两种常见现浇支架应用对比分析

1. 两种常见现浇支架应用对比分析 武咸城际

2. 1 概述 支架法一般适用于地基条件较好，跨越旱地或浅水河流且桥墩高度较低的简支梁、连续梁、连续刚构梁。是否采用这种施工方法，一般应根据桥的长度、桥下净空、支架基础类型、通车通航要求及各种定型尺寸及受力性能条件确定。

3. 1 概述

4. 1 概述

5. 1 概述

6. 1 概述

7. 1 概述

8. 1 概述 采取支架法现浇施工时，需注意如下方面： 1.准确掌握桥位处的地质情况，结合实际施工方案，对地基作相应的加固处理。 2.支架基础必须具有足够承载力，其类型、面积和厚度应根据支架结构型式、受力情况、地基承载力等条件确定。以防止出现不均匀沉降。 3.支架结构应具有足够的承载力和整体稳定性，对支架的承载力和稳定性必须进行检算。 4.施工前需同时做好地面的排水措施，以防止造成地基沉陷。 5.梁底模及支架卸载顺序，严格按照从梁体挠度最大处支架节点开始，逐步卸落相邻节点，当达到一定卸落量后，支架方可脱落梁体。

9. 1 概述 梁柱式支架通过设置多排立柱，支撑承重梁，形成多跨连续梁支架。梁柱式支架的构成包括分配梁、承重梁、盖梁、卸落设备、立柱、剪刀撑、纵横系杆及基础，如图1所示。承重梁依据其跨径可采用工字钢、钢板梁、钢桁梁（贝雷梁、军用梁等）作为承重梁，本文以贝雷梁为主。

10. 1 概述 图1 梁柱式支架结构示意图 1—基础；2—立柱；3—系杆；4—卸落设备；5—横梁；6—纵梁；7—底模及分配梁

11. 1 概述 满堂支架通过设置立杆、横杆、斜撑形成稳定的整体支架。满堂支架的构成包括纵、横分配梁、顶撑、立杆、横杆、斜撑、扫地杆、底托、基础，如图2所示。支架可采用碗口式钢管支架、门式钢管支架等，本文以碗口式满堂支架为主。

12. 图 2 碗扣式支架结构示意图 1—基础；2—底托；3—扫地杆；4—立杆；5—横杆； 6—斜撑；7—顶托；8—底模和分配梁；9—横梁 1 概述

13. 2 支架对比 选用武咸城际32.6m双线预应力混凝土简支箱梁作为分析对象，模拟同一高度9m的梁柱式支架和满堂支架进行支架应用分析。

14. 2 支架对比 2.1 支架结构 2.1.1 梁柱式支架 采用Φ630×8mm钢管立柱做临时支墩，纵桥向间距按7.41+7.5+6+7.41m、横桥向间距按3.135+3+3.135m布置，底部基础为C25混凝土基础，截面尺寸为2×1m，横桥向长度12m。立柱间设置I20工字钢系杆及[14槽钢剪刀撑，柱顶设置砂箱便于拆卸。盖梁选用2I45工字钢，长度12m。主梁为标准贝雷梁，按间距1.7+1.25+4×1.35+1.25+1.7m布置，每两排组成一列，端头用0.45m宽贝雷框连接，共9列18排。

15. 2 支架对比 图3 梁柱式支架布置图

16. 2 支架对比 2.1.2 满堂支架 采用Φ48×3.5mm型碗扣式满堂支架，按横向60cm、纵向60cm、步距60cm进行搭设，同时对腹板下部支架进行加密，调整横向立杆间距为30cm。顶托上横桥向铺设I20工字钢做分配梁，其上沿纵桥向分布6×10cm方木，梁体底板下间距为30cm，腹板下满铺；再在上面铺1.8cm厚竹胶板作为梁体底模。

17. 2 支架对比 图4 满堂支架布置图

18. 2 支架对比 针对同一高度9m的梁柱式支架和满堂支架进行建模，梁柱式支架在模型建立时有7505个单元，而满堂支架则有73341个单元。所以梁柱式支架结构简单，施工便于控制，而满堂支架则节点较多，施工过程中容易存在“蚁穴溃堤”之效。

19. 2 支架对比 2.2 受力分析 为便于支架的对比分析，两种支架均采用12m长I20工字钢分配梁，间距按0.6m布置。 ①梁体自重：选取截面梁高2.59m，腹板厚度40cm，底板厚度30cm，顶板厚度34cm、中隔板厚40cm截面为计算断面。如下图所示，将截面划分若干区域，计算其平面投影区混凝土自重：

20. 2 支架对比 计算箱梁断面内各段重量如表1所示： 表1 自重计算

21. 2 支架对比 ②结构自重荷载 钢材自重78.5KN/m³，自重系数取1，不参与荷载计算，模型加载时按自重系数1设置。 分配梁上部梁体侧模、内模、底模为方便分析，统一取值2.5kN/㎡。施工设计时应根据实际情况取值。 ③施工人员及机具活载：1.0kN/㎡。 ④振捣砼时产生的荷载：2.0KN/㎡ ⑤浇筑混凝土时产生的冲击荷载: 2.0kN/㎡ ⑦风荷载 依据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》第4.3条规定：

22. 2 支架对比 则作用于分配梁上的荷载安q=1×[1.2×(①+②)+1.4×（③+④+⑤）]×0.6计算，计算结果见表2，作用于分配梁上的荷载见图4所示。 表2 分配梁荷载计算表

23. 2 支架对比 图4 分配梁荷载布置图

24. 2 支架对比 模型加载后进行受力分析，查看其内力及反力结果。 梁柱式支架在荷载传递过程:分配梁第一次分配荷载至纵梁，纵梁集中后专递至盖梁，盖梁第二次分配至立柱，最后立柱传至基础。因柱顶盖梁二次分配，使得立柱受力较为均用，减小立柱集中受力的情况，如图7、8所示。立柱受力均衡是支架安全的基础，支架立柱、纵梁布置不可随主观臆断平均分配。

25. 图7 梁柱式支架轴力图 图8 梁柱式支架轴力图 2 支架对比

26. 2 支架对比 满堂支架荷载则由分配梁直接传递到立杆顶部，在支架内荷载传递时形成一定角度的扩散，逐渐使立杆受力均匀分布，如图9、10所示，立杆反力值最大的不在最大荷载位置腹板下，而是在底板下（扩散重叠区域A）。

27. A A 图10 满堂支架反力图 图9 满堂支架轴力图 2 支架对比

28. 2 支架对比 2.3 稳定性对比 2.3.1 梁柱式支架立柱稳定性计算： 采用630×8mm钢管立柱，按 GB 50017--2003 附录c查表c-2《b类截面轴心受压构件的稳定系数》，即受压稳定系数 φ = 0.774682。 计算得稳定应力为б=N/（φ×A）=951.5/（0.775*0.0156）=78.70 MPa＜f=210MPa 满足! 考虑5cm偏心受压时： =78.70+951.5×106×0.05/（2.4×106） =78.70+19.82 =98.52MPa＜f=210MPa 满足！

29. 2 支架对比 2.3.2 满堂支架立杆稳定性计算： 查《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110—2011）附表F得轴心受压立杆的稳定系数： 　　　 φ=0.44 则钢管立杆的最大应力计算值： 　　　 σ=N/φA 　　　 =11.1/(0.44×4.89×102) 　　　 =51.59N/mm2＜f=205N/mm2 ∴立杆满足设计要求。

30. 2 支架对比 组合风载时单肢立杆稳定性计算： 风荷载产生的立杆弯矩： 其中 wk——风荷载标准值(kN/m2)，取值不应小于0.27×10-3； 　 Lx——立杆纵距（m）； 　 L0——立杆计算长度.按l0=B+2a，B为立杆步距，a为立杆顶层水平杆至顶托顶部的距离，取值650mm。 组合风荷载时： 立杆稳定性满足要求。

31. 2 支架对比 2.4 地基承载力对比 梁柱式支架采用12×2×1m的C25混凝土条形基础。 基础顶面受力： 　　轴压力 N = 951.0+95.1+766.7+766.8 = 3435.6 KN 基础自重 G = 2×1×12×25=600 kN 基底平均应力 p=N/A=（3435.6+600）/（12×2）=168.15 kPa 满堂支架采用32.6×14.4×0.15m的C25混凝土整体基础。 　　轴压力 N = 10.9 KN 　基础自重 G = 0.3×0.6×0.15×25=0.675 kN 基底平均应力 p=N/A=（10.9+0.675）/（0.3×0.6）=64.3 kPa 所以，梁柱式支架因受力较集中，所以地基承载力要求较高，而满堂支架受力分布较均匀，采用整体式基础时地基承载力要求相对较低。

32. 图12 满堂支架变形图 图11 梁柱式支架变形图 2 支架对比 2.5 支架变形对比

33. 2 支架对比 通过对两种支架的变形对比，发现梁柱式支架最大变形值5.46mm（图11），发生在最大跨径中间位置；满堂支架最大变形值0.979mm（图12），发生在受力最大的腹板下方，所以梁柱式支架变形为横向整体变形纵向局部变形，满堂支架变形则为横向局部变形纵向整体变形。在施工过程中满堂支架便于预拱度的设置即及梁底标高调整，梁柱式支架则在基础施工时就需要控制标高，标高控制较满堂支架难度大。

34. 2 支架对比 2.6 支架用量分析 不同类型支架在同一搭设高度是的支架材料用量对比见下图，随支架高度的逐渐变大，梁柱式支架的用量增幅则较小，而满堂支架的用量增幅则越来越大，所以，支架越高时应优先考虑梁柱式支架。支架基础混凝土用量，梁柱式支架可借助桥梁承台节约混凝土，本文所述梁柱式支架所需基础混凝土量为12×2×3=72m³，满堂支架基础混凝土为32.6×16.4×0.15=80m³，偏差基本不大。

35. 支架用量对比图 2 支架对比

36. 2 支架对比 2.7 施工进度分析 梁柱时支架施工时均采用固定尺寸的立柱，支架搭设主要耗时在构件焊接上，所以梁柱式支架计算施工进度时以所需焊接焊缝为依据，焊接进度按30分钟/m计算，作业人员6人；满堂支架搭设主要耗时在杆件安装上，所以以构件安装的空间m³为依据，采用与梁柱式支架相同施工人员6人，人均搭设进度100m³/天。则如图14所示，在不同支架高度下梁柱式支架耗时变化不大，9-20m支架在5-8天完成，而满堂支架则随着支架搭设高度的变化逐渐曾大，9-20m支架在7-16天完成，但是当满堂支架高度小于7m时搭设进度则快于梁柱式支架。

37. 支架进度对比图 2 支架对比

38. 3 结论 梁柱式支架结构单元较少，便于施工计算及施工控制、荷载传递路径清晰、立柱受力明确、适用于地基条件较差、需要地基处理、跨越道路、浅水河流、墩高超过8m不宜大于21m（高宽比小于2）、梁体高度不宜大于7m的的简支梁、连续梁、连续刚构梁；满堂支架随结构高度变化，结构单元逐渐增多，不易建模计算、施工控制易出纰漏、荷载传递呈扩散型立杆受力较均用、适用于地基条件较好，不需特殊处理即可满足承载力和沉降变形要求、跨越旱地、支架高度不宜大于8m、梁体高度不宜大于7m的简支梁、连续梁、连续刚构梁。

39. 汇报结束，请各位领导批评指正！ 武咸城际 2011.09