现浇预应力砼连续箱梁碗扣式支架的施工技术

　　摘要：介绍了广东省佛山市北滘至乐从公路主干线二期工程预应力砼箱梁施工技术，并就其中碗扣式支架搭设工艺展开阐述。

　　关键词：预应力砼箱梁，碗扣式支架搭设 ， 混凝土施工，预应力

　　Abstract: the article introduces the beijiao fulfilling, foshan city, guangdong province, from main roads of the second phase of the project construction technology of the prestressed concrete box girder, of bowl buckle type support build-up on this process.

　　Keywords: prestressed concrete box girder, bowl buckle type support build-up, concrete construction, PC

　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

　　1、箱梁施工方案

　　满堂支架法现浇梁适于地势平坦，地质条件较好，桥梁墩高小于12m，支架变形易于控制，桥下无影响布设支架的较大沟渠、建筑物时。否则采用支墩支架法施工。北滘二期工程NSL-02标段现浇预应力砼连续箱梁共33联，满堂支架法施工有21联，支墩支架法施工12联，其中满堂支架法分为碗扣支架法和门式支架法两种，下面以碗扣式支架法为例浅谈北滘立交二期工程现浇预应力砼连续箱梁中的施工技术。

　　2、碗扣式支架搭设

　　(1) 地基处理

　　每联现浇箱梁地基支架施工前应对地基进行全面换填和加固处理，增加地基承载力，进行地表封闭，减小地基变形。

　　地基处理范围宽度按照支架宽度两侧各加宽1.0m。长度按照箱梁施工所需的范围一起进行处理。参考地勘资料及现场探坑掌握支架基础以下地质情况以便确定不良地质范围及换填深度，用挖掘机将其挖除外运处理，包括承台基坑及泥浆池清淤和弹簧土，并回填合格的碎石类土或石料进行整平压实，用YZ20吨振动压路机进行辗压，压实度要求达到90%，然后作50cm厚度的砖渣碎石做基层(碾压密实)及20cm水泥石粉稳定层找平碾压做面层，面层作1.5%横向排水坡，平整度要满足要求，作为支架支撑面。地基处理完成后用水箱加载法在最不利位置(端横梁或横隔梁)进行地基承载力试验，并做好加载及卸载观测记录，要求承载力不小于54.1Kpa，沉降检验标准为最大沉降量不能超过10mm/d;水平位移不能大于4mm/d。。为避免地基受水浸泡，在地基处理范围两侧两米处开挖50×100cm的排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑，并作砂浆抹面。

　　(2)支架安装

　　碗扣支架结构形式如下：纵向立杆在端横梁、中横隔梁位置按60cm布置，其它位置按90cm布置;横向立杆间距在纵向腹板所对应的位置处间距按60cm布置，其余按90cm间距布置。为确保支架的整体稳定性，立杆底托与地基面层间均设截面尺寸为15cm×5cm木板做垫板，并按要求在每四排竖向立杆和每六排横向立杆设置一道剪刀撑。立杆顶端安装可调式U形支托，先在支托内安装纵向方木(10cm×12cm)，再按设计间距0.35m和标高安装横向方木(10cm×10cm)及楔木垫块。支架的整体稳定性是由基础的不均匀沉降、支架结构的稳定性控制。横桥向按照支架的拼装要求，严格控制竖杆的垂直度以及扫地杆和剪力撑的数量和间距。顺桥向支架和墩身连接，以抵消顺桥向的水平力。

　　在地基处理好后，按照施工图纸进行放线且准确无误后，便可进行支架搭设。首先在5分木板上安放立杆底座，然后将立杆插在其内，立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用长1.5m和3.0m的立杆错开布置，往上则均采用3.0m的立杆，至顶层再用1.5m(1.8m)长度的顶杆找平。在装立杆时应及时设置扫地横杆，将所装立杆连成一整体，以保证立杆的整体稳定性。立杆与横杆连接时，先将上碗扣滑至限位销以上并旋转，使其搁在限位销上，将横杆接头插入下碗扣，待应装横杆接头全部装好后，落下上碗扣并锁紧。

　　支架搭设好后，测量放出几个高程控制点，然后带线，在立杆上口安装可调顶托，可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用的，支架使用的可调顶托可调范围按30cm左右控制。施工时注意支架间距应相应调整。

　　脚手管安装好后，在可调顶托上沿纵向分段铺设10cm×12cm×200cm的方木，箱梁底板下方的方木横向布置，长2m，间距为0.35m。安装底模板，布置好后可进行支架预压。

　　碗扣式支架体系承载力大，立杆连接是同心承插，横杆和立杆靠碗扣连接，接头具有可靠的抗弯、抗剪、抗扭力学性能，而且各杆件轴心线交于一点，节点在框架平面内，因此，结构稳固可靠，承载力大。主构件用Φ48×3.5、Q235焊接钢管，钢管壁厚为3.5mm。以C37-C41联现浇预应力砼连续箱梁为例，对碗扣式支架的受力体系进行验算：C37-C41联砼方量为1702立方。

　　1、荷载计算

　　偏安全考虑，荷载分项系数恒载取值r1=1.2，施工荷载取值r2=1.4，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：

　　(1)箱梁荷载：箱梁钢筋砼自重：G=1702m3×26KN/m3=44252KN

　　F1=G×r÷S=44252KN×1.2÷1967 m2=27KN/m2

　　(2) 施工人员、机具产生的荷载：取F2=1.4×2.5 KN/m2=3.5KN/m2

　　(3)振捣混凝土产生荷载：取F3=1.4×2.0 KN/m2=2.8KN/m2

　　(4)箱梁芯模(包括支撑系统)：取F4=1.2×1.5 KN/m2=1.8KN/m2

　　(5)底模木夹板：取F5=1.2×0.1 KN/m2=0.12KN/m2

　　(6)横向方木：共56.4 m3(单位重量7.5KN/ m3)

　　则F6=1.2×56.4×7.5/1967=0.258KN/m2

　　(7)纵向方木：共27.4 m3

　　则F7=1.2×27.4×7.5/1967=0.12KN/m2

　　2、支架受力计算

　　(1)立杆承重计算

　　碗扣支架立杆设计承重为：30KN/根。

　　A、每根立杆承受钢筋混凝土自重、施工荷载重量、振捣混凝土产生荷载、箱梁芯模、底模板以及方木等荷载的总重量：

　　N1=(27.0+3.5+2.8+1.8+0.12+0.258+0.12)×0.9×0.9

　　=28.8KN

　　B、支架自重：立杆单位重：0.06KN/m，横杆单位重：0.04KN/m

　　N2=[5×5.77+5×(0.9+0.9)×5.12]/100=0.75KN

　　每根立杆总承重：

　　N=N1+N2 =28.8+0.75=29.55KN<30KN

　　立杆承重满足要求。

　　(2)支架稳定性验算

　　立杆长细比λ=L/i=1200/[0.35×(48+41)÷2]=77

　　由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.732

　　立杆截面积Am=π(242-20.52)=489mm2

　　由钢材容许应力表查得弯向容许应力[σ]=145MPa

　　所以，立杆轴向荷载：

　　[N]=Am×φ×[σ]=489×0.732×145=51.9KN>N=24.64KN

　　支架稳定性满足要求。

　　综上，按纵横向步距0.9m×0.9m布置，安全系数恒载取1.2，活载取1.4计算，碗扣支架受力满足要求。

　　(3)支架预压

　　① 支架预压方法

　　在安装好底模后，可对支架进行预压。预压采用混凝土预制块及袋装砂子预压，混凝土预制块布置在箱梁大横梁、横隔梁及纵向腹板位置，袋装砂子布置在空箱位置。加载顺序从支座向跨中依次进行。满载后持荷时间不小于24h，加载时按照30%、60%、100%设计荷载分三级加载，加载时注意加载重量的大小和加荷速率，使其与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下，观测地基沉降速度已稳定后，再施加下一级荷载，特别是在加载后期，更要严格控制加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使地基发生剪切破坏。地基最大沉降量不能超过10mm/d;水平位移不能大于4mm/d。在预压前对底模的标高观测一次，在每加载一级后预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降速度已降到0.5～1.0mm/d为止，将预压荷载按加载级别卸载后再对底模标高观测一次，预压过程中要进行精确的测量，要测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高。同时要注意在支架外侧2米处设置临时防护设施，防止地表水流入支架区，引起支架下沉。

　　加载用编织袋装砂子过磅后均匀堆码，用吊车分码吊至支架顶，由人工配合摆放。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。

　　卸载程序：卸载亦要按照加载的分级数进行卸载，同步进行支架观测及数据采集，纵横向都按照先中间后两端顺序分层进行。

　　② 测量方法

　　基础顶面、支架顶面和底模顶面设置测点，测出加载前各测点的高程值，然后在每次加载、卸载时测量各测点的高程，根据测得数据进行列表，分出各对应情况下的数值并和理论计算值进行对照、分析，找出规律，为支架标高即立模标高的调整提供基础资料，并据之进行适当调整。　　

 

　　③ 预设反拱

　　为保证线路在运营状态下的平顺性，梁体应预设反拱，按设计图纸理论计算跨中反拱值为10mm及15mm两种，其他位置应按二次抛物线过渡，施工中反拱的设置应根据具体情况，预留拱度 = 设计拱度 + 预压沉降量，预压沉降量根据现场地基承载力试验可得。

　　④ 支架调整

　　架体预压前，支架(底模)按照计算标高调整，确保支架(支墩)各杆件均匀受力。预压后架体在预压荷载作用下基本消除了地基塑性变形和支架竖向各杆件的间隙即非弹性变形，并通过预压得出支架弹性变形值。

　　根据以上实测的支架变形值，结合设计标高和梁底预拱度值，确定和调整梁底标高。梁底立模标高 = 设计梁底标高 + 支架弹性变形值 + 设计预留拱度 - 张拉反拱。

　　3、结语

　　从北滘二期工程现浇预应力砼连续箱梁碗扣式支架搭设施工效果来看，碗扣式支架能做曲线布置，装卸速度比十字扣件快，劳动强度降低，接头具有极佳的抗剪、抗弯、抗扭力学性能，比扣件式脚手架结构强度提高0.5倍以上，整体性和可靠性较好，易于保管，损耗小，搭设功效高，重复使用经济效益显著。

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文章名称： 现浇预应力砼连续箱梁碗扣式支架的施工技术

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