陳志海

（中鐵十八局集團(tuán)市政工程有限公司 天津 300222）

1 引言

橋梁現(xiàn)澆箱梁施工中，模板支撐體系往往作為整個現(xiàn)澆箱梁施工過程中的危險性較大的一個工程部分，其結(jié)構(gòu)的安全性關(guān)系到整個橋梁建設(shè)的質(zhì)量和安全。橋梁現(xiàn)澆過程中的垮塌主要是模板支撐體系的垮塌，因其規(guī)模大、范圍廣、高度高，一旦發(fā)生事故，就是群死群傷的較大事故或重大事故。因此，保證模板鋼管支撐體系施工安全對建設(shè)工程順利完成至關(guān)重要。

隨著橋梁的超高度、大空間、大跨度、超重度的建設(shè)，比較成熟的模板支撐體系，如扣件式、碗扣式以及門式鋼管模板支架，均因質(zhì)量日益下降的問題，已不能滿足建設(shè)工程的全部需求。此時，盤口支架特點有承載能力大、穩(wěn)定性好、搭設(shè)方便、施工效率高、搭設(shè)完成后的架體規(guī)范、整齊，美觀，在大型橋梁建設(shè)工程中逐漸被廣泛應(yīng)用。

2 工程概況

鷹潭市余信貴大道工程東起于K13+000 處，終點位于K17+999.221 處，全長約5km，跨東外環(huán)路主線橋為雙幅預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，位于直線段，橋跨結(jié)構(gòu)布置為第一聯(lián)（2×30）+第二聯(lián)（30+40+30）+第三聯(lián)（2×30）m，橋?qū)?×13.5m，梁高2.0m，2%橫坡，1#～6#墩為獨柱花瓶墩，0#、7#臺為一字輕型橋臺。主梁為單箱雙室截面，頂板厚25cm，底板厚22cm，腹板厚45cm；加厚段腹板厚第一、三聯(lián)65cm，第二聯(lián)70cm；翼緣板端厚20cm，根部厚50cm。本項目橋梁現(xiàn)澆箱梁采用滿堂支架現(xiàn)澆施工。

3 支架搭設(shè)方案

根據(jù)現(xiàn)澆箱梁施工環(huán)境、凈空高度、工期、地質(zhì)、承重荷載、安全、質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)等多方面比選，選用新型盤扣式滿堂支架體系，支架布置圖如圖3、圖4 所示。

圖1 （2×30）m 橋跨30m 跨主梁立面與平面圖/cm

圖2 主梁跨中箱梁截面/cm

圖3 東外環(huán)路跨線橋箱梁第一聯(lián)30m 橋跨滿堂支架立面圖/cm

圖4 箱梁滿堂支架橫斷面圖/cm

支架及模板搭設(shè)布置：

（1）支架采用Q345B 的60 系列，壁厚3.2mm，單個桿件極限承載力為150kN 的盤扣支架。

（2）立桿布置：橫橋向翼緣區(qū)域間距1.2m、腹板0.9m、箱室下1.2m；縱橋向臺身、墩柱處2m 范圍內(nèi)間距0.9m、箱室段1.2m；水平桿步距1.5m，支架頂層水平桿步距1.0m。支架根據(jù)橋梁縱坡及可調(diào)底、頂托的調(diào)節(jié)高度分段布置，段與段之間用直徑Φ48mm，壁厚3.0mm 鋼管扣件連接牢固。

（3）箱梁底模、外側(cè)模及翼緣板模板均采用15mm 厚優(yōu)質(zhì)木膠合板。

（4）主龍骨采用I12.6 型工字鋼，縱橋向布置，間距同支架橫向間距。

（5）次龍骨采用9cm×9cm 方木橫橋向布置，臺身、墩柱處實心段滿鋪方木，箱梁腹板加厚段間距20cm，中間標(biāo)準(zhǔn)段間距25cm，翼緣板30cm。

（6）考慮箱梁外側(cè)美觀，邊腹板模板不設(shè)對拉螺桿加固，邊腹板外側(cè)設(shè)上中下三排模斜撐腳手管，縱距60cm，上下可根據(jù)箱室高度適當(dāng)調(diào)整。內(nèi)外模均使用帶頂托的普通腳手管對撐加固，內(nèi)腹板可設(shè)對拉螺桿，且使用腳手管對撐加固。

（7）采用12mm 木膠合板做內(nèi)模，次龍骨采用9cm×9cm 方木，間距30cm，豎向布置；用直徑Φ48mm，壁厚3.0mm 雙鋼管或方木做主龍骨，橫向布置，上下各一道，倒角部位用腳手管撐牢固。

（8）箱室內(nèi)頂模支架采用Φ48mm 碗口件或腳手管，橫向間距按照箱室寬度布設(shè)，間距不大于90cm；縱向間距1.2m，可根據(jù)箱內(nèi)尺寸作適當(dāng)調(diào)整。支架上設(shè)直徑Φ48mm、壁厚3.0mm 雙鋼管或方木做主龍骨，橫橋向布置，次龍骨縱橋向布置，間距30cm。

（9）剪刀撐布置：支架的縱橋向、橫橋向及四周按規(guī)范每隔5 跨設(shè)置。

（10）模板四周設(shè)鋼管防護(hù)圍欄，高度不小于1.2m。

（11）支架采用橋下路面基層作為支撐基礎(chǔ)。

4 現(xiàn)澆箱梁支架驗算

根據(jù)混凝土箱形截面的自重分布、施工人員、機(jī)具設(shè)備、橋下凈空、桿件承載力等合理布設(shè)后對滿堂支架進(jìn)行立桿、主龍骨、次龍骨、面板及地基承載力這幾方面進(jìn)行計算，以保證模板支架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及基礎(chǔ)承載力滿足荷載要求。

4.1 計算參數(shù)

4.1.1 計算荷載

根據(jù)本橋現(xiàn)澆箱梁的結(jié)構(gòu)特點，箱梁支架驗算按照東外環(huán)跨線橋箱梁高度2.0m 計算支架受力，為了保證架體安全，計算以橫梁實心段、底、頂板加厚等最大截面面積分別計算受力情況。在施工過程中將涉及到以下荷載形式：

（1）鋼筋混凝土自重取a=26kN/m3；

（2）支撐結(jié)構(gòu)荷載模板：：b1=0.5kN/m2；模板及龍骨：b2=0.5kN/m2；模板及主龍骨：b3=1kN/m2；

（3）施工人員、機(jī)具荷載：c=2.5kN/m2；

（4）混凝土傾倒及振搗荷載：d=2kN/m2；

（5）支架自重（5m）：e=0.6kN/m2。

荷載組合系數(shù)為恒載取1.2，活載取1.4。

4.1.2 材料特性

現(xiàn)澆箱梁支架所用材料物理特性如表1 所示。

表1 現(xiàn)澆箱梁支架所用材料物理特性

4.2 底模板計算

梁體腹板處模板受力最大，按箱室與橫梁交界處加厚段箱室斷面，底模木膠合板按15mm 厚考慮，取1m寬作為計算單元，混凝土面積1.64m2，方木中心距取25cm，最大自重荷載為a=26×1.64=42.64kN/m2；

荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=（a+b1）×1=43.1kN/m；設(shè)計值：q2=[1.2×(a+b1)+1.4×(c+d)]×1=58.0kN/m；

底模板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑L=250mm。

強(qiáng)度驗算：Mmax=0.1×q2×L2=0.1×58.0×0.25×0.25=0.36kN·m；

σ=Mmax/W=0.36×106/37500=9.7MPa＜fm=13MPa，滿足。

撓度驗算：取q1，計算跨徑按凈距16cm 計算，因此，撓度值為：

wmax=0.677×q1×L4/100EI=0.14mm＜L/400=0.4mm，滿足。

翼緣板平均厚度0.35m，荷載遠(yuǎn)小于箱室腹板，方木間距取0.3m。

圖5 箱梁1m 寬計算單元圖示

4.3 次龍骨計算

次龍骨為9cm×9cm 方木，橫橋向布置，橫梁實心段間距0.1m 滿鋪，加厚段取0.2m、中間標(biāo)準(zhǔn)箱段0.25m。按最不利情形考慮，實心段次龍骨最為不利，因此對實心段次龍骨進(jìn)行計算。梁體實心段按照2.0m 厚混凝土，最大支撐跨徑1.2m 計算次龍骨，方木間距0.10m，最大自重荷載為a=26kN/m3×2m=52kN/m2：

荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=(a+b2)×0.1=5.3kN/m；設(shè)計值：q2=[1.2×(a+b2)+1.4×(c+d)]×0.1=6.9kN/m；

按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑L=1200mm。

強(qiáng)度驗算：Mmax=0.1×q2×L2=0.1×6.9×1.2×1.2=1.0kN·m；

σ=Mmax/W=1.0×106/121500=8.2MPa＜fm=13N/mm2，滿足。

剪力驗算：Vmax=0.6×q2×L=0.6×6.9×1.2=5.0kN；

τ=3V/2bh=3×5000/(2×90×90)=0.9N/mm2＜1.5N/mm2，滿足。

撓度驗算：wmax=0.677q1L4/100EI=0.677×6.9×1 2004/100EI=1.5mm＜L/400=3 mm，滿足。

4.4 主龍骨計算

從支架布置平面圖可看出，橋臺位置箱梁實心段下主龍骨有38cm 長，為受荷載最大。為保證安全、簡化計算，跨徑0.9m 內(nèi)均按2.0m 厚實心段計算，主龍骨間距1.2m，最大自重荷載為a=26kN/m3×2m=52kN/m2；

荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)值：q1=(a+b3)×1.2=63.6kN/m；設(shè)計值：q2=[1.2×(a+b3)+1.4×(c+d)]×1.2=83.9kN/m。

按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑L=900mm：

強(qiáng)度驗算：Mmax=0.1×q2×L2=0.1×83.9×0.9×0.9=6.8kN·m；

σ=Mmax/W=6.8×106/72700=93.5MPa＜fm=205MPa，滿足。

剪力驗算：Vmax=0.6×q2×L=0.6×83.9×0.9=45.3kN；

工字鋼主要剪力分布在腹板上，可假設(shè)剪力由整個腹板承受，則

τ=Vmax/A=45.3×103/103.2/5=87.8MPa≤fv=125MPa，滿足。

撓度驗算：wmax=0.677q1L4/100EI=0.677×63.6×9004/100EI=0.31mm＜L/400=2.25mm，滿足要求。

4.5 支架立桿穩(wěn)定性計算

從主龍骨受力及支架布置圖可看出，邊腹板立桿受力最大，橫距0.9m、縱距1.2m，最大自重荷載為a=26kN/m3×1.45 m2/0.9m=41.9kN/m2。

（1）不組合風(fēng)荷載時立桿穩(wěn)定性計算

立桿軸向力標(biāo)準(zhǔn)組合值：N=(1.2(a+b3+e)×0.9×1.2=56.4kN；

單桿設(shè)計軸力：N=(1.2(a+b3+e)+1.4(c+d))×0.9×1.2=63.2kN；

立桿計算長度l0確定:按照l0=ηhl0=h′+2Kα，兩個公式分別計算：η水平桿步距1.5m 取1.2；h取1.5m；α取最大值0.65m；K取0.7；h′頂層水平桿步距取1.0m，經(jīng)計算取最大值1.91m。

立桿長細(xì)比計算：λ=l0/i=191/2.01=95，查規(guī)范附錄D 表，φ=0.512；

立桿穩(wěn)定性計算：N/φA=63.2/(0.512×5.71)=216N/mm2，滿足要求。

（2）組合風(fēng)荷載時立桿穩(wěn)定性計算

作用在支架上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk按ωk=μzμsω0公式計算。查表，μz取1.0；ω0取0.3。

μs支架風(fēng)荷載體型系數(shù)，將支架視為桁架，按相關(guān)規(guī)范規(guī)定計算。

支撐架的擋風(fēng)系數(shù)ψ=1.2An/(l a×h)=1.2×0.2/（1.2×1.5）=0.13；

式中：An為一步一跨范圍內(nèi)擋風(fēng)面積An=(l a+h)×d=0.16；

la立桿間距1.2m，h步距1.5m，d立桿外徑6cm，0.325 每平斜撐長度。

單排架無遮攔體形系數(shù)：μst=1.2ψ=1.2×0.16=0.19；

多排支撐架體形系數(shù)：μs=μst×（1 -η14）/(1 -η)=1.5；

則ωk=μzμsω0=1×1.5×0.3=0.45kN/m2；

立桿荷載標(biāo)準(zhǔn)值(按8m 高計）：Nωκ=PwkH2/B=0.45×1.2×8×8/14.1=2.5kN；

考慮風(fēng)荷載作用，立桿軸向力設(shè)計值：

N=(1.2 (a+b3+e)+0.9×1.4(c+d+Nωκ))×0.9×1.2=65 .9 kN；

立桿段彎矩設(shè)計值：Mw=0.9×1.4Mwk=0.9×1.4×Wklah2/10=0.15kN·m；

4.6 地基承載力計算

立桿底部基礎(chǔ)承載力：Pk=Nk/Ag

式中Ag—可調(diào)底座板對應(yīng)的基礎(chǔ)底面積(按照45°計算)，按25cm 厚混凝土計算，則

Ag=0.64×0.64=0.41m2；

Nk—立桿的軸向力標(biāo)準(zhǔn)組合值，由上述計算可知Nk=56.4kN；

則Pk=56.4/0.41=137.7kN/m2；地基承載力應(yīng)大于150KPa 滿足要求，基礎(chǔ)硬化前加強(qiáng)檢測。

5 結(jié)語

本文通過跨東外環(huán)路主線橋現(xiàn)澆箱梁工程，根據(jù)現(xiàn)澆箱梁施工環(huán)境、凈空高度、工期、地質(zhì)、承重荷載、安全、質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)等多方面比選，選用新型盤扣式滿堂支架體系進(jìn)行支架設(shè)計。箱梁現(xiàn)澆支架按一次澆筑成型設(shè)計，根據(jù)混凝土自重荷載分布、施工荷載、橋下凈空、桿件承載力等合理布設(shè)。最后，對盤扣式滿堂支架進(jìn)行立桿、主龍骨、次龍骨、面板及地基承載力這幾方面進(jìn)行檢算，保證整個模板支架從設(shè)計、搭設(shè)、橋梁施工全過程中具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及基礎(chǔ)承載力，可為類似工程提供借鑒。