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[摘 要] 本文针对苦水河桥悬链线空腹式钢筋混凝土板拱主跨结构，提出了碗扣式钢管支架方案。通过安全技术验算，证明该方案具有可操作性，可以用于现场施工。
[关键词] 苦水河桥 钢管 支架 设计 方案
1.工程概况及施工方案
苦水河桥连接国道109线，是甘肃省白银市跨越苦水河的一座重要桥梁。该桥与河道斜交角22°，桥面总宽28米，桥总长84米。主跨采用单孔净跨径60米的悬链线空腹式钢筋混凝土板拱，拱上设置横墙、腹拱圈。板拱的施工按照碗扣式钢管支架方案编制。
考虑主拱圈跨度较大(60m)，現浇混凝土数量较大(2124m3），按照桥涵施工规范及设计要求，拱圈浇筑遵循对称均衡加载的原则。主拱圈分五段、每段12米，分三次浇筑，第一次浇筑拱脚12米，第二次边跨12米，第三次跨中12米。因桥梁宽28米，分为两等幅，每幅宽14米。可根据原材料供应的情况及工期要求，确定全幅浇筑或者分幅浇筑。这样，可以减少支架的整体沉降，更能确保施工质量和施工安全。拱圈纵桥向分段施工缝应保持与拱轴线垂直。
2.支架的设计与搭设
2.1支架施工方案设计
1）支架形式
主拱圈部分在岸上、部分在河道上。在岸上部分可以充分利用已经填筑压实好的围堰平台，搭设满堂支架。河道部分采用贝雷梁上搭设满堂支架，贝雷梁下部用钢管桩作为支撑。
2）支架的布置
支架所用立杆、水平杆均选用φ48、δ=3.5㎜，Q235（3号）钢。立杆下端支承在10cm宽、8cm高的方木上，方木上钢管底口垫小钢垫板；因主拱圈为圆曲线，立杆顶端均设置30～50cm长的顶托，以调节高程和卸架之用，其上铺设纵向工字刚（I10）和横向愣木（8×10cm方木，间距不大于30cm），箱梁底模板采用δ=12mm厚的竹胶板直接铺设在楞条上。
3）支架的受力计算
作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的规定，模板支架立杆稳定性按下列公式计算(不组合风荷载)：
式中：N——计算立杆段的轴向力设计值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.2.1-1、2式计算。
φ——轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C取值，当λ＞250时，φ=7320/λ2。
λ——长细比，λ= l0/i。
l0——计算长度，按本规范第5.6.2-3条的规定计算；l0=h+2a。h支架立杆的步距，按步距80cm。a，模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，按50 cm。
i——截面回转半径应《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录B表B采用为1.58 cm。
A——立杆的截面面积，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录B采用。
f——钢材的抗压强度设计值应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.1.6采用。
则，各参数取值与计算如下：
立杆段的轴向力设计值N：
NGK——模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和。
NQK——施工人员及施工设备荷载标准值，振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。
NGK ＝N1（模板支架自重）+N2（新浇混凝土自重与钢筋自重），N1取1 KN/㎡。
N2新浇混凝土自重与钢筋自重，太阳河桥板拱厚1.2米，则每平方米自重为：1×1×1.2×26 KN/m³（钢筋砼容重）=31.2KN/㎡。
NQK，施工人员及施工设备荷载标准值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表4.2.2取，结构脚手架荷载标准值为3 KN/㎡。
则
＝1.2×（1+31.2）+1.4×3=42.84KN/㎡。
l0= h+2a=80+2×50=180cm。
λ=l0/i=180/1.58=113.9。
φ轴心受压构件的稳定系数应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C取值，φ为0.489。
f-钢材的抗压强度设计值应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.1.6采用。f =205N/㎜²。
A-立杆的截面面积，按本规范附录B采用，A=4.89㎝²=4.89×10×10=489㎜²，按间距80㎝×80㎝搭设支架，则按最不利受力条件下，模板支架在1平方米范围内至少有两个立杆承受荷载。两根截面积=489㎜²×2=978㎜²。
立杆钢材抗压强度:
N/ φA =42.84×1000/（0.489 × 978）=89.5 N/㎜²＜205N/㎜²(钢材的抗压强度设计值)，支架安全。
2.2扣件钢管支架的搭设
钢管扣件支架严格按前述施工方案中的“支架搭设方案设计图”进行支架搭设，其具体操作工艺如下：
1）在已处理的地基上按测放好的线铺设垫板，按照立杆纵、横挂线立设支架立杆和纵、横水平拉杆，并用顶托对支架顶端高程进行控制，保证顶部留有20cm的调整量为宜。
2）安装纵梁（I10钢）、铺设横向楞木（8×10cm，长度不小于200cm、间距不得大于30cm）。
3）安装板拱底板（用大面竹胶板散铺并固定牢靠）。
4）支架和底模完成后，可在模板和相应的地基垫板上布点，测量高程，准备进行预压沉降观测。
5）根据《钢管满堂支架预压技术规程》要求，应对支架进行预压，以消除支架的非弹性变形及取得弹性变形的相关数据。
（1）支架预压荷载
支架预压荷载不应小于支架承受的混凝土恒载与模板重量之和的1.1倍。太阳河桥板拱厚1.2米，则每平方米自重为：1×1×1.2×26 KN/m³（钢筋砼容重）=31.2KN/㎡；模板重量取1KN/㎡，则预压荷载为1.1×（31.2+1）＝35.42KN/㎡。
（2）支架预压部位
根据经验，选择受力最不利的部位，设置在拱顶、L／4部位、拱脚及拱架节点等处。
（3）支架沉降监测点布设
在支架底部和顶部对应位置分部布设监测点，沿纵向1/4跨布置一个监测断面，每个监测断面对称布设6个监测点。
（4）预压荷载
采用砂袋作预压比较经济，重量容易控制，连续作业时也便于倒运。
（5）加载与卸载
支架预压分3级加载，分级为预压荷载值的60%、80%、100%。加载、卸载应对称、均衡、同步进行。
（6）预压监测
预压监测按《钢管满堂支架预压技术规程》附录A表A.0.2进行记录。
（7）支架预压合格判定标准
各监测点最初24H的沉降量平均值小于1㎜；各监测点最初72H的沉降量平均值小于5㎜。沉降观测结果，如超过限值时，可纵向设置预拱度，预拱度一般按二次抛物线设置。
（8）卸载后应重新调整高程，核对纵、横轴线，准备安装板拱模板。
[关键词] 苦水河桥 钢管 支架 设计 方案
1.工程概况及施工方案
苦水河桥连接国道109线，是甘肃省白银市跨越苦水河的一座重要桥梁。该桥与河道斜交角22°，桥面总宽28米，桥总长84米。主跨采用单孔净跨径60米的悬链线空腹式钢筋混凝土板拱，拱上设置横墙、腹拱圈。板拱的施工按照碗扣式钢管支架方案编制。
考虑主拱圈跨度较大(60m)，現浇混凝土数量较大(2124m3），按照桥涵施工规范及设计要求，拱圈浇筑遵循对称均衡加载的原则。主拱圈分五段、每段12米，分三次浇筑，第一次浇筑拱脚12米，第二次边跨12米，第三次跨中12米。因桥梁宽28米，分为两等幅，每幅宽14米。可根据原材料供应的情况及工期要求，确定全幅浇筑或者分幅浇筑。这样，可以减少支架的整体沉降，更能确保施工质量和施工安全。拱圈纵桥向分段施工缝应保持与拱轴线垂直。
2.支架的设计与搭设
2.1支架施工方案设计
1）支架形式
主拱圈部分在岸上、部分在河道上。在岸上部分可以充分利用已经填筑压实好的围堰平台，搭设满堂支架。河道部分采用贝雷梁上搭设满堂支架，贝雷梁下部用钢管桩作为支撑。
2）支架的布置
支架所用立杆、水平杆均选用φ48、δ=3.5㎜，Q235（3号）钢。立杆下端支承在10cm宽、8cm高的方木上，方木上钢管底口垫小钢垫板；因主拱圈为圆曲线，立杆顶端均设置30～50cm长的顶托，以调节高程和卸架之用，其上铺设纵向工字刚（I10）和横向愣木（8×10cm方木，间距不大于30cm），箱梁底模板采用δ=12mm厚的竹胶板直接铺设在楞条上。
3）支架的受力计算
作用于脚手架的荷载可分为永久荷载（恒荷载）与可变荷载（活荷载）。按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）的规定，模板支架立杆稳定性按下列公式计算(不组合风荷载)：
式中：N——计算立杆段的轴向力设计值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）5.2.1-1、2式计算。
φ——轴心受压构件的稳定系数，应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C取值，当λ＞250时，φ=7320/λ2。
λ——长细比，λ= l0/i。
l0——计算长度，按本规范第5.6.2-3条的规定计算；l0=h+2a。h支架立杆的步距，按步距80cm。a，模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，按50 cm。
i——截面回转半径应《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录B表B采用为1.58 cm。
A——立杆的截面面积，应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录B采用。
f——钢材的抗压强度设计值应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.1.6采用。
则，各参数取值与计算如下：
立杆段的轴向力设计值N：
NGK——模板及支架自重、新浇混凝土自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和。
NQK——施工人员及施工设备荷载标准值，振捣混凝土时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。
NGK ＝N1（模板支架自重）+N2（新浇混凝土自重与钢筋自重），N1取1 KN/㎡。
N2新浇混凝土自重与钢筋自重，太阳河桥板拱厚1.2米，则每平方米自重为：1×1×1.2×26 KN/m³（钢筋砼容重）=31.2KN/㎡。
NQK，施工人员及施工设备荷载标准值，按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表4.2.2取，结构脚手架荷载标准值为3 KN/㎡。
则
＝1.2×（1+31.2）+1.4×3=42.84KN/㎡。
l0= h+2a=80+2×50=180cm。
λ=l0/i=180/1.58=113.9。
φ轴心受压构件的稳定系数应根据长细比λ由《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）附录C取值，φ为0.489。
f-钢材的抗压强度设计值应按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）表5.1.6采用。f =205N/㎜²。
A-立杆的截面面积，按本规范附录B采用，A=4.89㎝²=4.89×10×10=489㎜²，按间距80㎝×80㎝搭设支架，则按最不利受力条件下，模板支架在1平方米范围内至少有两个立杆承受荷载。两根截面积=489㎜²×2=978㎜²。
立杆钢材抗压强度:
N/ φA =42.84×1000/（0.489 × 978）=89.5 N/㎜²＜205N/㎜²(钢材的抗压强度设计值)，支架安全。
2.2扣件钢管支架的搭设
钢管扣件支架严格按前述施工方案中的“支架搭设方案设计图”进行支架搭设，其具体操作工艺如下：
1）在已处理的地基上按测放好的线铺设垫板，按照立杆纵、横挂线立设支架立杆和纵、横水平拉杆，并用顶托对支架顶端高程进行控制，保证顶部留有20cm的调整量为宜。
2）安装纵梁（I10钢）、铺设横向楞木（8×10cm，长度不小于200cm、间距不得大于30cm）。
3）安装板拱底板（用大面竹胶板散铺并固定牢靠）。
4）支架和底模完成后，可在模板和相应的地基垫板上布点，测量高程，准备进行预压沉降观测。
5）根据《钢管满堂支架预压技术规程》要求，应对支架进行预压，以消除支架的非弹性变形及取得弹性变形的相关数据。
（1）支架预压荷载
支架预压荷载不应小于支架承受的混凝土恒载与模板重量之和的1.1倍。太阳河桥板拱厚1.2米，则每平方米自重为：1×1×1.2×26 KN/m³（钢筋砼容重）=31.2KN/㎡；模板重量取1KN/㎡，则预压荷载为1.1×（31.2+1）＝35.42KN/㎡。
（2）支架预压部位
根据经验，选择受力最不利的部位，设置在拱顶、L／4部位、拱脚及拱架节点等处。
（3）支架沉降监测点布设
在支架底部和顶部对应位置分部布设监测点，沿纵向1/4跨布置一个监测断面，每个监测断面对称布设6个监测点。
（4）预压荷载
采用砂袋作预压比较经济，重量容易控制，连续作业时也便于倒运。
（5）加载与卸载
支架预压分3级加载，分级为预压荷载值的60%、80%、100%。加载、卸载应对称、均衡、同步进行。
（6）预压监测
预压监测按《钢管满堂支架预压技术规程》附录A表A.0.2进行记录。
（7）支架预压合格判定标准
各监测点最初24H的沉降量平均值小于1㎜；各监测点最初72H的沉降量平均值小于5㎜。沉降观测结果，如超过限值时，可纵向设置预拱度，预拱度一般按二次抛物线设置。
（8）卸载后应重新调整高程，核对纵、横轴线，准备安装板拱模板。