桥梁施工满布式钢管支架设计要点参考资料之二十一.docx
《桥梁施工满布式钢管支架设计要点参考资料之二十一.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁施工满布式钢管支架设计要点参考资料之二十一.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
桥梁施工满布式钢管支架设计要点参考资料之二十一
桥梁施工满布式钢管支架设计要点
1前言
中小跨径梁板桥、RC拱桥和石拱桥，当采用就地现浇或砌筑的方法施工时，多采用满布式钢管支架。
由于支架在设计和架设过程中在某些方面存在违反规范的情况，支架垮塌的事故时有发生，造成人员伤亡和经济损失。
根据对国内外100多座桥梁事故的初步统计分析，因支架失稳或破坏所引起的桥梁垮塌事故占了很大的比例。
可以认为，在各种桥梁施工方法中，就地搭设支架的方案，发生安全事故的风险最大。
所以，对于钢管支架的设计和架设，应该引起桥梁工程界的高度重视。
设计单位有时会承担或涉及支架的结构设计、结构计算和相关的咨询工作。
实际上，我院近年已完成了这方面几项任务。
为了更好的推进支架设计与咨询的工作，进一步提高技术业务水平，以有关的最新规范的依据，参考一些具有较高理论水平和实践经验的专著，编写这份资料，使我们在承担这方面的工作时，能有重点地获得有关规范和专著的指导，并使手边有一份实用的、简明的参考资料。
专门针对钢管支架的技术规范，目前仅有[1]、[2]、[3]、[5]等4种，且均按建筑工程行业特点编制。
公路行业的施工规范[4]，对钢管支架仅列有原则性的较零散的条文，不能完全满足支架设计和施工的需要。
另外，规范[1]在个别重要规定方面存在较严重的缺陷；4本建工行业的脚手架及模板规范也不完全
适用于桥梁支架。
在编写这份资料时，充分考虑了桥梁支架特点。
国内常用的钢管支架有扣件式、碗扣式和门式三种，实际工程中大量使用的是扣件式钢管支架。
这份资料主要介绍扣件式钢管支架，同时也纳入碗扣式钢管支架的一些重要内容。
规范[1]、[2]、[5]主要是针对建筑施工中的脚手架编制的，仅有少量模板支架的内容。
对于桥梁施工，不宜采用脚手架的名称，应改用“模板支架”。
规范[3]专门针对模板支架，但仍以建筑工程为依据。
在本资料中一律简称为“支架”，使与脚手架相区别。
2主要术语
立杆——支架垂直于水平面的竖向杆件。
立杆纵向间距——立杆沿桥梁纵轴线方向的间距，用符号a表。
立杆横向间距——立杆沿桥梁横向的间距，用符号b表。
纵向水平杆——杆轴方向沿桥梁纵轴线方向并垂直于立杆的水平杆件，简称“大横杆”。
横向水平杆——杆轴方向沿桥梁横向并垂直于立杆的水平杆件，简称“小横杆”。
纵向扫地杆——靠近地面布置的纵向水平杆。
横向扫地杆——靠近地面布置的横向水平杆。
纵向剪刀撑——在桥梁纵向竖平面内布置的、水平倾角为45°~
60°的斜向杆件。
横向剪刀撑——在桥梁横向竖平面内布置的、水平倾角为45°~
60°的斜向杆件。
立杆步距——沿立杆轴线方向水平杆件的间距，用于符号h表示，简称“步距”。
主节点——立杆、纵向水平杆、横向水平杆三杆紧靠的扣件连接或碗扣连接的节点，三向杆件在主节点处可以相互传力。
扣件——采用螺栓紧固的扣接连接件。
直角扣件——用于垂直交叉杆件间连接的扣件。
旋转扣件——用于平行或斜交杆件间连接的扣件。
对接扣件——用于杆件对接连接的扣件。
对接时相互对接杆件的轴线为同一轴线。
防滑扣件——根据抗滑要求增设的非连接用途扣件。
连墙杆——水平杆件与桥梁墩台直接连接时，称为连墙杆。
底座——设于立杆底部的垫座。
固定底座——不能调节支垫高度的底座
可调底座——能够调节支垫高度的底座。
垫板——设于底座下的支承板。
顶托——立杆顶部用以支承水平杆的垫座。
可调顶托——可以调整高度的顶托。
上碗扣——沿立杆滑动起锁紧作用的碗扣节点零件。
下碗口——焊接于立杆上的碗形节点零件。
限位销——碗扣式支架中，焊接在立杆上能锁紧上碗扣的用作定位的销子。
立杆连接销——碗扣式支架中，立杆竖向接长连接的专用销子。
碗扣节点——由上碗扣、下碗扣、限位销和横杆接头等形成的盖固式承插节点。
横杆——碗扣式支架中，水平杆件统称横杆。
横杆接头——碗扣式支架中，焊接于横杆两端的连接件。
专用外斜杆——碗扣式支架中，两端带有旋转式接头的斜向杆件。
水平斜杆——碗扣式支架中，钢管两端焊有连接件的水平连接斜杆。
间横杆——碗扣式支架中，钢管两端焊有插卡装置的横杆。
水平剪刀撑——钢管支架的水平面上在水平杆的平面内布置的剪刀撑。
3钢管及配件
3.1扣件式钢管支架
①钢管
规范[1]规定采用Q235A级钢制作，其质量应符合《碳素结构钢》（GB/T700）规定。
符合《直缝电焊钢管》（GB/T13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）的要求。
应使用下表所列型号的钢管。
表1钢管截面特性
外径（mm）
壁厚t（mm）
截面积A（cm2）
惯性矩I（cm4）
抵抗矩W（cm3）
回轴半径i（cm）
每米长质量
（kg/m）
48
3.5
4.89
12.19
5.08
0.58
3.84
51
3.0
4.52
13.08
5.13
1.70
3.55
Q235A钢的主要力学性能如下：
1.抗拉、抗压和抗弯强度设计值f=205Mpa；
抗剪强度设计值fv=120Mpa；
弹性模量E=2.06×105Mpa；
轴向拉、压容许应力[
]=140Mpa；
抗弯容许应力[
]=145Mpa；
抗剪容许应力[
]=85Mpa；
剪切模量
=0.79×105Mpa；
线胀系数
=12×10-6；
质量密度=7850kg/m3；
近年国内一些建筑工程，包括某些大型建筑广泛采用低合金钢钢管支架。
与上述Q235A钢管相比，具有以下优点：
强度高、耐腐蚀、重量轻、搭设方便、总体成本较低。
低合金钢钢管采用Q345A级钢，根据规范[11]，其抗拉、压及抗弯强度设计值为f=295Mpa;抗剪强度设计值fv=170Mpa.
根据规范[10]，按16Mn钢取值，轴向拉、压容许应力[]=200Mpa;抗弯容许应力[w]=210Mpa；抗剪容许应力[
]=120Mpa。
Q345A钢管的常用规格为48×2.5mm。
。
截面特性如下表。
表2钢管截面特性
外径（mm）
壁厚t（mm）
截面积A（cm2）
惯性矩I（cm4）
抵抗矩W（cm3）
回轴半径i（cm）
每米长质
（kg/m）
48
2.5
3.574
9.276
3.865
1.611
2.805
在相同条件下，48×2.5Q345钢管与48×3.5Q235钢管轴心抗压承载力设计值之比为
。
质量之比为
，故采用Q34548×2.5钢管与Q23548×3.5钢管比较，承载力可以提高5.18%，而材料可节省37%。
文献[8]介绍，不少施工现场48钢管壁厚仅有3～3.2mm。
2009年8月31日贵阳市花溪二道上的铁路跨线桥（上跨）在浇筑框架结构顶板砼时发生钢管支架垮塌。
在垮塌的钢管中随机抽样10根钢管，其壁厚的平均值为2.68mm，最小值为1.8mm，最大为3.2mm。
远小于规范要求的3.5mm。
在钢管支架的设计、计算、咨询工作中要特别注意钢管实有的壁厚。
并按第9.4节介绍的公式计算采用的壁厚标准值。
②扣件
扣件采用可锻铸铁制作，其材质应符合《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。
扣件有三种：
直角扣件、旋转扣件和对接扣件。
横杆与
立杆连接用直角扣件；斜杆或平行杆连接用旋转扣件；立杆或其他杆件接长用对接扣件。
扣件螺栓拧紧扭力矩应在40N·m～65N·m之间。
即小于40N·m的扣件应废弃不用，大于65N·m时扣件可能发生破坏。
扣件螺栓用Q235钢制作，并作镀锌处理。
a）直角扣件高度100mm，长度154mm。
其抗滑移承载力设计值为8.5kN，抗滑移承载力容许值为6KN（均指新扣件拧紧力矩达到60N·m时下同）。
一个直角扣件质量为1.35kg。
b）旋转扣件高度100mm，长度170mm。
其抗滑移承载力设计值为7.0kN，抗滑移承载力容许值为5KN。
一个旋转扣件质量为1.45kg，两旋转面间隙应小于1mm。
c）对接扣件高度90mm，长度170mm，宽81mm。
其抗滑移承载力设计值为3.5kN，抗滑移承载力容许值为2.5KN，一个对接扣件质量为1.85kg。
扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离应不小于5mm；扣件抗拉极限强度应不小于330Mpa,延伸率应不小于8%；扣件也可用钢板压制，但应符合GB15831的规定。
当扣件螺栓拧紧力矩MF不满足40N·m～65N·m时，应作如下处理[8]：
MF≤30N·m时，应坚决报废，不得使用。
对于MF＞30N·m者，应按下式计算扣件允许采用的抗滑承载力RC：
Rc=
/1.4
（1）
式中：
n——实测拧紧力矩的扣件个数；
——第i个实测扣件的拧紧力矩；
——n个Rcxi的平均值。
由于使用的扣件MF的下限降至30N·m，在立杆稳定验算中，应以
f′代替f′，取
f′=（0.6～0.7）f
式中：
0.6～0.7称为调整系数。
f——钢管材料的抗压强度设计值。
Q235A钢，f=205Mpa，故
f′=（0.6～0.7）f=（0.6～0.7）×205=123～143.5Mpa。
③立杆底座
a）固定式底座：
用钢管及钢板制作，如图1所示。
钢管外径60mm，壁厚3.5mm，长度150mm，焊接钢垫板上。
钢垫板尺寸为150×150×（6～8）mm。
使用时，将立杆48钢管插入60的套筒钢管内。
图1固定式底座（单位：
mm）
b）可调式底座：
用钢管、螺栓及钢板制作，如图2所示。
钢板尺寸为
150×150×（6～8）mm。
使用时用螺栓调整杆调整底座处立杆钢管的高度。
参阅[2]第3.3.8及3.39条（强制性条文）最大可调范围：
300mm（KTZ.50型）、500mm（KTZ.50型）、600mm（KTZ.60型），参阅[12]，单件质量分别为5.24kg、6.75kg和7.50kg。
图2可调式底座（单位：
mm）图3可调式U形顶托
c）标准底座：
用可锻铸铁制作。
其底盘为圆形，直径150mm，四周有地脚螺栓可与地基连接，底盘上为直径52mm的套简。
④立杆顶托
可调式U形顶托，如图3所示。
最大可调范围：
300mm（KTC.30型），500mm（KTC.50型）和600mm（KTC.60型）。
质量分别为4.95kg、6.45kg和7.20kg，参阅[12]，U托的最大旋出长度为150mm。
U托的上端为钢板焊接的凹槽，可以安置双钢管或枋木，一般设置横向钢管或横向枋木。
可调节螺栓下段插入立杆钢管内。
U托与其下方最近一层横杆的竖向距离不应过大，一般应控制在20cm以内，否则应在U托下方再增设一排横杆，以控制U托的变位。
利用U托可调长度进行钢管支架的卸落。
如主杆顶托为固定式，无调整功能，一般在钢管立杆顶端先安装横向木枋（15×15cm）,或安装槽钢、工字钢，在其上安放对口楔，
对口楔上安装纵向枋木，枋木上为底模板。
可参阅[13].当荷载较大时，对口楔应改为组合木楔。
⑤连墙杆
连墙杆系建筑工程钢管支架中的术语。
对于桥梁工程，连墙杆应为钢管支架与墩台身的连接杆件。
建筑施工脚手架的连墙杆是一种很重要的构件，对确保支架的稳定具有重要作用。
桥梁支架也应设置连墙杆，尤其是较高的支架。
桥梁墩台身可以预埋48×3.5mm钢管作为连墙杆，连墙杆与支架的横向水平杆用扣件连接。
对于双柱式和三柱式桥墩（圆形或矩形），也可以针对每个墩柱用钢管围成井字架代替连墙杆。
3.2碗口式钢管支架
①钢管
与扣件式钢管支架所采用的钢管相同，规范[2]规定用Q235A级钢制
升级会员 