现浇箱梁满堂支架设计与施工

摘要：本文结合崇启通道Ⅳ标4号机耕桥现浇箱梁的施工经验，介绍了现浇箱梁满堂式支架

的设计与施工，重点介绍了支架布置、支架受力计算、支架稳定性验算及支架预压。施工结

果表明，支架施工安全可靠且具有较好的经济效益，值得推广。

关键词：现浇箱梁支架支架验算支架安装支架预压

中图分类号：S605文献标识码：A

一、工程简介

崇明至启东长江公路通道工程（以下简称崇启通道）是国家高速公路网中上海至西安高

速公路的重要组成部分，也是长三角高速公路网规划的城际通道。本桥4#机耕桥属崇启通

道上海段，为跨线桥，与主线交叉桩号为24+722.919，本桥共有预应力连续箱梁3联8跨

（0#～2#，2#～6#，6#~8#），离地高度2.6米至7.6米，高差较大；箱梁跨度25米。施工中

采用了满堂式脚手架现浇箱梁的施工工艺。其中jg4P2～jg4P3跨临时施工便道。为确保在

桥梁施工期间便道畅通,施工时需搭设门式支架。

本工程箱梁标准断面为单室箱梁，单室箱梁主要参数：

底板宽度为304cm，腹板高为96cm。

跨中处腹板宽度为36cm，在距支座中心线1m～5m范围内，边腹板宽度由36cm渐

变至52cm。

跨中顶板、底板厚22cm，在距支座中心线1m～5m范围内，顶板、底板由22cm渐

变至47、45cm。

翼板高度从22cm渐变至45cm。

二、支架施工工艺简介

（一）支架范围内地基处理

本标段箱梁位于农田地基上,地基采用一般农田地基处理：清除表层土，用机械压实，

压实度达90%，然后铺20cm碎石垫层，压实后，在碎石顶浇10～15cm厚C20混凝土，处

理后地基承载力须达到1.0Mpa,以保证支架所需的承载力及整体稳定。脚手架的基础除按规

定设置外，必须做好排水处理。

（二）箱梁支架定位

箱梁支架定位根据箱梁轴线在地基处理浇筑完成后的砼基础面采用全站仪进行放样，弹

出支架位置进行支架搭设，标高采用水准仪将标高点引至钢管支架上，以控制箱梁支架施工

的标高。

（三）支架布设

1、排架支撑杆下的地基承载力要求大于100KN/m2，遇局部软弱地基换填并夯实，确

保地基的强度和刚度。排架立杆底托支撑点下设置150×50mm木板或［20槽钢进行传力分

配；立杆顶托上部采用100mm×80mm方木进行分配支撑，以保证立杆受力均匀。

2、排架结构为碗扣式钢管落地支撑，由立杆、大小横撑、垂直剪刀撑、水平剪刀撑、

立柱连接杆等杆件搭设而成，杆件均以φ48钢管组成，钢管壁厚3.5mm，排架从地面直接

至箱梁底部，墩柱位置处采用连接杆将排架与立柱加以固定。

3、排架杆件布设

①立杆：横向间距0.6m，腹板下适当加密为0.4m，纵向间距(顺桥向)0.4～0.8m，两

端（立柱范围内）可适当加密到0.5m～0.4m。。

②大小横杆：按步距1.2m设置。

③纵横垂直剪刀撑：横向垂直剪刀撑在排架两边各设一排，中央按间距5m均匀设

置，纵向(顺桥向)中央设三排，两边各一排，共5排。

④水平剪刀撑：每3个步距（3.6m）设置一道，在墩身处另设拉结杆与墩身固结。

（四）支架安装

箱梁整体支架纵向间距（顺桥向）0.6～0.8m，两端（立柱范围内）可适当加密到0.4～

0.5m。横向间距(横桥向)0.6m，腹板下可适当加密为0.4m。

脚手架搭设前应清除障碍物、平整场地、夯实基土、做好排水，根据脚手架支架搭设图

的尺寸放线定位。

支架立杆、大小横撑、垂直剪刀撑、水平剪刀撑等杆件搭设需要按照支架图的位置和规

范要求进行搭设。支架底托垫板长度不少于2跨（支架跨度），厚度不小于5cm，底座应在

定位木板中心位置上。剪刀撑斜杆应采用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆(小横杆)或

立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm。

（五）支架拆除

支架拆除必须从跨中向两端支点依次对称均匀进行，以防因落架不慎而产生附加应力。

具体拆除程序为：密目安全网踢脚板防护栏杆搁栅斜拉杆大横杆小横杆立

杆。

拆除现场必须设警戒区域，张挂醒目的警戒标志。警戒区域内严禁非操作人员通行或在

脚手架下方继续施工。拆除人员进入岗位后，先进行检查，加固松动部位，清除步层内留的

材料、物件及垃圾块。所有清理物应安全输送至地面，严禁高处抛掷。不允许分立面拆除或

上、下二步同时拆除(踏步式)。认真做到一步一清，一杆一清。所有杆件与扣件，在拆除时

应分离，不允许杆件附着扣件输送至地面，或两杆同时拆下输送至地面。输送至地面的所有

杆件、扣件等物件，应按类堆放整理。

（六）支架预压

为了确保现浇箱梁砼在浇筑过程中支架的非弹性变形不超出设计要求，在底板砼浇筑

前，在受力情况相对不利的区域内，对不同跨度、不同支架形式进行模拟荷载预压测试，以

观测支架沉降量，并验证支架系统的可靠性。

1、预压目的

检查支架体系在有效荷载作用下的弹性与非弹性变形值，验证支架系统安全可靠度，为

支架搭设及预拱度设置提供指导数据。

2、预压荷载：

考虑支架体系搭设后整体受力均匀，总荷载以预压处现浇连续箱梁整体自重荷载取安全

系数1.2与支架模板荷载、混凝土施工荷载之和。

3、加载方式：

待支架搭设完毕，底模铺好后。在选定位置范围内支架与其他支架的横纵向连接要断开，

但自身横、纵向连接及剪刀撑必须连好。预压材料均采用砂袋（要考虑材料的吸水性），采

用分级加载、卸载，共2次，第一次为总荷载的80%，持荷1d，第二次加至总荷载的100%，

持荷3d；然后开始卸载，为准确计算各级荷载作用下的非弹性变形量与弹性变形量，要求

分级卸荷，卸载系数与加载系数相同，即按加载逆序的吨位进行卸载。

4、变形观测：

支架预压试验变形观测设2处10个点：

第一处在预压范围内的钢管距地面约1.2―1.5米高度处取5点；第二处在支架顶端用丝

线悬挂重锤（要求丝线无变形），在距地面1.2―1.5米高度处取5点(与前5点在同一立杆位

置)。用水准仪测量变形，测量时后视点取在相对影响小的位置。

首先观测初始值,用水准仪观测5个立杆的竖向位置,并分别标记,此为第一处5个点,用水

准仪观测丝线的竖向位置,并分别标记,此为第二处5个点。后面每次观测均以此标记为准，

并记录观测位置结果与标记的差值。

然后每次加载完成后观测一次，满载后连续观测3d，开始卸载前观测一次，然后每次

卸载前观测一次，卸载完毕24h后再观测一次。对每处观测点分别取均值，第一处观测点反

映的是地基与基础及1.5m支架的变形，第二处观测点反映的是地基与基础及整个支架的变

形。根据观测结果，填写支架沉降观测表，并计算非弹性变形量与弹性变形量，作为支架体

系预拱度设置的参考数据。

三、箱梁支架稳定性计算

连续箱梁采用碗扣式脚手架，纵向间距分为60cm，梁端2.5m范围内间距为40cm，横

向间距分为80cm，在腹板位置横向间距为30cm，在底板位置横向间距为60cm，在翼缘板

位置横向间距为90cm，步距统一采用1.2m。

（一）小箱梁横梁区段（支座处两端）

1、荷载计算：

箱梁断面：支座处约5.5。其中梁体中心4m范围体积为

5.5-（2.7×0.312）=5.5-0.84=4.66

梁体砼、模板及支撑等恒载

（1）每米重q1=4.66×25=116.5kn/m。

（2）模板及支撑按梁砼重量10%取值q2=116.5×0.10=11.7kn/m

0.91m1.333m

4m

1.35m

3.04m

支座处断面

施工荷载：《规范》规定，支撑架：

（1）人员、机械、材料取q3=1.0kpa；

（2）混凝土振捣对底板的作用力q4=1.0kpa

计算荷载：q=1.2（q1+q2）+1.4×(1+1)×4.0

=1.2（116.5+11.7）+11.2=128.2×1.2+11.2

=153.84+11.2=165.04kn/m。

2、钢管承压承载力N计算

已知，钢管直径φ48mm，壁厚3.5mm，钢管回转半径为1.58,截面面积A=4.89

2，支架步距L=1.2m。则，长细比λ=L/i=120/1.58=76。

查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》简称《规范》得φ=0.744

NJ=φAf=0.744×1.58×2050=2410=24.1kn。旧钢管折减系数0.8，则N=0.8×

24.1=19.28kn.

当计算荷载分布在底板4m范围内时，需布置立杆165.04/19.28=8.56根。

取10根。则在1×4=4范围内每根钢管承担4/10=0.4。

设支架立杆纵向（顺桥）间距为0.6m，则立杆横向间距为0.4/0.6=0.67m.取0.60m。为安全

计纵向（顺桥）间距加密为0.4～0.5m

3、小箱梁悬臂部分

（1）砼重q1=0.84×25=21.0kn/m。

（2）模板支架重按梁重的8%计q2=21×0.08=1.7kn/m

（3）活载q3+q4=2.0kpa

（4）计算荷载为1.2×（21+1.7）+1.4×2×2.7=27.24+7.56=34.8kn/m.

悬臂部分支架需34.8/19.28=1.8根，按构造需要每侧悬臂部分纵向仍按0.6m布置。

横向布置3根，间距为1.35/2=0.68m。

（二）梁体中间部分

1、箱梁断面：3.45。每米重q1=3.45×25=86.32kn/m。其中梁体中心4m范围体积为

3.45-（2.7×0.312）=3.45-0.84=2.61

第一次浇筑

约1.35

0.91m1.333m

4m

1.35m

3.5m

2、梁体砼、模板及支撑等恒载

（1）每米重q1=2.61×25=62.25kn/m。

（2）（《规范》规定，支架高度小于10m，支承架体自重可不计）

（3）模板及支撑按梁砼重量12%取值q2=62.25×0.12=7.83kn/m

3、施工荷载：

（1）人员、机械、材料取q3=1.0kpa；

（2）混凝土振捣对底板的作用力q4=1.0kpa

计算荷载：q=1.2（q1+q2）+1.4×(1+1)×4.0

=1.2（62.25+7.83）+11.2=70.08×1.2+11.2

=84.1+11.2=95.3kn/m。

4、钢管承压承载力N计算

已知，N=0.8×24.1=19.28kn.当计算荷载分布在底板4m范围内时，需布置立杆

95.3/19.28=4.9根。取7根。在1×4=4范围内每根钢管承担4/7=0.57。

设支架立杆纵向（顺桥）间距为0.8m，则立杆横向间距为0.57/0.8=0.71m.仍取0.6m。

腹板下适当加密（将均0.6m调整为不均等）

5、悬臂部分同上。

（三）变截面部分

在端部横梁与中间部分支间的变截面，除横向间距采用0.6m外，纵向间距可在0.4m

与0.8m之间内插布置。

（四）主次木横梁

1、次木横梁计算

（1）梁体端部横梁部分。

1）梁体中部4m范围

①次梁间距计算

已知：模板选用1.8厚的木胶板

计算荷载为q模=165.04/4=41.26kn/m，

M=f木×W模=0.25q模L2

L=√M/（0.25×q模）=√（13000×3.04×0.0182/6）/（0.25×41.26）

=√0.702/（0.25×41.26）=√0.0681=0.48m,

选用0.25m布置一根（即每米布置4根）。

②次梁断面选择

已知作用在次梁上的荷载每根为q次=q模/4根=41.26/4=10.32kn/m

立杆横向间距（主梁间距）为0.6m，

则，次梁计算跨度为0.6m。

M次=0.25q次×0.62=0.25×10.32×0.62=0.929kn-m

W=M次/f木=0.929/13000=0.000071m3=713

选用8×8方木，其截面模量为8×82/6=853。

③次梁支座反力QC=10.32×0.6/2=3.1kn

④次梁挠度计算

V=5q次L4/384EI=5×10.32×0.64/(384×9×106×0.084/12)

=6.687/11796.48=0.0006m≈1＜3。

2)悬臂部分

计算荷载为34.5/2.7=12.78kn/m，是中间部分的41.26的三分之一，故次梁可按0.5m

布置。

（2）梁体中间部分

已知计算荷载为95.3/4=23.83kn/m.

2q25.0

LWfM

××=×=模模木

6.0

83.2325.0

6018.0*04.3*13000

25.0

2

=

×

÷=

×

=

模

q

ML

选用L=0.4m。

模板

Q模=41.26kn/m4

次梁

2、主木横梁计算

（1）梁体端部横梁部分。

1）梁体中部4m范围

已知：次梁选用8×8方木，

其作用在主梁上的荷载为其支座反力QC=3.1kn。

Q主=4QC/2=2QC=2×3.1=6.2kn

M主=Q主×0.4-QC×0.375-QC×0.125=6.2×0.4-3.1×0.5

=0.93kn.m

W=M主/f木=0.93/13000=0.0000715m3=71.53

选用10×8方木。

)(31.10011.0

12/1.0*08.0*10*9*48

986.0*1.3

2)275.04275.03025.04025.03(

48

36

3232

满足要求

mmmmm

LL

EI

Q

VCC

=

××−×+×−××=

（五）地基基础应力

如前所述，在两端横梁范围支架立杆每根承担0.4的上部荷载，为（165.04/4）×

0.4=16.5kn。基底木板面积为0.15×0.15=0.0225基底承压为16.5/0.225=733kn/=0.73Mpa

＜1Mpa。

（六）跨便道门式支架

1、荷载计算：

箱梁断面：3.45。每米重q1=3.45×25=86.32kn/m。

模板及支撑等

按梁砼重量12%取值q2=86.32×0.12=10.36kn/m

工字钢

工字钢自重（取30a工字钢，12根）q3=48×10=480/m=4.8kn/m。

加劲肋及横联按工字钢的10%计q4=4.8×0.12=0.58kn/m

施工荷载：

人员、机械、材料取1.0kpa；

混凝土振捣对底板的作用力4kpa

计算荷载：

第一次浇筑

约1.35

0.91m1.333m

4m

1.35m

q=1.2（q1+q2+q3+q4）+1.4×(1+4)×6.7

=1.2（86.32+10.36+4.8+0.58）+46.9=102.06×1.2+46.9

=122.47+46.90=169.37kn/m。

2、内力计算

（1）工字钢的选定

1）按全断面一次施工计算

30a工字钢

8*10方木@0.3m

1.333m

φ600钢管

Lp=

5m0.5m

1.0m

0.6

1.5m

0.9m

1.5m

0.70.7

3.55×2=7.1m

0.5m

5.0m

q=177.72

①）M=ql2/8=169.37×52/8=529.29kn-m

②W=529.29×104/1740=30423。

选用10根30a工字钢W=597×10=59703。

＞30423

I=8950×10=895004

V

③V==×=

×20

537.169

102

qL

42.34kn。

④τ=23524

0027.0

51.63

009.03.0

34.425.15.1

==

×

×

=

hd

V

kn/=23.5Mpa＜85Mpa(满足要求).

⑤f=0073.0

72172800

529281

895001.2384

537.1695

384

544

==

××

××

=

×

EI

qL

m

③V=42.34kn。

④τ=kn/=23.5Mpa＜85Mpa(满足要求).

⑤f=m

＝7.3=1/680＜10=1/500。(满足要求)

2）按底模投影部分检算

底模投影部分梁的面积约1.869；砼重量1.869×25=46.73kn/m。

计算荷载为q=1.2×【（46.73×1.12+（0.48×6）×1.12】+1.4×3.04×5

=66.67+21.28=87.95kn/m

5.0m

q=87.95

2M=ql2/8=87.95×52/8=274.84kn-m

②W=274.84×104/1740=15803。

选用6根30a工字钢W=597×6=35823。

＞15803

I=8950×6=537004

③V==36.6kn。

④τ=kn/=20.3Mpa＜85Mpa(满足要求).

⑤f=m

=6.3=1/790＜10=1/500。(满足要求)

2、模板和支承木计算（底模部分）

（1）支承木0.1*0.08m,按0.3m布置(每m3.33根)；30a

工字钢按0.6m布置作用在方木上的荷载为:

底模投影面积1.869；砼重量1.869×25=46.73kn/m。

计算荷载为q=1.2×（46.73×1.12）+1.4×3.04×5

=62.81+21.28=84.09kn/m

按五跨连续梁计算(弯矩系数K1=0.105；剪力系数K20.606；挠度系数K3=0.644；)

1）M=0.105×Ql2=0.105×84.09×0.62=3.18kn-m

2）σ==

×

×

=

00044.0

18.3

33.3

6

1.008.0

18.3

2

W

M

==7162kn/≈7.2Mpa＜12Mpa(满足要

求)

3）Q=0.606×ql=0.606×84.09×0.6=30.58kn。

4）τ==

××

×

=

1.008.033.3

58.305.15.1

A

Q

=1722kn/=1.7Mpa＜2.28Mpa(满足要求)

5）f===

×××××

××

=

×

19980

02.7

33.3)12/1.008.0(109100

6.009.84644.0

10036

44

3

EI

qLK

0.00035m(满足

(2)底模

q=1.2×46.73+1.4×(1+4)×3.04

=56.08+21.28=77.36kn/m（忽略底模自重）

按三跨连续梁计算(弯矩系数K1=0.1；剪力系数K20.65；挠度系数K3=0.677；)

M=0.1×qL2=0.1×77.36×0.32=0.7kn-m

σ=

()

==

×

=

0002.0

7.0

6/02.004.3

7.0

2

W

M

3454kn/=3.5Mpa＜12Mpa(满足要求)

Q=0.65qL=0.607×77.36×0.3=14.1kn。

τ==

×

×

=

)04.302.0(

1.145.15.1

A

Q

=347.5kn/=0.35Mpa＜2.28Mpa（满足要求）

f=0004.0

3.1013

424.0

100267.2105100

3.036.77677.0

10066

44

3==

××××

××

=

×

−

EI

qLK

m=0.4=1/750（满

足要求）

3、支承工字钢的槽钢

（1）按全断面施工计算

已知工字钢作用在槽钢上的力为P=42.34kn

近似按四跨连续梁计算

（弯矩系数K1=0.107；剪力系数K2=0.607；

弯矩系数K3=0.632；反力系数1.143）

折算均布荷载q=42.34*10/6=70.57kn/m

1）M=0.107qL2=0.107×70.57×1.52=17.0kn-m

2）W==97.63。选用2根12.6#[W=2*61.7=123.43＞97.63(满足要求)

3）f==0.0029m=3=1/520。(满足要求)

4）Q=K2×qL=0.607×70.57×1.5=64.25kn

5）τ==1.5×64.25/[(0.126×0.0055)×2]=69539kn/=70Mpa＜85MPa(满足要求)

6）VB=K4×qL=1.143×70.57×1.5=121.0kn

7）接触面承压计算

①工字钢与槽钢接触处

σ压=3170kn/=3.2Mpa＜5.5Mpa(满足要求)

工字钢下若垫水曲柳硬木[σah]=3.7Mpa＞3.2Mpa（满足要求）

②槽钢与立柱接触处

σ压=1902kn/=1.9Mpa＜5.5Mpa(满足要求)

（2）按梁底宽度投影范围施工计算

已知工字钢作用在槽钢上的力为P1～6=36.6kn

三个支点为φ600*10钢管，只有P2、P3、

P4、P5对槽钢产生弯矩。

按二等跨二集中荷载连续梁计算

(弯矩系数K1=0.333；剪力系数K2=1.333；挠度系数K3=1.466；反力系数K4=2.666)

1）M=0.333×P×L=0.333×36.6×1.5=18.28kn-m

2）W=1053。选用2根12.6#[W=2*61.7=123.43(满足要求)

3）f=0.0011m=1.1=1/1350。(满足要求)

4）Q=K2×P=1.333×36.6=48.8kn

5)τ=52801kn/=52.8Mpa＜85MPa(满足要求)

6)VB=K4×P2=2.666×36.6+36.6=134.2kn

7)接触面承压计算

①工字钢与槽钢接触处

σ压=2731kn/=2.73Mpa＜5.5Mpa(满足要求)

工字钢下若垫水曲柳硬木[σah]=3.7Mpa＞2.73Mpa（满足要求）

②槽钢与立柱接触处（忽略槽钢的重量）

σ压==2110kn/=2.11Mpa＜5.5Mpa(满足要求)

4、φ600钢立柱计算

梁底标高10.198梁底标高10.377

柱顶标高9.45柱顶标高9.63

5.35m5.53m

路面标高3.60（注：梁底到柱顶高差

0.75m）

0.5m

4.0m1.0m

φ600钢立柱截面积A=（0.62-0.582）×π/4=0.01854

荷载Q=VB+(0.1231×1.5×2)+(5.53×0.01854×78.5)

=134.2+0.37+8.05=142.62kn

σ=式中φ=0.967

σ==7955kn/=7.96Mpa＜140Mpa（满足要求）

惯性矩γ=0.35（D+d/2）=0.35*0.59=0.207；

长细比λ=L0/γ=5.53/0.207=26.7

弯曲系数查表得φ=0.967

5、立柱基础布置

Q=142.62+2.6×25=207.62kn

A=2.6×1.0=2.6

σ＝80.0KN/

=8T/基底夯填20碎石即可(满足要求)

基础为C20砼，上下内配φ12~16@200钢筋网。10厚钢板与立柱钢管栓连。

钢板φ16锚固砼内。

6、支架整体稳定计算

模板立好未浇注砼时为最不利稳定状态：

安装偏差荷载

F1=P×1%

模板、支撑等重P1=10.36kn/m；

工字钢重P2=4.8+0.58=5.46kn/m；

槽钢、立柱重

P3=（0.1231*9*4）+(5.53*0.01854*78.5*5.0+5.35*0.01854*78.5*5)

=4.43+40.24+38.9=79.17kn；

P=(P1+P2)×5+P3=(10.36+5.46)×5+79.17=158.27kn。

则，F1=P×1%=158.27×0.01=1.58kn。

W模=0.7μZμSW0=0.7×1.0×1.3×0.6=0.546kn

W架＝0.7×1.0×0.95×0.6＝0.399kn

安全荷载F2=P×2.5％=×158.27＝3.96kn

ΣF=F1+F2=1.58+3.96=5.53kn

ΣW=（W模×5×1.333）+W架×（0.6×5.53×10+0.126×9.0×2）

＝0.546×5×1.333+0.399×（33.18+2.27）=3.64+14.14=17.78kn

倾覆力矩M01=ΣF×H=5.53×(10.377-3.6-0.5)=5.53×6.277=34.71kn-m。

M02=ΣW×(H+梁高/2)=17.78(6.277+1.333/2)=17.78×6.94=123.39kn-m

M0=M01+M02=(34.71+123.39)=158.10kn-m

抵抗矩Mz==474.8kn-m

则总体稳定系数：3.0＞1.2(满足要求)。

四、结束语

（一）现浇箱梁施工中，要认真作好每一步的设计、计算、操作，任何一个环节出现差

错，都可能出现质量事故和安全事故。

（二）预压只能消除支架、模板和地基塑性变形，而取消不了弹性变形。通过预压确定

支架下沉量时必须准确测出预压卸载后的回弹值，以便准确确定施工预拱数值。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041―2000。

[2]江正荣，朱国梁．《简明施工计算手册》第二版，北京：中国建筑工业出版社。

[3]王国周，瞿履谦．《铜结构原理与设计》北京：清华大学出版社。

[4]周水兴，何兆益，邹毅松．《公路施工计算手册》北京：人民交通出版社。

[5]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130―2001