在橋梁施工中,雖然腳手架在工程中有著重要的地位，而且按照施工設計要求也應當列入單位工程施工組織設計內，但現在卻還經常發現許多單位的施工組織設計內并無詳細敘述；即使有，往往也很簡單并不符合實際施工的要求。為確保施工安全，對腳手架的驗算很有必要。
在現在橋梁施工中， 應用比較多的有兩種腳手架，一是扣件式鋼管腳手架 ，另一種為門式鋼管腳手架。本文主要介紹這二種腳手架的設計計算方法。
扣件式鋼管腳手架
扣件式鋼管腳手架是以橫向橫桿、縱向橫桿、立桿、腳手板和剪刀撐、掃地桿、底座、拉撐件以及連接它們的扣件組成的一種鋼管腳手架。
1、扣件式鋼管腳手架設計計算
橋梁施工采用的扣件式鋼管腳手架一般主要作為模板支架，承受混凝土結構物的施工荷載。扣件式鋼管腳手架的承載能力按概率極限狀態設計法的要求，采用分項系數設計表達式進行設計。一般進行的計算為：縱向、橫向水平桿等受彎構件的強度和連接扣件的抗滑承載力計算；立桿的穩定性計算；立桿地基承載力計算。
（1）荷載計算
在橋梁施工中，作用在扣件式鋼管腳手架上的荷載一般有施工結構物荷載、操作人員體重、施工設備重力和扣件式鋼管腳手架自重力。各種荷載的作用部位和分布可按實際情況采用。扣件式鋼管腳手架荷載的傳遞順序為：腳手板→橫向橫桿→縱向橫桿→立桿→底座→地基。
（2）縱向、橫向水平桿的抗彎強度計算
縱向、橫向水平桿的抗彎強度計算公式如下：
δ= ≤[f]
m——彎矩設計值
橫向、縱向水平桿的內力一般按照三跨連續梁計算彎矩（如果特殊情況可按多跨連續梁彎矩計算）：
w——截面模量。
[f]——鋼材的抗彎強度設計值。
（3）縱向、橫向水平桿的擾度計算：
縱向、橫向水平桿擾度按下式計算：
υ= ≤[υ]
υ——擾度
e——鋼材的彈性模量
i——縱向、橫向水平桿的截面慣性矩
q——縱向、橫向水平桿上的等效均布荷載
l——縱向、橫向水平桿的跨度
[υ]——容許擾度，應按下表采用。
（4）連接扣件的抗滑承載力計算
縱向、橫向水平桿與立桿連接時，其扣件的抗滑承載力應符合下式規定：
r≤[r]
r——縱向、橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力（q*l）
[r]——扣件抗滑承載力設計值。
（5）立桿的穩定性計算
立桿的穩定性計算：
≤[f]
n——模板支架計算立桿的軸向力設計值
n=1.2∑ngk+1.4
∑nqk
∑ngk——模板及支架自重、新澆混凝土自重與鋼筋自重產生的軸向力的總和。
∑nqk——施工人員及施工設備荷載標準值、振搗混凝土時產生的荷載標準值產生的軸向力總和。
ф——軸心受壓構件的穩定系數，應根據長細比λ取值，
當λ>250時，ф=7320/λ2
a——立桿的截面面積。
[f]——鋼材的抗彎強度設計值。
（6）立桿地基承載力計算
根據試驗結果，荷載板底面的應力與其沉量的關系曲線如下圖所示。從圖中可看出，在荷載作用下地基土的變形。如果荷載應力超過p0，地基承載變形將發生突變，喪失地基承載力。所以立桿基礎底面的平均壓力一定要滿足下式要求：
p≤[fg]
p——立桿基礎底面的平均壓力，
[fg]——地基承載力設計值,
門式鋼管腳手架
以門架、交叉支撐、連接棒、掛扣式腳手板或水平架、鎖臂等組成基本結構，再設置水平加固桿、剪刀撐、掃地桿、封口桿、托座與底座的一種標準化鋼管腳手架。
1、門式鋼管腳手架設計計算
橋梁施工采用的門式鋼管腳手架一樣一般作為模板支架，承受混凝土結構物施工荷載（見上圖）。腳手架的承載能力也采用了現行結構統一的設計表達形式。即同樣采用按概率極限狀態設計法。
與扣件鋼管腳手架不同，門式鋼管腳手架的主要破壞形式是在抗彎剛度弱的門架平面外多波鼓曲失穩破壞。由于門式鋼管腳手架的基本單元，門架是一個框架結構，在施工荷載作用下，施工層的門架桿件在門架平面內受局部彎矩作用。因此門式鋼管腳手架主要是靠門架立桿軸心受壓將豎向荷載傳給基礎的，風荷載作用時，將在門架平面方向產生彎矩，這也要靠門架的立桿軸心力組成力偶矩來抵抗。總之，門式鋼管腳手架主要受軸壓力。既計算主要評定門式鋼管腳手架的穩定性，其公式如下：
n≤[nd]
n——作用于一榀門架的軸向力設計值
[nd]——一榀門架的穩定承載力設計值。
2、門式鋼管腳手架地基承載力計算與扣件式鋼管腳手架計算相同。
p≤[fg]
p——立桿基礎底面的平均壓力，
[fg]——地基承載力設計值,
通過以上對腳手架的穩定性和地基承載力的驗算，取得了腳手架支撐體系安全施工的理論依據。
門式腳手架與扣件式腳手架比較
1、施工工藝比較 ：
門式腳手架：1）裝拆方便，施工工效高；約為扣件式腳手架的2～3倍。２）工人勞動相對強度較低。
扣件式腳手架：1）裝拆比較方便，施工工效較低。
2、搭設高度比較：
門式腳手架：搭設高度一般≤45米。
扣件式腳手架： 搭設高度一般≤５０米。
3、經濟效益比較：
門式腳手架：1）用鋼量較省。2）腳手架部件規格品種多，一次性投資大。３）腳手架管理困難，保養不易。
扣件式腳手架：1）用鋼量較多。2）腳手架一次性投資小。
4、文明施工比較
門式腳手架：腳手架組裝標準化，排列整齊，美觀。
扣件式腳手架：腳手架組裝尚可。
安全施工應當特別注意的問題
在腳手架搭使用期間中嚴禁拆除交叉支撐、加固桿件、掃地桿等。作業層的施工荷載一定要符合設計要求，不得超載。
搭設鋼管腳手架的場地必須平整堅實，并嚴格作好排水工作。
結束語
郊環線a30滬嘉高速公路立交工程，主要使用扣件式鋼管腳手架。本人經過對縱向、橫向水平桿等受彎構件的強度和連接扣件的抗滑承載力計算；桿的穩定性計算；桿地基承載力計算，以及腳手架整體的穩定性、安全調整系數、腳手架最小搭設高度這幾項的反復驗算，發現施工單位搭設的腳手架不合理且鋼管用鋼量過多。這是由于施工單位沒有通過計算而是采用了經驗搭設的結果。最終施工單位采納了本人的計算結論，優化了腳手架搭設，用鋼量節約了3%左右。實踐證明，通過計算后搭設的腳手架更科學化、規范化，即保證了腳手架的安全與穩定，又節省了施工成本，取得了良好效果。 |
