14米边跨现浇箱梁满堂支架施工方案
一、概述
1.1 工程概况
碚东嘉陵江大桥现浇箱梁为单箱单室结构，每边跨现浇段长14m，顶板宽19m，底板宽11m，翼板悬臂长4m，箱梁顶板设置成1.5%双向横坡，梁高4m，腹板厚50cm，底板厚32cm。边跨现浇梁端设一道2m厚横隔板，且设置人洞以便施工，边跨梁段底板也设有一人洞供施工及成桥运营后检查用。
箱梁为三向预应力结构。所有纵向预应力采用大吨位群锚体系，顶板预应力钢束采用22ΦS15.24钢绞线束，其标准强度为1860MPa，底板预应力钢束采用19ΦS15.24钢绞线。横向预应力采用3ΦS15.24钢绞线，其标准强度为1860MPa，扁锚体系，间距0.5m，规格为BM15-3，采用一端张拉、另一端固定的锚固方式，张拉端与固定端沿桥纵向交错布置。竖向预应力采用4ΦS15.24钢绞线，纵向间距50cm。
1.2 施工方法简介
东阳岸现浇段位于料场内，场地已硬化，无需再处理地基，采用扣件式满堂支架现浇施工工艺进行施工。施工时，翼缘模板及外侧模采用定制钢模板，内模采用组合钢模板，底模采用大块钢模板或竹胶板，内模支撑采用φ48×3.5mm脚手管做排架。
1.3 施工工艺流程
二、满堂支架搭设及预压
2.1 地基处理
东阳岸边跨现浇段位于料场内，基本已用砼硬化，基本可不用进行地基处理。若有未硬化完全处，可先用装载机将表层松土推平并压实，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。原有地基整平压实后，铺设15cm厚碎石，采用人工铺平，用蛙式夯土机进行夯压。在石子层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应的位置铺设支垫钢板。
2.3 支架安装
本支架采用“碗扣”式满堂支架，其结构形式如下：纵向立杆布置间距以90cm为主，箱梁两端为60cm；横向立杆在箱梁腹板所对应的位置间距90cm，腹板及底倒角处钢管间距60cm，其中腹板下加密两列普通钢管，以加强腹板处支架的承载能力；翼缘横、纵向立杆均按90cm布置。在高度方向横杆步距120cm，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性，在每三排横向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑（可详见《边跨现浇段碗扣式满堂支架平面布置图》）。在地基处理好后，按照施工图纸进行放线，纵桥向铺设好支垫钢板，便可进行支架搭设。支架搭设好后，用可调顶托来调整支架高度或拆除模板用。
碗扣架安装好后，对于箱梁底板部份，在可调顶托上横向铺设1200×10×15cm的木枋
（15cm面竖放，底板两端各悬出50cm），共24根。然后在其上铺设纵向1400×10×15cm 的木枋（15cm面竖放，竖放的目的增加刚度），腹板50cm宽度内木枋满铺，底板其余间距25cm铺设，共50根。对于翼缘部份，钢管架直接搭设到翼缘底，先在顶托上安装纵向1400×10×15cm（15cm面竖放）的木枋，共17根，根据翼缘底板坡面将木枋加工成楔型，若翼缘模板有背肋架，则可不必横向再铺木枋，直接让加工成楔型的木枋与背肋架接触紧密，若翼缘模板无背肋架，则横向间距40cm布置10X15cm（15cm面平放）的木枋，共36根，每根约长410cm。
支架底模铺设后，测放箱梁底模中心及底模边角位置和梁体横断面定位。底模标高=设计梁底+支架的变形＋（±前期施工误差的调整量），来控制底模立模。底模标高和线形调整结束，经监理检查合格后，立侧模和翼板底模，测设翼板的平面位置和模底标高（底模立模标高计算及确定方式类同箱梁底板）。
2.4 现场搭设要求
2.4.1本工程架体搭设从26#交界墩盖梁一端开始搭设，以盖梁外缘10厘米为第一排立杆。立好立杆后，及时设置扫地杆和第一步大小横杆，扫地杆距基面25厘米，支架未交圈前应随搭设随设置抛撑作临时固定。箱梁腹板对应处必须用普通钢管增设两列立杆，随碗扣架一起搭设。
2.4.2架体与26#交界墩拉结牢靠后，随着架体升高，剪刀撑应同步设置。
2.4.3安全网在剪刀撑等设置完毕后设置。
2.4.4为了便于拆除交界墩盖梁处的模板，可在支座安装完成后，在支座四周铺设一层泡沫塑料，顶面标高比支座上平面高出2~3mm。在拆除底模板时将盖梁顶处的泡沫塑料剔除，施工时严禁用气焊方法剔除泡沫以免伤及支座。
2.5 技术要求
2.5.1相邻立杆接头应错开布置在不同的步距内，与相邻大横杆的距离不宜大于步距的三分之一；
2.5.2在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣件、旋转扣件中心点的相互距离不宜大于15厘米；
2.5.4各杆件端头伸出扣件边缘的长度不应小于100mm；
2.5.5立杆的垂直偏差应不大于架高的1／300；
2.5.6上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中，与相连立杆的距离不大于纵距的1/3；
2.5.7安全网应满挂在外排杆件内侧大横杆下方，用26＃铁丝把网眼与杆件绑牢。
2.5.9 主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。
三、满堂支架预压
安装模板前，要对支架进行压预。支架预压的目的：1、检查支架的安全性，确保施工安全。
2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。
本方案拟按7m一段分段预压法进行预压，预压方法依据箱梁砼重量分布情况，在搭好的支架上的堆放与梁跨荷载等重的砂袋（或钢材、水箱）(梁跨荷载统一考虑安全系数为1.2)。施工前，每袋砂石按标准重进行分包准备好，然后用汽车吊或简易扒杆进行吊装就位，并按箱梁结构形式合理布置砂袋数量。
为了解支架沉降情况，在预压之前测出各测量控制点标高，测量控制点按顺桥向每2米布置一排，每排4个点。在加载50%和100%后均要复测各控制点标高，加载100%预压荷载并持荷24小时后要再次复测各控制点标高，如果加载100%后所测数据与持荷24小时后所测数据变化很小时，表明地基及支架已基本沉降到位，可卸载，否则还须持荷进行预压，直到地基及支架沉降到位方可卸压。支架日沉降量不得大于2.0毫米（不含测量误差），一
般梁跨预压时间为三天。卸压完成后，要再次复测各控制点标高，以便得出支架和地基的弹性变形量（等于卸压后标高减去持荷后所测标高），用总沉降量（即支架持荷后稳定沉降量）减去弹性变形量为支架和地基的非弹性变形（即塑性变形）量。预压完成后要根据预压成果通过可调顶托调整支架的标高。
四、支架受力验算
4.1 底模板下次梁（10×15cm木枋）（15cm面竖放）验算
底模下脚手管立杆按照90cm（腹板下60cm，并增强两列普通钢管）布置，纵向次梁木枋腹板处满铺，底板其余处间距25cm，对于纵向次梁木枋的验算，取计算跨径为0.9m，按简支梁受力考虑，分别验算底模下腹板对应位置和底板中间位置：
底模处砼箱梁荷载：P1 = 4.0m×25 KN/m3= 100 kN /m2 （取4.0m砼厚度计算）
模板荷载：P2 =4949.13×9.8×10-3/(14×0.5) = 6.93 kN /m2
(腹板内外模重量及内模顶板模板重量由其下木枋承受，翼缘模板重量由翼缘部份钢管架承受，内模底板模板(含倒角模板)由底板下之木枋承受)。
(腹板外模与底板底模采用厚度5mm大面钢板制作，内模采用1.5×0.3m组合钢模板)
腹板内外模模板重量为：
2.9175×14×0.005×7.85×103+(108.56+252.99+150.02+209.75)/100/0.3×14/1.5×14. 91= 4949.13 Kg
设备及人工荷载：P3 = (10×60+8×25+1000)×9.8×10-3/ (14×0.5) =2.52 kN /m2
(假设单侧腹板有10名工人，60Kg/人；振动棒8台，25Kg/台；其它设备1000Kg)
砼浇筑冲击及振捣荷载：(取砼重量的25%)
P4 = 0.25×100 kN/m2 = 25 kN /m2
则有P =(P1 + P2 + P3 + P4)= 134.45 kN /m2
取0.2安全系数，则有P计=P×1.2= 161.34 kN /m2
因为腹板下木枋满铺，故取间距为10cm，则有：
q1=P计×0.10= 161.34 × 0.10 = 16.134 kN/m
W = bh2/6 = 10×152/6 =375 cm3
由梁正应力计算公式得：
σ = q1L2/ 8W =16.134×0.92 ×106/ (8×375×103)
=4.356 Mpa ＜[σ] = 10Mpa
强度满足要求。
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：
τ = 3Q/2A = 3×16.134×103×(0.9 /2)/ (2×10×15×102) = 0.72603 Mpa＜[τ] = 2Mpa（参考一般木质）
强度满足要求。
由矩形简支梁挠度计算公式得：
E = 0.1×105 Mpa；I = bh3/12 = 2812.5 cm4
f max = 5q1L4 / 384EI
= 5×16.134×103×10-3×0.94 ×1012 / (384×2812.5×104×0.1×105)
= 0.49 mm＜[f] = 2.25mm（[f] = L/400=900/400=2.25 mm ）
刚度满足要求。
底板砼仅厚32cm，底板下木枋布置间距为25cm，其强度验算同上，能满足要求。
4.2 顶托横梁10×15cm（15cm面竖放）木枋验算
腹板处脚手管立杆纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m、0.6m（腹板加强后间距为0.3m）两种，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，取计算跨径为0.3m，仅验算底模腹板对应位置即可：
q1=P计×0.3= 161.34 × 0.3 = 48.402 kN/m
W = bh2/6 = 10×152/6 = 375 cm3
由梁正应力计算公式得：
σ = q1L2/ 8W =48.402×0.32 ×106/ (8×375×103)
=1.45206 Mpa ＜[σ] = 10Mpa
强度满足要求；
由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：
τ = 3Q/2A = 3×48.402×103×(0.3 /2)/ (2×10×15×102)
= 0.72603 Mpa＜[τ] = 2Mpa（参考一般木质）
强度满足要求；
由矩形简支梁挠度计算公式得：
E = 0.1×105 Mpa；I = bh3/12 = 2812.5 cm4
f max = 5q1L4 / 384EI
= 5×48.402×103×10-3×0.34 ×1012 / (384×2812.5×104×0.1×105)
= 0.01805 mm＜[f] = 0.75mm（[f] = L/400=300/400=0.75 mm ）
刚度满足要求。
4.3 立杆强度验算
脚手管（φ48×3.5）立杆的纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m、0.6m和0.3m，因此单根立杆承受区域即为底板0.9m×0.9m、0.9m×0.6m或0.9m×0.3m箱梁均布荷载，由横桥向木枋集中传至杆顶。根据受力分析，不难发现腹板对应的间距为0.6m（0.3m）×0.9m 立杆受力比其余位置间距为0.9m×0.9m的立杆受力大，故以腹板下的间距为0.6m（0.3m）×0.9m立杆作为受力验算杆件。
则有P计= 161.34 kN /m2
对于脚手管(φ48×3.5)，据参考文献2可知：
i ——截面回转半径，按文献2附录B表B知i = 1.578 cm
f ——钢材的抗压强度设计值，按文献2表5.1.6采用，f=205 MPa
A ——立杆的截面面积，按文献2附录B表B采用，A=4.89cm2
由于大横杆步距为1.2m，长细比为λ=L/i = 1200 / 15.78 = 76
由长细比查表（参考文献2）可得轴心受压构件稳定系数φ= 0.744 ，则有：
[ N ] = φAf =0.744×489×205 = 74.582 kN
而Nmax = P计×A =161.34×0.3×0.9 = 43.5618 kN
可见[ N ] ＞N，抗压强度满足要求。
另由压杆弹性变形计算公式得：（按最大高度10m计算）
△L = NL/EA = 43.5618×103×10×103/(2.1×105×4.89×102)
=4.242 mm 压缩变形不大
单幅箱梁每跨混凝土295.5m3，自重约753吨，按上述间距布置底座，则每跨连续箱梁下共有24×17=408根立杆，可承受1249吨荷载（每根杆约可承受30kN），安全比值系数为1249/753 = 1.6587 ，完全满足施工要求。
经计算，本支架其余杆件受力均能满足规范要求，本处计算过程从略。
4.4 地基容许承载力验算
边跨合拢段满堂支架布于料场内，其内场地已硬化，可按C15砼考虑，即每平方米地基容许承载力为1530t/m2，而箱梁荷载（考虑各种施工荷载）最大为16.13t/m2，完全满足施工要求。
五、模板工程
为保证现浇箱梁的外观质量光洁度、表面平整度和线形，加快施工进度，本工程箱梁底模可采用大块钢模板或铺设竹胶板，外侧模采用大块钢模板（可用挂篮外模所拆下的大块钢模板），箱体内采用1.5×3.0m组合钢模板，钢模后背肋采用主桥挂篮外模拆下的[12槽钢顺桥向布置，槽钢布置间距为50cm左右。箱梁外侧模板和翼缘模板采用大型钢板，由专业模板加工厂家加工制作。面板采用5mm厚钢板，横肋采用∠70角钢，背带采用2[12槽钢，背带间距为90cm，每块模板上设有3道背带，每道背带上设置两根φ18的拉杆。经受力验算和挂篮悬臂现浇模板施工检验，此模板强度和刚度完全能够满足施工要求。
箱梁内模支撑采用φ48×3.5脚手管做排架，立柱支撑在底模顶面上，脚手管顺桥向按0.9米设置一排，每排7根，且每排均需设置剪刀撑和纵、横水平撑，以增加支架的整体稳定性，防止内模胀模，内模支架的搭设原理及方式与满堂支架的搭设原理及方式基本相同。
六、支架安全要求
6.1 支架使用规定
6.1.1 严禁在架上戏闹或坐在栏杆上等不安全处休息；
6.1.2 严禁攀援支架上下，发现异常情况时，架上人员应立即撤离；
6.1.3 支架上垃圾应及时清除，以减轻自重并防止坠物伤人。
6.2 拆除规定
6.2.1 拆除顺序：护栏→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆件；
6.2.2 拆除前应先清除支架上杂物及地面障碍物；
6.2.3 拆除作业必须由上而下逐层拆除，严禁上下同时作业；
6.2.4 拆除过程中，凡已松开连接的杆、配件应及时拆除运走，避免误扶、误靠；
6.2.5 拆下的杆件应以安全方式吊走或运出，严禁向下抛掷。
6.2.6 搭拆支架时地面应设围栏和警示标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内；
6.3 支架安全措施
6.3.1 禁止任意改变构架结构及其尺寸；
6.3.2 禁止架体倾斜或连接点松驰；
6.3.3 禁止不按规定的程序和要求进行搭设和拆除作业；
6.3.4 搭拆作业中应采取安全防护措施，设置防护和使用防护用品；
6.3.5 不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土输送管等固定在支架上，严禁悬挂起重设备；
6.3.6 不得在六级以上大风、雷雨和雪天下继续施工。
6.4 钢管支架的防电、避雷措施
6.4.1 防电措施
6.4.1.1 钢管支架在架设的使用期间要严防与带电体接触，否则应在架设和使用期间应断电或拆除电源，如不能拆除，应采取可靠的绝缘措施。
6.4.1.2 钢管支架应作接地处理，设一接地极，接地极入土深度为2~2.5m。
6.4.1.3 夜间施工照明线通过钢管时，电线应与钢管隔离，有条件时应使用低压照明。
6.4.2 避雷措施
6.4.2.1 避雷针：设在架体四角的钢管脚手立杆上，高度不小于1m，可采用直径为25~32mm，壁厚不小于3mm的镀锌钢管。
6.4.2.2 接地极：按支架连续长度不超过50m设置一处，埋入地下最高点应在地面以下不浅于50cm，埋接地极时，应将新填土夯实，接地极不得埋在干燥土层中。垂直接地极可用长度为1.5~2.5m，直径为25~50mm的钢管，壁厚不小于2.5mm。
6.4.2.3 接地线：优先采用直径8mm以上的圆钢或厚度不小于4mm的扁钢，接地线之间采用搭接焊或螺栓连接，搭接长度≥5d，应保证接触可靠。接地线与接地极的连接宜采用焊接，焊接点长度应为接地线直径的6倍或扁钢宽度的2倍以上。
6.4.2.4 接地线装置宜布置在人们不易走到的地方，同时应注意与其它金属物体或电缆之间
保持一定的距离。
6.4.2.5 接地装置安设完毕后应及时用电阻表测定是否符合要求。
6.4.2.6 雷雨天气，钢管支架上的操作人员应立即离开。
七、施工现场安全管理和措施
7.1 在主要施工部位、作业点、危险区、主要通道口挂安全宣传标语或安全警告牌；
7.2 施工现场全体人员严格执行《建筑安装工程安全技术规程》和《建筑安装工人安全技术操作规程》；
7.3 施工现场杜绝任意拉线接电；
7.4 配电系统设总配电箱、分配电箱、开关箱、实行分级配电。开关箱装设漏电保护器；
7.5 施工机械进场安装后经安全检查合格后投入使用。
附：若顶托横梁采用I16工字钢的验算：
假设：脚手管立杆纵向间距为0.9m，横向间距为0.9m和0.45m，顶托工字钢横梁按横桥向布置，间距90cm。因此计算跨径为0.9m和0.45m，为简化计算，按简支梁受力进行验算，实际为多跨连续梁受力，计算结果偏于安全，仅验算底模腹板对应位置即可：
平均荷载大小为q2=P计×0.9 = 161.34×0.9 = 145.206 kN/m
另查表（参考文献1）可得：
WI16 =141×103mm3 ；I = 1130×104mm4 ；S = I / 13.8
跨内最大弯矩为：
Mmax = q2L2/8=145.206×0.45×0.45/8= 3.676 kN.m
由梁正应力计算公式得：
σw = Mmax / W = 3.676×106 / (141 ×103 )
= 26.07 Mpa ＜[σw] = 145 Mpa 满足要求；
挠度计算按简支梁考虑，得：
E = 2.1×105 Mpa；
f max = 5q2L4 / 384EI
= 5×145.206×0.454×1012 / (384×2.1×105×1130×104)
= 0.0327 mm＜[f] = 1.125 mm（[f] = L/400 ）刚度满足要求。