承插型盘扣式钢管支架在现浇箱梁中的应用

2021-04-01杨俊魏明利

工程建设与设计 2021年15期

杨俊，魏明利

（1.中交二航局第一工程有限公司，武汉430080；2.中交二航局建筑科技有限公司，武汉430080）

1 工程概况

武汉市仙女山路工程2 号桥全长1 446.773 m，其中主线桥S4、S5 联为跨湖段水上箱梁支架施工，施工难度为全桥最大，S4 联上部为等截面预应力箱梁，跨径3×30 m，桥宽为25 m，梁高为2 m。S5 联为变高变宽预应力混凝土连续梁，跨径6×40 m，左幅桥宽为16.5～22.493 m，右幅桥宽为16.5～22.5 m，主梁支点、跨中的梁高分别为3.5 m、2 m，施工均采用盘扣式支架。

2 承插型盘扣式钢管支架的材料介绍

2.1 主要材料

以Q345 钢材、φ60 mm×3.2 mm 钢管为原材料，并按图纸要求搭建盘扣式支架，所用的各杆件均得到热镀锌防腐处理，防腐性能良好。

2.2 结构形式

盘扣节点含连接盘、水平杆杆端扣接头和斜杆杆端扣接头3 部分。其中，杆端扣接头采用的是插销形式，其外表面与水平杆和斜杆杆端扣接头内表面吻合，且插销可稳定自锁而不出现拔脱现象，故而整体结构的稳定性得到保障。

2.3 承插型盘扣式钢管支架优点

1）安全系数高：（1）立杆材质为Q345 低碳合金钢，具有较大的承载力；（2）立杆、横杆及斜杆3 部分在连接盘的作用下稳定结合，以构成完整的格构柱结构，从而有助于大幅度提高支架的稳定性。

2）节省工期、降低成本：因支架的构件数量较少、结构精简，所以可快速完成装拆作业，进而减少材料、人力资源投入与缩短施工时间，并提高项目的经济效益。

3）外观形象好：针对支架各构件特点，可采取热镀锌防腐工艺，加之支架构造较为整齐，因而能够有效提高支架的观感。

3 承插型盘扣式钢管支架搭设

3.1 设计条件

1）水文条件。施工水域为静水，不考虑流速影响。

2）设计荷载。（1）恒载：混凝土重度为26 kN/m3，模板自重按2.0 kPa 考虑，脚手架自重按2.5 kN/m2考虑；（2）活载：施工荷载按2.5 kPa 考虑，振捣荷载按2.0 kPa 考虑。

3.2 支架布置主要参数

以箱梁结构特点为依据，经计算后确定支架布置的关键参数。此外，根据各梁段箱梁底标高，需计算出下列支架搭设参数，主要包含箱梁路面标高、梁高、箱梁中心底部标高、贝雷片分配梁顶标高、支架搭设高度等内容。关于此，以S4 及S5联为例。

1）S4 联梁高2 m，联区域盘扣支架布置参数。（1）立杆顺桥向布置间距1.2 m；（2）立杆横桥向布置在腹板位置为0.6 m，空腔段间距为0.9 m，翼缘段间距1.2 m；（3）支架步距设置为底部1 层、顶部2 层1 m 步距，其余按1.5 m 布局设置；（4）增设水平剪刀撑，并利用该装置提高支架的整体稳定性，具体布设方案为顶层、中间及底层共设置3 道；（5）在竖向斜杆方面，盘扣式支架高度小于8 m 时，架体外部区域立面应满布设置，每隔5 跨由底至顶纵、横向均应设置，当支架高度达到8 m 以上时，要求连续布设纵横向斜杆。

2）S5 联梁高3.5～2 m，联区域盘扣支架布置参数。（1）立杆顺桥向布置间距按1.2 m 控制，梁端长度9.6 m 内间距缩减至0.6 m，长度临近8.1 m，空腔段范围内为0.9 m；（2）立杆横向布置时，腹板处间距按0.6 m 控制，空腔段、翼缘段的间距分别为0.9 m、1.2 m；（3）支架步距设置为底部1 层、顶部2层1 m 步距，其余按1.5 m 布局设置；（4）增设水平剪刀撑，利用该装置提高支架的整体稳定性，具体布设方案为顶层、中间及底层共设置3 道；（5）在竖向斜杆方面，当盘扣式支架高度小于8 m 时，架体外部区域立面应满布设置，架体外部区域立面应满布设置，每隔5 跨由底至顶纵、横向均应设置，支架高度达到8 m 以上时，同时要求连续布设纵横向斜杆。

3.3 结构布置形式

在S4～S5 联箱梁施工阶段，需搭建盘扣式钢管脚手架。

1）选用φ60 mm×3.2 mm 的钢管，支架立杆底部设60 cm的可调底座，立杆顶上设置60 cm 可调顶托。其中，立杆纵距为1.2 m、0.9 m、0.6 m，横距为1.2 m、0.9 m 和0.6 m，水平标准步距1.5 m，且顶层、底层步距在该基础上减小一个盘扣间距。

2）顶层、中间层及扫地杆层分别布设水平向斜杆，沿高度按6 m 的间距依次设置。

3）对于脚手架立杆托架结构来说，需横向布置I10 工字钢分配梁，并于梁上设9 cm×9 cm 方木、1.5cm 厚的复合木纤维竹胶模板。

4）支架基础采用钢管桩、贝雷梁及型钢组成的钢平台基础（承台位置采用钢立柱）：（1）平台钢管规格φ820 mm×10 mm，横桥向桩顶设2HM588 mm×300 mm 主横梁，横梁上方沿纵桥向铺设贝雷梁，贝雷上方铺钢丝网片及竹胶板，再于上方布设I25a 工字钢；（2）箱梁支架平台处布设有φ820 mm×10 mm 钢管桩，根据稳定性要求，其竖向抗压承载力特征值≥1 500 kN。

3.4 支架搭设

3.4.1 测量放样

以设计图纸为准，用全站仪测量放样，在箱梁上精准确定竖向投影线，分别标注四周轮廓标志线，并根据投影线确定箱梁的纵、横向中心线并再次标记。此外，要以所得的中心线为准，分别向前后及左右对称布设可调底座的坐标位置，同时参照贝雷片上部分配梁的中心线，以此为依据合理调整立杆中心线，使二者重合。

3.4.2 可调底座布置

以立杆所处位置为准，合理地设置可调底座，从而在保证其具有平稳性的同时，确保底部不可悬空。

3.4.3 盘扣支架安装

从底部开始安装立杆和横杆，再逐步向顶部推进。在相同作业面的安装中。首先应将立杆安装到位，再安装好横杆，并按照此方式从底部逐步推进至顶部，待立杆、横杆均安装到位后再布设斜杆，同时通过杆件的共同作用提高支架的稳定性。

曲线段在安装过程中，需高度注重支架体系扇形豁口处。针对此，扣件连接形式是较合适的方式，但需要配置适量的水平连接杆，从而使各杆件能够形成稳定的整体。

3.4.4 可调托撑安装施工要点

1）支架搭设过程往往会涉及高空作业。针对此，为尽可能减少高空作业安全隐患，需提前在地面调整可调托撑，使其伸出量能够满足要求，且在此条件下将其运至支架顶部并安装到位。

2）以梁底高程实际情况为准合理调整顺桥向控制断面间距，并合理调整可调托撑标高，若无误则做好标记，以便后续检验。

3）通过拉线内插的方法确定可调托撑的标高，并要求其伸出量≤30 cm。

3.4.5 纵横梁安装

待可调托撑安装成型后，于上方布设10 cm×10 cm 方木，可作为分配梁而使用。

3.4.6 底侧模安装

安装底模、侧模时，应做到一次到位：（1）在确定侧底模上横肋方木的具体安装位置后，将其安装到位，再铺上竹胶板；（2）模板必须具有紧密贴合的关系，同时可通过玻璃胶封堵，并尽可能消除缝隙，以免在混凝土浇筑时发生漏浆现象。

3.4.7 翼缘板处支架搭设

就S5 联翼缘板的安装而言，其分配梁以48 mm×3.5 mm脚手管为基础材料。另外，该处于支架立杆处设双脚手管，且每间隔60 cm 会依次设置14 mm 对拉拉杆。

3.4.8 支架预压

支架搭设到位后即可组织预压，通过此途径，不仅能消除非弹性变形，还能确定支架及地基的弹性变形量，并以此为参考来计算出梁体立模的预拱值。其中，堆载预压系数取1.3，同时综合考虑上部结构的荷载特点以及支架布置方案，合理划分预压单元。而预压遵循的是分级的原则，依次为60%、80%、100%。

逐级加载后，要及时做沉降观测，同时详细记录数据并展开分析，以确定出沉降量与合理设定预拱度。在预压期间。若存在异常现象，如基础沉降、支架大幅度变形等，需随即暂停加载作业，分析成因，并采取针对性的处理措施，尽快恢复至正常加载状态。待各级加载作业均完成后，若支架和地基的沉降均具有稳定性方可卸载，对此宜采取一次性卸载的方法，但必须满足同步卸载的要求[1]。