立交橋工程中帽梁施工支架的使用分析
摘要：在城鄉(xiāng)各種立交橋工程中，墩柱頂現(xiàn)澆帽梁的施工支架，主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋設(shè)托架式等。支架形式的選擇，應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件與帽梁的高度，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)成本和盡量能就地取材。
關(guān)鍵詞：立交橋工程，帽梁，施工支架，使用分析
1、 概述
在城鄉(xiāng)各種立交橋工程中，設(shè)置與墩柱頂?shù)拿绷�，一般都采用現(xiàn)澆的施工方法，其施工質(zhì)量效果，不僅取決于混凝土配合比與澆灌方法，而且在很大程度上取決于采用的支架及模板質(zhì)量。對(duì)此，選擇正確的支架，使模板牢固、可靠、拼縫嚴(yán)密，能抵抗混凝土自重和施工荷載，操作人員能安全地在支架上進(jìn)行各種施工作業(yè)，是確保施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)，也是杜絕模板漏漿、脹模等質(zhì)量通病和模板支撐倒塌等安全事故的重要前提。
墩柱現(xiàn)澆頂帽梁的施工支架，主要有自落地支架式、在墩柱中抱箍挑架式和埋設(shè)托架式等。自落地支架式，即在帽梁下部的旱地上立支柱，搭成落地滿堂支架，然后在支架上鋪設(shè)模板。抱箍挑架式，即在帽梁下的墩柱中套鋼板箍，擰緊套箍的拼接螺栓，然后利用套箍搭設(shè)支架并鋪設(shè)模板。埋設(shè)托架式，即在帽梁下的墩柱施工前先預(yù)留水平孔，待墩柱混凝土拆模并有一定的強(qiáng)度后，向預(yù)留孔中穿入鋼管，然后利用鋼管兩端懸臂部分搭設(shè)支架并鋪設(shè)模板。
2、 施工計(jì)算要點(diǎn)
在進(jìn)行支架的設(shè)計(jì)前，先分析和計(jì)算支架所承受的荷載。通常支架所承受的荷載包括：模板自重、新澆筑鋼筋混凝土重量、施工人員和運(yùn)輸工具重量、傾倒和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載及支架自重。
各種支架中，模板下、支架頂?shù)目v橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算大同小異，一般當(dāng)作簡(jiǎn)支梁，先初選構(gòu)件類(lèi)型（如枋木、槽鋼或工字鋼等），再根據(jù)最大彎矩或最大剪力的數(shù)據(jù)，計(jì)算選擇構(gòu)件型號(hào)及截面，最后驗(yàn)算構(gòu)件的擾度。
自落地支柱可當(dāng)作兩端簡(jiǎn)支的軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，先初選構(gòu)件類(lèi)型（如鋼管、型鋼或門(mén)式架等），再根據(jù)最大軸力的數(shù)據(jù)，計(jì)算選擇構(gòu)件型號(hào)及截面，最后驗(yàn)算抗壓穩(wěn)定性和水平聯(lián)系桿的豎向間距（即水平聯(lián)系桿的道數(shù)），并按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)掃地桿、剪刀撐、拋撐和纜風(fēng)繩等。如帽梁離地面高度較大，所在地基本風(fēng)壓較大，則應(yīng)考慮風(fēng)荷載，并核算選擇拋撐和纜風(fēng)繩。
抱箍所能承受的荷載可由抱箍與墩柱之間的摩擦力平衡，其摩擦系數(shù)µ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定，一般可取為µ=0.3-0.5。摩擦力計(jì)算式：F=µN。式中N為抱箍對(duì)墩柱的垂直壓力，可由螺栓的擰緊力確定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇擰緊螺栓的數(shù)量，并驗(yàn)算其抗剪強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)驗(yàn)算抱箍鋼板的局部抗剪強(qiáng)度和抗擠壓強(qiáng)度。
預(yù)埋托架的設(shè)計(jì)，除選擇計(jì)算縱橫梁外，還應(yīng)對(duì)埋設(shè)的鋼錠的規(guī)格和截面積進(jìn)行計(jì)算。
3、 各種支架的適用情況
支架形式的選擇，應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件與帽梁的高度，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)成本和盡量能就地取材。由于關(guān)系到現(xiàn)澆帽梁的施工質(zhì)量和操作安全，因此正確選擇支架，成為在城市立交橋工程施工過(guò)程中的一項(xiàng)任務(wù)。
針對(duì)以上三種支架，有其各自的適用情況和施工注意事項(xiàng)，列表分析如下：
各種支架的適用情況和施工注意事項(xiàng)表
序號(hào) 支架形式 適用情況 施工注意事項(xiàng)
1 自落地支架式 地面上現(xiàn)澆帽梁，帽梁高度不大，地面土質(zhì)條件較好，無(wú)水流沖刷等不良情況。 應(yīng)嚴(yán)格控制立柱的垂直度（允許偏差宜小于高度的0.5%），應(yīng)按設(shè)計(jì)做掃地桿、縱橫桿、剪刀撐、拋撐和纜風(fēng)繩等。如采用鋼管，則立柱應(yīng)采用對(duì)接扣件接長(zhǎng)，而縱橫桿和剪刀撐應(yīng)搭接，且搭接長(zhǎng)度不小于1m。場(chǎng)地堅(jiān)實(shí)和不積水。
2 抱箍挑架式 水上現(xiàn)澆帽梁，或帽梁高度大，而帽梁自重小，施工荷載較小。 抱箍處的墩柱表面應(yīng)有較好的平整度，并適當(dāng)粗糙以確保摩擦力。應(yīng)嚴(yán)格控制拼接螺栓的擰緊力。抱箍鋼板與斜撐宜焊接牢固。施工前先做荷載試驗(yàn)，檢驗(yàn)?zāi)Σ亮κ欠駶M足要求。
3 埋設(shè)托架式 水上現(xiàn)澆帽梁，或帽梁高度大，自重也大，施工荷載大，而下部的墩柱主筋間距大（一般不小于8cm）。 預(yù)留孔宜用空心鋼管，其內(nèi)徑宜比鋼錠直徑大1cm左右以便穿管，鋼錠懸臂長(zhǎng)度應(yīng)足以支設(shè)大橫梁，一般可將鋼錠上的托板與橫梁、大小橫梁互相焊接牢固。如墩柱鋼筋間距比預(yù)留孔小，可將鋼筋向兩邊稍彎并局部加配鋼筋。應(yīng)在墩柱混凝土有一定強(qiáng)度后（一般不少于設(shè)計(jì)值的70%），才能搭設(shè)支架模板和澆灌帽梁混凝土。
自落地支柱可采用鋼管、型鋼或門(mén)式架等，根據(jù)施工荷載經(jīng)計(jì)算選用；無(wú)論采用何種支架，施工時(shí)都應(yīng)按計(jì)算撓度值設(shè)預(yù)拱度，并應(yīng)搭設(shè)足夠?qū)挾鹊牟僮髅妫ㄒ话忝窟叢恍∮?m）和周邊護(hù)欄（高度不小于1.2m）；各種支架的護(hù)欄邊，都應(yīng)滿掛密目安全網(wǎng)，以防止高空墜落。
從筆者主持或參與的多項(xiàng)城市立交橋工程的使用情況看，可總結(jié)以下結(jié)論：
①自落地支架式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在荷載作用下支架變形較大，耗用材料數(shù)量較多，文明施工管理工作量較大；
�、诓捎帽Ч刻艏苁脚c埋設(shè)托架式，在帽梁施工過(guò)程中，下部仍可通行，不占地面工作面，易于文明施工管理，但抱箍挑架式中鋼箍與墩柱之間的摩擦系數(shù)的取值難以掌握，依墩柱表面的平整度或粗糙程度而異，施工時(shí)易發(fā)生抱箍滑脫等事故，支架能承受的荷載不高；
�、勐裨O(shè)托架式能承受的荷載較大，支架在荷載作用下變形較小，但在埋設(shè)鋼錠和施工受載時(shí)，墩柱混凝土須具備一定的強(qiáng)度，施工后在墩柱中留下小孔，影響墩柱外觀，施工后宜用微膨脹混凝土填塞小孔，并處理墩柱表面。
4、 支架的改進(jìn)途徑
為提高自落地支架的承受荷載，而減少變形或沉降，可利用萬(wàn)能桿件拼裝成桁式支架。桁式支架可設(shè)計(jì)為滿堂式、也可設(shè)計(jì)為柱梁式。
對(duì)于地面現(xiàn)澆帽梁，如土質(zhì)條件較差，做適當(dāng)壓實(shí)處理并經(jīng)采取措施后，也可采用自落地支架。在措施方面，可在地面上先鋪木板或槽鋼，或澆灌混凝土地板，以增大地基受壓面積。
對(duì)于水上現(xiàn)澆帽梁，由于樁基、系梁及墩柱施工時(shí)，已搭設(shè)了水上操作平臺(tái)，因此可利用在該操作平臺(tái)上直接搭滿堂支架。但必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)算操作平臺(tái)的穩(wěn)定性和沉降量，才慎重利用。
一般立交橋工程中，在樁基與墩柱間都設(shè)計(jì)有水平系梁，因而在水上與土質(zhì)條件差的地面上，如帽梁與系梁的高差不大，可利用系梁作為受力底座，在系梁面上搭設(shè)落地支架。但系梁的強(qiáng)度必須經(jīng)過(guò)計(jì)算，必要時(shí)加大系梁截面或加配鋼筋。
在使用抱箍挑架式時(shí)，為預(yù)防施工荷載過(guò)大造成鋼板箍滑脫，宜采用高強(qiáng)度螺栓和雙螺母擰緊抱箍，也可以采用兩層抱箍互相支撐的方法，或在抱箍底部預(yù)埋鋼筋，以協(xié)助支撐。但預(yù)埋的鋼筋在使用后應(yīng)割除，并妥善處理，以免影響墩柱外觀質(zhì)量。
如施工荷載不大，可在墩柱中埋設(shè)型鋼，利用埋設(shè)的型鋼搭設(shè)支托架。另外在埋設(shè)托架式中，經(jīng)過(guò)計(jì)算也可改用型鋼（如工字鋼、槽鋼等）代替實(shí)心鋼錠。
對(duì)于埋設(shè)托架式，也可將埋設(shè)鋼錠與工字鋼改為埋設(shè)牛腿，再在牛腿上搭設(shè)支架并鋪設(shè)模板。
參考文獻(xiàn)：周水興、何兆益、鄒毅松等編著《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》人民交通出版社2001年10月第1版。
