郑州黄河公铁两用桥现浇混凝土梁满堂支架稳定性探讨.doc

郑州黄河公铁两用桥现浇混凝土梁满堂支架稳定性探讨 摘 要我国每年都会因支架垮塌出现多起恶性事件，为了保证支架的稳定，本文主要就满堂支架的稳定性进行了探讨，从局部稳定到整体稳定，从稳定的基本条件到整个技术要求，进行了详细的阐述，最后还对怎样在施工中控制好满堂支架的稳定做了概括说明。 关键词支架 稳定 探讨 与监控 现浇混凝土梁在郑州黄河公铁两用桥施工中，除一部分用的移动模架外，大部分采用满堂支架施工。支架的稳定性对梁体质量及施工安全极其重要。支架变形能使梁体产生各种缺陷，甚至报废。支架失稳危害更大，直接导致梁体垮塌造成人员伤亡事故。我国每年都会出现多起支架垮塌的恶性事件，必须引起高度重视。下面就支架稳定性问题进行分析、探讨，供大家在现浇梁施工中引起鉴戒。 一、支架的类型 支架从材质上分有木支架和钢支架。木支架一般用于农村建房的脚手架或外墙支架，为安全起见，建设部已明令禁止采用木支架。公路、铁路桥梁现浇用木支架很少，只有在梁体采用两次浇注时用来支撑顶板，但高度一般不超过2.0m，刚度要经过认真检算。钢支架从尺寸和外形上大致分为五种一是门型支架；二是钢管扣件支架；三是碗扣支架；四是型钢支架；五是组合支架。施工一般采用何种形式的支架，要看梁体的跨度、高度和梁体周边环境及地形地貌来确定。工程技术人员要对所采用的支架形式进行设计和检算，留足安全储备，确保体系稳定。 1、门形支架杆件断面尺寸较小，安装拆除方便。一般用于地基平整，桥跨在10m左右及桥下净空3.0m以下的小桥涵施工。 2、钢管扣件支架安装拆卸方便，缺点是杆件接头不宜对中，扣件易松动。该支架体系一般用于地基平整、桥跨在20m左右，桥下净空在10m以下。 3、碗扣支架这是目前房建和桥梁施工中普遍采用的一种支架形式。该支架的优点是安装拆卸方便，杆件接头牢靠，易于对中，有利于力的传递。缺点是整个体系接头多，同一断面接头不易错开。该支架体系一般用于地基平整，桥跨在40m左右，支架高度可达20m以上。 4、型钢支架该支架体系的立柱采用空心钢管或现浇混凝土的实心钢管，钢管直径视承载力的大小确定，一般的圆柱在30cm到1.0m以上不等。立柱上面采用工字钢或槽钢作纵、横梁形成体系。该支架体系一般用于跨越既有线路，预留门洞，或者地形起伏大，山坡陡峭、不易平整，该体系的缺点是安装耗时长、投入大，一般主柱下面要做地基梁。优点是满足梁体大跨度的要求，梁下过车、行人不受影响，或桥下斜坡、陡坎不易平整的地理环境。 5、组合支架一般是型钢支架和碗扣式支架或钢管扣件所组成的支架体系。适用于大跨度、高净空及梁下通行的要求，该体系刚度大，整体稳定性好，是公路、铁路桥梁施工比较安全的辅助设施。 二、支架稳定的基本条件 支架稳定包括系统总体稳定和各杆件的局部稳定。单根杆件受压失去稳定而丧失承载能力，目前学术界采用压杆稳定的理论是欧拉公式。公式强调细长的弹性直杆在中心压力的作用下，当外力不大于欧拉临界力，杆件一直保持直线的稳定状态。当外力等于欧拉临界力时，压杆可能有两种平衡状态；杆件是直线的状态及杆轴的微弯的状态，当外力再增很少，杆件会产生很大的变形，从而丧失承载能力。因此，通常将欧拉临界力作为压杆的最大承载力。结合实际施工中搭设的各种支架，单根杆件与欧拉试验有很大区别一是杆件在竖向和横向都存在约束，自由长度不易确定，通常用步高加二倍顶托高度来代替，与支架搭设的高度没有关系，这种计算模式与欧拉公式是明显的不相符；二是杆件不是理想的直，壁厚受锈蚀、损伤成为变截面；截面的回转半径也只能是个大约值；因此利用欧拉公式检算单根杆件的稳定也只能是个参考值。实际应用时要随着支架的增高、接头的增多而适当折减稳定许可值。 支架体系稳定更是个复杂的超静定问题，目前还没有成熟的计算公式来检算。但是人们随着工程经验的积累和现有的力学知识，虽不能精确量化整个体系的受力模式，但能够定性地分析出体系稳定的基本条件如下 1、支架体系的地基符合承载力要求； 2、整个体系的长细比即重心位置符合稳定因素； 3、体系的主要受力断面形成三角形闭合； 4、主要受力部位下面的杆件断面能满足抗压、抗弯的要求； 5、体系有足够的安全储备，能抵抗荷载突变； 三、支架搭设的技术要求 支架基础常规处理办法，先是平整压实，上面铺设一层20cm左右的37灰土或水泥石粉渣作基层，面层是低标号的混凝土。整个基础要平整，高出周边地坪10-20cm，必要时四周配有排水沟，保证在大水情况下基础面不存水。地基处理完成后要进行地基承载力检测，合格后再进行下道工序。要留门洞或地表是坡面要做地基梁来承担立柱受力，不能把钢管拄立在坡面上，防止滑移。考虑到地基不均匀沉降将危机支架安全，因此要强调在施工过程中经常对支架下沉进行跟踪检测。 为了使支架体系根部稳定，每根立柱下面设置底座或垫板。四周边立柱用扫地杆连接，纵向扫地杆应用直角扣件固定在底座上皮不大于20cm处的立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。最下端立杆的接头应错开，不易在同一断面上。根据习惯做法，立杆的纵距和横距控制在0.3-1.2m范围，步高不大于1.2m。腹板下面立杆横距适当加密在0.3-0.6m，步高0.6m，顶托的高度控制在0.3米以下。支架搭设前应认真检查选用的杆件，必须有厂家提供的合格证、检测报告，必要时施工单位进行抽检，合格后方能使用。对于弯曲、锈蚀、破损的严禁使用，同时也严禁外径45mm与51mm钢管混合使用。 剪刀撑和斜撑是保证受力断面形成闭合三角形受力体系，没有剪刀撑和斜撑，整个体系的三维空间都是四边形，属不稳定结构体系。严格定义上讲，使每个四边形都变成三角形是理想的受力体系。但考虑到搭设困难和实际受力需要在几个主要断面加剪刀撑即可，一般高度在10m以上的支架纵向要加四道，两个侧面各一道，腹板梁下面各一道；横向一般不少于3道，两侧一道，中间一道，若跨度大于20m，可考虑每隔10m左右一道；水平剪刀撑是不可缺少安全措施，高度在20m左右的支架一般要加三道，上下顶面和中间截面各一道。剪刀撑的斜杆接长，宜采用搭接，搭接长度应符合钢管支架的安全规范。剪刀撑与地面的倾角易为45-60之间，大跨度支架的剪刀撑同一平面内应多道设置，首尾相接，覆盖整个断面。 大跨度的连续梁在支架搭设时应注意使支架和中间墩柱连在一起。连接的办法，从下到上，每隔二、三个步高，在墩四周用钢管把墩柱箍紧，再与支架扣紧，使墩柱与支架形成共同受力体系。 支架高度超过20m以上，还要采用支架加宽的办法，使支架体系的重心降低，加宽的界面可做成台阶状，几级台阶视支架的高度确定，原则上支架多高，支架就做多宽。梁底以外台阶宽度可做成2-3m，第一级台阶高度可做为支架高度的三分之一，第二级作总高度的三分之二。 高支架为了防止被大风吹跨，纵向两侧还要对称拉揽风绳，揽风绳的布设视支架的高度而定。一般设在支架的跨中部位，支架过高，可考虑从一个锚固点发出二根揽风绳，一根系在最高处，一根系在重心处。 支架预压是确保支架体系稳定的最后一道环节，也是不可缺少的环节。支架预压时垮塌在国内外也有很多先例，必须引起足够重视。预压要采取分级预压、对称预压。预压荷载按规定达到设计荷载的1.2倍。 四、在支架施工中的监控重点 1、支架搭设前要认真审核搭设方案是否符合体系稳定的技术条件； 2、认真组织检查杆件，严禁使用弯曲变形、锈蚀严重、损伤的杆件； 3、对地基的处理过程要全程跟踪监控，符合承载力要求和防排水要求。 搭设过程要监控搭设程序，立杆、水平杆、剪刀撑、扫地杆、斜撑连接牢固，纵距、横距、步高、接头等符合规范要求。搭设完成后要组织工程技术人员进行验收。不符合要求指令及时整改。支架搭设完成要进行预压处理，预压要求按方案分级加载，对称加载，另外加载过程要进行监控测量，注意支架变形，和基础变形，在浇注混凝土过程中也要派测量人员进行检测，保证支架至始至终处于稳定状态，符合现浇梁的技术要求。 参 考 文 献 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（2002年版）