盘扣支架在现浇梁施工中的应用及其安全性验算

盘扣支架在现浇梁施工中的应用及其安全性验算
摘要：近年来，我国公路建设事业迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥
梁建设也得到了相应发展。

在临时支撑结构（支架）上进行箱梁整孔浇筑，就地
施工是桥梁施工中一种重要的施工方法，也是连续刚构桥就地浇注施工中最为常
见的。

这样对支架体系在搭设高度、承载能力、稳定性以及适应性等方面也提出
了更高的要求。

本文主要介绍福建省新推广的盘扣支架在现浇梁中的应用，并结
合笔者工作经历重点介绍盘扣支架的特点及安全性验算中需要注重的方面。

关键词：盘扣支架；特点；安全性；验算
1.桥梁施工方法简述
公路桥梁施工越来越普遍采用现浇混凝土连续箱梁，因为它施工产生的连续
刚构桥一体性较其它施工方法好。

就地浇筑法是指桥跨结构直接在桥位上进行建
筑的一种施工方法，施工时在支架上安装模板，绑扎和安装钢筋骨架，预留孔道，并在现场浇筑混凝土和施加预应力。

因其施工过程比较明确，易于控制，设计计
算也相对比较简单，是工程技术人员施工中较为乐意采用的一种施工方法。

2.盘扣支架在就地浇筑法中的应用
就地浇筑混凝土梁桥的上部结构，首先应在桥孔位置搭设盘扣支架，以支撑
模板和混凝土以及其它施工荷载，然后在支架上浇筑梁体混凝土，达到强度后拆
除支架。

盘扣支架的主要作用就是支撑和定型。

优点有梁体主筋可不中断，桥梁
整体性好；无需预制场地，而且不需要大型起吊和运输设备，施工平稳、可靠；
施工过程中无体系转换；预应力混凝土连续梁桥可以采用预应力体系，使结构构
造简化，方便施工。

当然，它也具有一些缺点，比如施工过程中需要大量的支架
材料，受桥址地形地貌，水文地质，气候条件影响等。

2.1盘扣支架组成
盘扣式支架分为立杆及横杆、斜杆，连接圆盘上有八个孔，四个小孔为横杆
专用；四个大孔为斜杆专用。

横杆、斜杆的连接方式均为插销式的，可以确保杆
件与立杆牢固连结。

横杆、斜杆接头特别依管的圆弧制造，与立杆钢管呈整面接触，敲紧插销后，呈三点受力（接头上下二点及插销对圆盘一点）可牢牢固定增
加结构强度并传递水平力，横杆头与钢管身采用满焊固定，力量传递无误。

而斜
杆头为可转动接头，以铆钉将斜杆头与钢管身固定。

至于立杆的连接方式是以四
方管连接棒为主，而连接棒已固定在立杆上，不用另外的接头组件来组合，可省
却材料遗失及整理的麻烦。

盘扣节点构成由焊接于立杆上的连接盘、水平杆杆端扣接头和斜杆杆端扣接
头组成（图1）
图1、盘扣节点
1－连接盘；2－扣接头插销；3－水平杆杆端扣接头；
4－水平杆；5－斜杆；6－斜杆杆端扣接头；7－立杆
2.2盘扣支架的特点
其具有以下特点：
（1）适应性强
盘扣式脚手架采用统一的500mm盘距，搭配它的立杆横杆和斜杆及三脚架
可以搭设成不同跨度和不同截面的支撑，传统的桥梁支模体系笨重且仅适用于特
定规格，局限性很大，满足各样式的搭建需求。

（2）安全性高
盘扣式支架采用自锁式连接盘和销子，销子插接后靠自重即可锁紧，它的横
向和竖向斜杆使每个单元都是固定的三角形格构式结构，架体受到横向和纵向的
力之后都不会发生变形；盘扣支架具有强耐高温、不燃烧，承载力度强等优势。

因此相比其他的铺设的脚手架，盘扣脚手架的安全性提升了一个高度。

（3）使用寿命长
盘扣式脚手架采用统一的热镀锌表面处理，彻底摒刷漆和喷漆的表面处理，
这种不掉漆不生锈的表面处理方式外观一致，大气美观的银色为工程提升了形象。

镀锌的表面处理方法延长了钢管寿命到15-20年。

（4）空间大
在传统的桥梁支撑施工中，大部分碗扣脚手架的间距在1.2米以下，甚至达
到0.6米和0.9米，这在工地现场就出现了空间性不足的缺陷，搭设和检验都不
方便，盘扣式脚手架立杆采用Q345b低合金结构钢，提高了承载力，允许放大脚
手架步距和间距，因此扩大了空间。

（5）拆装简便
一个人只需要一把锤就能做到安装和拆卸的全部过程；施工效率大大提升提高。

2.3 盘扣支架设计的要求
（1）盘扣支架虽为临时结构，但它主要在施工过程中承受桥梁的大部分恒
荷载，因此从受力和使用性能上要求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，并且要有足够的纵、横、斜向的连接杆件，使
支架成为空间稳定的整体；
（2）支架在受荷之后将有变形和挠度，在安装前要进行计算，以便设置合
理的预拱度，使结构的外形尺寸和标高符合设计要求；
（3）支架上要设置落架设备，落架时要求对称、均匀，不应使主梁局部落架。

（4）构造和制作简单，装拆方便，要能增加周转次数。

2.4 盘扣支架安全验算要点
（1）作用在支架上的荷载有桥跨结构的重力、浇筑设备的重力（包括振动
荷载）及施工人员的重力，连同模板和支架自重均由支架承受；
（2）支架的各构件应按其计算图式进行强度验算，容许应力可按临时结构
予以提高；
（3）支架的预拱度计算包括梁自重产生的挠度、支架受荷后产生的弹性变
形和非弹性变形、支架基础的沉降量等。

3.盘扣支架的搭设及安全验算实例
本文验算实例来自作者曾工作过的新建武夷新区快速通道（S303）固县至公
馆大桥段公路工程A3标段汀浒大桥项目（目前项目正在施工中）。

3.1盘扣支架的搭设
（1）汀浒大桥梁底至地面平均高度为8m。

（2）结构设计
汀浒大桥设计为预应力混凝土连续箱梁，半幅宽14.75m，，上部结构采用
1.8m等高度梁，30m一跨，翼缘板长度为2m，均采用斜腹板形式。

图2，汀浒大桥上部结构
汀浒大桥盘扣支架采用外径60mm、壁厚3.2mm，材质为Q345A。

盘扣支架顺桥向间距按120cm一道，横桥向腹板下局部加密为90cm，其它部位采用
150cm。

立杆步距采用150cm。

具体如下：
横桥向：间距为1.5m、2*0.9m、1.5m、2*0.9m、1.5m、2*0.9m、1.5m、
2*0.9m、1.5m。

即在4处腹板位置进行加密处理。

纵桥向：间距分均采用1.2m
步距：均为1.5m。

水平剪刀撑：支架设水平剪刀撑三层，分别位于下层横联、支架中部、上层横联。

支撑系统设计：盘扣式支撑架搭设方式为满堂支架，支撑架设计方式是在15cm混凝土硬化基础上，可调底座放置于硬化基础上，盘扣式支架从下往上直至箱梁底板下，支架立杆上放置可调托撑用于调节支撑高度，架体自由端高度：不大于400mm，可调丝杠外露长度不超过300mm。

其支架搭设截面示意图如下：
图3 支架搭设横桥向示意图
3.2、盘扣支架安全性验算
3.2.1、荷载效应组合
（1）根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010），盘扣支架结构的稳定性等应按表一的荷载效应组合要求进行设计计算。

3.2.3、荷载
混凝土容重按26kN/m3，施工机具、人员、浇筑混凝土冲击、模板以及混凝土组合系数等综合考虑采用1.25。

3.2.4、盘扣支架计算
1、盘扣支架稳定性验算
由于沿桥纵向盘扣间距均为1200mm，根据计算，中腹板下单立杆承担面积最大，为（1.45+0.45）×1.8/2=1.71m2，后续立杆计算按此控制设计。

（1）立杆稳定系数计算
根据JGJ231-2010中：5.3.2-1公式计算：
A=571mm2，i = 20.1mm
取L=1500mm
lo =h’+2ka=1000mm+2×0.7×650mm=1910mm
lo=1.5×1.2=1.8m，取两者较大值，lo=1.91m。

lo----支架立杆计算长度
h’—支架立杆顶层水平步距（m）.宜比最大步距减少一个盘扣的距离
k——悬臂计算长度折减系数，可取0.7.
a——支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离（m）
φ----轴心受压构件的稳定系数，根据立杆长细比
λ= lo/i=1910mm/20.1mm=95.02 <150，满足要求
查表得轴心受压稳定系数φ＝0.512。

（2）立杆稳定性验算
立杆最大荷载为1.71×26×1.25×1.2=66.69kN
稳定性验算：N/（Φ·A）=66690/（0.512×571）=228N/mm2≤300 N/mm2，满足要求。

2、盘扣支架整体抗倾覆验算
该项目在武夷山兴田镇，位于山区，施工场址风力不大的地方，且支架高度不高，可不考虑盘扣支架抗倾覆能力。

3、基础受力计算
搭设支架的地基，将原有淤泥清除，换填1m片石，分层填筑压实，基础混凝土铺设15cm厚C20混凝土，单根立杆下地基受力面积示意见图5。

图5 盘扣受力面积示意（mm）
底托底部钢板尺寸为14×14cm，根据规范混凝土按照45°扩散角传力，放大脚边长为14+2×15cot45°=44cm，单根盘扣立杆下受力面积为
440×440=193600mm2，由立杆计算可知，立杆最大受力为66.69kN，则立杆下地基基础应力66.69x1000/193600=0.34MPa<20 MPa，地基满足要求。

4.总结
随着新材料新工艺的出现，科学技术的发展，盘扣支架具有很多优点，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，虽然也存在一些缺点，如：使用成本较传统支架高，但是仍然具有广阔的应用前景，是未来支架体系发展的趋势。

参考文献
[1] 福建省交通规划设计院，武夷新区快速通道（S303）固县至公馆大桥段公路工程两阶段施工图设计；
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程（JGJ231-2010）；
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程（JGJ130-2011）；
[4] 许方斌，现浇箱梁施工常用支架类型及其安全性验算，[学位论文]，2018
[5]王亚晶，承插型盘扣式钢管支架的工程应用及推广前景，[学位论文]，同济大学土木工程学院，上海，2016。