/淺談橋梁滿堂支架設計和施工關鍵因素分析軟件+橋梁3班劉志章[摘要]本文結合滿堂支架的特點，針對橋梁滿堂支架設計和施工的關鍵因素進行了總體分析，對橋梁設計具有借鑒意義。[關鍵詞]滿堂支架；設計；施工技術；橋梁；1概述滿堂支架法施工是一種長期被接受的方法，最近幾年，隨著國內鐵路、公路交通基礎設施建設的高速發展，依據滿堂支架施工設計的橋梁[10]也越來越多，大大推動了滿堂支架的應用進程，滿堂支架施工工藝也在不斷進行改進。但滿堂支架垮塌,造成了嚴峻的人員傷亡及巨大的經濟損失的事故仍屢屢發生。依據本人的學習和閱歷，認為橋梁滿堂支架的施工有以下關鍵因素：1)高速公路現澆梁具有離地高、幅面寬、梁體重，相應的滿堂支架即具有高度較高、幅面寬、荷載重的特點；2)滿堂支架所需桿件數量繁多、搭設時間較緊，對支架設計及搭設質量的要求較高；3)滿堂支架要求地基穩定、均衡；4）滿堂支架施工對支架的整體穩定性要求較高。從以上特點來看，橋梁滿堂支架的施工比一般支架更重要，一旦發生問題后果更嚴峻。依據本人的學習和閱歷，針對橋梁滿堂支架的上述特點，對支架設計和施工的各個環節進行了較詳細的分析和總結，先簡要說明如下。常用的滿堂支架材料主要包括碗扣式腳手架及扣件式腳手架兩種，依據施工閱歷、施工圖紙及文獻[1～2]，通過其主要性能對比建議滿堂支架接受碗扣式腳手架[9］。2滿堂支架的設計設計支架時,在支架強度、剛度和穩定性方面簡潔滿足,著重考慮的是支架的變形和下沉,特別是支架勻整沉降方面尤為重要,要求地基必需具有足夠的承載力并且要進行預壓。2.1荷載的選擇滿堂支架設計的關鍵在于荷載的選擇及組合,應充分考慮各種施工荷載,不行遺漏。同時筆者發覺，對鋼管架支撐系統的計算分析，通常依據傳統的壓桿穩定理論來計算鋼管立桿的承載力。在計算過程中，技術人員往往忽視了鋼管的實際軸線和理論軸線偏差較大的問題。傳統的計算理論一般是建立在鋼管軸線的初彎曲為2‰的假設之上，這和實際狀況相差較大。依據筆者的現場統計，凡運用超過15次的鋼管，其軸線彎曲都超過了2‰。由于現場很難統計出彎曲規律的回來曲線來指導承載力的設計，因此筆者認為鋼管的承載力值應盡量避開按壓桿穩定計算結果干脆運用建議按《土木工程手冊》[13]中的建議值選取。經筆者檢算，該建議值有較大的平安系數，可以適當降低鋼管的實際彎曲度對壓桿穩定計算結果的影響。滿堂支架的荷載主要包括以下幾個方面。2.1.1永久荷載作用在模板支架上的結構荷載,包括:新澆筑混凝土、鋼筋、模板、支承梁(楞)等自重。一般鋼筋混凝土可接受25KN/m3,預應力鋼筋混凝土可接受26KN/m3。須要特別說明的是由于現澆梁的尺寸各不相同,荷載應選擇梁體自重最大的部位進行驗算。組成模板支架結構的桿系自重,包括:立桿、縱向及橫向水平桿、水平及垂直斜撐等自重。3)配件自重,依據工程狀況,包括:腳手板、欄桿、擋腳板、平安網等防護設施及附加構件的自重。2.1.2可變荷載施工人員及施工設備荷載,按閱歷可接受2.5KN/m2。振搗混凝土時產生的荷載,按閱歷可取2KN/m2。風荷載,可查全國基本風壓圖選用。2.2承載力計算碗扣腳手架按JGJ166-2008建筑施工碗扣式腳手架平安技術規范進行計算,扣件式腳手架按JGJ130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術規范進行計算。承載力計算主要包括單肢立桿承載力計算、橫桿承載力及撓度計算、碗扣節點或扣件節點承載力計算、斜桿內力計算等。2.3預拱度的計算依據JTJ041-2000公路橋涵施工技術規范第8.4.2條規定,在確定預留施工拱度時,應考慮以下因素:1)超靜定結構由混凝土收縮、徐變及溫度變更而引起的撓度;2)由結構重力引起梁的彈性撓度,以及1/2的汽車荷載(不計沖擊力)引起梁的彈性撓度。以上兩項撓度依據設計要求,經結構變形計算,梁體上拱和下撓變形均較小,不設預拱度,但施工單位搭架時,應結合橋下地基、支架和模板變形等實際狀況考慮此部分下沉變形的影響。2.4構造要求滿堂支架的構造要求除應符合規范要求外,尚應特別留意以下幾點:每根立桿均設置標準底座,并加墊15cm@10cm方木。設置方木具有分散應力、防止應力集中的作用,同時可避開因單根立桿地基沉降過大導致支架整體失穩。碗扣式腳手架由于立桿間距的不勻整導致十字撐不能應用,因此其斜撐應予加強;規范中所接受的八字斜撐由于各層的不連貫導致整體穩定性和整體剛度降低,因此建議接受以平常用的剪刀撐。應確保支架在節點處受力,不宜在橫桿中間受力,如必需在橫桿中間受力時,應對扣件或碗扣節點的受力進行驗算。3滿堂支架的地基處理3.1地基處理依據a.通過滿堂支架的設計計算,要求地基承載力不小于200kpa;b.通過地基預壓試驗確定,要求地基在受載后的非彈性沉陷不大于6mm。3.2一般地基處理對于一般地質條件的地基處理,可接受鋪筑水泥穩定土或水泥穩定粒料層作為面層,頂面做好排水橫坡,順橋向兩側挖好排水溝,做到排水通暢。如接受一般土填筑,則應對頂面的平整度進行嚴格限制、做好橫向排水坡,且支架底部墊木寬度應盡量加大,對于必需跨越雨季進行施工的則應避開接受土填筑頂層,防止雨水浸泡造成地基沉陷。3.3軟弱地基處理軟土即是強度低、壓縮性高的軟弱土層。其特性是：自然含水量高、孔隙比大、有機質含量高、透水性差、壓縮性高、抗剪強度低；觸變性、流變性顯著。軟基地區接受滿堂支架方案施工,既便利又經濟,但軟基軟土層具有較大壓縮性、承載力低、易觸變等特點,往往由于施工過程限制不當,引起支架坍塌、梁體外觀變形、開裂等現象,施工過程應加強各工序限制和檢測。對于深層淤泥質軟弱地基,應變更施工方案,滿堂支架方案已不適用,應接受較大跨度的梁式支架、管樁或鉆孔樁基礎。對于淺層軟弱地基或軟塑及硬塑狀態的不良地基,可接受拋填50cm~~100cm厚片石或分層填筑150cm~~200cm土,頂部澆筑10cm~~15cm素混凝土作為墊層。澆筑素混凝土墊層,不僅可增加應力擴散面積、加強地基的整體穩定性,而且由于素混凝土本身的抗剪切強度,即使局部地基處理不到位,仍可保證地基的平安;對于雨季施工的支架,可確保地基不受雨水浸泡,從而避開地基沉陷。可以說素混凝土墊層對于地基的平平穩定是極其重要的,因此建議軟弱地基及雨季施工的支架地基均澆筑素混凝土墊層。3.4南北地區地基處理的方法北方的原始地表一般用蛙式打夯機處理一遍就可以滿足橋梁施工設計要求，南方的軟基則要在地基承載力試驗的基礎上，按施工方案處理地基。地基處理的關鍵是將地表池塘、橋梁樁基施工時的泥漿池全部挖掉并用承載力較好的黃土（北方）或砂（南方）換填，換填要嚴格依據路基的“虛五壓三”的方式分層進行，達到設計人員要求的壓實度即可。對于南方砂土的壓實，可用砂土路基的方法施工，也可以用灌水法施工。福州灣邊特大橋施工運用的是灌水法，并用振動棒插入振搗，每50cm一層，始終到設計標高。閱歷證，灌水振搗后的地基承載力效果較好，達到了施工的設計要求，滿足了工程的須要。4滿堂支架的搭設及預壓4.1滿堂支架搭設1)支架搭設應嚴格按要求分階段驗收:支架搭設前進行構配件質量驗收;首段以高度為6m進行第一階段(撂底階段)的檢查和驗收;架體應隨施工進度定期進行檢查,達到設計高度后進行全面的檢查和驗收;遇6級以上大風、大雨、大雪后特別狀況的檢查;停工超過一個月復原運用前進行檢查。2)對于滿堂支架應重點檢查以下內容:保證架體幾何不變性的斜桿等設置是否完善;基礎是否有不勻整沉降,立桿底座和基礎面的接觸有無松動或懸空狀況;立桿上碗扣是否牢靠鎖緊;立桿連接銷是否安裝、斜桿扣接點是否符合要求、扣件擰緊程度。4.2滿堂支架預壓1）預壓目的：①檢驗支架及地基的強度、剛度及穩定性；②消退支架承受荷載引起的非彈性變形量；③消退支架承受荷載后地基的沉降變形量；④檢測支架承受荷載的彈性變形量，為箱梁支架模板預拱度設置，供應依據。2)預壓荷載。滿堂支架預壓荷載一般按梁體自重的120%進行限制。預壓荷載應分級進行,一般可按0→25%→50%→100%→120%→100%→50%→25%→0的依次進行加載和卸載,如有必要可削減分級次數,但仍需分級進行。2)加載依次。加載依次為從跨中起先,按從中間到兩邊的依次逐級加載。3)加載依次。加載依次為從跨中起先，按從中間到兩邊的依次逐級加載。4)加載材料。支架預壓加載材料可接受砂袋或水袋。一般狀況下,接受水袋加載更勻整,但水袋重量一般均不能滿足加載要求,因此仍需協作砂袋或其他材料以滿足預壓荷載要求。4)預壓觀測。加載前、每級荷載加載完成后、加載12h、加載24h、加載48h和卸載完畢后均應對支架及地基進行觀測。變形不收斂時應延長觀測時間。觀測點的布設要上下對應,目的是既要觀測地基的沉降量,又要觀測支架、方木的變形量。支架預壓前應在跨中斷面、1/4跨中斷面、墩位斷面設置預壓沉降觀測點,在橫斷面上一般布置在兩側翼緣板、箱梁底板兩側及中間,共5個觀測點。當連續3d累計沉降量不大于5mm時觀測結束。5)預壓觀測。加載前、每級荷載加載完成后、加載12h、加載24h、加載48h和卸載完畢后均應對支架及地基進行觀測。變形不收斂時應延長觀測時間。觀測點的布設要上下對應，目的是既要觀測地基的沉降量，又要觀測支架、方木的變形量。支架預壓前應在跨中斷面、1/4跨中斷面、墩位斷面設置預壓沉降觀測點，在橫斷面上一般布置在兩側翼緣板、箱梁底板兩側及中間，共5個觀測點。當連續3d累計沉降量不大于5mm時觀測結束。5滿堂支架施工平安要點[12]5.1支架搭設支架搭設的平安及文明施工應符合有關規范的要求,須要特別留意的是支架的防電避雷措施:1)在架設和運用期間,要嚴防和帶電體接觸;2)對支架實行接地處理,如電力線路垂直穿過或靠近鋼管腳手架時,應將電力線路四周至少2m以內的鋼管腳手架水平連接,并將線路下方的鋼管腳手架垂直連接進行接地;3)在架上運用電焊機,混凝土振動器等,要放在干燥的木板上,操作者要戴絕緣手套,且電焊機和混凝土振動器機殼要實行愛惜性接地接零措施;4)雷雨天不得上架操作。5）剪刀撐應隨支架的搭設和拆除同步進行[11],以免支架整體失穩。支架拆除順橋向應從跨中向兩端對稱、勻整和有依次的推動,橫橋向逐排進行[6]。5.2支架預壓從支架發生垮塌的事故分析來看,有很多事故是發生在加載過程中,因此對超載預壓應進行嚴格限制,應特別留意不能集中堆載,全部預壓材料應按加載要求干脆放置到加載部位,防止堆載集中而超過支架承載實力造成垮塌。5.3模板的調整滿堂支架預拱度的調整是施工中重點，施工前要進行超載預壓，得到牢靠的預拱度各項設計參數，并考慮周全，撓度值的計算要盡量結合實際狀況，模板的調整主要通過可調頂托來實現。5.4應急處置措施施工過程中發覺支架變形過大時,人員應立刻撤離,并對支架進行觀測,待變形穩定后對支架上的荷載進行逐步、均衡卸載,最終對支架進行加固或拆除處理。已發生的多起事故的教訓,告知我們應急處置措施必需首先確保人的平安,然后才是支架的處理。5.5平安限制施工過程中，要堅持以人為本的原則，嚴格依據相關規范的規定，留意施工過程中的每一個微小環節，做好平安限制工作。成立特地的平安管理領導小組，編制完善緊急狀況應急預案及施工平安保證措施，做好操作及管理人員的專項平安培訓，確保施工人員，以及所建橋梁的平安。6結語滿堂支架法現澆預應力混凝土連續箱梁在橋梁工程中是一種較為常見的施工方法，其施工工藝簡潔，無需大型的機械設備，施工速度較快，能適用于多種橋梁形式和各種環境下的施工，同時施工時多點支撐，沉降簡潔限制，張拉時支架反彈量小，對主梁健康有利，線型也同樣簡潔限制。依據筆者多年的學習和總結,簡明扼要的介紹了滿堂支架施工各個環節關鍵技術要點,為支架的平安施工供應了確定的參考價值。參考文獻:[1]JGJ166-2008,建筑施工碗扣式腳手架平安技術規范[S].[2]JGJ130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術規范[S].[3]徐偉,陳東杰.建筑施工設計施工詳細圖集)))模板和腳手架工程[M].北京:中國建筑工業出版社,2001.[4]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].[5]建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社,2003.[6]孔祥平.運用滿堂支架進行