混凝土现浇施工模板支撑架结构选型及设计

一、现浇支架结构选型1.1钢管扣件式支架扣件式钢管支架是通过扣件的摩擦力将各杆件连接成一整体，形成模板支撑结构体系。支架钢管与钢管之间采用扣件并用螺栓拧紧的方式连接一起，两钢管呈90度正交连接时采用直角扣件，两钢管呈任意角度交叉连接时采用旋转扣件，钢管与钢管对接采用对接扣件。优缺点：（1）装拆方便，搭设灵活，钢管长度易于调整，扣件连接简便，因而可适应各种平面、立面的建筑物与构筑物用脚手架。（2）加工简单，一次投资费用较低；如果精心设计脚手架几何尺寸，注意提高钢管周转使用率，则材料用量也可取得较好的经济效果。（3）搭设质量受人为因素影响较大，节点处的杆件为偏心连接，靠抗滑力传递荷载和内力，因而降低了其承载能力。（4）扣件节点的连接质量受扣件本身质量和工人操作的影响显著。（5）不能在高层结构、超高层结构及高架桥结构施工中的大面积应用。扣件式钢管支架一般要求：1.立杆间距一般不大于2.0m，横距不大于1.5m，立杆应搭设在平整坚实的地面上，立杆底部设置底座和垫板，并有可靠的排水措施，防止积水浸泡地基。2.立杆接长除顶层顶步外，其余各层各步接头必须采用对接扣件连接。各接头的中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。顶层顶步立杆如采用搭接接长,其搭接长度不应小于1000mm，并采用不少于2个旋转扣件固定,端部扣件盖板边缘至杆端距离不小于10mm。3.主节点处必须设置一根横向水平杆,用直角扣件扣接且严禁拆除。主节点处两个直角扣件的中心距不应大于150mm。在双排脚手架中,靠墙一端的横向水平杆外伸长度不应大于500mm。4.剪刀撑与地面的夹角宜在45°~60°范围内，利用回转扣件将一根斜杆扣在立杆上，斜杆用扣件与脚手架扣紧的连接接头距脚手架节点不大于200mm，除两端扣紧外，中间尚需增加2~4个扣节点，最下面一个连接点距地面不宜大于500mm。5.脚手架必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上皮≯200mm处的立杆上。当基础不在同一高度上时，必须将高处的纵向扫地杆向低处延长两跨与立杆固定，高低差不宜大于1m。靠边坡上方的立杆轴线到边坡的距离不应小于500mm。1.2承插型式支架承插型钢管支架类型主要以碗扣式支架和盘扣式支架为主，支架主要由立杆、水平杆、斜杆、插盘（碗扣、插座、锁扣）、可调底座、可调托座等组成，立杆与水平杆及斜杆之间并不像钢管扣件的连接，而是在立杆上焊接插座盘，水平杆和斜杆上焊接插头，将插头插入插座盘并楔紧而拼装成不同规格的支架。1.3优缺点（1）同一框架平面内的节点，其轴线能相交于一点，抵抗弯曲、扭转、剪切变形能力好。（2）整架拼拆速度比常规快3～5倍，拼拆快速省力，工人用一把铁锤即可完成全部作业，避免了螺栓操作带来的诸多不便。（3）能根据具体施工要求，组成不同组架尺寸、形状和承载能力的单、双排脚手架，支撑架，支撑柱，适用范围较广。（4）横杆为几种尺寸的定型杆，立杆上节点按等间距设置，使构架尺寸受到限制，架体对地基承载力要求高。1.4碗扣式支架一般要求（1）模板支撑架底部纵、横杆作为扫地杆距地面高度应小于或等于350mm，严禁施工中拆除扫地杆，立杆应配置可调底座或固定底座；（2）当立杆间距大于1.5m时，应在拐角处设置通高专用斜杆，中间每排每列应设置通高八字形斜杆或剪刀撑；当立杆间距小于或等于1.5m时，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于或等于4.5m；（3）立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于0.7m，剪刀撑的斜杆与地面夹角在45°~60°之间，斜杆应每步与立杆扣接。（4）当模板支撑架高度大于4.8时，顶端和底部必须设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑设置间距应小于或等于4.8m。1.5梁柱式支架梁柱式支架主要由钢管柱、军用梁或贝雷梁、钢管立柱、型钢横梁、落架设备以及模板系统结构组成，军用梁或贝雷梁为标准定型钢结构构件，结构简单、轻巧、快速、经济、用途广泛、适应性强、组合结构系统好、互换性强和容易组合等众多特点，在公、铁路桥梁建设中得到了很大程度的发展。1.6优缺点（1）梁柱式支撑架适用于地形复杂、落差大、尺寸不规则的结构物现浇施工，可根据不同地形、结构尺寸做相应调整，较易保证施工质量。（2）支架搭设主要为大型设备的吊装作业，施工进度快，材料周转快，特别适用于大跨度桥梁结构中。（3）支架结构采用钢管和军用梁构件搭设，结构承重能力大，定型构件减少加工制作误差，保证施工安全。（4）需要大型其中吊装设备，专门设置落架装置。1.7梁柱式支架一般要求（1）钢管柱安装基础平整，基础设置可靠固定和限位措施，偏心不大于2CM，钢管柱之间至少设置一道剪刀撑。（2）型钢承重横梁工字钢位于钢管柱中心，与钢管柱之间采用钢板或槽钢采用焊接的方式连接，确保稳固；钢管柱轴线位置处的贝雷梁采用双拼槽钢背向连接，贝雷梁上部工字钢必须设置在贝雷梁连接节点上。（3）钢管顶部必须设置落架设备，落架砂箱或千斤顶设置在工字钢和钢管的轴线上。（4）贝雷梁上的操作平台必须满铺脚手板并有可靠固定措施，上部外架按脚手架搭设规范进行布置并搭设1.2米临边防护。二、支架结构设计1.1支架设计内容支架在施工中承受桥梁的大部分恒载及施工荷载，必须有足够的强度和刚度；同时支架的基础应可靠，构件之间的结合要紧密，并有足够的纵、横、斜向的连接杆件，使支架成为空间稳定的整体。支架在受荷后将有变形和扰度，故应设置合理的预拱度，使结构的外形尺寸和标高符合设计要求。支架设计一般要求：1、模板、支架和拱架的设计，应根据结构型式、设计跨径、施工组织设计、荷载大小、地基土类别及有关的设计、施工规范进行。2、绘制模板、支架和拱架总装图、细部构造图。3、制定模板、支架和拱架结构的安装、使用、拆卸保养等有关技术安全措施和注意事项。4、编制模板、支架及拱架材料数量表。5、编制模板、支架及拱架设计说明书。1.2设计荷载1、计算模板、支架和拱架时，应考虑下列荷载并按下表进行荷载组合。设计荷载一般要求：（1）模板、支架和拱架自重；（2）新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力；（3）施工人员、施工设备及施工材料等荷载；（4）振捣混凝土时产生的振动荷载；（5）新浇筑混凝土对侧面模板的压力；（6）倾倒混凝土时产生的水平冲击荷载；（7）设于水中的指甲所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂浮物的撞击力；（8）其他可能产生的荷载，如风荷载、雪荷载、冬季保温设施荷载等。2、钢、木模板，支架及拱架的设计，可按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025)的有关规定执行。3、计算模板、支架和拱架的强度和稳定性时，应考虑作用在模板、支架和拱架上的风力。设于水中的支架，尚应考虑水流压力、流冰压力和船只漂流物等冲击力荷载。1.3设计计算内容1、根据梁板结构平面图，绘制模板支撑架立杆平面布置图；2、绘制架体顶部梁板结构及顶杆剖面图；3、面板、次楞和主楞等受弯构件计算；4、计算最不利单肢立杆轴向力及承载力；5、绘制架体风荷载结构计算简图，架体倾覆验算6、斜杆扣件连接强度验算；7、地基承载力验算。1.4验算性能要求1、验算模板、支架及拱架的刚度时，其最大变形值不得超过下列数值（1）结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1／400；（2）结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1／250；（3）支架、拱架受载后挠曲的杆件(横梁、纵梁)，其弹性挠度为相应结构跨度的1／400；（4）钢模板的面板变形为1.5mm，钢棱和柱箍的变形为L／500和B／500(其中L为计算跨径，B为柱宽)。2、拱架的强度验算，应根据拱架结构型式及所承受的荷载，验算拱顶、拱脚及1／4跨等截面的应力，杆件及节点的应力，同时还应验算分阶段浇筑或砌筑时的强度及稳定性。3、抗倾覆验算时不论板拱架或桁拱架，均作为整体截面考虑，验算倾覆稳定系数不得小于1.3。1.5预拱度设置支架和拱架应预留施工拱度，在确定施工拱度值时，应考虑下列因素