田 雨，高忠旺

(1.山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250014；2.中國(guó)建筑第八工程局有限公司發(fā)展建設(shè)分公司，山東 青島 266000)

1 引 言

近年來，我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅猛發(fā)展，下穿道路、橋梁等大體積現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工時(shí)，常采用滿堂支架作為支撐結(jié)構(gòu)[1]。使用滿堂支架進(jìn)行施工可以最大限度的保證人力和物資得到充分地利用。滿堂支架的穩(wěn)定性關(guān)系到混凝土澆筑的安全與質(zhì)量，支架承載力不足、變形過大會(huì)引發(fā)混凝土澆筑質(zhì)量差、模板掉落等問題，滿堂支架安全性分析關(guān)系到施工成敗[2，3]。

針對(duì)下穿道路混凝土澆筑模板及支架穩(wěn)定性問題，研究依托泉州市二重環(huán)灣快速路下穿道路工程，采用理論分析等方法，分析了了下穿道路混凝土澆筑與模板的設(shè)計(jì)方案，揭示了滿堂支架的穩(wěn)定性，相關(guān)研究成果可以為下穿道路滿堂支架設(shè)計(jì)提供參考。

2 工程概況

工程中部快速路起點(diǎn)位于育青中學(xué)西側(cè)，終點(diǎn)位于晉江市看守所東側(cè)。道路全長(zhǎng)約1.246 km。閉合框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用三孔整體式矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)斷面，頂板、側(cè)墻厚1.0 m，底板厚1.2 m，標(biāo)準(zhǔn)段框架內(nèi)凈高6.3 m、加深段框架內(nèi)凈高7.3 m及高度漸變段。閉合框架長(zhǎng)380 m，分19節(jié)段，節(jié)段之間設(shè)3 cm寬變形縫。閉合框架兩端頂板頂設(shè)置鋼筋混凝土擋墻。閉合框架采用C40防水混凝土現(xiàn)澆，擬建場(chǎng)區(qū)屬剝蝕丘陵區(qū)，剝蝕丘陵地貌地表標(biāo)高約27.49～31.00 m，地形較平緩，表層分布素填土。場(chǎng)地地下水主要賦存于剝蝕丘陵地貌坡積粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土、花崗巖風(fēng)化巖層中的孔隙～裂隙潛水。場(chǎng)地地下水以孔隙潛水為主，水量有限，屬于弱透水性。

3 下穿道路模板及滿堂支架設(shè)計(jì)

主體結(jié)構(gòu)澆注時(shí)，兩端堵頭采用15 mm厚木膠板，中墻腋角懸模采用鋼模板；側(cè)墻、中墻模板采用組合鋼模，頂板采用木膠板。底板堵頭模板采用15 mm厚木膠板模板，外肋采用5×10 cm方木，間距25 cm，橫向排列。方木外背雙排豎向鋼管，間距90 cm。中埋式止水帶處采用上下方木夾設(shè)方式，在轉(zhuǎn)角止水帶鋪設(shè)位置采用整體模板分割?yuàn)A設(shè)方式，方木、拉桿和膠合板相互作用使鋼管連為一體。在受力鋼筋上焊接橫向鋼筋固定模板體系，焊接斜撐支架頂緊鋼管豎向中點(diǎn)以增加模板體系剛度。底板矮側(cè)墻模板采用定制鋼模板拼裝，用鐵絲將雙拼橫鋼管上下各一排捆至模板上，在雙拼鋼管上每50 cm設(shè)置一道對(duì)拉桿，對(duì)拉桿內(nèi)側(cè)與底板鋼筋焊接，外側(cè)通過蝴蝶卡將方木與膠合板連接成整體。底板矮側(cè)墻模板采用P6015組合鋼模，用鐵絲將雙拼橫鋼管上下各一排捆至組合鋼模肋板上，上下各設(shè)一道斜撐，斜撐用鋼筋焊接至底板頂層橫向連接筋上作為反力支座，支座橫向用鋼筋連為一體，加強(qiáng)穩(wěn)定性，斜撐間距1.5 m。中墻采用15 mm鋼模加工制作拼裝，鋼模背后內(nèi)楞采用5×10 cm方木，間距30 cm，方木外背雙拼鋼管，上下各一排，鋼管通過對(duì)拉螺栓、蝴蝶卡將方木與鋼模連接成整體。

中墻模板采用鋼模板拼裝而成，外背雙拼鋼管，每50 cm設(shè)1排，鋼管通過對(duì)拉螺栓、蝴蝶卡將方木與鋼模連接成整體。外側(cè)每1×1 m設(shè)置鋼管斜撐，保證柱體澆筑時(shí)穩(wěn)固，不發(fā)生測(cè)斜現(xiàn)象。閉合框架頂板支架采用承插式盤扣滿堂支架。滿堂支架搭設(shè)高度標(biāo)準(zhǔn)段6.3 m、加深段7.3 m，側(cè)墻內(nèi)模使用組合鋼模，頂板及腋角部位使用15 mm厚木膠板模板。施工時(shí)搭設(shè)盤扣滿堂支架，盤扣支架基本尺寸縱距×橫距×步距=120×120×150(cm)，局部減小距離以作調(diào)整。側(cè)墻內(nèi)模背楞先豎后橫，豎楞用單根鋼管，間距30 cm，并且為提高模板剛度，每90 cm設(shè)雙拼鋼管，用勾頭螺栓拉緊鋼模。橫楞用雙拼鋼管，間距90 cm。腋角頂板木膠板模板下設(shè)單層方木支承縱向放置，間距20 cm，下層方鋼，橫向放置，間距120 cm。頂板及側(cè)墻模板用可調(diào)頂托與鋼管撐牢。

4 滿堂支架安全性驗(yàn)算

4.1 立桿強(qiáng)度驗(yàn)算

滿堂支撐腳手架長(zhǎng)度為20 m，寬度為13.25 m，高度為7.3 m，縱橫向水平桿步距為1.5 m，立桿縱距為1.2 m，立桿橫距為1.2 m，橫桿與立桿的連接方式為盤扣式，扣件抗滑移折減系數(shù)為1，立桿的布置形式為單立桿，平臺(tái)橫向支撐鋼管類型為單鋼管，立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為1.44，立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度為0.4，頂板自重為26 kN/m2，模板及模板支撐荷載為0.2 kN/m2，施工人員、施工材料和機(jī)具荷載為1 kN/m2，混凝土振搗荷載為1 kN/m2，支架自重荷載為1.58 kN/m2。梁底板底支撐縱向鋼管的類型為Ф60×3.2，鋼管截面抵抗矩為7.70，鋼管截面慣性矩為23.1 cm4，鋼管彈性模量為2.06×105 N/mm2，鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為205 N/mm2。橫桿和立桿連接方式為盤扣式，連接盤抗剪承載力設(shè)計(jì)值為40 kN，扣件抗滑移折減系數(shù)為1，立桿的鋼管類型為Ф60×3.2，鋼管截面回轉(zhuǎn)半徑為2.01，鋼管的凈截面為5.71 cm2，鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為300 N/mm2，立柱的布置形式為單立桿，立桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為1.44。

立桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算要先求出立桿需承擔(dān)軸力，支架驗(yàn)算不考慮風(fēng)荷載組合，立桿受力如下

N=1.2(Q1+Q2)+1.4[(Q3+Q4)LxLy]

(1)

式中：Q1為模板支架自重標(biāo)準(zhǔn)值；Q2為新澆鋼筋混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)值；Q3為施工人員設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值；Q4為澆筑和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值;Lx、Ly為為立桿縱橫間距；

支架立桿計(jì)算長(zhǎng)度為2.16 m，在橫梁頂托與底托之間處立桿步距為1.5 m，立桿回轉(zhuǎn)半徑為2.01 cm，長(zhǎng)細(xì)比為107，軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)為0.424，舊支架應(yīng)力折減系數(shù)為0.85，立桿承載能力N0如下

N0=φA[f]k

(2)

式中：A為鋼管的凈截面5.71 cm2；[f]為鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值300 N/mm2；k為舊支架應(yīng)力折減系數(shù)0.85；φ為壓桿穩(wěn)定系數(shù)0.424。

立桿承載能力需大于立桿上受力，根據(jù)公式(1)和公式(2)求解得出立桿受力為52 kN，立桿剛度61.7 kN，立桿強(qiáng)度滿足要求。

4.2 面板驗(yàn)算

面板類型為覆面木膠合板，面板厚度為15 mm，面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為15 N/mm2，面板抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.4 N/mm2，面板彈性模量為6 000 N/mm2，面板計(jì)算方式為三等跨連續(xù)梁。面板長(zhǎng)度為300 mm，面板凈截面抵抗矩為37 500 mm3，截面慣性矩為281 250 mm2。承載能力極限狀態(tài)下所承受荷載為34.36 kN/m，承受靜荷載為31.56 kN/m，承受活荷載為2.8 kN/m，正常使用極限狀態(tài)下所承受荷載為28.3 kN/m。面板強(qiáng)度應(yīng)滿足面板承載能力，強(qiáng)度驗(yàn)算如下

(3)

式中：q1靜為承載能力極限狀態(tài)下所承受的靜荷載；q1活為承載能力極限狀態(tài)下所承受的活荷載；L為面板的長(zhǎng)度；w為面板凈截面抵抗矩；[f]為面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

面板除滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足變形要求，撓度計(jì)算如下

(4)

式中：q為正常使用極限狀態(tài)下所承受荷載；L為面板的長(zhǎng)度；E為面板的彈性模量；I為截面的慣性矩。

根據(jù)公式(3)和公式(4)可以看出滿堂支架面板滿足強(qiáng)度和變形要求，滿堂支架面板具備較高的安全性。

5 結(jié) 論

滿堂支架的穩(wěn)定性關(guān)系到混凝土澆筑的安全與質(zhì)量，研究依托泉州市二重環(huán)灣快速路下穿道路工程，采用理論分析等方法，開展了模板滿堂支架設(shè)計(jì)和安全性分析，得到以下結(jié)論。

(1)在受力鋼筋上焊接橫向鋼筋固定模板體系，焊接斜撐支架頂緊鋼管豎向中點(diǎn)可以增加模板體系剛度。

(2)針對(duì)滿堂支架穩(wěn)定性，開展了立桿穩(wěn)定性、面板強(qiáng)度和面板撓度的驗(yàn)算，通過驗(yàn)算揭示了滿堂支架可以滿足安全性要求，保障了工程的質(zhì)量和安全。