郑信勇

1 工程概况

西安市三环路系统西三环C02标段科技路分离式立交桥。桥梁全长131.12 m，上部结构采用单箱三室，梁高1.4 m，箱梁顶板全宽17.0 m，翼缘板悬臂长度2.50 m，底板全宽12.0 m，悬臂端部厚0.15 m，根部厚0.45 m，顶板厚0.20 m，底板厚0.20 m～0.40 m，腹板厚0.35 m～0.50 m，端横梁宽1.5 m，中横梁宽2.0 m。下部采用双柱式桥墩，工字形承台，钻孔灌注桩基础。箱梁混凝土设计标号为C50。

箱梁采用满堂支架现浇施工，首先现浇1跨～3跨，待混凝土达到90%，张拉1跨～3跨的预应力束，预应力束采用两端张拉，张拉完成后，再现浇4跨～5跨，待混凝土强度达到90%，张拉4跨～5跨的预应力束，预应力束采用单端张拉。

2 施工方法

2.1 满堂支架基底处理

为提高地基承载力及避免地基不均匀沉降，确保箱梁支撑体系稳定，需对支架搭设范围内地基进行加固处理。处理范围为箱梁投影线向外2 m，首先对地基进行整平、翻松30 cm，待含水量合适的时候用18 t振动压路机进行碾压，使其压实度达到96%以上。然后浇筑20 cm厚C10混凝土基础。同时在投影线外侧位置开挖纵桥向畅通的排水沟，排水沟深度为0.2 m，每隔20 m～30 m设置一集水坑(50×50×50)cm，以便将雨水及施工用水及时排出，减少对地基的不良影响。

2.2 支架布置

支架采用φ48×3.5 mm扣件式钢管支架，支架高度为3 m～9 m。在桥墩两侧各2 m长度范围按照60 cm×40 cm布置立杆(纵向×横向)，其余范围按照60 cm×60 cm布置立杆，水平横杆按照120 cm步距布置，中间纵横向每5 m在横断面设连续剪刀撑，两侧面及端面分别设置剪刀撑，每4.5 m高设置一道水平剪刀撑。竖向调节钢管扣件全部采用3个扣件扣住。为了保证扣件的受力满足设计及规范要求，均需在立杆下段添加一根纵向扫地管。

2.3 支架及基础承载力计算

2.3.1 桥墩两侧2 m范围内支架及扣件受力计算

在桥墩两侧各2 m范围内拟按照60 cm×40 cm布置立杆(纵向×横向)，箱梁底宽为12 m，该位置一侧长度为2.0 m。对该位置进行支架检算:

1)该断面面积为:A=16.8 m2。

钢筋混凝土重量按26 kN/m3计。

每延米重量为:16.8×1×26=436.8 kN。

单位面积承重为:q1=436.8 kN/(12×1)=36.4 kN/m2。

则单根承载力为:36.4 kN/m2×0.6×0.4=8.736 kN/根。

2)底模及内模构造荷载，取q2=5 kN/m2。

3)脚手板自重:q3=0.35 kN/m2(按表4.2.1-1取值)。

4)栏杆与挡脚板自重:q4=0.14 kN/m2(按表4.2.1-2取值)。

5)扣件式钢管支架自重(按最长9 m高度计算)。

a.立杆自重(采用φ48×3.5 mm钢管单位重量为3.84 kg/m):

6)施工活荷载(参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，为3 kN/m2，基于安全考虑按4 kN/m2取值)。

q6=4 kN/m2。

7)单根钢管设计轴向力。

荷载组合:

施工恒载:

8)钢管支架的稳定性检算。

查表5.1.7可得单根钢管截面面积(基于安全考虑按0.8的折减系数计):A=489×0.8=391.2 mm2;回转半径:i=1.58 cm。

由于λ=l0/i=(h+2a)/i=(120+2×40)/1.58=127。

查得 φ=0.412。

N/(φ×A)=14569/(0.412×391.2)=90.4 MPa＜205 MPa(查表5.1.6 Q235钢管容许应力为205 MPa)。

根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性符合要求，安全系数为205/90.4=2.27。

根据当地气象资料显示基本风压小于0.35 kN/m2验算脚手架立杆的稳定性时未考虑风荷载作用。

9)扣件受力分析。

对于底板及腹板位置的钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用3个扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算:

从整体验算结果可知:

单根钢管承载力为:14.569 kN/根。

单个扣件受力为:14.569/3=4.9 kN/个。

根据《规范》表5.1.7中知:直角扣件、旋转扣件(抗滑)承载力设计值为8.0 kN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为:8/4.9=1.63。

2.3.2 桥梁正常段支架受力计算

除在桥墩两侧各2 m范围内按照50 cm×30 cm布置立杆，其他段均按照正常段60 cm×60 cm(纵向×横向)布设立杆，箱梁底宽为12 m，该位置长度为22 m。对该位置进行支架检算:

1)该断面面积为:A=10.8 m2。

钢筋混凝土重量按26 kN/m3计。

每延米重量为:10.8×1×26=280.8 kN。

单位面积承重为:q1=280.8 kN/(12×1)=23.4 kN/m2。

则单根承载力为:23.4 kN/m2×0.6×0.6=8.424 kN/根。

2)底模及内模构造荷载，取q2=5 kN/m2。

3)脚手板自重:q3=0.35 kN/m2(按表4.2.1-1取值)。

4)栏杆与挡脚板自重:

假如大多数学生画得像老师，这是好事，说明师生传承有序，文脉相通，香火接续。问题是，当下的学生作品，几乎个个不像老师，业界以不像老师为荣，以像老师为耻。

q4=0.14 kN/m2(按表4.2.1-2取值)。

5)扣件式钢管支架自重(按最长9 m高度计算)。

a.立杆自重(采用φ48×3.5 mm钢管单位重量为3.84 kg/m):

q51=0.0384 kN/m×9 m=0.346 kN/根。

b.可调托座:

q52=0.045 kN/m×1个=0.045 kN/根。

c.横杆自重:

q53=0.0384 kN/m×8×(0.6+0.6)=0.369 kN/根。

d.扣件自重:

q54=0.0132 kN/m×(8×2+3)个=0.251 kN/根。

对接扣件:

q55=0.0184 kN/m×1个=0.0184 kN/根。

扣件式钢管支架自重:

6)施工活荷载(参照规范4.2.2表中结构脚手架施工均布活荷载标准值，为3 kN/m2，基于安全考虑按4 kN/m2取值)。

q6=4 kN/m2。

7)单根钢管设计轴向力。

荷载组合:

施工恒载:

活荷载:

NQK=q6×0.6×0.6=4×0.6×0.6=1.44 kN/根。

轴向力:

8)钢管支架的稳定性检算。

查表5.1.7可得单根钢管截面面积(基于安全考虑按0.8的折减系数计):A=489×0.8=391.2 mm2;回转半径:i=1.58 cm。

由于 λ=l0/i=(h+2a)/i=(120+2×40)/1.58=127。

查得 φ=0.412。

N/(φ×A)=15730/(0.412×391.2)=97.6 MPa＜205 MPa(查表5.1.6 Q235钢管容许应力为205 MPa)。

根据以上计算可知，钢管立杆的稳定性符合要求，安全系数为205/97.6=2.10。

根据当地气象资料显示基本风压小于0.35 kN/m2，验算脚手架立杆的稳定性时未考虑风荷载作用。

9)扣件受力分析。

对于底板及腹板位置钢管均采用搭接控制标高，主要依靠扣件进行受力，现我部施工的搭接全部采用3个扣件搭接，现对扣件抗滑力进行验算:

从整体验算结果可知:

单根钢管承载力为:15.73 kN/根。

单个扣件受力为:15.73/3=5.2 kN/个。

根据《规范》表5.1.7中知:直角扣件、旋转扣件(抗滑)承载力设计值为8.0 kN，所以扣件抗滑符合要求，安全系数为:8/5.2=1.54。

2.3.3 地基承载力计算

按最不利位置计算荷载组合，单根钢管轴向力为:

轴向力:

由于钢管以60 cm×40 cm布置，单位面积荷载为:

14.569/(0.6×0.4)=60.7 kN/m2。

即60.7×1000/(9.8×100×100)=0.619 kg/cm2。

通过对地基进行压实后，浇筑20 cm厚C10混凝土基础，承载力可以满足要求。

2.4 支架搭设

所有构配件必须采用经检验合格的，且应按品种、规格分类，堆放整齐、平稳，堆放场地不得有积水。

在地基处理完毕待基础混凝土强度形成后方可进行支架搭设，每搭完一步脚手架后，应校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度。

2.5 支架预压

预压分支架基础预压和支架预压。

2.5.1 支架基础预压

预压荷载按1.2倍(混凝土结构恒载+钢管支架重+模板重)，预压范围按混凝土结构投影两侧各加宽1 m，在预压范围内划分成若干个预压单元，加载沿混凝土结构纵横向对称进行加载，加载采用一次性加载。根据布设的沉降监测点连续24 h的沉降量平均值小于1 mm或者各监测点连续72 h的沉降量平均值小于5 mm，视为支架基础预压合格。

2.5.2 支架预压

支架预压应在支架基础预压合格后进行，加载范围为结构物实际投影，预压荷载按1.1倍(箱梁结构物恒载+模板重量)，根据荷载分布情况事先把预压平台划分成若干个预压单元，并在箱梁1/4跨径处布置一个监测断面(对称布置5个点，在支架的顶、底部对应位置也应布点)作为沉降监测点，在支架预压过程中对支架的沉降量进行观测，支架预压按预压单元分3级进行加载，(即60%，80%，100%)，每级加载完成后应先停止下一级加载，并每间隔12 h对支架沉降量进行一次观测，沉降量小于2 mm时，再进行下一级加载。

2.6 拆除

混凝土浇筑完强度满足要求后方可拆卸模板和支架，拆除支架时，应符合下列规定:

1)拆除顺序和措施，经监理工程师批准后方可实施;2)拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。

3 结语

通过满堂支架在西三环C02标段科技路桥中的实际应用，上述控制措施科学、合理，在安全、质量、进度方面都达到了预期的阶段目标。

[1]JGJ 130-2001，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]JGJ T194-2009，钢管满堂支架预压技术规程[S].

[3]GB 50005-2003，木结构设计规范[S].

[4]党新义.满堂支架现浇预应力箱梁施工技术[J].山西建筑，2010，36(14):300-301.