑架, 这部分荷载不在原来楼板的设计当中, 对楼板底部需要加强临时支撑。

整个结构对竖向变形要求高, 由于本工程屋盖结构形式比较新颖, 这种结构对精度的要求非常高, 相应地对现浇工程中混凝土的竖向变形控制非常严格, 所以相应地对支撑架竖向变形也提出了较高的要求。

(2) 解决方法。本工程支架的搭设面积、高度、形状等方面都是非常规的模板支撑架实例, 相似的工程较少, 所以在搭设中除了设计中要保证安全度外, 特别要注重构造措施的实施, 要严格要求, 搭设、使用、拆卸过程都必须指定专人加强安全检查, 确保每一环节都通过验收, 尤其是混凝土浇筑过程中对模板支撑架进行监测, 确保安全。

支撑径向不是水平, 而是具有一定的坡度, 受此影响较大的是风荷载作用的影响。风荷载作用要分两部分考虑, 一部分直接作用在支撑立杆的迎风面上;另一部分作用在所支撑的斜向混凝土面上, 然后转到支撑的上端来考虑。而且在第二部分的风荷载要分别考虑风吸、风压两种情况。

支撑架一部分搭设在+5.5m平台, 一部分支架搭设在±0的地面, 而且平台的柱子 (即W轴线上的柱子) 下面有桩基, 所以W轴线上的支撑沉降非常小, 而W轴线内外支撑立杆基础沉降较大, 导致W轴线附近的支撑立杆受到的竖向力比较大, 类似于形成很多的径向的杠杆, 支点在W轴线一圈。为此采取了以下两项措施。

1.W轴线外基础加固处理。W轴线外满堂支撑架基础用200厚C30混凝土底板。在W轴线外侧砌筑挡土墙 (370mm厚) , 挡土墙顶标高为0.74m, 挡土墙设置压顶圈梁370mm×240mm, 配置6Φ12+Φ8@200。在每跨挡土墙后, 设置两个370mm×240mm砖柱, 以抵抗回填土时的侧压力, 防止挡土墙倾倒或开裂破坏。在压顶圈梁内侧地砌筑120mm厚200mm高挡水墙, 以1∶3水泥砂浆粉刷, 防止雨水流入主场馆基础内。土方回填分层夯实后, 铺10cm道渣平展后碾压密实, 然后进行满堂脚手架基础混凝土底板浇筑, 在基坑外侧回填区域布置。Φ12@200单层钢筋网片伸入原路基区域不少于1 000mm (总长度统一为7 500mm) , 向外侧设置1.0%的泄水坡度, 并在满堂支撑架外侧设置一圈300mm×150mm排水沟至主赛场周围排水沟。

2.浇筑混凝土按一定顺序, 先浇筑W轴线以内部分, 即平台以上部分, 待这部分混凝土成形后施加环向的预应力筋, 使W轴线以内部分的混凝土的重量由预应力筋承担, 减小对下面支撑架的作用荷载。然后再浇筑W轴线以外的混凝土结构。

三、模板支架施工注意事项

盘扣式钢管支架 篇4

通达大桥位于遵义市务川县境内,跨径组合为:2×16 m+120 m+16 m,全桥总长186.1 m,主孔为120 m钢筋混凝土箱形拱桥。在施工中引桥采用满堂式支架施工,本文着重介绍通达大桥引桥的支架计算。

2 支架搭设简介

通达大桥引桥设计为钢筋混凝土空心板,引桥共三跨,单跨跨径16 m,桥面宽9.5 m,采用搭设满布式钢管支架再支模现浇。单跨空心板钢筋总重15.047 t,混凝土总方量64.8 m3。钢管采用48×3.0 mm规格,横杆顺桥向、横桥向间距为:L1=0.7 m,L2=0.5 m(其中,L1为小横杆的计算跨径;L2为大横杆的计算跨径),大横杆的步距(即:立杆的节段高度)为:L3=1.5 m,钢管支架高度为14 m～22 m不等。

3 支架计算及说明

3.1 计算参数

C40混凝土容重取25 kN/m3,E混凝土=3.25×104 MPa;

钢管均采用48×3.0 mm,主要技术指标如下:截面积A=424 mm2,每延米质量为33.3 kg,钢材允许[σ]=215 MPa,E钢管=2.1×105 MPa,截面最小抵抗矩W=4.493×10-6 m3,扣件质量按0.5 kg/个计算。

泵送混凝土的下落冲击和振捣混凝土产生的荷载按2.0 kN/m计算。

3.2 计算项目

3.2.1 小横杆计算

计算时认为所有荷载均由小横杆承受并传给立杆。

单跨的钢筋混凝土总重量为:15.047+64.8×2.5=177.047 t。

忽略模板自重和施工时的人员、机械荷载。

在顺桥向单位长度钢筋混凝土重量为:g1=1.0×177.047×9.8÷16÷9.5=11.415 kN/m。泵送混凝土的下落冲击和振捣混凝土产生的荷载横向作用在小横杆上的均布荷载为:g=g1+2×2.0×1.0=11.415+4.0=15.415 kN/m。

计算结果如下:

弯曲强度:

抗弯刚度:

经过计算,小横杆的弯曲强度和抗弯刚度均能满足规范要求。

3.2.2 大横杆计算

按三跨连续梁进行计算。

由小横杆传递的集中力:F=gL2=15.415×0.5=7.707 kN。

最大弯矩:Mmax=0.267FL2=0.267×15.415×0.52=1.028 kN·m。

弯曲强度:

σ=Mmax/W=1.028×103/(4.493×103×10-9)×10-6

=229.023 MPa>[σ]=215 MPa,不满足要求。

计算说明:

抗弯刚度:

上述最大弯矩Mmax=0.267FL2的计算偏于保守。实际上,如果按五等跨连续梁在最不利荷载作用的情况下计算,即所有小横杆的扣件完全滑移,小横杆承受的荷载以集中力的形式全部传递给了大横杆。选取大横杆的单个节段进行受力分析,两个集中力即使放大距离作用在单个节段的1/4跨位置,则跨内最大弯矩发生在边跨的跨中,Mmax=0.240FL2,则:弯曲强度σ=Mmax/W=205.863 MPa<[σ]=215 MPa,满足要求。

支架的实际受力状态是:在小横杆的扣件没有都产生滑移的情况下,小横杆将承受的绝大部分荷载通过大小横杆的扣件直接传给了立杆,实际传递给大横杆的集中力F′很小。所以只需保证扣件不滑移,对大横杆的抗弯性可不作过多要求。

3.2.3 立杆计算

支架自重产生的荷载在计算大小横杆时不必考虑,但在进行立杆计算时应考虑。取最高一跨钢管支架的平均高度为20 m计算钢管支架的自重:

小横杆数量为:15×2×14=420根;

大横杆数量为:12×3×14=504根;

立杆数量为:15×12×4=720根。

以上钢管合计:420+504+720=1 644根,考虑到还要支架顶层和次顶层小横杆每段的跨中增加作竖向连接的短管16×11=176,另外,根据实际情况临时增加少量斜撑,计算时钢管取1 800根当作6 m管计算。

扣件为:1 644-15×1×14-12×1×14-15×12×1+176×2+15×12×14×2=6 478个。

支架钢管、扣件总重量为:1 800×6×33.3×10-3+6 478×5×10-3=392.03 kN。

立杆承受大小横杆传递来的荷载,因此立杆轴向力计算值:N1=15.415 kN。

考虑支架自重,单根立杆的轴向力N2=392.03/15/12=2.178 kN。

故立杆实际的轴向压力计算值N=N1+N2=15.415+2.178=17.593 kN。

大横杆步距为1.5 m,长细比:λ=L3/i=1.5×103/15.95=94.04。

其中,λ为立杆的回转半径,对于48×3.0 mm钢管,查表:i=15.95。

由λ的值可查表得纵向弯曲系数:=0.558。

则有:[N]=A[σ]=0.558×424×215=50 867 N=50.867 kN。由于N=17.593 kN<[N]=50.867 kN,满足要求。

3.2.4 扣件抗滑力计算

由大小横杆传给立杆的最大竖向作用力为:R′=17.593 kN,但是经过单根短钢管将支架顶层和次顶层小横杆每段的跨中作竖向连接加强后,只有支架顶层和次顶层的扣件才受到较大的剪力,故计算扣件抗滑力时整体支架的自重荷载不参与计算。而大小横杆和立杆的每个节点位置是两个直角扣件,忽略顶层和次顶层支架的自重,单个直角扣件承受的荷载为:N1/(2×2)=15.415/4=3.854 kN,小于直角扣件的容许荷载6 kN,满足要求

用短管加强后,如果按常规设计(不考虑大横杆扣件对小横杆扣件滑移的约束作用),单个小横杆直角扣件承受的荷载为:R=15.415/2=7.71<Rc=8.5 kN,也能满足要求(其中,Rc为抗滑移承载力设计值,对直角扣件和旋转扣件,Rc=8.5 kN)。

3.2.5 立杆地基承载力计算

该处地基为石质地基,故对地基承载力不再验算。但鉴于通达大桥引桥位置的纵坡较大,建议立杆与地面的接触面作一定处理,可在立杆底部铺设厚度不小于20 cm的混凝土垫板或厚度不小于5 cm的木板。

4 结语

盘扣式钢管支架 篇5

一、轮扣式钢管支架简介

轮扣式钢管支架是一种具有自锁功能的直插式新型钢管支架,是由盘扣式钢管支架衍生出来的一种新型建筑支撑系统。主要构件为立杆和横杆,盘扣节点结构合理。立杆、横杆均轴向传力,轴心线近似平面垂直相交,使脚手架整体在三维空间的结构强度高、整体稳定性好。具有可靠的自锁功能,能有效提高支架的整体稳定强度和安全度,能更好的满足施工安全的需要;具有拼拆迅速、省力、结构简单、稳定可靠、通用性强、承载力大、安全高效、不易丢失、便于管理,易于运输等特点。

二、工程概况

广东某工程职业技术学院扩建工程,位于广州天河区龙洞地块。工程项目包括学生宿舍等5栋单体楼,混凝土框架结构。层高2.8~5.2 m,楼板100~400 mm,其中地下室顶板为400 mm梁式楼板。

为确保工程能按质、按量、按工期完成,经过市场调查研究和技术经济分析,我们最终选用了轮扣式钢管支架作为模板支撑体系,经施工实践证明效果良好。

三、支撑体系设计

本工程采用轮扣式钢管支架模板支撑体系,具有平面布置灵活的特点。可以依据横杆的长短拼装成不同规格的单元体,也可以将各种单元体组装成不同形状的几何组合体。立杆可根据楼层净高进行选择,横杆有300 mm、600 mm、900 mm、1 200 mm等不同规格。

综合考虑本工程的特点,在保证体系稳定性的同时,要兼顾材料的周转率、易用性和整体观感。楼板统一使用900×900 mm的单元体组成,遇梁则梁下改为600×600 mm的单元体沿梁布置,立杆、横杆选用Ф48×3.2的钢管。步距为1 200 mm,顶层步距为600 mm。模板底主次支撑龙骨采用50×100 mm的木方,利用可调托座顶紧,形成可靠支撑体系,如下图1所示。

四、轮扣式支架搭设施工要点

1. 在支架搭设前应做好支撑体系的专项施工

方案设计,做好放线定位工作,使支撑体系横平竖直,以保证后期剪刀撑和整体连杆的设置,确保其整体稳定性和抗倾覆性。

2. 在轮扣式支撑体系架子搭设前,应该对工人进行技术交底。

3. 轮扣式支架安装基础必须要夯实平整并采取混凝土硬化措施。

4. 轮扣式支架宜在同一标高的梁板、底板的标高范围使用。

对于高度和跨度较大的单一构件,支架使用时应对横杆的拉力和立杆轴向压力(临界力)进行验算,确保架体的稳定性和安全性。

5. 架体搭设完成后要加设足够的剪刀撑。

在顶托与架体横杆300~500 mm之间的距离要增设足够的水平拉杆,使其整体稳定性得到可靠的保证;

6. 架体高度超过4个步距时,应设置剪刀撑。

7. 轮扣式支撑体系扣件必须插牢固,保证不能自拔。

8. 可调支座伸出最顶层水平杆的距离应小于650 mm。

9. 作为扫地杆的最底层水平杆高度应小于550 mm。

五、轮扣式支撑体系搭设施工方法

1. 支撑体系搭设流程

施工准备及放样→排放可调底座→安装第一步距架体(立杆、横杆)→调整可调底座标高和架体水平度→安装第二步距架体→……→安装最后一步距架体→安装可调托座→调节结构支撑高度→安装水平及垂直剪刀撑→安装模板体系。

2. 支撑体系搭设步骤

(1)根据专项施工方案与支撑体系平面布置图,采用弹线放置每个可调底座,确保位置正确。

(2)支撑体系搭设应与模板施工相结合,利用可调底座或可调托座调整模板底模标高。

(3)严格按照施工流程作业,平面方向先采用四根立杆组合一个塔式稳定体。安装水平横杆后再向周边扩展,垂直方向搭完一层以后再搭设次层,以次类推。

(4)水平调整。在场地四周作+0.500水平标记,拉通线找平。第一步支撑组立完成后,以水平尺控制,确保每个可调底座达到同一水平位置。

(5)杆件组合。各杆件采用插销结合,结合后再以榔头槌实。

(6)安装可调托座、主龙骨。主龙骨搭接时应错开搭接,搭接长度不小于300 mm。如果型钢放置在可调托座上容易倾斜或倒时,必须用小木方固定,保证其不会倾斜或倒。最后,精确控制标高。

(7)为提高支承架的稳定性,在轮扣式支架四周外侧由底至顶连续设置剪刀撑,架体内侧每五跨设一道剪刀撑。剪刀撑斜杆与地面夹角为45~60°,并在顶层及扫地杆处设置水平剪刀撑。对于柱间梁底支承架,还应在中间由底到顶加设垂直剪刀撑。

轮扣式支架的底层组架最为关键,其搭设的质量直接影响到整架的质量,因此,要严格控制搭设质量。当搭设完2层横杆后,首先应检查并调整水平框架的直角度和纵向直线度;其次应检查横杆的水平度,并通过调整立杆可调座使横杆间的水平偏差小于L/400,同时应逐个检查立杆底脚,并确保所有立杆不浮地松动;最后,当底层架子符合搭设要求后,检查所有轮扣接头并锁紧。在搭设过程中,应随时注意检查,并及时调整。

六、支撑体系稳定性监测

1. 监测项目

包括模板支撑体系整体稳定状况,梁、柱模板浇筑时模板受力变形状况,浇筑砼时模板沉降变形情况等。

2. 监测方案

(1)施工时加强质量控制和检查力度,及时发现问题及时落实整改。

(2)砼浇筑作业时安排专人检查支撑系统受力情况,检查梁、柱模板受力变形情况。浇筑过程中,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。用预备好的千斤顶恢复,若无法恢复则立即拆卸模板重新安装。对震动导致扣件松动,派人检查加固。

(3)在已浇筑楼面顶部安排专人用水准仪检查模板变形情况,观测频率不得大于1次/30 min,保证施工作业在受控状态。

(4)在梁1/2跨位置,每个监测剖面布设1个支顶水平位移监测点、1个支顶沉降观测点。

3. 观测方法

(1)采用水准仪进行观测。

(2)浇砼前进行第一次观测,以后每半小时进行一次观测,并作好记录。

(3)严格控制砼料高度,不得超过40 cm,并及时将砼振捣铺平。

(4)支撑架内部备用木枋及长短钢管,根据实际情况及时进行加固处理。

4. 变形监测预警值

支架垂直位移为10 mm,大梁支架水平位移为8 mm,大梁支架沉降位移为10 mm。超过预警值时,应立即采取措施补救,防止发生坍塌事故。

七、轮扣式支撑体系的应用效果

轮扣式钢管支架接头设计时考虑到自重力的作用,使接头具有可靠的双向自锁能力,解决了传统支架靠人工锁紧的不足。在使用过程中,只需把横杆两端插头插入立杆相应的锥孔中,再敲紧即可。其连接拆卸的快速便利性和搭接质量远远超出了传统支架。

经过本工程的施工实践证明,轮扣式支架构造简单、拆装简便、快速,完全避免了螺栓作业和零散扣件的丢损。接头拼装拆速度比常规块5倍以上,拼拆快速省力,工人用一把铁锤即可完成全部作业。整体搭拆速度是扣件式支架的8~10倍,是碗扣式支架的4~5倍。轮扣式支架无任何活动零件,在结构上只有横杆、立杆两类组成,解决了传统支架上活动零件丢失、易损、不易保管的问题,减少了施工单位的经济损失。横杆可提前拆下,节省材料,周转快。轮扣式支架其立杆轴心线与横杆轴心线的垂直交叉精度高,立杆连接是同轴心承插,受力性质合理。节点在框架平面内,接头具有抗弯、抗剪、抗扭力学性能,结构稳定、承载力大。经验证承载能力是扣件式支架的4倍,是碗扣式支架的2倍。因此,轮扣式支架是目前最先进的模板支撑体系之一。

八、结语

经本工程的实际使用效果证明,轮扣式钢管支架支撑具有施工快速、方便、稳定、安全等优点,能提高施工的工作效率。实践中表明,轮扣式钢管支撑体系作为跨度在15 m以内,净空层高度在12 m以下的单跨、多跨、框架结构房屋模板支撑体系,其稳定性和安全性好于碗扣式、承扣式支撑,优于门式、扣件式支撑。

目前我国尚未有轮扣式钢管支架的行业标准和规范出台,不过在建设工地上已开始广泛使用。希望相关部门制定出相应的规范,使轮扣式钢管支架在工程中的使用有可靠的依据。

摘要：近年来,随着新技术的产生及承扣式、碗扣式、轮扣式等新型支撑体系的创新,给施工带来了便利,实用效果也愈加明显的体现出来。本文就轮扣式钢管支架在房建施工中的应用进行了探析。

关键词：轮扣式钢管支架,房建施工

参考文献

[1]杨嗣信.建筑工程模板施工手册[M].中国建筑工业出版社,2004.

[2]JGJ231-2010,建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].

[3]吴才伍,曾东.碗扣式承力架支撑在工程中的应用[J].建筑技术开发,2000(02).

盘扣式钢管支架 篇6

1 钢管支架设计思路

首先将原有地面加固夯实, 然后在原有地面上垫枕木, 在枕木上搭设钢管支架的立杆 (立柱) , 立柱纵、横向间距均为70cm, 顺立柱高度方向0.2m、1.4m、2.9m处分别搭设横向水平杆和纵向水平杆, 钢管支架各种杆件之间的连接采用扣件连接, 钢管外径均为Ф48mm, 在钢管立柆的顶面安设支托, 支托上方铺设8×10cm的方木 (横桥向或纵桥向铺设) , 在方木上铺设12×4cm的木板, 木板间距45cm (纵桥向或横桥向铺设) , 在木板顶面铺设1.8cm厚的胶竹板作为箱梁底模, 木板与底模胶竹板在安装时钉在一起, 作为整体安放;箱梁内模为定形组合钢模板, 外模采用木模板, 模板底角支承于支架上。为提高钢管支架的整体稳定性, 纵向将支架与墩身连在一起, 横向增加斜撑。

2 材料及其性能指标

⑴方木及木板采用A-3松木, 容许弯曲应力[σw]=12.0Mpa。

⑵立柱钢管采用壁厚为3mm, 外径48mm的钢管, 钢材为A3钢, 极限应力[σ]=215Mpa。

⑶底模采用δ=1.8cm的胶竹板, 内模采用组合式钢模板, 外模采用木模板。

⑷主要材料断面图如图1单位:cm) :

3 主要施工步骤

⑴墩台施工完毕, 平整场地, 清理杂物, 为支架施工提供条件。

⑵依据设计图纸, 在地面上铺设枕木, 在枕木上纵横向间距70cm立设Ф48mm钢管作为支架支点。

⑶用扣件连接立柱与纵、横向水平杆, 然后在立柱顶安设精轧螺纹钢和支托, 根据放样的底模标高, 通过精轧螺纹钢调整支托高低, 支托顶横向 (或纵桥向) 铺设方木, 方木上方纵桥向 (或横桥向) 铺设木板及底模板。

⑷依据施工方案图在支架上立模, 注意留设预拱度。

⑸按设计图纸和施工规范, 绑扎钢筋, 为方便底板砼振捣, 分两次浇筑完箱梁砼, 第一次先浇筑底板、腹板, 第二次浇完顶板, 完成箱梁施工。值得一提的是, 分两次浇筑还可减少底模和支架的受力, 第一次浇筑底板、腹板, 底模、支架只承受底板、腹板的重量, 待砼达到一定强度再浇筑顶板, 经过受力体系转换, 顶板的重量大部分由底板、盖梁、墩身承受, 施工更安全。

4 各构件受力检算

(注:各种经验荷载和力学系数、检算公式参照2001年5月人民交通出版社出版的《路桥施工计算手册》)

4.1 力学模型

假定箱梁砼及施工荷截均匀地作用在底模板上, 考虑最不利情况, 选取梁端梁高1.5m处实体部分的砼荷载进行验算。验算木板及底模时, 由于木板间距为0.45m, 计算荷载可取木板中心线两侧各0.225m范围内的钢筋砼及施工荷载。

验算方木时, 为了简便起见, 可将底模及木板传递给方木的荷载也视为均布荷载, 由于方木间距为0.7m, 计算荷载取方木两边0.35m范围内的钢筋砼及施工荷载。

立柱按两端铰接的受压构件计算。主要承受由方木传递的荷载。

4.2 荷载计算

⑴施工人员及机具荷载:qr=2.0KN/㎡, 倾倒混凝土时产生的冲击荷载:qq=2.0KN/㎡, 振捣混凝土产生的荷载:qz=2.0KN/㎡。

⑵底模产生的荷载:

⑶钢筋砼作用于底模板的荷载取梁端最大处:

4.3 底模板检算 (取木板中心线两侧各0.225m范围)

跨中弯距, 根据经验公式:

计算截面特性 (见图2) :

弯曲强度:σ=M/W2=0.97×103×10-6/88.84×10-6=10.92Mpa<[σw]满足要求。

抗弯刚度:

4.4 方木检算

为计算简便起见, 假定作用于底模荷载均匀地传递给方木, 由于方木间距为0.7m, 可取方木两边各0.35m范围内的钢筋砼及施工荷载。

跨中弯距, 根据经验公式

弯曲强度:

抗弯刚度:

4.5 立柱检算

立柱承受由方木传递来的荷截:

方木自重6×0.1×0.08×0.7=0.0336KN (可忽略不计)

立柱采用外径Ф48钢管, 壁厚3mm

由于纵横向水平杆步距为1.5m, λ=1/i=1500/15.945=94

由λ=94查表稳定系数ψ=0.558

钢管截面积A=π (482-422) /4=424mm2

钢管允许承载力:

N=21.5<[N], 立柱承载力满足施工要求。

5 结论

该大桥南引桥通过合理的支架设计和检算, 合理的施工步骤安全、顺利的完成了箱梁混凝土浇筑, 最重要的是利用了许多既有的施工支护材料, 节约了成本, 且拆装方便迅速, 缩短了工期, 提高了经济效益。为类似桥梁的施工提供了理论依据和施工经验。

参考文献

盘扣式钢管支架 篇7

王家沟大桥位于重庆市两江新区龙兴工业园, 属两江大道南延段工程, 起止里程:K3+963.745~K4+994.745。道路呈南北走向, 采用城市主干道Ⅰ级, 设计车速60 km/h, 双向八车道。桥梁全长1 031 m, 桥面面积37 528 m2。桥梁基础为嵌岩桩基础, 采用矩形实心墩和双柱式桥墩, U型重力式桥台, 桥梁上部结构为刚构现浇预应力连续箱梁。桥跨共分七联, (40+60+40) + (3×44) + (3×44) + (3×44) + (3×44) + (55+90+55) + (5×30) =1 018 m。其中, 最高墩柱为5#-a, 最大墩高62 m。

2 支架系统选择

2.1 支架系统确认

结合本桥大规模现浇预应力箱梁结构工程的施工需求, 考虑第一至五联平均墩高近40 m, 采用满堂式脚手架不具备适宜性。同时, 因本桥平曲线变化频繁, 第四联位置涉及匝道, 桥面宽度逐渐变窄, 移动模架及挂篮施工等方法在本桥中缺乏通用性。经多方面比对, 同时遵循设计单位意见, 最终确定本桥第一至五联采用钢管贝雷片支架系统, 第六、七联采用碗扣式满堂支架施工。

2.2 钢管贝雷片支架优点

(1) 适用于高墩、大跨度箱梁施工; (2) 承载力高, 稳定性好; (3) 结构刚柔结合, 抗冲击性强; (4) 构件数量少, 施工简单, 安全风险小; (5) 施工速度快, 工期短; (6) 地基处理费用低, 支架总成本较低。

3 支架设计方案

3.1 设计原则

1) 足够的强度、刚度和稳定性。支架具备承受施工过程中可能产生的各种荷载, 而荷载种类和荷载大小的估算是关键;必须根据支架计算结果取值, 选取最不利工况进行设计, 必要时, 要对地基进行处理;支架结构中, 构件的连接是保证整体稳定性的关键, 必须确保连接件牢固, 且要布设足够的纵向、横向和斜向连接杆件, 防止出现整体失稳和局部失稳。

2) 立模标高的确定。桥梁在设计时, 大多预留了预拱度 (设计预拱度) ;实际施工过程中, 支架的各种荷载作用有一定差异, 故必须实际计算施工预拱度, 以确定合适的立模标高, 保证成桥后符合设计和规范所要求的线形。当然, 对支架进行预压, 可以有效确定支架的非弹性变形和弹性变形值, 并验证施工计算中的各个参数。

3) 卸落设备。现浇支架要设置卸落设备, 落架时要对称、均匀, 防止主梁产生局部应力变形。

3.2 设计方案

因本桥最终确定第一至五联采用钢管贝雷片柱式支架, 同时最大墩高处于第二联, 故下述方案及施工验算均以第二联为例。第二联钢管立柱平面布置图见图1。

钢管贝雷片柱式支架主要由基础 (桩基础或扩大基础) 、钢管立柱、联结系、工字钢横梁、贝雷片纵梁、碗扣式脚手架、方木等组成。详见图2。支架传力途径:模板→方木→碗扣钢管→Ⅰ16工字钢→加强型贝雷梁→3I56c工字钢→钢管立柱→基础。

4 支架搭设方法

4.1 基础处理

根据现场地质情况, 确定第二联钢管贝雷片支架采用嵌岩桩基础, C30钻孔灌注桩施工, 桩径1.2 m, 桩基嵌入岩层不小于1 m。

4.2 钢结构安装

本支架钢结构安装分为钢管立柱安装、分配梁安装及贝雷梁支架安装。支架立柱采用Φ800×12mm, 钢管按标准节8 m和6 m制作, 根据各立柱高度的不同, 按图纸要求分别加工顶部调节钢管;分配梁采用3I56c工字钢横桥向布置, 每根长度40 m;贝雷梁采用普通型的63军用梁, 3榀一组, 榀间距45cm, 分别对应布置在箱梁腹板及底板下方。

1) 地脚螺栓定位。 (1) 立柱的轴线和柱顶标高的准确直接影响到钢结构质量, 地脚螺栓采用Φ20高强度螺栓, 锚入基础深度≮15 cm, 其定位按钢管立柱法兰盘眼孔布置; (2) 按施工图纸的尺寸及已确定的中心基准点固定牢固, 将地脚螺栓依次穿入定位板中, 用水准仪测量每根螺栓的标高, 用全站仪复测纵、横轴线是否符合要求, 无误后即可予以固定; (3) 螺栓表面的油脂必须清除干净, 方可放入定位模板中, 以保证螺栓的预埋质量; (4) 螺栓定位后, 经监理工程师验收合格, 同时做好验收记录。浇注预埋部位混凝土时, 施工方质检员、工班长及监理人员必须跟班旁站, 详细检查专用模具是否松动偏转, 螺栓是否倾斜, 一旦发现问题马上处理纠正。混凝土浇筑24 h后可以卸下专用模具。螺栓的螺牙部分用钢丝刷清扫干净, 涂上黄油并拧进螺母, 利用塑料薄膜包扎; (5) 预埋锚栓尺寸的允许误差应符合下列要求:螺栓中心偏移为5mm;螺栓露出长度为+20mm;螺纹长度为+20mm。

2) 立柱吊装。采用吊车或塔吊起吊钢管, 分段吊装, 空中竖向连接, 节段与节段间用法兰盘连接;每8 m设置纵、横、斜向联系梁, 联系梁可采用工字钢或槽钢, 严格控制钢管垂直度<1/1 000H (H为钢管高度) 。 (1) 柱脚标高调整:立柱底部标高调整采用两块斜垫铁和一块平垫铁调整的方法。采用在立柱底法兰盘下, 承台混凝土面上放置钢板, 作为标高调整块。柱底板下预留的空隙, 用高强度、微膨胀、无收缩砂浆以捻浆法填实; (2) 第一节柱底轴线调整:钢柱制作时, 在柱底板的四个侧面, 用钢冲标出钢柱的中心线。对线方法:在吊车不松钩的情况下, 将柱底板法兰盘的中心线与柱基础的控制轴线对齐, 缓慢降落至标高位置。如果钢柱与控制轴线有微小偏差, 可借线调整。预埋螺杆与柱底板法兰盘螺孔有偏差, 适当将螺孔放大, 或在加工厂将底板预留孔位置调整, 保证钢柱安装; (3) 第一节柱身垂直度校正:柱身调整可采用缆风绳、千斤顶、钢柱校正器等校正。用全站仪进行垂直度控制测量; (4) 第二节柱轴线调整:上下柱连接保证柱中心线重合。如有偏差, 在柱与柱的连接耳板的不同侧面加入垫板 (垫板厚度为0.5~1.0 mm) , 拧紧法兰盘螺栓。钢柱中心线偏差调整每次3毫米以内, 如偏差过大可分2~3次调整; (5) 第二节钢柱垂直度校正:钢柱垂直度校正的重点是对钢柱有关尺寸预检。下层钢柱的柱顶垂直度偏差就是上节钢柱的底部轴线、位移量、焊接变形、日照影响、垂直度校正及弹性变形等的综合。可采取预留垂直度偏差值消除部分误差。预留值大于下节柱积累偏差值时, 只预留累计偏差值, 反之则预留可预留值, 其方向与偏差方向相反。

3) 主分配梁贝雷片吊装。在钢管柱和横梁工字钢安装完毕后, 对验收合格的贝雷片进行吊装, 在地面上, 可先拼装好贝雷片, 整跨三排吊装。安装顺序:先吊装中间, 后安装两侧。吊装完毕后, 可用槽钢作为横向连接;剪刀撑作斜向连接;加强贝雷片横向刚度和整体性。 (1) 在立柱吊装就位并调整安装完毕后即可进行主分配梁、贝雷梁、次分配梁等的吊装; (2) 主分配梁安装前用木工墨斗画好立柱顶钢板中轴线和桥墩钢管墩牛腿中线, 作为主分配梁安装定位线; (3) 吊车梁同样也采用吊车或塔吊进行吊装。绑扎点设在吊车梁全长1/3和2/3的位置处。为避免吊起的钢梁自由摆动, 在钢梁两端用麻绳绑好, 作为牵制溜绳的调整方向。吊装前的准备工作就绪后, 首先进行试吊, 平行吊起高度为100~200 mm时应停吊, 检查索具牢固。检查无误后开始缓缓吊起到安装高度后水平移动至安装基准线再缓缓落下, 用撬棍调整吊车梁的中心线与立柱顶钢板和钢管墩牛腿上平面的纵向基准线相一至即可, 穿上连接螺栓锁紧; (4) 贝雷梁、次分配梁等的吊装与上述方式基本相同。

5 施工验算

5.1 设计荷载

考虑第二联单幅桥一跨进行加载计算:

混凝土:考虑1.05荷载增大系数, 支架浇筑段42 m, 桥长混凝土重1725.8×1.05=1812.1t;

碗扣架:42×18.74×2.5×60=118062kg=118.062t (按60kg/计算) ;

模板:42×18.74×100=78708kg=78.708t (按100kg/m2计算) ;

施工荷载:42×18.74×150=118062kg=118.062t (按150kg/m2计算) ;

加强贝雷梁:29×14×450=182700kg=182.7t (按450kg/每片计算) ;

钢管立柱及分配梁:按实计算共466t;

荷载合计:1812.1+118.062+78.708+118.062+182.7+485=2775.732t。

5.2 计算假设及参数

1) 计算假设。本模型考虑单幅桥一跨进行加载计算, 计算时, 1∶1建立空间模型, 并按照荷载实际情况进行加载。

2) 计算参数。贝雷梁材料采用Q345钢, 理论容许应力取200 MPa, 临时结构考虑1.3增大系数, 容许应力取[σ]=1.3×200=260MPa。

钢管及分配梁材料采用Q235钢, 理论容许应力取140MPa, 临时结构考虑1.3增大系数, 容许应力取[σ]=1.3×140=182MPa。

5.3 主要计算结果

1) 支反力 (t) 。

最大反力190 t。

2) 加强型贝雷梁。

(1) 竖向位移 (mm) 。

最大位移35mm

(2) 应力图 (MPa) 。

最大应力178 MPa, 满足要求。

3) 3I56c分配梁。

(1) 3I56c竖向位移 (mm) 。

最大相对位移3 mm<4000/400=10mm, 满足要求。

(2) 3I56c应力图 (MPa) 。

最大应力100 MPa, 满足要求。

4) I16分配梁。

(1) I16竖向位移 (mm) 。

最大相对位移1 mm<900/400=2.25mm, 满足要求。

(2) I16应力图 (MPa) 。

最大应力47 MPa, 满足要求。

5) 800×12 (mm) 钢管立柱。

(1) 竖向位移 (mm) 。

最大位移16 mm。

(2) 应力图 (MPa) 。

最大应力75MPa, 满足要求。

6) 脚手架立杆稳定验算及桩基承载力计算。可参照《路桥施工计算手册》中相应章节进行计算, 此处不再累述。经验算, 满足要求。

6 预留拱度

由于自重和预应力筋张拉, 在施工过程中, 箱梁不可避免要发生下沉、挠度及上拱度。因此, 为保证桥梁成桥后, 能获得理想的设计线形, 就必须设置施工预拱度。

6.1 预拱度的设置

根据支架变形、地基下沉及张拉上拱度, 可计算出预拱度的最大值。同时, 桥梁跨中为预拱度最大值, 梁端为零, 可按直线或二次抛物线进行分配。

6.2 预拱度方程

下列公式为箱梁预拱度沿跨度方向的曲线方程。以梁端点为坐标原点。

式中, L为跨度, x为计算点到原点横坐标。

7 预压及沉降观测

7.1 加载

为使现浇箱梁结构施工满足设计要求, 克服荷载增加后支架的非弹性变形, 在支架拼装完成后, 必须采用钢材、砂石等材料对支架系统进行加载。可按照现浇箱梁施工荷载的110%进行预压 (即全部计算荷载的1.1倍) 。

7.2 沉降观测

为了解支架沉降情况, 加载前首先布置好观测点。观测控制点可按顺桥向每10 m布置一排, 每排不少于8个点 (此标准为重庆市地标) , 加载荷载级分为:25%、50%、75%、100%、110%。

采用二等水准测量注[3], 减小测量误差。加载前, 测量各观测点标高;沉降的观测初期因沉降发展较快, 可1 h观测一次;后期发展较慢, 4 h观测一次, 直到变形收敛为止。在预压之前测出各测量控制点标高, 每级荷载加载完成后均要复测各控制点标高, 加载110%预压荷载后持荷不小于48 h。同时, 持荷24 h、48 h必须再次复测各控制点标高, 控制支架日沉降量<2.0 mm (不含测量误差) , 总沉降量<5.0 mm, 当观测数据满足要求时, 则表明地基及支架已基本沉降到位, 可卸载。否则, 必须继续持荷进行预压, 直到地基及支架沉降到位方可卸压。

卸载完成后, 精确测量底模各测点的标高, 此标高减去加载110%最终标高, 即为支架的回弹值, 余下的沉降值为支架非弹性变形量。根据以上测量数据, 绘制各测点的沉降-时间曲线, 以时间为横坐标轴, 沉降为纵坐标轴, 正方向朝下, 根据曲线斜率来判断沉降收敛情况。

8 支架拆除

8.1 拆除程序

拆架程序应遵守由上而下, 先搭后拆的原则, 严禁立面拆架或在上下两步同时进行拆架。对于支架整体而言, 拆除顺序为:先拆除跨中处支架, 再拆除桥墩处支架, 由跨中向两侧桥墩方向推进。

8.2 拆除要求

1) 支架拆除在梁体强度满足设计要求后即可拆除。

2) 支架拆除前, 在梁顶做好梁体沉降的观测点, 在支架拆除前进行标高测量, 在支架拆除过程中时时观察标高变化情况。同时, 在支架拆除时, 需派专人对梁底进行观察, 如有异常情况, 应立即停止支架拆除工作, 待查明原因或通过讨论后, 按调整方案进行作业。

3) 安全注意事项。拆除支架应设置警戒, 张挂醒目的警戒标志, 禁止非操作人员和地面施工人员通行, 并设置专人负责警戒。拆架前, 全面检查拟拆支架, 应将通道口上的存留材料、杂物清除。察看施工现场环境, 包括架空线路、地面的设施等各类障碍物、地锚、缆风绳、附件、电气装置情况, 凡能提前拆除的尽量拆除掉。

9 结语

综上所述, 钢管贝雷片柱式支架在王家沟大桥工程的实际施工运用中, 体现了其工艺简便、承载力高、总造价成本低廉的优点。同时, 施工质量、进度、安全等方面均得到有效保证, 取得了较好的经济效益和社会效益。

伴随着国家基建投入逐渐增加, 在桥梁工程施工中, 刚构现浇预应力连续箱梁结构日益增多, 钢管贝雷片柱式支架的应用越来越广泛。但是, 尚处于发展完善阶段, 笔者期望本文能为初次涉及此类支架系统的同仁们提供帮助, 更有助于钢管贝雷片柱式支架的推广。

注【1】:WDJ型碗扣式多功能钢脚手架主要构件是立杆、横杆、斜杆、可调节底座及托撑, 具有搭、拆迅速, 方便实用, 易于保管, 安全可靠等优点。

注【2】:CKC门式钢脚手架由主框、横框、交叉斜撑、脚手板、可调底座等组成, 是建筑用脚手架中, 应用最广泛的脚手架之一。由于主架呈“门”字型, 所以称为门式或门型脚手架, 也称鹰架或龙门架。

注【3】:根据《公路桥涵施工技术规范》中要求, 本桥应采用四等水准测量。因沉降观测水准测量精度要求较高, 故实际采用二等水准测量予以控制。水准仪型号:DS1型, 水准尺:因瓦;偶然中误差:±1 mm, 全中误差±2 mm, 往返较差、附合或环线闭合差

摘要：在高墩和大跨度的刚构现浇预应力连续箱梁施工过程中, 以钢管柱为支墩, 具有工艺简单、承载力高等优势, 同时可有效的节省工程造价。本文结合重庆两江新区王家沟大桥工程实例, 详细介绍钢管贝雷片柱式支架系统的结构形式、施工控制技术以及施工过程中的要点及难点, 探索钢管贝雷片柱式支架在现浇箱梁施工中的应用。

关键词：现浇预应力箱梁,钢管贝雷片支架,预拱度,预压,沉降观测

参考文献

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