时间：2013-11-29 分类：工业设计
摘要： 组合支架在预应力混凝土连续梁施工中越来越广泛应用，组合支架，是指在施工中使用碗扣式脚手架，贝雷梁，大直径钢管柱等构件来搭建施工的支撑体系。通过在大西铁路客运专线某特大桥的应用，介绍组合支架设计、施工、预压、沉降观测及支架安全紧急处理预案。
关键词： 组合支架,预应力混凝土连续梁,预压,沉降观测
近年来，随着预应力混凝土连续梁桥占有比例不断增大，组合支架在连续梁桥，尤其在跨越交通线路的连续梁桥施工中得到了越来越广泛的应用[1]。所谓的组合支架，是指在施工中使用碗扣式脚手架，贝雷梁，大直径钢管柱等构件来搭建施工的支撑体系。组合支架改善了支架现浇施工的稳定性，也使得施工更加地便捷[2]。组合支架具有施工简单、速度较快，其结构受力也较合理等优点 [3]。但由于支架在施工中要承受模板以及上部结构传递下来的荷载，由于竖向偏心距和结构初始缺陷等因素的存在，很可能使支架发生失稳破坏，经常发生支架倒塌事故。本文结合大西铁路客运专线某特大桥施工，介绍组合支架在大跨预应力连续桥中的应用技术。
1 工程概况及地质条件
大西铁路客运专线某特大桥DK660+276～DK660+455段为跨河运高速公路连续梁，梁全长为179m，为单箱单室、变高度、直腹板箱形截面结构，全桥共分为5个梁段，箱梁采用C50混凝土。
该地段地质条件为：冲湖积黏质黄土、粉质粘土、粉土、粉砂、细砂;地下水水位埋深为5.7～18.6m， PH值为8.0，呈弱碱性。硫酸盐对混凝土具侵蚀性，环境作用等级为H1～H2。盐酸盐对混凝土具有腐蚀性，环境作用等级为L2。本段地震峰动值采用0.15g(相当于地震基本烈度VII度)，地震动反应谱特周期采用0.4s。
2 支架的设计
该桥位置处桥墩较高，采用组合支架形式，下部采用贝雷梁，贝雷梁上采用ø48×3.5WDJ型碗扣式支架法施工。贝雷梁下设钢管柱，钢管柱下设混凝土条形基础。支架搭设示意图如图2.1所示。
在每个条形基础上支立6根ø600，壁厚14mm钢管柱，高度为6m，间距2.5m。钢管柱上为3根I36B工字钢组成的横梁，梁长14m。工字钢上部由20榀贝雷片组成的纵梁作为主要承重结构，在支墩位置的贝雷片上下增设加强弦杆，贝雷片上部设20B工字钢为分配梁，纵向间距为0.6m，加密区为0.3m。分配梁上部采用ø48×3.5WDJ型碗扣式多功能脚手架，高度在5～7m之间，碗扣架为连续梁的现浇支架。碗扣式支架的立杆间距：纵桥向为0.6m;横桥向在腹板下为0.3m，底板处为0.6m，翼缘板下为0.9m;步距为加密区0.6m，一般地段为1.2m。立杆上顺桥向布设15cm×12cm方木，其上横桥向设10×10cm承重方木，25cm间距布设，上铺设14mm厚木胶板为底模板。
3 支架施工工艺
3.1 地基处理
如果地基承载力不足，极易造成支架的倾斜失稳。本连续梁地基处理，采用了原地面换填3：7灰土1.5m，灰土每30cm分层碾压密实，并用18t振动压路机碾压，换填后的地段承载力采用轻型动力触探法进行检测，检测结果平均值在500KN以上，满足要求。其上施工20cmC20砼垫层，然后在砼面施工混凝土条形基础，条形基础长15米、宽1.5m，高度在1.2m左右。
3.2 支架搭设施工
1)在砼基面上测设出每个立杆的位置及标高，根据测放出的立杆位置、标高带线进行支架搭设。立杆下部均垫设15cm×12cm方木，立杆采用对接的方法接长。支座底座板与方木必须密贴，禁止悬空。
2)按照设计位置搭设第一层立杆、横杆。第一层搭设完毕后仔细检查其垂直度、水平度，满足规范要求后继续下一层支架的搭设。支架立杆有弯曲变形的不得使用，底座钢板有变形时，校正后使用。
3)安放可调底座及首层立杆时需挂线摆放，对于支墩立杆间距为30×30cm时，其下部偏差(纵、横向)控制在5mm以内。调整可调底座丝扣时需抄平、拉线，确保同一支墩的首层水平横杆基本处于同一水平面上，相对高度控制在5mm以内。其它间距的支架其首层立杆轴线偏差及首层横杆相对高差均应控制在10mm以内。顶部应控制在15mm以内，防止支架水平框偏扭过大。立杆垂直度偏差应小于0.2%。
4)立杆垂直度偏差不大于支架1/500高度，横杆水平度不大于1/400L。支架碗扣必须用手锤打紧，支架全部搭设完毕后浇筑混凝土前需安排专人对碗扣进行检查和复打。
5)横联 48脚手架钢管接长处需用三个卡扣搭接，立杆及斜杆需用十字及万向卡卡牢。
6)剪刀撑沿支架全高设置，斜杆与地面夹角45o～60 o之间。横桥剪刀撑与立杆之间通过扣件连接。为确保支架的稳定性及安全性支架横断面每6m均设一道剪刀撑，两侧及中间分别设置。剪刀斜撑及外侧通长斜拉杆，可在支架搭设后再施工，6m长斜拉杆联接点不少于5个，2m长时不少于3个。剪刀撑须顶到地面上，增加其稳定性。
7)支架顶部标高通过可调顶托调整，确保顶托标高满足设计要求。
8)为了保证整体稳定性，采用钢管和扣件将墩柱与碗扣连接，高度方上每隔2.4m设一道。确保碗扣支架的稳定性。#p#分页标题#e#
9)纵横向扫地杆布设2道，一道设置在底托螺丝杆上，一道设置在连接丝杆的立杆上，纵横向扫地杆采用ø48的钢管与碗扣架和丝杆连接。
3.3 支架预压
根据设计图纸划分的现浇段进行分段预压。预压顺序：第一现浇段(两段)、第二现浇段(两段)、第三现浇段(两段)、第五现浇段(两段)[4]。本支架预压方案选用砂袋预压，每袋重量1.5t，预压采用25t吊车吊装，人工配合堆码。预压分四级加载，即30%、60%、90%、120%。预压总荷载按上部结构总重1.2倍荷载进行，在上砂时应按照砼浇注顺序进行预压，避免横向偏压，影响支架稳定。全部加载完成后以天为一个观测单位进行连续观测，若连续3天观测支架沉降，位移变化量小于2mm则可认为支架沉降基本稳定，然后卸载。沉降量分为塑性变形和弹性变形，弹性变形一般较小。
3.4 支架沉降观测
沉降观测点布置示意如图2.2。
1)按照等效压重的原则，主要在箱梁底板范围布置预压区间。每跨间隔5m设置观测横断面，每个断面设3个测点，分别位于箱梁腹板处(为了便于观测，设于底板底侧，悬挂钢尺进行观测)，用红色油漆标识清楚。
2)沉降观测频率：首次加载前观测一次，作为起始观测值，以后每加载完毕观测一次，全部加载完毕，每6小时观测一次，当沉降稳定(≦1mm)后方可卸载。全部卸载完成后，再全面观测一次，并做好相应的观测记录。
3)预压成果整理及预拱度设置：预压结束卸载后，根据弹性变形量确定梁体预留拱度值，预留拱度应计算支架弹性变形、梁体自重下沉、基地沉降等因素。各点的预拱度以中间点为最高值，以墩、台为零，按二次抛物线进行分配。
3.5 支架拆除
支架拆除从跨中和边支点依次拆除，严格遵守拆除顺序，由上而下，一步一清，不准上下层同时作业。拆除支架的大横杆、剪刀撑，应先拆中间扣，再拆两头扣，由中间操作人往下顺杆子，不得往下乱扔。
支架拆除完后应将架料分类堆放，堆放地点要平坦，下设支垫排水良好。钢类最好放置室内，堆放在室外应加以遮盖。对扣件、螺栓等零星小构件应用柴油清洗干净装箱、袋分类存放室内以备再用。
4 支架施工安全紧急处理预案
4.1 失稳事故处理
1)支架倾斜现象描述：在浇注砼时，支架局部倾斜变形，使模板局部下塌。
2)处理方案，造成以上现象原因多是脚手架杆件连接局部松动，支座不平或杆件失稳，为此：1立即停止砼浇注，将下塌来的砼清除干净，防止凝固后不好处理，并尽量减小对支架的加荷和振动;2采用局部增加竖向杆件加强支撑，把支架调直、顶平;3调正支座高度，找平，并垫实恢复砼的浇注。
4.2 支架局部或整体垮塌
在浇注砼时，若发生支架局部或整体垮塌。处理方案为：
1)立即停止砼浇注，所有施工人员和机具撤至安全地带。
2)视垮塌情况：局部砼清除后再采用千斤顶顶起模板重新加固支架后浇注砼;整体垮塌时采用高压水冲清洗砼和清除钢筋，重新搭设加固支架，纵横向加密剪刀撑间距以增加支架整体稳定性，整平模板后再继续施工。
5 结论
组合支架在该预应力混凝土连续梁桥的施工中取得了成功的应用，按此设计的组合支架形式进行搭设，按事先设计的支架预压方案进行预压检验，同步做好沉降观测。根据观测结果，最大沉降点五天累计沉降量为4.4mm，符合支架沉降要求。根据预压成果分析，考虑预留拱度应计算的支架弹性变形、梁体自重下沉、基地沉降的因素综合评定，本次设计的组合支架安全性良好。通过实际施工的检验，在后续的模板、钢筋、混凝土浇筑、预应力张拉等施工中，通过观测，组合支架良好，满足施工要求。梁板混凝土质量满足规范要求，工期达到计划要求。
参考文献
[1]谭德盼.预应力混凝土连续梁桥施工控制技术与应用[M].广州：广州工业大学出版社，2007
[2]王有志.桥梁钢管支架安全评估方法研究[D].天津：天津大学(硕士学位论文)，2004
[3]高策.组合支架现浇连续箱梁施工监测与分析[D].北京：北京交通大学(硕士学位论文)，2010
[4]衣庆海.现浇连续箱梁支架的预压控制方法[J].辽宁交通科技，2005(12)：37-39
