现浇箱梁模板支撑架设计与施工若干问题讨论

黄以职，李明钧，陈攀攀

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌

443002）

摘要：在城市高架桥施工过程中，最大的危险源就是现浇箱梁模板支撑体系的安全性，一旦发生安全事故，往往会给人

民群众的财产和生命造成不可弥补的损失，因此做好现浇箱梁模板支撑体系的设计及施工非常必要。模板支撑架的设计应建立在全面了解地基状况并对局部变化段采取相应措施的基础之上，严格按设计施工是支架安全的有效保障。关键词：现浇箱梁；模板支撑架；设计；施工中图分类号：U445.35

文献标志码：B

文章编号：1009-7767（2016）S2-0048-06

DiscussionofSomeDesignandConstructionProblemsofTemplateSupportof

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HuangYizhi，LiMingjun，ChenPanpan

1支撑架类型及适用条件

目前工程上使用最普遍的是满堂碗扣式钢管支

3.5mm和3.0mm两种）和扣件（十字扣、多向扣）、托

件组成。这类支架由于采用长钢管，节点少，支架整体稳定性较高，立杆间距和步距（水平杆间距）可以依据荷载的不同自由选定。扣件式钢管支架也是目前桥梁施工中常用的支架，但由于其所有节点均采用扣件固定，施工效率较低，扣件损耗也较大，总体优势不如碗扣式钢管支架。

架，其次是满堂扣件式钢管支架。在有些情况下，也采用门式钢管支架、门洞支架和移动支架。

1.1碗扣式钢管支架

碗扣式钢管支架是一种采用固定在立杆上的碗扣

节点连接立杆与水平杆的钢管支架，通常采用覫48mm、壁厚3.5mm钢管。立杆碗扣间距通常为60cm的倍数，横杆长度通常为30cm的倍数。

1.3承插型盘扣式钢管支架

承插型盘扣式钢管支架是近几年发展起来的钢管

1.1.1碗扣式钢管支架的优点支架。其立杆常采用覫60mm、壁厚3.2mm和覫48mm、壁厚3.2mm的Q345A低合金钢管，按照0.5m的模数，将连接盘焊接在立杆上。水平杆、斜杆利用端扣接头和插销与连接盘连接，形成几何不变结构体系。

该类型支架由于采用低合金钢管，单杆承载力大，加上垂直、水平斜杆大大增加了架体的稳定性，可用于需要大荷载、高支架工程的施工。

1）功效高。避免了螺栓作业，拼拆快速省力，整体拼装速度比扣件式钢管支架快1～2倍。

2）承载力大。杆件轴线交于一点，节点在框架平面

内，接头具有可靠的抗弯、抗扭力学性能，结构稳固可靠。

3）安全可靠。接头自锁能力强，构件系列标准化，

使用安全可靠。

4）便于管理。无零散易丢构件，堆放整齐，便于现

场材料管理。

1.4门式钢管支架

这类支架是采用由工厂生产的定型门式钢管架

1.1.2碗扣式钢管支架的缺点以及斜拉杆组合拼接而成的轻型支架。由于搭拆施工效率高，以往也常在桥梁施工中使用，但因垂直接点多（插接），连接间隙较大，需配合纵、横交叉钢管增大稳定性。在高度较大的多层门架组成支架的情况下，其整体稳定性不如前面所述各类型支架，因而目前较少采用。

相比扣件式钢管支架，碗扣式钢管支架只能按0.3m（水平）和0.6m（垂直）的倍数组合设定高度和间距，不能自由选择。

1.2扣件式钢管支架

扣件式钢管支架通常由覫48mm的钢管（壁厚为

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1.5门洞支架

在市政道路施工中，经常会遇到桥梁跨越现有道

路的情况。为保证交通通行，必须设置门洞通道（机动车道和人行通道）。当通道宽度小于或等于4.8m时，可用JGJ166—2008《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》推荐的方案（见图1），此门洞通道应符合下列规定：

1）通道上部应架设专用横梁，横梁结构应经过设

计计算确定；

2）横梁下的立杆应加密，并应与架体连接牢固；3）通道宽度应小于或等于4.8m；

4）门洞及通道顶部必须采用木板或其他硬质材料

全封闭，两侧应设置安全网；

5）若通行机动车，洞口必须设置防撞击设施。

图1

模板支撑架人行通道设置

当通道宽度大于4.8m时，通常采用型钢搭设。横梁上部多采用工字钢或H型钢和贝雷梁。横梁间距与上方满堂支撑架立杆横向间距一致。横梁下部采用型钢做托梁，用厚壁钢管做立柱，立柱下设混凝土条形或矩形墩基础。洞口、洞内需设置防撞、限高、限宽、限速等安全设施。梁、柱规格应通过设计计算确定，并有专门的设计施工方案。

2支架地基处理

支架地基是支架安全的基础，大部分支架坍塌事故

都是由于地基局部失稳所致。因而在支架搭设前一定要全面检查地基的情况，检查内容包括地基承载力、地面排水等。当地基条件不满足要求时，一定要处理合格后才能进行支架搭设施工。

2.1支架地面防、排水处理

支架地面积水往往是造成支架失稳的主要原因。

由于积水软化地基，造成地基承载力不足，引起支架下

施工技术篇沉，轻则造成箱梁拉裂，重则引起支架失稳的连锁反应，造成支架倒塌的重大安全事故。因此应该将支架地面的防、排水处理放在支架地基处理的首位。一般要求满堂支架地面高出周围地面，用混凝土或砂浆进行硬化，并设排水横坡，四周设排水沟，防止冲洗和养护水滞积在支架地面，保证地面无积水。

2.2现有道路路面及道路绿化带处理

市政道路高架桥多数是在既有道路上进行修建，

既有路基、路面均能满足支架对地基承载力和防、排水的要求，不需再做特别处理，但对破损比较严重的路面，应进行必要的修补，防止地表水下渗降低地基承载力。对道路上的绿化带则要挖除表层腐殖土，碾压密实后回填砂、砾或岩渣，经整平碾压后再浇筑厚度不小于10cm的C15混凝土。

2.3基坑和泥浆池处理

承台基坑应按设计要求回填，设计无特殊要求时，

一定要用小型打夯机分层回填夯实，分层厚度不得大于20cm，表面用10cm厚C15混凝土硬化。

泥浆池的处理和基坑相同，但回填前一定要先挖除池中的泥浆及已被泡软的土层，直到原土层夯实后再回填。

2.4农田（水田）地基处理

当支架地基为水田时，首先应挖沟排干田里的

水，经晾晒后整平碾压，再分层填筑开山石渣或素土，

用振动压路机分层压实，总厚度要求高出原地面50～

80cm。

2.5浜塘、河道和软土地基处理

当浜塘、河道水深不大，淤泥厚度也不大，且允许断流时，可以采用抽干、排水、挖淤换填或筑岛的方法处理地基。换填要求分层填筑碾压，压实度一般要求达到90%，并要做好防水、排水和地面硬化。

当河水深度大，或挖淤换填工程量太大，不允许断流、筑岛时，则可采用梁式支架，也可结合利用桩基施工钢平台扩大成现浇支架钢平台，在钢平台上再搭设支架。梁式支架和支架钢平台搭设必须有专项技术方案和结构计算书。

2.6地面小桥桥面处理

在市政高架桥施工中，往往会遇到不同跨径的地

面小桥，由于地面桥面难于承受高架桥施工荷载，故在设计中往往不允许在桥面上直接搭设支架。此时若采用梁式支架当然可满足设计要求，但投入太大。依据以往施工经验，可在桥面上铺设型钢，在型钢上架立支

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施工技术篇架立杆，通过型钢将支架的部分荷载传递到桥台和桥墩上。型钢的规格应依据地面桥面能承担的荷载和现浇梁的施工荷载大小通过计算确定。具体施工方法是：在桥头和墩顶桥面横桥向铺设宽度不小于1.0m，厚度

10mm以上的通长钢板，顺桥向按钢管支架横向间距铺

设通长型钢，型钢下用砂浆调平，型钢长度应该能满跨钢板，由型钢和桥面共同承担上部箱梁的施工荷载。

3满堂支撑架设计

满堂支撑架是将箱梁荷载（包括施工时产生的一切

荷载）由钢管传递至地基的模板支撑系统，包括碗扣式钢管支架、扣件式钢管支架、承插型盘扣式钢管支架和门式钢管支架。不同类型支架分别有相对应的安全技术规范，支架的搭设和拆除必须符合安全技术规范的要求，并有专项施工方案，方案应包括的主要内容有：工程概况，地基处理，架体设计（主杆纵、横间距、步距、剪刀撑设置、主楞和次楞布设等）及各杆件受力验算书，搭设、拆除施工方法，预压及变形测量，验收项目及方法，安全措施及安全预案等。

3.1基本设计规定

1）计算构件的强度、稳定性与连接强度时，应采

用荷载效应基本组合的设计值，永久荷载（新浇钢筋混凝土和模板、支架）分项系数应取1.2，可变荷载（施工人员、机械、混凝土倾倒、振捣等）分项系数应取1.4；验算构件变形（挠度）时，应采用荷载效应的标准组合设计值，各类荷载分项系数应取1.0[1]。

2）钢材、钢管主要几何特性参数：钢管（Q235）抗

拉、抗压和抗弯强度设计值f=205MPa，弹性模量E=2.06×105MPa；覫48mm、壁厚3.5mm钢管截面积A=5.06cm2，惯性矩I=12.71cm4，截面模量w=5.26cm3，回转半径i=1.59cm。

3）设计基数按主要允许值：对接扣件抗滑力3.2kN，直角扣件、旋转扣件抗滑力8.0kN，顶、底托受压承载力40.0kN，立杆允许长细比[λ]=250。3.2结构设计计算

结构设计计算包括以下内容：

1）根据箱梁结构平面图，绘制支架立杆平面布置图；2）绘制纵、横剖面图；

3）模板、大小楞强度及变形（挠度）计算；4）最不利单肢立杆轴向力及承载力计算；

5）绘制架体风荷载结构计算简图，架体倾覆验算；6）地基承载力验算；

7）斜杆扣件连接强度验算。

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3.3立杆轴向力和承载力计算

1）不考虑风荷载时单肢立杆轴向力：

N=1.2移NGK+1.4移NQK。

考虑风荷载时单肢立杆轴向力：

N=1.2移NGK+0.9×1.4移（NQK+NS）。

式中：移NGK为永久荷载对立杆产生的轴向力标准值总和，kN；移NQK为可变荷载对立杆产生的轴向力标准值总和，kN；NS为风荷载产生的轴向力，kN。

2）单肢立杆承载力应按下式计算：

N≤φ·A·f。

式中：φ为轴心受压构件稳定系数，按长细比[λ]查表；

A为立杆横截面面积，mm2；f为钢材的抗拉、抗压、抗弯

强度设计值。

3.4立杆间距和水平间距（步长）的确定

立杆间距和步长是依据荷载来确定的。当采用扣

件式钢管支架时，间距及步长比较灵活；但当采用碗扣式钢管支架时，立杆间距只能采用0.3m的倍数，步长只能采用0.6m的倍数，目前一般现浇箱梁多采用纵间距×横间距×步长=90cm×90cm×120cm或120cm×

90cm×120cm。具体布置时，一般对箱梁的不同部位（箱

室、腹板、翼板和横梁）采用不同的立杆间距，具体采用何种间距必须通过计算确定，而步距最好一致，以保证支架整体稳定性。

3.5支架验算

当支架系统设计完成后，必须对模板（包括大、小

楞）和支架的强度、挠度和稳定性进行验算，验算结果必须满足规范要求。

1）模板及大、小楞受力验算

目前现浇箱梁最常用的模板是优质胶合板（竹胶板和木胶板），规格有122cm×244cm和91.5cm×183cm，厚度有12、15、18mm。竹胶板分为A类（浸渍胶膜纸贴面）和B类（无贴面）两种，外膜要求用A类板。各类胶合板又依其弹性模量不同而有不同的型号，如MIJA75型竹胶板的弹性模量为7500MPa，静弯曲强度为60MPa，计算时取用参数应和使用的模板型号一致。

验算步骤：构件承受荷载→最大弯矩→弯曲应力→挠度。要求弯曲应力σ＜允许弯曲强度[σ]，挠度≤

L/400（外模、大、小楞）和L/250（内模、内支撑）。

计算时模板和小楞受力状态按均布荷载考虑，大楞因承受小楞传递的荷载，故应按集中荷载考虑。

2）立杆验算

立杆按轴心受压构件进行强度和稳定性验算。强度必须满足下式要求：

σ=NA≤[σ]。

ji

稳定性须满足下式要求：

σ=NφA≤[σ]。

0

式中：σ为计算压应力，MPa；[σ]为立杆允许强度，MPa；N为立杆计算荷载，N；Aji为立杆计算截面的净截面面积，mm2；A0为立杆截面面积，mm2；φ为立杆轴心受压

构件纵向弯曲系数。

3）立杆地基承载力验算

地基承载力须满足下式要求：

Pκ=NA

≤fg。

式中：Pκ为立杆基础底面处的平均压力标准值，kPa；

N为上部结构传至立杆基础顶面的轴上力标准值，kN；A为基础底面面积，m2；fg为基础承载力特征值，kPa。4满堂支撑架的构造要求4.1碗扣式钢管支架

1）根据荷载选择立杆的间距和步距，底层纵、横向水平杆作为扫地杆，距地面高度应小于或等于35cm。立

杆底部应设置可调底座或固定底座。立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆的长度不得大于70cm[2]。

2）斜杆设置应符合下列要求：

①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；

②当立杆间距小于或等于1.5m时，支架四周从底

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剪刀撑的斜杆与地面夹角应在45°～60°之间，

斜杆应每步与立杆扣接。

3）当支架高度大于4.8m时，顶端和底部必须设

置水平剪刀撑和中间水平剪刀撑，水平剪刀撑间距应小于或等于4.8m。

4）支架周围有主体结构时，应设置连墙件；架体中

间有墩柱时，应设置井形架，将架体与墩柱进行连结。

5）支架高宽比应小于或等于2；当高宽比大于2时，

可采取扩大下部架体尺寸或其他构造措施（如设置风缆等）。

6）模板下方应放置次楞（梁）与主楞（梁），次楞与

施工技术篇主楞应按受弯杆件设计计算。支架立杆上端应采用U形托撑，托住主楞。

4.2扣件式钢管支架

1）支架步距（水平杆间距）不宜大于1.8m，立杆间距不宜大于1.2m；立杆伸出顶层水平中心线至支撑点的长度a不应超过0.5m（包括顶托伸出长度）；支架高度不宜超过30m[3]。

2）每根立杆底部宜设置底座或垫板；纵、横向水平扫地杆距地面不应大于20cm；立杆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2跨立

杆，高差不应大于1m；立杆接长时必须采用对接扣件连接，且相邻立杆的接头不应在同步内；水平杆的连接应采用对接扣件连接或搭接，相邻水平杆的接头不应设置在同步或同跨内，当采用搭接连接时，搭接长度不应小于1m，并用3个旋转扣件等间距固定。

3）应根据架体的类型设置剪刀撑，并应符合下列

规定：

①普通型：架体周边及内部纵、横向每5～8m应由底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度为5～8m。

在竖向剪刀撑顶部交点平面应设置连续水平剪刀撑。当支架高度超过8m，或荷载大于15kN/m2时，扫地杆设置层也应设置水平剪刀撑，水平剪刀撑间距不宜超过8m。

②加强型：当立杆、横向间距为0.9m×0.9m～1.2m×1.2m时，在架体周边及内部纵、横向每4跨（且不大于5m），应有底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度应为4跨；当立杆纵、横间距为0.6m×0.6m～0.9m×0.9m（含0.6m×0.6m、0.9m×0.9m）时，在架体外侧周边及内部纵、横向每5跨（且不小于3m），应由底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度应为5跨。在

竖向剪刀撑顶部交点平面应设置连续水平剪刀撑。当支撑架高度超过6m，或施工荷载大于15kN/m2，或集中荷载大于20kN/m时，扫地杆的设置层应设置水平剪刀撑，水平剪刀撑间距不宜超过6m。剪刀撑宽度为

3～5m。

4）竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为45°～60°，水平剪刀撑与支架纵（横）向夹角为45°～60°，剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接方式，搭接长度不小于1m，且必须由2个扣件固定。剪刀撑应用旋转扣件固定在

与之相交的水平杆或立杆上。为避免交叉点在水平杆节点附近影响扣件固定，可在设计时依据支架结构调整斜杆倾角（45°～60°范围内）。施工时将交叉斜杆分

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施工技术篇别置于立杆内、外侧，避免在交叉点前后影响外斜杆扣件的固定。

5）可调底座和顶托螺杆伸出长度不宜超过30cm，插入立杆钢管内的长度不得小于15cm。

6）支架高宽比大于2.5时，应在墩柱设井架与架体连接，井架杆件两端与架体的搭接长度不得少于2跨，井架竖向间距应为2～3m，并宜超出顶部加载区投影范围向外延伸布置2～3跨，或加设风缆固定，高宽比不应大于3。

5满堂支撑架施工注意事项

1）支架搭设必须有经论证和批准的专项施工方案，

施工时必须严格按专项方案搭设。

2）做好搭设前准备工作，包括以下内容：①按专项施工方案向施工人员进行交底；

②按规范要求对进场钢管及所有配件进行检查，

不合格产品不得使用，并应撤离施工现场；

③检查地基是否符合设计要求（承载力、平整度、

排水情况等），当地基高差较大时，必须修筑台阶，立杆必须立于台阶内侧，高低立杆必须按规范要求将高处水平杆向低处支架延伸，扣接不少于2跨，严禁在斜坡上支立杆；

④按专项方案的立杆间距在地面上弹线布点；⑤依据支架主体高度配置相应的立杆，采取措施

防止上、下托伸出钢管长度超出规范允许长度。

3）放线放置底托后，按先安立杆后装横杆再装斜

杆（或剪刀撑）的顺序搭设，通过调整底托，使底层水平杆保持在同一水平面上。

4）对扣件式钢管支架，应取不同长度的立杆，保

证相邻立杆接头错开，不在同一步内。

5）立杆垂直度必须符合规范要求，上碗扣要旋紧

到位，扣件必须拧紧。

6）顶托必须紧贴大楞，不得出现脱空现象。6检查与验收6.1构配件检查

1）新钢管应符合下列要求：有产品合格证、材质

报告；钢管表面平直、光滑，无裂痕、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道，外径、壁厚、端面的偏差应符合规范要求；碗扣和水平杆等的焊接要饱满、牢固，应涂有防锈漆。

2）旧钢管及扣件检查时，除按前面要求进行检查

验收外，还应检查钢管弯曲变形和锈蚀情况，对弯曲变形的钢管进行调直，无法达到规范要求的不得使用。3）扣件及可调上、下托的检查：应有产品合格证

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和质量检验报告；对旧扣件和托撑还应逐个进行检查挑选，有裂缝、变形、螺栓出现滑丝的严禁使用，碗扣开裂、缺失的立杆应剔除。

6.2架体搭设质量重点检查项目

1）立杆纵、横向间距，步长是否与方案相符；2）立杆底座或底托有无悬空、脱空、错位现象；3）大楞是否紧贴顶托；

4）扫地杆离地面高度是否在规范规定的范围内；5）顶层水平杆以上立杆自由端（包括顶托伸出长

度）是否符合规范要求；

6）可调底座或顶托螺杆伸出长度是否符合规范要求（≤30cm），插入立杆内长度不得小于15cm；

7）竖直和水平剪刀撑搭设是否符合相应规范和施

工专项方案要求；

8）碗扣式立杆的上碗扣是否旋扣到位，扣件是否

按规范要求拧紧（用扭力扳手检查，扭力矩不得小于40N·m，也不得大于65N·m；

9）主、次楞所用材料是否符合方案要求，有无未经处理的悬挑现象。

7支架堆载预压

1）堆载预压的主要目的。一是考验支架设计的合

理性和安全性；二是通过预压消除地基沉降、连接件等非弹性变形，并测定钢管弹性变形，确定支架预压抛高值。

2）堆载荷载及材料的确定。堆载荷载一般取固定荷载的1.1～1.2倍，材料通常采取砂袋、水箱、混凝土

块、钢材等。荷载的布设最好能近似箱梁荷载的实际分布情况。

3）堆载的实施和观测。施加荷载时，通常分为二级进行：第一级为设计荷载的50%，第二级增加到设计荷载的100%。

为取得沉降量和弹性变形参数，垂直于桥梁走向布置精密标高测量剖面，每个剖面布设3～5个观测点，剖面通常布设在每跨墩顶1/4、1/2和3/4梁长处。采用高精度水准仪，先测量堆载前的原始标高、加载50%的标高变化，加载至100%后连续观测（每天1～2次），当连续3d沉降量不大于2mm之后便可卸载。卸完载后再测定各点的标高，并用下式计算总沉降量Δh、非弹性沉降量Δh1和支架弹性变形量Δh2。

Δh=h0-h1；Δh1=h0-h2；Δh2=h2-h1。

（下转第65页）

施工技术篇参考文献：

[1]雒应.新编道路施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社，

2011：3-5.

[2]向中富，邹毅松，杨寿忠.新编桥梁施工工程师手册[M].北京：

人民交通出版社，2011：34-36.

[3]杨思民，林红霞.路桥工程施工项目管理实用手册[M].北京：

人民交通出版社，2006：155-1.

[4]林文剑.市政工程施工项目管理[M].北京：中国建筑工业出

版社，2007：199-205.收稿日期：2016-10-25

作者简介：余静理，男，工程师，学士，主要研究方向为项目施工管理。

（上接第52页）

式中：h0为堆载前测点标高；h1为堆载后最终测点标高；h2为卸载后测点标高。

进行支撑架的设计和施工时，必须遵循相关的安全技术规范，保证支架安全是支架设计的第一要求。严格按设计施工是支架安全的保证，局部地基失稳往往是造成支架坍塌的罪魁。所以支架设计应该是建立在全面了解地基状况并对局部变化段采取相应措施基础之上的。支架事故往往是重大安全事故，因而对支架的设计和施工必须慎之又慎。在施工中特别要重视过程控制和验收检查，任何过程和局部的疏忽都可能造成严重的后果。

4）模板标高的调整。设计底模标高加上支架弹性

变形量，即为底模该点的施工标高，并依此对底模标高进行调整。

5）在保证施工质量，严格检查验收的前提下，建议

只选择一定数量的不同地基、不同支架结构的部分进行预压，以节省投入，加快整体施工进度。

8支架拆除

1）现浇箱梁支架必须在完成全部预应力束的张拉

和压浆，并达到设计要求的压浆强度之后才能拆除。拆除时，首先从每孔跨中开始，对称向前后墩松落托撑、拆除模板，之后才能正常进行支架的拆除。

2）支架拆除应分段从上到下逐层进行，施工场地

周围必须设置安全警戒线，并有专人监控。

3）严禁上、下同时作业，严禁抛掷杆件，更不得采

用整体推倒的方式。

4）各类杆件应分类堆放整齐，利于搬运再用。9

结论

模板支撑架搭设是现浇箱梁施工的重要工序，在

2016年增刊（2）（12月）第34卷

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