西江連續(xù)剛構(gòu)橋0號(hào)塊施工模板設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張小磊 董啟軍

(中鐵二十二局哈鐵建設(shè)集團(tuán)公司，黑龍江哈爾濱 150006)

1 工程概況

廣珠鐵路西江特大橋主橋孔跨布置為110+2×230+110連續(xù)剛構(gòu)拱。剛構(gòu)部分箱梁為單箱雙室截面，兩邊腹板為直腹板，腹板厚度分0.35 m，0.50 m，0.65 m，1.0 m 四種;箱梁頂板寬度除中支點(diǎn)處受拱座影響加寬到16.8 m外，其余均為13.2 m。

0 號(hào)塊長(zhǎng)23.0 m，底寬13.7 m，頂寬16.8 m，0 號(hào)塊高14.1 m。0號(hào)塊體積(不含拱座部分)為2 446.2 m。

本橋0號(hào)塊混凝土施工自重約6 000 t，高度達(dá)到14 m，擬分三次澆筑。0號(hào)塊第一次澆筑高度為8.1 m，澆筑方量為1 269.3 m3;第二次澆筑高度為6.0 m，澆筑方量為1 176.9 m3;第三次拱座部分一期混凝土待掛籃澆筑完3號(hào)塊后進(jìn)行，故本文不作具體介紹。

2 0號(hào)塊模板的設(shè)計(jì)

本橋0號(hào)塊采用托架施工，托架由墩頂設(shè)置預(yù)埋件及預(yù)埋鋼梁生根。0號(hào)塊在澆筑形成中，其全部自重主要由工作平臺(tái)和托架參加受力，混凝土側(cè)壓力主要由模板及排架承受。在0號(hào)塊混凝土澆筑前，從技術(shù)難度和工期上均受到極大的制約?？紤]到0號(hào)塊外輪廓構(gòu)造的特殊性，0號(hào)塊外模板均考慮采用竹膠板組合模板，不考慮倒用?？紤]到0號(hào)塊內(nèi)模板可以結(jié)合后期掛籃施工梁段內(nèi)模板進(jìn)行倒用，故0號(hào)塊內(nèi)模均采用鋼模，整體講采用鋼木結(jié)合的方式。

2.1 外側(cè)模板設(shè)計(jì)

外側(cè)模面板為15 mm厚竹編膠合板，采用2[8槽鋼夾40 mm厚的木條進(jìn)行加勁，加勁肋中心間距為360 mm。

2.2 外側(cè)模排架設(shè)計(jì)

外側(cè)模排架除兩側(cè)間距為1 525 mm外，其余均為1 550 mm，縱橋向布置14排。

2.3 內(nèi)側(cè)模板設(shè)計(jì)

內(nèi)模板構(gòu)造由6 mm厚的鋼板面板、[8橫肋、截面80 mm×6 mm的縱肋、2[14a背帶、2[16a背梁組成。內(nèi)模側(cè)壓力按74.5 kPa控制設(shè)計(jì)。

2.4 底模板設(shè)計(jì)

底模板構(gòu)造由6 mm厚的鋼板面板、[8橫肋、截面80 mm×6 mm的縱肋組成。底模板對(duì)應(yīng)0號(hào)塊腹板處縱橫肋布置相對(duì)較密，按承受7 m高混凝土荷載控制設(shè)計(jì)的縱橫肋間距為150 mm×250 mm。底模板對(duì)應(yīng)0號(hào)塊底板處縱橫肋布置相對(duì)較疏，按承受2.3 m高混凝土荷載控制設(shè)計(jì)的縱橫肋間距為350 mm×360 mm。

2.5 底模排架設(shè)計(jì)

0號(hào)塊底模排架由上弦[14a、下弦[8、豎撐桿[14a、斜撐桿[10組成，橫橋向布置14片。

3 計(jì)算假定和相關(guān)參數(shù)

3.1 計(jì)算假定

根據(jù)本0號(hào)塊施工結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)計(jì)算中采用以下假定和說明。

1)0號(hào)塊托架豎向荷載按第一次澆筑的0號(hào)塊方量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)要求澆筑0號(hào)塊時(shí)，混凝土上升速度不大于2 m/h，混凝土入模溫度接近20℃左右。根據(jù)《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程》，新澆筑的混凝土側(cè)壓力可按下式計(jì)算:

施工人員及機(jī)具荷載取2.5 kN/m2，振搗荷載取0.4 kN/m2，傾倒混凝土荷載取4.0 kN/m2，則混凝土側(cè)壓力荷載F=64+2.5+4.0+4.0=74.5 kN/m2。

3)第二次澆筑0號(hào)塊混凝土前，要求在已澆筑的第一次0號(hào)塊混凝土內(nèi)施加縱橋向臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。

4)計(jì)算時(shí)不考慮風(fēng)荷載影響。

3.2 計(jì)算相關(guān)參數(shù)

1)材料容重:混凝土取 26.0 kN/m3，鋼材取 78.5 kN/m3;

2)材料彈性模量A3鋼材:2.1×105MPa;16 Mn鋼材:2.0×105MPa;竹編膠合板:5 000 MPa;

3)模板自重:1.5 kN/m2;

4)施工機(jī)械、作業(yè)人群的施工荷載:2.5 kN/m2;

5)振搗荷載:2.0 kN/m2;

6)材料力學(xué)性能:

Q235B鋼材:抗拉、抗壓軸向力[σ]=140 MPa;彎曲應(yīng)力[σw]=145 MPa;剪應(yīng)力[τ]=85 MPa;端部承壓應(yīng)力按200 MPa控制。竹編膠合板:靜曲強(qiáng)度按30 MPa控制;墩身C50混凝土:抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc=23.1 MPa;工地手工焊縫:抗剪[τ]=80 MPa;HRB335熱軋鋼筋:抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=300 MPa;模板面板容許撓度:1.5 mm;模板加勁肋容許撓度:3.0 mm;鋼板泊松比:v=0.3。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

由于0號(hào)塊混凝土(不含拱座)分2次澆筑，故相應(yīng)排架也分2節(jié)，即底節(jié)和頂節(jié)受力分別考慮，排架荷載計(jì)算如下:

1)豎向荷載按下式計(jì)算:

式中:q——排架承受荷載，kN/m;

γc——鋼筋混凝土容重，kN/m3;

hc——混凝土高度，m;

l——排架間距，m。

2)水平側(cè)壓力按74.5 kPa，1 550 mm寬度控制計(jì)算，由澆筑頂面起0 m～2 m范圍按梯形荷載加載，2 m以下部分按最大側(cè)壓力均布荷載加載。

3)自重按程序自帶結(jié)構(gòu)自重的1.2倍系數(shù)考慮。

圖1 B1排架應(yīng)力結(jié)果圖

4)振搗荷載按4 kPa考慮。

5)人群荷載按4 kPa考慮。

6)邊界條件假定如下:排架對(duì)應(yīng)水平拉桿處均水平約束，排架底部支撐處均豎向及水平約束。

排架內(nèi)側(cè)(靠混凝土側(cè))豎桿為[16a，外側(cè)豎桿為[10，橫桿及斜桿均為[8。

根據(jù)前述荷載及邊界條件分析，程序建立排架模型，計(jì)算得應(yīng)力結(jié)果如圖1所示。

由圖1知排架最大應(yīng)力均不超過145 MPa，滿足要求。

計(jì)算得變形結(jié)果見圖2。

圖2 B1排架變形結(jié)果圖

由圖2知排架最大變形均不超過3 mm，滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

總體比較來看，西江特大橋主橋0號(hào)塊模板總用工有所節(jié)約，工程主體總體用工有所節(jié)省，工程質(zhì)量比以前邁上一臺(tái)階，達(dá)到清水混凝土的要求，完成預(yù)期質(zhì)量目標(biāo);混凝土結(jié)構(gòu)工程中，模板關(guān)系到質(zhì)量、安全、工程進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。我們應(yīng)當(dāng)加以重視，充分尊重科學(xué)，充分發(fā)揮項(xiàng)目部主觀能動(dòng)性，充分調(diào)動(dòng)各相關(guān)人員的積極性，做到事前認(rèn)真進(jìn)行策劃做好準(zhǔn)備工作，技術(shù)人員的方案力求科學(xué)準(zhǔn)確、交底明確直觀可操作，配制時(shí)一絲不茍、嚴(yán)格按要求執(zhí)行。只要我們認(rèn)真進(jìn)行策劃和控制，定能使質(zhì)量更上一個(gè)臺(tái)階，經(jīng)濟(jì)效益也將會(huì)顯著提升。

[1]李 軍.淺談橋梁施工過程T梁模板設(shè)計(jì)方法[J].黑龍江科技信息，2010(14):248.

[2]周曉宇.無拉桿模板技術(shù)在橋梁橋墩施工中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2010(13):228-229.

[3]吳健強(qiáng).鐵路客運(yùn)專線橋墩無拉桿模板施工技術(shù)[J].科技信息，2008(34):112-113.

[4]鮑衛(wèi)剛，周泳濤.預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋梁設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南[M].北京:人民交通出版社，2009.

[5]王慧東.橋梁墩臺(tái)與基礎(chǔ)工程[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.