连续箱梁碗扣式满堂支架现浇施工技术及受力验算

夏刚 1972年出生，男，重庆人，现任重庆园业实业有限公司总工程师，大学本科。

摘要：本文通过重庆市南川区工业园区横一路道路工程K1+745大桥上构连续箱梁采用碗扣式满堂支架现浇的施工实例，详细叙述了满堂支架的方案设计及搭设、预压等施工工艺和方法，并对支架结构进行了受力验算，以确保施工安全。期望能对相类似工程的施工起到借鉴意义，和对碗扣支架的应用起到推广作用。

关键词：箱梁满堂支架现浇碗扣式管件受力验算

1 工程概况

重庆市南川区工业园区横一路道路工程K1+745大桥设计起点K1+694.46，终点K1+795.54，全长101.08m。本桥为半幅桥，按路基宽度左幅跨越龙岩河，设置5×20m钢筋混凝土连续箱梁，右幅路基在中分带处设置路肩挡墙。全桥平面位于直线上，在K1+735.5～K1+795.54段桥面宽度为18.5m，在K1+694.46～K1+715.5段加宽3m，K1+715.500～K1+735.5段为加宽渐变段。

下部结构0号桥台，5号桥台采用轻型桥台；1～4号桥墩采用柱式墩，基础采用桩基础。

上部构造箱梁采用斜腹式双箱双室截面，跨中左箱梁顶板宽9.25～12.25m，底板宽5.85～8.85m，梁高1.3m，顶板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚度为0.5m；跨中右箱梁顶板宽9.25m，底板宽5.85m，梁高1.3m，顶板厚0.22m，底板厚0.2m，腹板厚度为0.5m；端部设1.1m宽端横梁，墩顶设1.5m宽中横梁。典型跨中横断面如图1所示。

图1箱梁横断面示意图（单位：cm）

2 碗扣式满堂支架的设计

K1+745大桥桥墩高度仅为9.5～11.0m，经对大桥进行实地勘察，了解到桥址处地质条件较好，且桥位下没有障碍物，箱梁现浇具备满堂支架的施工条件。

经过对多种现浇的支架方案进行技术及经济等方面的综合比选，最终满堂支架选用具有多功能、高效率、通用性强、拆卸方便的碗扣式管架。

在大桥左侧设置围堰，阻止河水流入施工场地，围堰后挖除支架处地基的较弱地层，然后采用砂砾分层回填并压实，然后浇注厚25cm的C20混凝土垫层作支架的基础。

梁底板下支架的立杆纵横间距均采用60cm，横杆采用层距120cm。两侧翼板下立杆横向间距为90cm，纵向间距为60cm，横杆层距120cm。在碗扣支架立杆顶部装可调顶托，以调整底模标高。顶托上设I16工字钢纵梁，间距60cm，在工字钢纵梁上铺设横向15cm×15cm方木，间距30cm，作为横梁兼梁底找平层，再在横梁上铺设厚1.8cm竹胶板作为箱梁底模。

支架的平均高度约为8.9m，最高10.8m，为确保支架的整体稳定性，在支架纵向两侧及中部每隔3排设一道剪刀撑，横向每4.2m（即每7排支架）设一道剪刀撑。满堂支架布置如图2、图3所示。

图2满堂支架布置平面图

图3满堂支架布置立面图

3 施工工艺及方法

3.1 基底处理

沿大桥在左侧设置一道围堰，阻止河水流入施工场地，围堰用麻袋盛放松散粘土填码，围堰顶面宽2m，高出施工时水位1m以上。然后清除围堰内河床上的淤泥及承载力软弱的岩土，采用砂砾分层回填，压路机碾压密实，最后再上浇筑25cm厚C20砼垫层作为支架的基础。砼硬化面宽度比架体加宽1m，砼面标高比施工时水位高50cm。

3.2 测量放样

在砼垫层面上放出箱梁的竖向投影线，用白油漆画出标志线，根据投影线定出箱梁的中心线，由中心线向两侧按设计要求对称布设碗扣支架。

3.3 支架安装

立杆垫板采用槽钢，槽钢根据立杆位置横向布设，要使立杆处于槽钢中心，放置时要使槽钢垫板平整、牢固，底部无悬空现象。

根据设计方案的立杆及横杆的组合，从作业面的一端开始，按从底部向顶部的顺序安装支架构件，并仔细调整立杆垂直度和位置，立杆垂直度、横杆两端的高差要符合规范要求。一层立杆、横杆安装完后再进行下一层立杆和横杆的安装，直至顶层，最后安放顶托，并依设计将顶托调至需要的标高位置。为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安放，顶托伸出量一般控制在30cm以内为宜。

立杆和横杆安装完毕后，及时安装纵横向剪刀撑，以保证支撑系统的整体稳定性。在支架纵向两侧及中部每隔3排设一道剪刀撑，横向每4.2m（即每7排支架）设剪刀撑一道。剪刀撑在整个立面长度及宽度内连续设置，每道剪刀撑跨越立杆不小于4跨，且不小于6m，与地面倾角成45°，剪刀撑采用搭接接长，用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆上。

3.4 纵横梁

顶托标高调整完毕后，在其上安放I16工字钢纵梁，然后采用15cm×15cm方木，间距30cm置于工字钢上作横梁，最后根据放样出的中线面铺18mm厚竹胶板作箱梁底模。

3.5 支架预压

为消除支架、支撑方木和模板的非弹性变性和地基的压缩沉降影响，有利于箱梁的线形控制，同时检查支架的安全性，确保施工安全。在箱梁底模及外模安装完毕后进行支架预压施工。预压重量为箱梁的自重加施工荷载的100%。预压重量布设按箱梁施工过程中最不利状况进行考虑。

先利用箱梁底模下的可调顶托调整预拱度，完成后即可进行预压试验。荷载采用袋装砂堆载的等载预压方法。箱梁支架及模板在预压过程中需观测5个断面共40个观测点，观测位置设在每跨的L/4、L/2处及两端墩顶支座处，每组分别在翼缘板、腹板处设置观测点8个。

在完成观测点的布设后用水准仪测量出各观测点初始高程读数，并做好记录。然后按设计分三级进行加载预压试验。

第一级加载模式加载至荷载的50%，主要模拟完成底板、腹板钢筋、预应力筋、内模安装、顶板翼缘钢筋、预应力筋的安装等施工过程，其荷载按均布于底板上考虑。第二级加载模式加载至荷载的75%，是模拟底板砼、腹板砼、顶板、翼缘板砼已形成一定施工梯度的全断面浇筑，同时顶、底、翼缘板砼在跨中断面的最不利受力状态。第三级加载模式加载至荷载的100%，是模拟箱梁砼完成浇灌的状况。

要全过程进行观测，未经观测不能加载下一级荷载。每完成一级加载应暂停一段时间，进行测量，并对满堂支架进行检查，发现异常情况停止加载，及时分析，采取相应措施。

完成第三级加载后持荷观测24小时，每小时观测一次，并做好记录，若发现异常应及时上报，进行应急处理。

卸载观测是“加载预压”的重要一环，通过各级卸载测量数据值推算出满堂支架在各级荷载作用下的弹性变形量与残余变形量。卸载观测过程与加载观测过程相反，卸载时每完成一级卸载均待观察完成、做好记录再卸下一级荷载。

最后根据预压的测试数据，对满堂支架在使用过程中的安全性、可靠性进行评估，算出地面沉降、支架的弹性和非弹性变形数值。根据各点对应的弹性变形数值及设计预拱度调整模板的高程。

5 支架各结构受力验算

5.1 荷载分类

1）施工人员、设备及模板支架自重：q1=3.0KN/m2

2）混凝土振捣荷载：q2=2.0KN/m2

3）混凝土倾倒荷载：q3=2.0KN/m2

4)以最不利荷载位置进行检算，经对梁体结构尺寸及支架类型进行分析，连续箱梁施工时的荷载基本作用于箱梁底板下部的支架，并设箱梁的施工荷载为均匀作用在支架上的均布荷载，因箱梁砼总计1214.2m3，箱梁底板范围的垂直投影面积为1540m2，则箱梁施工时作用于支架的均布荷载为q4=1214.2×26/1540=20.5KN/m2。