余孟軍，朱躍球

0 引言

承插型盤(pán)扣支架在2010年已發(fā)布了國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于建筑工程。公路橋梁開(kāi)始應(yīng)用該型支架大約在2014-2015年，隨著四新技術(shù)(采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的技術(shù))的推廣應(yīng)用，經(jīng)過(guò)在公路橋梁工程中的積極探索，盤(pán)扣支架的應(yīng)用越來(lái)越廣。本文以重慶九永一分部三界互通津馬大橋第一聯(lián)現(xiàn)澆箱梁為例，介紹了盤(pán)扣支架的主要計(jì)算內(nèi)容及支架搭設(shè)要求，證明了盤(pán)扣支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的適用性。

1 支架簡(jiǎn)介

盤(pán)扣支架，即承插型盤(pán)扣式鋼管支架，由熱浸鍍鋅立桿、水平桿、斜桿、可調(diào)底座及可調(diào)頂托等構(gòu)配件構(gòu)成(見(jiàn)圖1)。立桿采用套管或連接棒承插連接，水平桿和斜桿采用桿端扣接頭卡入連接盤(pán)，用楔形插銷(xiāo)快速連接，形成結(jié)構(gòu)幾何不變體系的鋼管支架。立桿常見(jiàn)規(guī)格有0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m和3.0 m，水平桿常見(jiàn)規(guī)格有0.3 m、0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m和1.8 m，豎向斜桿可根據(jù)立桿和水平桿組成相應(yīng)尺寸的直角三角形。

圖1 盤(pán)扣支架結(jié)構(gòu)示意圖

2 工程概況

三界互通津馬大橋，起止樁號(hào)為K2+818.75～K3+157.25，橋梁全長(zhǎng)338.5 m，為(3×35 m+3×35 m+35 m+49.5 m+35 m)現(xiàn)澆箱梁。第一聯(lián)現(xiàn)澆箱梁(3×35 m)梁高2.0 m，梁頂寬16.75 m，梁底寬12.5 m，箱梁混凝土1 480 m3。單跨箱梁標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)18 m，端橫梁及中橫梁長(zhǎng)3.55 m，過(guò)渡段長(zhǎng)13.45 m。箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2所示。

圖2 箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面圖(單位：cm)

3 支架布置及優(yōu)勢(shì)

3.1 盤(pán)扣支架布置

盤(pán)扣支架立桿在梁端及跨中縱向步距為90 cm，標(biāo)準(zhǔn)段為150 cm；橫向在腹板處步距為90 cm，箱室處為120 cm。水平桿最大步距為1.5 m。豎向斜桿按矩陣型布置。水平層斜桿采用普通扣件鋼管，每4～6個(gè)水平桿步距設(shè)置一層。立桿頂部橫向布置Ⅰ14工字鋼橫梁，縱向采用Ⅰ10工字鋼(間距25 cm)，底模板采用厚1.8 cm竹膠板。

3.2 盤(pán)扣支架的優(yōu)勢(shì)

3.2.1 功效高

構(gòu)造簡(jiǎn)單、拆裝簡(jiǎn)便、快速，完全避免了螺栓作業(yè)和零散扣件的丟損。接頭拼裝拆速度比普通碗扣式腳手架快5倍以上，拼拆使用人力較少，工人用一把鐵錘即可完成全部作業(yè)，省時(shí)省力。

3.2.2 空間性大

3.2.3 承載力大、安全可靠

接頭設(shè)計(jì)時(shí)考慮到自重力的作用，使接頭具有可靠的雙向自鎖能力，作用于橫桿上的荷載通過(guò)盤(pán)扣傳遞給立桿，盤(pán)扣具有很強(qiáng)的抗剪能力。立桿連接是同軸心承插，節(jié)點(diǎn)在框架平面內(nèi)，接頭具有抗彎、抗剪、抗扭力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載力大。

3.2.4 便于管理

維修少、裝卸快捷、運(yùn)輸方便、易存放，橫桿可提前拆下周轉(zhuǎn)，省材省時(shí)。

3.2.5 外形美觀壽命長(zhǎng)

盤(pán)扣支架采用承插式連接，拋棄了螺栓連接，構(gòu)件經(jīng)碰耐磕，拼拆方便。徹底摒刷漆和噴漆的表面處理，采用統(tǒng)一的熱鍍鋅表面處理，減少了高額的人均保養(yǎng)成本，延長(zhǎng)了鋼管壽命15～20年。

3.2.6 功能性齊全應(yīng)用廣

盤(pán)扣式腳手架采用統(tǒng)一的500 mm盤(pán)距，規(guī)格多，連接方便，搭配立桿橫桿、斜桿及三腳架可以搭設(shè)成不同形狀不同功能的模板支架，滿足各樣式的搭建需求。

4 支架受力計(jì)算

4.1 立桿受力計(jì)算

鋼材彈性模量E=2.06×105MPa，重度rc=26 kN/m3，恒載系數(shù)1.2，活載系數(shù)1.4，施工人員及機(jī)械活載1.0 kN/m2，模板重量2.5 kN/m2，振搗荷載約2.0 kN/m2，傾倒荷載2.0 kN/m2。

(1)箱梁標(biāo)準(zhǔn)段取立桿縱向步距1.5 m計(jì)算，支架總荷載796.70 kN，箱梁標(biāo)準(zhǔn)斷面面積11.735 m2，荷載按照面積分配，立桿頂端工字鋼作為連續(xù)梁，立桿荷載布置如圖3所示。

圖3 立桿荷載布置圖(單位：cm)

根據(jù)立桿荷載布置圖，利用Madis Civil2015進(jìn)行受力檢算，立桿受力如圖4所示。

(4)巴里坤膨潤(rùn)土礦的膠質(zhì)價(jià)、膨脹容、比表面積性能比較好，離子交換量較高，說(shuō)明巴里坤膨潤(rùn)土的品味較高，其利用價(jià)值也比較高。

圖4 立桿受力圖(單位：kN)

(2)箱梁梁端取立桿縱向步距0.9 m計(jì)算，支架總荷載888.69 kN，箱梁梁端斷面面積26.36 m2，荷載按照面積分配，立桿頂端工字鋼作為連續(xù)梁，立桿荷載布置如圖5所示。

圖5 立桿荷載布置圖(單位：cm)

根據(jù)立桿荷載布置圖，利用Madis Civil2015進(jìn)行受力檢算，立桿受力如圖6所示。

圖6 立桿受力圖(單位：kN)

4.2 立桿受力驗(yàn)算

盤(pán)扣立桿規(guī)格為φ60×3.2 mm，材質(zhì)Q345B，抗壓強(qiáng)度f(wàn)=300 N/mm2，彈性模量E=206 000 N/mm2，截面積A=571 mm2，回轉(zhuǎn)半徑i=20.10 mm。

水平桿標(biāo)準(zhǔn)步距h=1.5 m，立桿計(jì)算長(zhǎng)度lo=ηh=1.2×1.5=1.8 m。水平桿步距η為1.5 m時(shí)，取值1.2(《建筑施工承插型盤(pán)扣件鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ 231-2010)。

立桿長(zhǎng)細(xì)比λ=lo/i=90，對(duì)應(yīng)折減系數(shù)Ψ=0.550(《建筑施工承插型盤(pán)扣件鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ 231-2010，表D-2 Q345鋼管軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)Ψ)。

鋼管允許承受荷載R=ΨfA=0.55×300×571×10-3=94.22 kN。箱梁標(biāo)準(zhǔn)段立桿最大荷載為80.50 kN，安全儲(chǔ)備系數(shù)K=94.22/80.5=1.17；梁端立桿最大荷載為84.82 kN，安全儲(chǔ)備系數(shù)K=94.22/84.82=1.11。

4.3 地基承載力計(jì)算

盤(pán)扣立桿在梁端最大荷載84.82 kN，可調(diào)底座尺寸為15×15 cm，基礎(chǔ)采用15 cm厚C15混凝土(抗壓強(qiáng)度8.5 MPa，8.5×103×0.15×0.15=191.25>84.82 kN)，按照剛性角45°即有效承載面積0.45×0.45 m2計(jì)算，則基底要求承載力P=84.82/(0.45×0.45)=418.86 kPa。

基礎(chǔ)底換填1 m厚隧道洞渣碎石土，分2層壓實(shí)，要求壓實(shí)度≥96%，22 t壓路機(jī)碾壓6遍。

地基由基礎(chǔ)傳來(lái)的附加應(yīng)力為：

(1)

式中，L——基礎(chǔ)的長(zhǎng)度(m)；

b——基礎(chǔ)的寬度(m)；

hs——換填層的厚度(m)；

σ——基底處的設(shè)計(jì)應(yīng)力(kPa)；

θ——換填層的壓應(yīng)力擴(kuò)散角，碎石土近似取值35°。

換填層底面下臥層地基同時(shí)還受到換填層本身及回填土的重力，因此地基下臥層的總應(yīng)力為：

σH=σh+rshs+rh。

式中，rs——換填土的容重(kN/m3)，取值18 kN/m3；

r——回填土的容重(kN/m3)，不回填取值0；

h——基坑回填土的厚度(m)，不回填取值0。

根據(jù)上述公式，可計(jì)算出換填深度1 m時(shí)地基承載力要求為≥75.06 kPa。

5 支架構(gòu)造要求

(1)當(dāng)?shù)鼗卟钶^大時(shí)，基礎(chǔ)應(yīng)整理成臺(tái)階，按照盤(pán)扣節(jié)點(diǎn)50 cm設(shè)置；(2)支架可調(diào)托座調(diào)節(jié)絲桿外露長(zhǎng)度應(yīng)≤30 cm，作為掃地桿的底層水平桿離地高度應(yīng)≤55 cm；(3)支架可調(diào)頂托伸出頂層水平桿的長(zhǎng)度≤65 cm，插入立桿長(zhǎng)度≥15 cm；(4)支架頂層、底層的水平桿均應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)步距少一個(gè)盤(pán)扣間距；(5)支架高度在8 m以下時(shí)，架體外側(cè)四周應(yīng)滿布豎向斜桿，底層及頂層應(yīng)設(shè)置水平層斜桿，豎向斜桿每5跨設(shè)置；(6)支架高度>8 m時(shí)，由立桿、水平桿及豎向斜桿組成的桁架小單元應(yīng)按照矩陣型或梅花型布置；(7)立桿的垂直偏差不大于架高的1/500，且≤50 mm。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著三界互通津馬大橋第一聯(lián)現(xiàn)澆箱梁的成功澆筑，盤(pán)扣支架的安全可靠性獲得了驗(yàn)證。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，盤(pán)扣支架是碗扣支架的改進(jìn)型，仍屬于滿堂支架范疇。盤(pán)扣支架通過(guò)立桿規(guī)格的加強(qiáng)，獲得較大的單桿承載力；通過(guò)對(duì)斜桿的標(biāo)準(zhǔn)化，獲得了桁架式的穩(wěn)定小單元結(jié)構(gòu)，使得支架整體更加穩(wěn)定；通過(guò)利用型鋼的優(yōu)良抗彎性，實(shí)現(xiàn)了桿件步距的較大化。綜合來(lái)說(shuō)，盤(pán)扣支架標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，搭設(shè)便捷、安全可靠、外觀形象更好。

[1]JGJ231-2010，建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ 300-2013，建筑施工臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].