满堂碗扣现浇支架
满堂碗扣现浇支架
1前言
碗扣支架是桥梁施工作业中广泛应用的一种支撑架类型，具有拼装快速、省工省力，在三维方向均有可靠力学强度和稳定性能，能搭设成各种形式的支撑架。
2 编制依据
(1)《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）
(2)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2010）。
(3)《路桥施工计算手册》(人民交通出版社)
3 适用范围
地基条件良好，支架高度25米以内的现浇砼施工支架。
4 结构形式
碗扣式钢管支架装卸方便,可适用于各类桥型，常用型号规格见下表。
以某大桥现浇箱梁为例设计支架,结构形式详见图1、图2、图3
(1)立杆间距：
底板范围: 横向间距90cm, 纵向间距90cm；
腹板范围：横向间距60cm，纵向间距90cm；
横梁范围：横向间距60cm，纵向间距60cm；
翼缘板处：横向间距90cm，纵向间距90cm；
(2)横杆布置：横杆步距≤120cm，扫地杆距地面距离≤350mm。
(3)剪刀撑：支架平纵横三个方向按规范设置剪刀撑,纵横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应≤4.5m,水平剪刀撑间距应≤4.8m，纵横向剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45°～60°之间，且保证每步与立杆扣接。靠桥墩处用钢管设置三道井字形框架将支架与墩柱锁定，以增加支架稳定性。
(4)支架底座和托撑：立杆下端设置可调底座，下垫10×10cm方木。支架上端设置可调托撑用于支撑底模纵肋和调整标高。
(5)支架模板：模板采用木模，面板采用1.8cm厚竹胶板，底模纵肋为10×15cm方木，间距60cm（翼缘板处90cm），横肋为9×9cm，间距30cm，纵肋在下，横肋在上。纵横肋接头应错开布置，接头位于立杆空挡时，应在其下或侧面增设同规格方木，不得出现悬臂。
(6)支架基础：地基硬化处理，处理后地基承载力要求≥150KPa。
图1 支架立面图（单位:cm）
图2 支架侧面图(单位：cm)
图3 支架水平剖面图(单位：cm) 5 施工流程及施工工艺
5.1施工流程：
5.2 施工工艺：
1)地基处理：
（1）为保证地基具有足够的承载能力，支架基础采用砖渣或水泥石粉铺设。先将地表土整平压实，如果发现弹簧土须及时清除，并回填合格的砂类土或石料进行整平压实，然后铺设30cm厚的砖渣（水泥石粉）一层，再铺设10cm厚的C15砼，保证地基承载力满足要求，具体强度根据验算处理（常规设计值为150MPa）。（2）对于需要填土的位置，如果有积水，必须先把水抽干，清除淤泥，填筑碎石，分层填筑，分层压实。
（3）对于地面高差较大的斜坡，应处理为台阶形。为满足台阶的稳定性，台阶的宽度应不小于0.6m。
（4）为避免处理好的地基受水浸泡，在支架基础两侧开挖排水沟，将水引入排水系统里面。
2)支架搭设
（1）底座施工：
在己处理硬化好的地基上测量放线，沿纵向铺设10×10cm方木，在方木上安放支架底座，然后将立杆插在其上。当相邻立杆地基高差小于0.6m，直接用立杆可调座调整立杆高度，使立杆碗扣接头处于同一水平面内；当相邻立杆地基高差大于0.6m时，则先调整立杆节间使同一层碗扣接头高差小于0.6m，再用立杆可调底座座调整高度，使其处于同一水平面内。在搭设过程中，随时注意基础的沉降，对基础沉降悬空的立杆，调整可调底座，使之均匀受力。
（2）立杆、横杆施工
采用3.0 m和1.8m两种不同长度立杆相互交错、参差布置，上面各层均采用3.0m长立杆接长，顶部再采用1.8m长立杆找齐(或同一层用同一种规格立杆，最后找齐)，以避免立杆接头处于同一水平面上。在装立杆时及时设置扫地横杆，将所装立杆连成一整体，以保证立杆的整体稳定性。立杆同横杆上的连接是靠碗扣接头锁定，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，落下上碗扣并预锁紧。立杆的接长是靠焊于立杆顶端的连接管承插而成，立杆插好后，使上部立杆底端连接孔同下部立杆顶端连接孔对齐，插入立杆连接销并锁定。立杆施工的垂直度:
按不大于1/200控制，且全高的垂直偏差不应大于10cm。
（3）剪刀撑施工
应当根据支架高度,及时按规范要求加设剪刀撑加固断面。剪刀撑钢管要与其经过的每一根支架立杆全部用钢管扣件锁紧。
3)支架预压
支架搭设完成后安装底模，然后在底模上进行堆载预压。预压可以检验现浇支架和基础的强度、刚度及稳定性，同时消除受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形，保证箱梁外观线形符合设计要求支架预压材料采用袋装石粉或黄砂，加载重量按实际施工时箱梁梁体和箱梁内、外侧模和施工荷载总重量的1.1倍进行堆载预压。堆载预压每加载一级过程都应模拟箱梁混凝土施工过程进行，每一级加载完毕静置24h后测量预压点的变化值，经分析确定合格后继续进行加载。加载过程分三级，按0→50%→80%→100%→110%→卸载反之进行操作，每个中间过程均需测量相关数据，堆载试压完毕后将测量数据汇总。
预压完成后需根据预压成果调整底模的标高，底模调整后标高=梁底设计标高+100%试压荷载时的支架弹性变形。
6 材料与设备
表1 主要材料工程数量（高10m,宽20m,跨径30m）
表2主要机械工程数量
7 质量安全保证措施
7.1 质量措施
(1)所有构件都应满足脚手架相关规范。
(2)在搭设过程中，应注意调整整架的垂直度，一般通过调整连墙撑的长度来实现，要求整架垂直度小于 1/500L，但最大允许偏差为 100mm。
(3)支架、模板搭设到位后，组织技术、安全、施工人员对整体架体结构进行全面的检查验收，及时解决存在的结构缺陷，经检查验收合格后方可正式投入使用。
(4)支架及模板的拆除满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》及其他有关规定，严格控制拆模时间，拆模前提请拆模申请并经过监理工程审批同意方可进行。
7.2 安全措施
(1)在搭设、拆除或改变作业程序时，禁止人员进入危险区域。
(2)箱梁顶侧板外边缘要求设置不低于1.2m的钢管架临时防护设施。
(3)支架预压和混凝土浇筑过程中要安排专人监测支架情况，发现异常及时停止加载并查明原因。
8 结构计算
本次验算以梁高1.7m宽16.5m跨径30m箱梁为例：
箱梁截面如图所示：
图4箱梁计算荷载截面图
经比较，箱梁最不利荷载为1.7m 梁高（横梁区位置）产生的荷载 1、混凝土的荷载：G 1=h 横梁×26KN/m 3=1.7×26=44.2KN/m 2 2、模板荷载：G 2=0.095KN/m 2 3、振捣砼产生的荷载：G 3=2KN/m 2
4、施工人员及设备运输工具荷载：G 4=2.5KN/m 2 (1)底模板计算
底模下的横梁间距30cm ，可以把底模简化为三跨连续梁进行计算，其中弯矩最大值位于跨中两支座处截面，挠度最大值位于边跨跨中截面。按照最不利工况，荷载取横梁实心段进行验算,把单向板转化3跨连续梁计算，取1m 宽板条作为计算单元计算简图见图5：
图5 底模板计算简图
图6底模板计算弯矩图
图7底模板计算剪力图
木材材料特性：
木胶板厚度：h=1.8cm
W=bh2/6=1000*182/6=5.4*104mm3
I= bh3/12=1000*183/12=4.86*105mm4
q
梁=1.2（G
1
+G
2
）+1.4（G
3
+G
4
）=59.45KN/m2
强度验算：
M
max
= 0.53KN*m
δ= M max/w=0.53*106/5.4*104=9.81mpa<12mpa
挠度验算：
f=k
f
ql4/100EI=0.677*59.45*3004/100*9*103*4.86*105=0.7441mm≤
300/400=0.75mm
剪切强度验算：
Q= 10.4KN
τ=QS/bI=10400*4.05*104/1000*4.86*105=0.866Mpa<1.3Mpa
结论：1.8cm厚木胶板满足施工要求。
(2)枋木验算
横向枋木验算：横向采用9×9cm枋木，间距30cm，可以把横向枋木简化为三跨连续进行计算，其中弯矩最大值位于跨中两支座处截面，挠度最大值位于边跨中截面。按照最不利工况，对腹板、横梁等实心段进行验算，空心段荷载较小，故不验算，横向枋木计算模型如图8：
图8 横向枋木计算简图
图9 横向枋木计算弯矩图(单位：KN·m)
图10 横向枋木计算剪力图(单位：KN) 9×9cm方木截面特性
强度验算：
q'=[1.2（G
1
+G
2
）+1.4（G
3
+G
4
）]*0.3=59.45*0.3=17.83kN/m q=17.83+0.075=17.91 kN/m（0.075 KN/m为横向梁枋木自重）
M
max
=0.64kN·m
δ= M
max
/w=0.64*106/1.67*105=3.8mpa<12mpa
挠度验算：
f=k
f
ql4/100EI=0.677*17.91*6004/100*9*103*8.33*106=0.22mm<600/4 00=1.5mm
剪切强度验算：
Q= 6.4KN
τ=QS/bI=6.4*1.1*105/100*0.9*106=0.78Mpa<1.3Mpa
结论：横向枋木采用9×9枋木，间距30cm满足施工要求。
纵向枋木验算：采用10×15cm枋木，间距为0.6m跨度为0.6m,实心段纵梁简化为三跨连续梁进行验算,横梁荷载换算为均布荷载.
图11 纵向枋木计算简图
图12 纵向枋木计算弯矩图
图13 纵向枋木计算剪力图
10×10cm方木截面特性
强度验算：
q’=59.45*0.6=35.67kN/m
q=35.67+0.075=35.74kN/m(0.075 KN/m为纵向枋木自重)
M
max
=1.2kN·m
δ= M max/w=1.2*106/1.67*105=7.2mpa<12mpa
挠度验算：
f=k
f
ql4/100EI=0.677*17.83*9004/100*9*103*8.33106=1.05mm<600/400=1.5mm 剪切强度验算：
Q= 12.8KN
τ=QS/bI=12.8*1.00*105/100*1.0*106=1.28Mpa<1.3Mpa
结论：纵向枋木采用10×10枋木，间距60cm满足施工要求。
(3)碗扣式钢管支架验算(理论壁厚3.5mm考虑实际折旧磨损按壁厚2.5mm计算)
钢管支架截面特性:
每根钢管承受的轴向力:
N=[1.2（G
1+G
2
）+1.4(G
3
+G
4
)]*L
X
*L
Y
=59.45*(0.6*0.9)=32.11KN（其中L
X
、L
Y
分别为立杆横向、纵向间距）
构件长细比：λ=L/R=1800/16.11=111.7<250满足要求
式中L=1200+2*300=1800mm
单根立杆强度计算：
σ=F/A=32.11 KN /357mm2=89.9MPa≤[σ]=205MPa
K=[σ]/ σ=205/89.9=2.3>1.3
根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录E，得出λ=74.5，查表=0.661
得纵向弯曲系数￠
1
*A*f=0.661*0.357*205=48.38KN
则立杆轴向承载力N=32.11 KN≤￠
1
A-立杆的截面面积
f—钢材的抗压强度设计值（205MPa）
结论：支架立杆按设计布置满足施工要求
(4) 地基承载力验算
横梁处每根竖向杆件支承力F=0.6*0.9*59.45=32.11KN
基础（10cm厚砼+30cm厚砖渣）计算厚度按40cm。地基承载力计算截面积为（按照力传递面积计算,砼扩散角取40°，砖渣扩散角取30°）：A=［(10*tan40+30*tan30)*2+15］2=4411.9cm2
δ=F/A=32.11/4411.9=72.7kpa<150kpa
结论：地基承载力满足设计要求.