淺談橋梁蓋梁滿堂支架法施工技術(shù)

史薛春

摘 要：目前在市政橋梁蓋梁的施工支撐方法中， 常用的方法有抱箍法、滿堂支架法、預(yù)埋鋼板法、橫穿型鋼法等。本文以我司施工的九新橋?yàn)槔?，該橋根?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，蓋梁施工采用了扣件式鋼管滿堂支架法，本文重點(diǎn)介紹了蓋梁施工滿堂支架的設(shè)計(jì)和受力驗(yàn)算，以及滿堂鋼管支架搭設(shè)的施工技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：市政橋梁 蓋梁施工 鋼管支架 受力驗(yàn)算

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0051-02

1 工程概況

無錫市柏莊北路在樁號(hào)K0+614處跨越現(xiàn)狀九里河（新興塘），新建九新橋一座。該橋?yàn)槠呖绾?jiǎn)支梁橋，全長116.9 m，寬25 m。上部結(jié)構(gòu)為先張法預(yù)應(yīng)力砼空心板梁。下部結(jié)構(gòu)為輕型橋臺(tái)和樁柱式橋墩，2#、3#主墩采用Ф150 cm鉆孔灌注樁上接一Ф130 cm砼立柱，樁頂采用橫系梁連接，立柱上接C30鋼筋砼蓋梁；其他橋墩采用Ф120 cm鉆孔灌注樁上接C30鋼筋砼蓋梁。本橋共有6個(gè)蓋梁，最大的截面尺寸為120 cm（高）×170 cm（寬）×2570 cm（長）。

2 蓋梁支架方案選擇

考慮到本工程蓋梁支架搭設(shè)高度均在2m左右，且除了2#、3#墩蓋梁位于河道圍堰內(nèi)，可采用系梁作為支架基礎(chǔ)外，其余墩位處土質(zhì)均較好，對(duì)路基進(jìn)行簡(jiǎn)單處理并硬化后可作為支架基礎(chǔ)，同時(shí)考慮到蓋梁支架搭設(shè)時(shí)高度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)標(biāo)高實(shí)時(shí)調(diào)整，并對(duì)墩柱無任何破壞及影響，故本工程蓋梁采用滿堂鋼管支架法施工。

3 蓋梁支架設(shè)計(jì)

2#、3#墩位處蓋梁支架直接支撐在系梁上，其余墩位處等橋梁鉆孔灌注樁及墩身立柱施工完成后，在橋墩四周填筑建筑垃圾并進(jìn)行壓實(shí)，使表面平順并形成一定的坡度，處理寬度比支架搭設(shè)寬度每邊多出25 cm，在碾壓過的基礎(chǔ)上澆筑15 cm厚的C20素混凝土，然后在基礎(chǔ)四周開挖排水溝，防止水流侵入造成地基強(qiáng)度降低。采用φ48×3 mm鋼管搭設(shè)滿堂支架，橫橋向間距60cm，縱橋向間距50 cm，立桿底部縱向鋪設(shè)5×10 cm方木，立桿頂部橫桿上縱向鋪設(shè)5×10 cm方木。詳見圖1縱、橫斷面立面圖。

4 滿堂支架受力驗(yàn)算

滿堂鋼管支架，主要驗(yàn)算梁底方木（按均布受力驗(yàn)算）、方木下橫向鋼管（按集中受力驗(yàn)算）、扣件（抗滑移）、立桿（穩(wěn)定性）、地基（承載力）。根據(jù)規(guī)范，計(jì)算模板及支架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和連接的強(qiáng)度時(shí)，采用荷載設(shè)計(jì)值（荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)），計(jì)算正常使用極限狀態(tài)的變形時(shí)，采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4。

4.1 梁底5×10 cm方木驗(yàn)算（豎放，間距30 cm）

4.1.1 梁底方木標(biāo)準(zhǔn)荷載

竹膠板自重力G1k=6×0.015=0.09 kPa（永久荷載）

蓋梁混凝土自重力G2k=25×1.2= 30 KPa（永久荷載）

振搗混凝土荷載Q2k=2 kPa（可變荷載）

鋼筋自重荷載G3k=1.5×1.2=1.8 kPa（永久荷載）

4.1.2 梁底方木計(jì)算荷載（見圖2）

則梁底方木計(jì)算荷載為：

q1=[（0.09+30+1.8）×1.2+2×1.4]×0.3=12.32 kN/m

q2=（0.09+30+1.8）×0.3=9.57kN/m

4.1.3 梁底方木強(qiáng)度驗(yàn)算

5×10 cm方木截面模量W=5×102/6=83.33 cm3

截面慣性矩I=5×103/12=416.67cm4，彈性模量E=1×104MPa

Mmax=12.32×0.52/8=0.39 kN·m

σ=Mmax/W=0.385×106/83.33= 4.62 MPa<[σ]=13 MPa

故強(qiáng)度滿足要求。

4.1.4 梁底方木撓度驗(yàn)算

ωmax=== 0.0187 cm

<50/400=0.125 cm， 故撓度滿足要求。

4.2 方木下橫向鋼管（Ф48×3 mm）驗(yàn)算

4.2.1 橫向鋼管計(jì)算荷載（見圖3）

橫向鋼管受方木傳遞集中力

F1=q1×0.5=6.16 kN，F(xiàn)2=q2×0.5= 4.79 kN

4.2.2 橫向鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算

Ф48×3 mm鋼管截面模量W= 4.49 cm3

截面慣性矩I=10.78 cm4，彈性模量E=2.06×105 MPa

Mmax=6.16×0.15=0.92 kN·m

σ= Mmax/W=0.92×106/4.49×103 =204.9MPa<[σ]=215 MP

故強(qiáng)度滿足要求。

4.2.3 橫向鋼管撓度驗(yàn)算

ωmax=×（3×602-4×152）=0.133 cm<60/400=0.15 cm

故撓度滿足要求。

4.3 扣件抗滑移驗(yàn)算

R=2×F1=12.32 kN>[Rc]=8 kN， R=12.32 kN<2×[Rc]=16 kN，

故橫向鋼管與立桿必須采用雙扣件連接。

4.4 立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

Ф48×3 mm鋼管截面積A=4.24 cm2，回轉(zhuǎn)半徑i=15.9 mm

每根立桿承受的荷載N=R=12.32 kN

按強(qiáng)度計(jì)算，立桿的受壓應(yīng)力為：

σ=N/A=12320/424=29.06MPa<[σ]=215 MP

按穩(wěn)定性計(jì)算，立桿長細(xì)比λ=600/15.9=37.7，查相關(guān)手冊(cè)截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.907，則endprint

σ===32.04MPa<[σ]=215 MP

故立桿受壓穩(wěn)定性滿足要求。

4.5 立桿地基承載力驗(yàn)算

地基采用C20混凝土處理，所以fgk≥20 MPa，

Fg=Kc×fgk=1×20=20 MPa，

立桿下縱向鋪設(shè)5×10方木，則

P=N/A=12320/0.1×0.5=246.4 KPa

故地基承載力滿足要求。

5 滿堂鋼管支架搭設(shè)施工技術(shù)要求

（1）支架搭設(shè)前，地基必須進(jìn)行妥善處理，避免產(chǎn)生過大或不均勻的沉降，清理平整好搭設(shè)場(chǎng)地后，做好基礎(chǔ)四周排水措施。

（2）施工用鋼管應(yīng)使用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《直縫電焊鋼管》（GB/T 13793—2008）或《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T 3091—2008）中規(guī)定的3號(hào)普通鋼管，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700—2006）中Q235-A級(jí)鋼規(guī)定。

（3）施工用扣件應(yīng)采用可鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》（GB 15831—2006）的規(guī)定。新扣件應(yīng)有生產(chǎn)許可證、法定檢測(cè)單位的測(cè)試報(bào)告和產(chǎn)品質(zhì)量合格證。舊扣件使用前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，有裂縫和變形的嚴(yán)禁使用，出現(xiàn)滑絲的螺栓必須更換，新、舊扣件均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

（4）每根立桿底部，應(yīng)設(shè)置底座或者墊板，設(shè)在支架立桿根部的可調(diào)底座，當(dāng)伸出長度超過300 mm時(shí)，應(yīng)采取可靠措施固定。立桿應(yīng)豎直設(shè)置，2 m高度的垂直允許偏差為15 mm。立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步必須采用對(duì)接扣件連接。

（5）支架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座不大于200 mm處的立桿上，橫向掃地桿亦應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

（6）滿堂支架四邊與中間每隔四排支架立桿應(yīng)設(shè)置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置。高于4 m的支架，其兩端與中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔2步設(shè)置一道水平剪刀撐。每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6 m，斜桿與地面的傾角宜為45°～60°，剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接。

6 結(jié)語

雖然目前蓋梁施工有多種支架體系，但扣件式鋼管滿堂支架，由于具有節(jié)約木材、裝拆方便、連接牢固、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好且經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，仍是我國工程施工中應(yīng)用最廣泛的支架之一。整個(gè)支架系統(tǒng)是由立桿、縱橫向水平桿、剪刀撐、斜撐、掃地桿、底座和連接它們的鋼扣件等所組成的“空間框架結(jié)構(gòu)”，同時(shí)支架立柱的地基與基礎(chǔ)必須堅(jiān)實(shí)，具有足夠的承載能力，防止不均勻或過大的沉降。本文介紹的滿堂鋼管支架對(duì)以后同類型的蓋梁支架的施工設(shè)計(jì)和驗(yàn)算可起到參考和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 段良策.市政工程施工計(jì)算實(shí)用手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2013.

σ===32.04MPa<[σ]=215 MP

故立桿受壓穩(wěn)定性滿足要求。

4.5 立桿地基承載力驗(yàn)算

地基采用C20混凝土處理，所以fgk≥20 MPa，

Fg=Kc×fgk=1×20=20 MPa，

立桿下縱向鋪設(shè)5×10方木，則

P=N/A=12320/0.1×0.5=246.4 KPa

故地基承載力滿足要求。

5 滿堂鋼管支架搭設(shè)施工技術(shù)要求

（1）支架搭設(shè)前，地基必須進(jìn)行妥善處理，避免產(chǎn)生過大或不均勻的沉降，清理平整好搭設(shè)場(chǎng)地后，做好基礎(chǔ)四周排水措施。

（2）施工用鋼管應(yīng)使用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《直縫電焊鋼管》（GB/T 13793—2008）或《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T 3091—2008）中規(guī)定的3號(hào)普通鋼管，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700—2006）中Q235-A級(jí)鋼規(guī)定。

（3）施工用扣件應(yīng)采用可鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》（GB 15831—2006）的規(guī)定。新扣件應(yīng)有生產(chǎn)許可證、法定檢測(cè)單位的測(cè)試報(bào)告和產(chǎn)品質(zhì)量合格證。舊扣件使用前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，有裂縫和變形的嚴(yán)禁使用，出現(xiàn)滑絲的螺栓必須更換，新、舊扣件均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

（4）每根立桿底部，應(yīng)設(shè)置底座或者墊板，設(shè)在支架立桿根部的可調(diào)底座，當(dāng)伸出長度超過300 mm時(shí)，應(yīng)采取可靠措施固定。立桿應(yīng)豎直設(shè)置，2 m高度的垂直允許偏差為15 mm。立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步必須采用對(duì)接扣件連接。

（5）支架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座不大于200 mm處的立桿上，橫向掃地桿亦應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

（6）滿堂支架四邊與中間每隔四排支架立桿應(yīng)設(shè)置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置。高于4 m的支架，其兩端與中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔2步設(shè)置一道水平剪刀撐。每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6 m，斜桿與地面的傾角宜為45°～60°，剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接。

6 結(jié)語

雖然目前蓋梁施工有多種支架體系，但扣件式鋼管滿堂支架，由于具有節(jié)約木材、裝拆方便、連接牢固、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好且經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，仍是我國工程施工中應(yīng)用最廣泛的支架之一。整個(gè)支架系統(tǒng)是由立桿、縱橫向水平桿、剪刀撐、斜撐、掃地桿、底座和連接它們的鋼扣件等所組成的“空間框架結(jié)構(gòu)”，同時(shí)支架立柱的地基與基礎(chǔ)必須堅(jiān)實(shí)，具有足夠的承載能力，防止不均勻或過大的沉降。本文介紹的滿堂鋼管支架對(duì)以后同類型的蓋梁支架的施工設(shè)計(jì)和驗(yàn)算可起到參考和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 段良策.市政工程施工計(jì)算實(shí)用手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2013.

σ===32.04MPa<[σ]=215 MP

故立桿受壓穩(wěn)定性滿足要求。

4.5 立桿地基承載力驗(yàn)算

地基采用C20混凝土處理，所以fgk≥20 MPa，

Fg=Kc×fgk=1×20=20 MPa，

立桿下縱向鋪設(shè)5×10方木，則

P=N/A=12320/0.1×0.5=246.4 KPa

故地基承載力滿足要求。

5 滿堂鋼管支架搭設(shè)施工技術(shù)要求

（1）支架搭設(shè)前，地基必須進(jìn)行妥善處理，避免產(chǎn)生過大或不均勻的沉降，清理平整好搭設(shè)場(chǎng)地后，做好基礎(chǔ)四周排水措施。

（2）施工用鋼管應(yīng)使用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《直縫電焊鋼管》（GB/T 13793—2008）或《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T 3091—2008）中規(guī)定的3號(hào)普通鋼管，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700—2006）中Q235-A級(jí)鋼規(guī)定。

（3）施工用扣件應(yīng)采用可鍛鑄鐵制作的扣件，其材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管腳手架扣件》（GB 15831—2006）的規(guī)定。新扣件應(yīng)有生產(chǎn)許可證、法定檢測(cè)單位的測(cè)試報(bào)告和產(chǎn)品質(zhì)量合格證。舊扣件使用前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，有裂縫和變形的嚴(yán)禁使用，出現(xiàn)滑絲的螺栓必須更換，新、舊扣件均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。

（4）每根立桿底部，應(yīng)設(shè)置底座或者墊板，設(shè)在支架立桿根部的可調(diào)底座，當(dāng)伸出長度超過300 mm時(shí)，應(yīng)采取可靠措施固定。立桿應(yīng)豎直設(shè)置，2 m高度的垂直允許偏差為15 mm。立桿接長除頂層頂步可采用搭接外，其余各層各步必須采用對(duì)接扣件連接。

（5）支架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座不大于200 mm處的立桿上，橫向掃地桿亦應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

（6）滿堂支架四邊與中間每隔四排支架立桿應(yīng)設(shè)置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置。高于4 m的支架，其兩端與中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔2步設(shè)置一道水平剪刀撐。每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6 m，斜桿與地面的傾角宜為45°～60°，剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接。

6 結(jié)語

雖然目前蓋梁施工有多種支架體系，但扣件式鋼管滿堂支架，由于具有節(jié)約木材、裝拆方便、連接牢固、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好且經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，仍是我國工程施工中應(yīng)用最廣泛的支架之一。整個(gè)支架系統(tǒng)是由立桿、縱橫向水平桿、剪刀撐、斜撐、掃地桿、底座和連接它們的鋼扣件等所組成的“空間框架結(jié)構(gòu)”，同時(shí)支架立柱的地基與基礎(chǔ)必須堅(jiān)實(shí)，具有足夠的承載能力，防止不均勻或過大的沉降。本文介紹的滿堂鋼管支架對(duì)以后同類型的蓋梁支架的施工設(shè)計(jì)和驗(yàn)算可起到參考和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1] JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 段良策.市政工程施工計(jì)算實(shí)用手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2013.