立交桥工程中帽梁施工支架的使用分析

　　摘要：在城乡各种立交桥工程中，墩柱顶现浇帽梁的施工支架，主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋设托架式等。支架形式的选择，应考虑现场施工条件与帽梁的高度，还应考虑经济成本和尽量能就地取材。
　　关键词：立交桥工程，帽梁，施工支架，使用分析
　　1、 概述
　　在城乡各种立交桥工程中，设置与墩柱顶的帽梁，一般都采用现浇的施工方法，其施工质量效果，不仅取决于混凝土配合比与浇灌方法，而且在很大程度上取决于采用的支架及模板质量。对此，选择正确的支架，使模板牢固、可靠、拼缝严密，能抵抗混凝土自重和施工荷载，操作人员能安全地在支架上进行各种施工作业，是确保施工质量和安全的基础，也是杜绝模板漏浆、胀模等质量通病和模板支撑倒塌等安全事故的重要前提。
　　墩柱现浇顶帽梁的施工支架，主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋设托架式等。自落地支架式，即在帽梁下部的旱地上立支柱，搭成落地满堂支架，然后在支架上铺设模板。抱箍挑架式，即在帽梁下的墩柱中套钢板箍，拧紧套箍的拼接螺栓，然后利用套箍搭设支架并铺设模板。埋设托架式，即在帽梁下的墩柱施工前先预留水平孔，待墩柱混凝土拆模并有一定的强度后，向预留孔中穿入钢管，然后利用钢管两端悬臂部分搭设支架并铺设模板。
　　2、 施工计算要点
　　在进行支架的设计前，先分析和计算支架所承受的荷载。通常支架所承受的荷载包括：模板自重、新浇筑钢筋混凝土重量、施工人员和运输工具重量、倾倒和振捣混凝土产生的荷载及支架自重。
　　各种支架中，模板下、支架顶的纵横梁的设计计算大同小异，一般当作简支梁，先初选构件类型（如枋木、槽钢或工字钢等），再根据最大弯矩或最大剪力的数据，计算选择构件型号及截面，最后验算构件的扰度。
　　自落地支柱可当作两端简支的轴心受压构件计算，先初选构件类型（如钢管、型钢或门式架等），再根据最大轴力的数据，计算选择构件型号及截面，最后验算抗压稳定性和水平联系杆的竖向间距（即水平联系杆的道数），并按构造要求设计扫地杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如帽梁离地面高度较大，所在地基本风压较大，则应考虑风荷载，并核算选择抛撑和缆风绳。
　　抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之间的摩擦力平衡，其摩擦系数µ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定，一般可取为µ=0.3-0.5。摩擦力计算式：F=µN。式中N为抱箍对墩柱的垂直压力，可由螺栓的拧紧力确定。设计时应选择拧紧螺栓的数量，并验算其抗剪强度，同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。
　　预埋托架的设计，除选择计算纵横梁外，还应对埋设的钢锭的规格和截面积进行计算。
　　3、 各种支架的适用情况
　　支架形式的选择，应考虑现场施工条件与帽梁的高度，还应考虑经济成本和尽量能就地取材。由于关系到现浇帽梁的施工质量和操作安全，因此正确选择支架，成为在城市立交桥工程施工过程中的一项任务。
　　针对以上三种支架，有其各自的适用情况和施工注意事项，列表分析如下：
　　各种支架的适用情况和施工注意事项表
　　序号 支架形式 适用情况 施工注意事项
　　
　　1 自落地支架式 地面上现浇帽梁，帽梁高度不大，地面土质条件较好，无水流冲刷等不良情况。 应严格控制立柱的垂直度（允许偏差宜小于高度的0.5%），应按设计做扫地杆、纵横杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如采用钢管，则立柱应采用对接扣件接长，而纵横杆和剪刀撑应搭接，且搭接长度不小于1m。场地坚实和不积水。
　　
　　2 抱箍挑架式 水上现浇帽梁，或帽梁高度大，而帽梁自重小，施工荷载较小。 抱箍处的墩柱表面应有较好的平整度，并适当粗糙以确保摩擦力。应严格控制拼接螺栓的拧紧力。抱箍钢板与斜撑宜焊接牢固。施工前先做荷载试验，检验摩擦力是否满足要求。
　　
　　
　　3 埋设托架式 水上现浇帽梁，或帽梁高度大，自重也大，施工荷载大，而下部的墩柱主筋间距大（一般不小于8cm）。 预留孔宜用空心钢管，其内径宜比钢锭直径大1cm左右以便穿管，钢锭悬臂长度应足以支设大横梁，一般可将钢锭上的托板与横梁、大小横梁互相焊接牢固。如墩柱钢筋间距比预留孔小，可将钢筋向两边稍弯并局部加配钢筋。应在墩柱混凝土有一定强度后（一般不少于设计值的70%），才能搭设支架模板和浇灌帽梁混凝土。
　　自落地支柱可采用钢管、型钢或门式架等，根据施工荷载经计算选用；无论采用何种支架，施工时都应按计算挠度值设预拱度，并应搭设足够宽度的操作面（一般每边不小于1m）和周边护栏（高度不小于1.2m）；各种支架的护栏边，都应满挂密目安全网，以防止高空坠落。
　　从笔者主持或参与的多项城市立交桥工程的使用情况看，可总结以下结论：
　　①自落地支架式结构简单，但在荷载作用下支架变形较大，耗用材料数量较多，文明施工管理工作量较大；
　　②采用抱箍挑架式与埋设托架式，在帽梁施工过程中，下部仍可通行，不占地面工作面，易于文明施工管理，但抱箍挑架式中钢箍与墩柱之间的摩擦系数的取值难以掌握，依墩柱表面的平整度或粗糙程度而异，施工时易发生抱箍滑脱等事故，支架能承受的荷载不高；
　　③埋设托架式能承受的荷载较大，支架在荷载作用下变形较小，但在埋设钢锭和施工受载时，墩柱混凝土须具备一定的强度，施工后在墩柱中留下小孔，影响墩柱外观，施工后宜用微膨胀混凝土填塞小孔，并处理墩柱表面。
　　4、 支架的改进途径
　　为提高自落地支架的承受荷载，而减少变形或沉降，可利用万能杆件拼装成桁式支架。桁式支架可设计为满堂式、也可设计为柱梁式。
　　对于地面现浇帽梁，如土质条件较差，做适当压实处理并经采取措施后，也可采用自落地支架。在措施方面，可在地面上先铺木板或槽钢，或浇灌混凝土地板，以增大地基受压面积。
　　对于水上现浇帽梁，由于桩基、系梁及墩柱施工时，已搭设了水上操作平台，因此可利用在该操作平台上直接搭满堂支架。但必须经过验算操作平台的稳定性和沉降量，才慎重利用。
　　一般立交桥工程中，在桩基与墩柱间都设计有水平系梁，因而在水上与土质条件差的地面上，如帽梁与系梁的高差不大，可利用系梁作为受力底座，在系梁面上搭设落地支架。但系梁的强度必须经过计算，必要时加大系梁截面或加配钢筋。
　　在使用抱箍挑架式时，为预防施工荷载过大造成钢板箍滑脱，宜采用高强度螺栓和双螺母拧紧抱箍，也可以采用两层抱箍互相支撑的方法，或在抱箍底部预埋钢筋，以协助支撑。但预埋的钢筋在使用后应割除，并妥善处理，以免影响墩柱外观质量。
　　如施工荷载不大，可在墩柱中埋设型钢，利用埋设的型钢搭设支托架。另外在埋设托架式中，经过计算也可改用型钢（如工字钢、槽钢等）代替实心钢锭。
　　对于埋设托架式，也可将埋设钢锭与工字钢改为埋设牛腿，再在牛腿上搭设支架并铺设模板。
　　参考文献：周水兴、何兆益、邹毅松等编著《路桥施工计算手册》人民交通出版社2001年10月第1版。