盘扣式支架与碗扣式支架应用对比分析

盘扣式支架与碗扣式支架应用对比分析

吴映江

中铁二十一局集团第三工程有限公司 陕西咸阳 712000

摘要：以国道310线郑州西南段改建工程SG02标段祥云路高架现浇梁工程为研究背景，对两联完全相同的钢筋混凝土连续梁模板支撑系统分别采用盘扣式与碗扣式两种不同支架结构形式在工艺原理、选材与稳定、材质与外观、地基承载力要求与经济性等方面进行对比分析，得出盘扣式支架整体上优于传统碗扣式支架的结论，供类似工程在承重支架方案比选时参考。

关键词：盘扣式；碗扣式；支架；稳定；经济

0 引言

随着我国城市化建设的快速发展，为了解决大城市伴生的交通问题，城市高架桥应运而生，并成为城市的重要空间特征。在高架桥工程建设过程中，经常性受到城市复杂的地上地下建构筑物及繁忙的社会交通影响，导致高架桥桥跨结构形式复杂多变，为适应这种变化，支架法现浇成为了城市高架梁体施工的主要方法，各种形式的现浇支架也应运而生，由最初的普通钢管扣件式支架到门式脚手架再到碗扣式钢管支架及近两年市场上快速兴起的新型盘扣式钢管支架，现浇承重支架在承载能力和整体稳定性及经济效益等方面都得到了飞速的发展，下面以国道310线郑州西南段改建工程SG02标段祥云路高架4×30m现浇梁工程为例，通过盘扣式支架与碗扣式支架在该工程中的应用对比，简要阐述一下笔者对盘扣式支架的一些理解与认识。

1 工程概况

国道310线郑州西南段改建工程SG02标段祥云路高架位于郑州市龙湖镇境内，全桥共计37联，总长3916.15米。桥梁上部结构除上跨G107时采用钢箱梁外，其余均采用现浇预应力混凝土箱梁，其中U1、U11、U15、U16、U27、U28、U33、U36联为4×30m等高箱梁，U1联采用碗扣式支架，U15联采用盘扣式支架。

图1 U1联碗扣式满堂支架纵断面布置

图2 U1联碗扣式支架横断面布置

图3 U15联盘扣式支架纵断面布置

图4 U15联盘扣式支架横断面布置

2 对比分析

2.1 工艺原理

2.1.1 盘扣式支架

盘扣式支架通过轮盘和插销使纵横水平杆和立杆相连。为防止水平杆和斜杆的杆端口接头的插销与连接轮盘在支架使用过程中滑脱，插销设计为具有可靠自锁功能的楔型，其在受压和受振过程中会不断地锁紧，克服了传统支架因人为因素造成的不安全隐患，保证了支架的整体稳定性。其设计为立杆与轮盘焊接，横杆与插头焊接，再把插头插入轮盘上相应的锥形孔内，每个轮盘可同时插4根横杆，4根横杆互成90°。盘扣式支架作为一种新型便捷式脚手架，适用于工程施工中的模板支撑架及脚手架工程。盘扣式支架盘扣节点见图5。

图5 U15联盘扣式支架节点组件

2.1.2 碗扣式支架

碗扣式支架组件包括钢管立杆、横杆、碗扣接头等。其基本构造和搭设要求与盘扣式钢管支架类似，不同之处在于接头位置（碗扣式支架节点组件见图6)。碗扣接头由上碗扣、下碗扣、横杆接头和上碗扣的限位销等组成。在立杆上焊接下碗扣和上碗扣的限位销，将上碗扣套入立杆内，在横杆和斜杆上焊接插头。组装时，将横杆和斜杆插入下碗扣内，同时压紧和旋转上碗扣，利用限位销固定上碗扣。碗扣处可同时连接多根横杆，横杆可互相垂直或偏转一定角度，可以组成曲线形、直角交叉形等多种形式。碗扣式支架作为一种常用的承重架体结构形式被广泛应用于桥涵、建筑、隧道等多种工程施工作业过程中。

图6 U1联碗扣式支架节点组件

2.2 选材与稳定

U1联碗扣式支架采用标准φ48.3×3.5mmQ235钢管件；U15联盘扣式支架采用立杆采用φ60×3.2mmQ345钢管件，水平杆和竖向斜杆采用φ48×2.5mmQ235钢管件，相关参数如表1、2所示。

表1 钢材强度及弹性模量（N/mm2）

表2 钢管截面特性

以箱梁腹板底支架为例，U1联碗扣支架立杆纵项间距均为0.9m，横项间距0.3m，步距1.2m；U15联盘扣支架纵项间距均为1.2m，横项间距0.9m，步距1.5m。依据建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2016）、建筑施工型盘扣式钢管支架安全技术规程JGJ231-2010）相关规定计算易得：U1联腹板底碗扣支架立杆设计轴力为19.9kN＜30kN，稳定应力设计为118.9MPa＜205MPa，均符合要求。U15联腹板底盘扣支架立杆稳定应力设计为267.593MPa＜300MPa，亦符合要求。其余相关检算结果的数值都在规范允许范围内。由此可知，在相同条件下，盘扣架的承载能力远大于碗扣架。不止如此，由于碗扣式支架需要搭设剪刀撑，以提高架体的整体稳定性，且剪刀撑必须与其跨越的立杆相扣接。2根钢管的叠加会使剪刀撑与立杆之间形成较大的缝隙，无法保证剪刀撑与其跨越的毎根立杆相扣接。而盘扣式支架每个节点都可以有8个方向的连接，分别可用于水平杆、斜杆、定位杆的连接，连接之后使得每个架体的单元都近似于格构柱，因此架体结构会更加稳定、安全可靠。再者，由于盘扣式支架架体结构为桁架式，在架体高度增加的过程中，架体承载力不会有明显的下降，在提升架体的搭设高度方面优于碗口式支架。

2.3 材质与外观

碗扣式支架与盘扣支式架的组件均由钢材加工制作而成，与碗扣架杆件基本均为φ48.3×3.5mmQ235钢管不同，盘扣支架根据立杆、横杆、斜杆受力大小不同可分别采用外径为60mm、48mm、42mm、38mm、33mm等多种尺寸钢管，其材质亦可以在Q345、Q235、Q195等多种钢材中合理优化选用，真正做到了物尽其用。为预防管件锈蚀，盘扣式支架的主要部件均采用内、外热镀锌防腐工艺处理，既提高了产品的使用寿命，又降低了杆件锈蚀导致支架承载力降低的风险，同时搭设完成后盘扣架架体相较于碗扣架更加美观，非常适合应用于对文明施工要求更高的城市高架工程。而碗扣式支架仅仅是在杆件上喷涂了一层油漆，在长久的使用过程中，油漆早已不见踪影，组件锈蚀严重，壁厚远远地达不到规范要求的3.5mm，单根杆件承载力大大下降，给工程施工造成了不小的安全隐患，同时，其略显粗陋的外观也会给企业形象带来负面的影响。

2.4 地基承载力要求与经济性

由2.2易知，盘扣式支架的立杆间距远远大于碗扣式支架，其单根立杆设计轴力85.26kN远远大于U1联碗扣支架立杆设计轴力19.9kN，因此，在底托支垫物相同的条件下，盘扣式支架相较于碗扣支架对地基承载力的要求更高，地基处理所需要的资金投入也更大。但是，通过对比U1联碗扣式支架与U15联盘扣式支架架体结构布局容易发现，相同支撑体积下盘扣式支架杆件的用量会比碗扣式支架减少约1/2, 架体重量约会减少1/2～1/3，且盘扣式支架搭设一次成型，后期无需加固，而碗扣式支架搭设后期需设置大量用于增加整体稳定性的剪刀撑，使得该工程中U15联盘扣式支架的搭设速度较U1联碗扣式支架提高了0.5～1倍。当然，由于目前租赁市场上碗扣式支架普遍较为陈旧，盘扣式支架又还未全面普及，导致同等重量盘扣架的单日租赁价格较碗扣架略高一些。总的来说，不算上工期、质量、安全及文明施工等方面带来的隐藏效益，U15联采用盘扣式支架在搭拆费、运输费、租赁费、维护费等方面的花费总和可以较采用碗扣式支架节省约30%，因此，盘扣式支架地基处理所需增加的成本也就显得不那么重要了。

3 结语

综上所述，盘扣式支架用于城市高架梁体承重模板支撑结构，除了在地基处理及租赁价格方面略显不足外，无论从技术先进性、安全可靠性、材质、外观形象等方面，还是从总的成本角度考虑，都比碗扣式支架更有优势，且随着人们对盘扣式支架认识程度的提高，相信这种的优势会越来越明显，该种支架势必将会更多地出现在城市交通建设、房屋建筑以及公路等工程的施工过程当中。当然，盘扣式支架完全取代碗扣式支架需要一个过程，在承重支架方案比选时，须根据工程的具体特点，结合当地租赁市场条件、企业形象要求等方面综合考量，择优而定。

【参考文献】

1；国道310线郑州西南段改建工程SG02标段祥云路高架施工图设计；

2；国道310线郑州西南段改建工程SG02标段祥云路高架现浇梁专项施工方案；

3；建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（JGJ166-2016）；

4；建筑施工型盘扣式钢管支架安全技术规程（JGJ231-2010）。