利用满堂式脚手架现浇箱梁施工技术.docx
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利用满堂式脚手架现浇箱梁施工技术
第五节利用满堂式脚手架现浇箱梁施工技术
一、概述
箱梁的现浇施工技术日新月异，特别是近年来飞速发展，多种技术应用于其中。
利用满堂式脚手架现浇箱梁，由于其操作简单，设备低廉，仍在施工中广泛应用。
目前，作为模板支撑体系的满堂脚手架主要有以下几种：
扣件式钢管脚手架、碗扣式脚手架、轮扣式脚手架、门型框式脚手架、木竹脚手架、梯形框式脚手架、承插式钢管脚手架、螺栓连接钢管脚手架等，其中，扣件式钢管脚手架、碗扣式脚手架应用比较广泛，木竹脚手架在民用建筑中也有较多应用，轮扣式脚手架则是近年来发展起来的新产品。
下面主要介绍扣件式脚手架、碗扣式脚手架、轮扣式脚手架的特点：
1.扣件式钢管脚手架
扣件式钢管脚手架由扣件和钢管组成，具有装拆比较方便、搭设灵活、能适应建筑物中平立面的变化、强度较高等特点，又由于加工简便、搬运方便、通用性强等特点，为我国目前使用量最大、应用最普遍的一种脚手架，占脚手架使用总量的70%左右，在今后较长的一段时间内，这种脚手架仍将占主导地位。
扣件式钢脚手架的主要构件有立杆、大横杆、小横杆、斜杆、底座和扣件等，杆件多为Ф48×3.5焊接钢管，也可用其它的钢管，如无缝管，外径50-51㎜，壁厚3-4㎜的焊接钢管，用作立杆、大横杆、小横杆和斜杆的钢管长度以4-6m为宜，也可根据需要进行裁剪，底座由底板和插芯式套管等组成，底板可为钢板或铸铁，边长多为150㎜，厚度8—10㎜，插芯直径多为36㎜，高150㎜，套管为大一号的钢管，长150㎜，扣件多为铸铁扣件，分直角扣件、回转扣件、对接扣件3种，螺栓用A3钢制成。
2.碗扣式脚手架
碗扣式脚手架是一种技术较为先进的承插式多功能钢管脚手架，已广泛用于房建、桥梁、隧道、地道桥、水塔、大跨度棚架等建筑、市政及交通的各个领域，深受施工单位欢迎。
碗扣式脚手架具有带齿的碗扣接头，在三维方向均有可靠的力学强度和自锁性能，而且拼装快速、省力，避免了螺栓作业和零散扣件，能方便组成多种荷载力的脚手架和多种支撑承力架等。
碗扣式脚手架主要由碗扣接口、立杆、横杆、顶杆、支座和上托等构件组成，见碗扣架规格，其中碗扣接头是核心部件，由上、下弦碗扣、横杆接头和上碗扣限位销组成。
其特点如下：
（1）多功能：
根据施工需要，组成不同施工荷载的脚手架、支撑承力架等，适用性强；
（2）拆装方便：
接头拆装速度比常规快六倍以上；
（3）效率高：
拼装避免了螺栓作业，降低劳动强度1倍以上；
（4）整体强度好：
杆件轴线交于一点，节点在框架平面内，齿碗扣接头具有可靠的抗弯、抗剪、抗扭强度，整架强度比扣件式提高；
（5）安全可靠：
接头自锁能力强，构件系列标准化，使用安全可靠，避免扣件式的人为因素影响；
（6）便于管理：
无零散易丢构件，易于堆放整齐，便于现场材料管理；
碗扣接头的安装方法:
立杆和顶杆上每隔0.6m设置一付碗扣接头，下碗扣和上碗扣有限位销，当上碗扣的缺口对准限位销时，上碗扣可扣杆向上滑动.连接横杆时，先将横杆接头插入下碗扣的周边带齿的圆槽内，将上碗扣沿扣限位销滑下扣住横杆接头，并顺时针旋转扣紧，用铁锤敲击几下即能牢固锁紧，可以互相垂直或偏转一定角度。
3.轮扣式脚手架
轮扣式脚手架原理与碗扣式脚手架相似，但操作更为简单方便，为近年开发的新产品，经过现场的大量使用，普遍认为“轮扣式”脚手架的出现给工程建设和路桥施工的整体工程支护设计和施工带来了更大方便，为施工快速、安全、文明提供了更加有力的保证。
轮扣式脚手架由插座、立杆、横杆、斜杆、过渡杆组成。
轮扣式脚手架的插座为轮扣形的钢板，四边凸出部分开设矩形孔。
横杆两端各焊接一只长形插头。
组装时，将插头插入轮扣上相应的孔内，用铁锤敲打插头即可锁紧，每个轮扣上可同时插入4根横杆。
拆卸时只要敲击插头松开，就能拿下横杆。
该脚手架的主要特点是：
（1）结构合理，使用方便，装拆速度快；
（2）插头自锁功能强，锁定牢固；
（3）承载力强，每根立杆允许承载力达40KN；
（4）采用过渡杆，可以与碗扣式脚手架共同使用。
近几年该脚手架在北京、沈阳、山东等重点建设工程中大量使用后，使用效果较好。
二、支架施工设计
1.支架设计概述
（1）支架设计要求
虽为临时结构，但它要在施工过程中承受桥梁的大部分恒载，因此从受力和使用性能上要求必须有足够的强度和刚度，同时支架的基础应可靠，构件之间的结合要紧密，并具有足够的纵、横、斜向的连接杆件，使支架成为空间稳定的整体；
支架在受荷后将有变形和挠度，在安装前要进行计算，以便设置合理的预拱度，使结明的外形尺寸和标高符合设计要求；
支架上要设置落架设备，落架时要对称、均匀，不应使主梁局部受力；
构造和制作简单，装拆方便，要能增加周转次数。
（2）支架计算要点
作用在支架上的荷载有梁体结构的重力、浇筑设备的重力（包括振动荷载）、风力及施工人员的重力，连同模板和支架自重均由支架承受；
支架的各构件应按其计算图式进行强度计算，容许应力可按临时结构予以提高；
支架的挠度需要验算，并小于其容许值；
支架的预拱度计算包括梁自重所产生的挠度、支架受载后芹生的弹性变形和非弹性变形、支架基础的沉降量等；
支架卸架设备的选用及受力计算。
（3）满堂支架法施工的优缺点:
桥梁的整体性好，施工平稳、可靠，不需大型起重设备；
施工中无体系转换；
预应力混凝土连续梁桥可以采用强大预应力体系，使结构构造简化，方便施工；
需要使用大量施工支架；
施工工期长、费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。
作为承力支架必须通过检算确定地基承载能力、立杆间距、横杆步距及承载杆件的计算，解决强度、稳定、安全问题。
2.荷载组合选用
（1）荷载计算参考表4-1、4-2、4-3
荷载计算参考数据表表4-1
序号
项目
采用数据
说明
1
模板、拱架、支架的容重，对于：
（1）松木木材
（2）落叶松
（3）阔叶树木材
（4）杉木、枞木
（5）组合钢模和连接件
（6）组合钢模连接件及钢楞
（7）钢管脚手架
（8）定型模板
6KN/m3
7.5KN/m3
8KN/m3
5KN/m3
0.5KN/m2
0.75N/m2
78.5
按设计说明计算
2
新浇混凝土和钢筋混凝土的容重、混凝土或片石混凝土容重
钢筋混凝土（以体积计算的含筋量）：
≤2%时
>2%时
24KN/m3
25～26KN/m3
25KN/m3
26KN/m3
3
施工人员和施工料、具行走运输或堆放荷载：
（1）计算模板及直接支承模板的小棱时均布荷载可取
（2）计算直接支承小棱的梁和拱架时，均布荷载可取
（3）计算支架要立柱及支承拱架的其它结构构件时，均布荷载可取
2.5Kpa
1.5Kpa
1.0Kpa
以集中荷载2.5KN验算
荷载计算参考数据表表4-1
序号
项目
采用数据
说明
4
振捣混凝土时产生的荷载（作用范围在有效压头高度之内）：
对水平面模板
对垂直面模板
2.0Kpa
4.0Kpa
5
新浇混凝土对模板侧面产生的压力：
（1）采用内部振捣器，当混凝土浇注速度在6m/h以下时，新浇的普通混凝土作用于模板的最大侧压力计算式：
当<0.035时
当>0.035时
—新浇混凝土对模板的最大侧压力（kpa）；
—有效压头高度（m/h）；
—混凝土的浇注速度（m）
t—混凝土入模时的温度（℃）；
—混凝土的容重（Kn/m3）；
—外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时取1.2；
H—对模板产生压力的混凝土灌注层高度（m）；
R—外部振捣器作用半径（m），R=1；
—混凝土拌和物的稠度影响系数，
其坍落度0～2㎝为0.8；
4～6㎝为1.0；
5～7㎝为1.2；
—混凝土拌合物的温度系数，5～7℃为1.15；
12～17℃为1.0；
28～32℃为0.85
（2）采用泵送混凝土灌注施工，混凝土入模温度在10℃以上时，模板的侧压力推荐采用右式计算：
=4.6
（3）采用外部振捣时，模板侧压力采用右式计算：
当<4.5，H≤2R时
当≥4.5，H≤2R时
=
=
混凝土侧压力计算分布图
图中：
H为混凝土浇筑层（在水泥初凝时间以内）的高度（m）
6
倾倒混凝土的冲击产生的水平荷载：
项次
向模板中供料方法
水平荷载（Kpa）
1
有溜槽、串筒或导管输出
2.0
2
用容量0.2m3及小于0.2m3的运输器具倾倒
2.0
3
用容量大于0.2m3至0.8m3的运输器具倾倒
4.0
4
用容量大于0.8m3的运输器具倾倒
6.0
7
其它可能产生的荷载：
如雪荷载、冬季保温设施荷载等，按实际情况考虑
计算模板的荷载组合参照表表4-2
项次
模板构件名称
荷载组合
计算强度用
验算刚度用
1
梁板的底模板和支架等
1+2+3+4+7
1+2+7
2
梁的侧模板
4+5
5
荷载分项系数表表4-3
序号
荷载类别
1
模板、支架、脚手架等自重
1.2
2
新浇混凝土、钢筋混凝土或新砌体等自重
1.2
3
施工人员及施工机具运输或堆放的荷载
1.4
4
倾倒混凝土时产生的竖向荷载
1.4
5
振捣混凝土时产生的竖向荷载
1.4
6
冬季施工时保温设施荷载和雪荷载
7
新浇混凝土对侧面模板的压力
1.2
8
倾倒混凝土时产生的水平荷载
1.4
9
振捣混凝土时产生的水平荷载
1.4
10
风荷载
11
流水压力、流冰压力或船只、漂浮物撞击力
3.地基承载力计算
地基承载力按下式计算：
其中：
—地基承受压力
—主杆压力
—主杆受力面积
—地基容许承载力参照有关规定。
4.杆件计算
（1）扣件式钢管支架计算
①构造
扣件式钢管支架适用于无水或水流较浅的河流，主要由立杆（立柱）和横向水平杆（小横杆）、纵向水平杆（大横杆）、剪刀撑和斜撑等组成，立杆、大横杆、小横杆是主要受力构件，采用Q235（3号钢），截面特性见表2-4。
扣件式钢管支架杆件连接采用直角扣件、旋转扣件和对接扣件三种，供两根钢管直角连接、搭接连接或对接连接，3种扣件的容许荷载分别为6kN、5kN、2.5kN。
立杆间距应根据计算确定，一般顺桥向（纵向）为1.0～1.2m，横桥向以0.5～1.1m为宜，大横杆步距不宜超过1.5m。
扣件式钢管支架必须搭设在经处理的坚实地基上，在立柱底部铺设垫层和安放底座，垫板可以采用厚度不小于200mm的混凝土或厚度不小于50mm的木板。
②荷载
扣件式钢管自重，包括立柱、纵向水平杆、横向水平杆、支承杆件、扣件等，可按表4-4计算。
扣件式钢管截面特性表4-4
外径（mm）
壁厚（mm）
截面积A（mm2）
惯性矩（mm4）
抵抗矩W（mm3）
回转半径（mm）
每米自重（N）
48
3.0
4.24×102
1.078×105
4.493×103
15.95
33.3
48
3.5
4.89×102
1.215×105
5.078×103
15.78
38.4
模板、新浇混凝土等荷载见表4-1。
施工人员及共设备、运输工具等荷载见表4-1。
③立杆计算
立杆两端按铰接的受压构件计算，计算长度
—立杆轴向力计算值，同时要满足表4-5容许荷载的要求；
—立杆横截面面积
钢管支架容许荷载表表4-5
横杆间距L（cm）
Φ48×3钢管
Φ48×3.5钢管
对接立杆（KN）
搭接立杆（KN）
对接立杆
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