橋梁組合鋼模板的設(shè)計(jì)施工及貼膜的應(yīng)用

孟祥輝　曲鋒

0.工程概況

組合鋼模板因體積小、重量輕、拆裝方便而得到廣泛使用，但也因使用其澆注的混凝土外觀質(zhì)量差而受到限制。怎樣解決這個(gè)問題呢？以下就沈陽(yáng)市老道口斜拉橋工程的經(jīng)驗(yàn)作一介紹。

沈陽(yáng)市老道口斜拉橋位于沈陽(yáng)市原老道口橋北側(cè)，橫跨沈山鐵路、長(zhǎng)大鐵路、沈陽(yáng)站鐵路編組場(chǎng)，是沈陽(yáng)市東西快速干道的咽喉，是連接鐵西區(qū)和和平區(qū)的交通要道之一。老道口橋主橋?yàn)楠?dú)塔雙跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土斜拉橋。主孔跨徑120m，橋面寬度32m，梁高3.16m，分上、下兩層通行，上層為機(jī)動(dòng)車道，下層為非機(jī)動(dòng)車道。塔柱從橋面以上高度為69m。斜拉索為單索面豎琴型，主梁斷面為單箱五室的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。主塔用C50鋼筋混凝土，墩臺(tái)身為C40鋼筋混凝土。由于該橋地處沈陽(yáng)市中心，為增加城市景觀效應(yīng)，并方便市民，設(shè)計(jì)除機(jī)動(dòng)車輛在上層橋面通過(guò)外，下層非機(jī)動(dòng)車道兩端引橋采用螺旋展線，并增設(shè)景觀設(shè)計(jì)，設(shè)有綠化景點(diǎn)，供市民休閑娛樂。

因美觀需要，橋梁墩、臺(tái)身的混凝土表面質(zhì)量就顯得非常重要。按合同要求，墩臺(tái)身混凝土應(yīng)一次灌筑成形?；炷帘砻尜|(zhì)量要求達(dá)到平整、光潔、無(wú)模板拉筋、無(wú)明顯接縫痕跡。本橋兩個(gè)邊墩尺寸為高7.889m、寬22.50m、厚3m，施工模板應(yīng)屬于大面積模板。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，大面積模板若采用普通組合鋼模板，模板的剛度太弱.模板一般需要加設(shè)拉筋，而且模板的接縫較多，平整度較差。若制造整體大模板，由于本橋只有兩個(gè)邊墩，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)太少，一次投人費(fèi)用太高，在以后施工中又很少能有類似尺寸橋梁結(jié)構(gòu)的利用機(jī)會(huì)。經(jīng)過(guò)方案比選，決定利用現(xiàn)有的組合鋼模板（定型通用模板）進(jìn)行改造。

1.模板改造設(shè)計(jì)方案

要保證大面積混凝土表面平整、光滑，模板必須具備一定的平整度、剛度及足夠的光滑度和面積。利用自有的3015（長(zhǎng)150cm、寬30 cm）、6015（長(zhǎng)150cm、寬60cm）及4515（長(zhǎng)150cm、寬45cm）定型組合鋼模板進(jìn)行改造，增設(shè)萬(wàn)能桿件桁架做模板的后背支撐架，增設(shè)I200 a型工字鋼做模板的后背支撐肋，以增強(qiáng)模板的剛度。將幾塊小模板組成一塊大模板，小模板間用M12×50螺栓、Φ12穿銷及U型卡連成一體。在其表面粘貼1.0～1.5mm厚整塊不銹鋼板，以增強(qiáng)模板的整體性、光滑度和平整度。

1.1邊墩尺寸

墩尺寸見圖l。圖中括號(hào)外為0#邊墩尺寸，括號(hào)內(nèi)為2#邊墩尺寸，無(wú)括號(hào)數(shù)字為兩者公用尺寸（下同）。

1.2模板配置

（1）正（背）面（見圖2）。

在寬度（22.50 m）方向上：

每層水平（模板豎向布置）布置37塊6015和1塊3015模板，成型模板全寬為37×0.6+l×0.3=22.5（m）。

在高度（0#臺(tái)身高7889m.，2#臺(tái)身高7739m）方向上：

布置1.5m高模板5層，不足部分用4515模板（水平放置）接高一層，放在最下層。模板配置高度為5×1.5+l×0.45=7.95（m），比0#臺(tái)身設(shè)計(jì)尺寸高出6.1cm，比2#臺(tái)身設(shè)計(jì)足寸高出21.1cm?；炷繚沧⒏叨劝礇]計(jì)標(biāo)高控制。

上五層模板每層用小模板組成的大模板為9塊寬2.4m、高l 5m（用 4塊60cm×150cm小模板組成），中間加一塊寬0.9m、高1.5m大模板（用1塊60cm×150cm+1塊30cm×150cm小模板組成）。最下一層模板用15塊45cm×150cm模板組拼，水平放置。由于成型后用土掩埋，不露在外面，模板面不用粘貼不銹鋼板。

（2）側(cè)面模板（見圖3）。

側(cè)面模板分上部垂直部分和下部?jī)A斜兩部分。

上部垂直部分：尺寸為300cm×346 cm，按300cm×360cm配置。采用兩層高360cm（150cm+210cm）大模板，大模板配制采用150cm×150 cm（26015+3015）及150cm×210cm（26015+33015），在挑梁位置選用舊模板，以便鉆孔插入預(yù)埋筋。

下部?jī)A斜部分：尺寸為寬300cm×斜長(zhǎng)450cm。布置3層（高3×150cm=450（cm）6015板，每層5塊（寬60cm×5=300cm），共計(jì)15塊。每層5塊小模板組成一塊大模板，每塊大模板用5塊6015小模板組成高1.5m、寬3m的大模板。

（3）挑梁模板布置。

挑梁部分，待墩身混凝土成形之后二次澆筑。挑梁鋼筋在墩身側(cè)面模板上鉆眼預(yù)先埋好。

（4）背墻：由于受主梁縱向預(yù)應(yīng)力張拉的影響，背墻需要兩次澆注，模板兩次安裝。

本方案巾不考慮背墻的模板方案。

1.3模板支撐設(shè)計(jì)

1.3.1支撐布置

緊貼模板外側(cè)用C型槽鋼（兩根對(duì)扣，屬模板配套鋼肋）或Φ55鋼管按常規(guī)方法連接成整體，縱橫交叉加固一道。然后再在外側(cè)利用I200a型工字進(jìn)行特殊加固。C型槽鋼或Φ55鋼管和模板間用模板的配套鉤頭螺栓（M12）、扣板連接緊固，鉤頭螺栓間距≯50cm，C型槽鋼或Φ55鋼管間距、數(shù)量按常規(guī)布置。工字鋼和C型槽鋼（或Φ55鋼管）間用特制鉤頭螺栓（M12）、扣板連接緊固，鉤頭螺栓鉤在模板的肋板身，鉤頭螺栓間距≯100cm。I200a型工字鋼水平布置（從下往上排列）間距100cm。

1.3.2支撐肋強(qiáng)度檢算

（1）對(duì)于柱體，流態(tài)混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力可按公式（1）計(jì)算。

P1=kγH （1）

式中：P1一—混凝土的側(cè)壓力，kN/m2；

k——修正系數(shù)，當(dāng)混凝土中不加外加劑時(shí)k=1，當(dāng)混凝土中加入緩凝劑時(shí)，k=1.2；

γ——普通混凝土的容重為24kN/m3；

H——混凝土的有效壓頭高度H=0.22+24.9V/T。

其中，V為混凝土的澆注速度，根據(jù)實(shí)際情況取V=0.6m/h，T為混凝土的入模溫度。根據(jù)工期安排，0#臺(tái)身4月10日能澆注混凝土，2#臺(tái)身5月下旬澆注混凝土，T取25℃，則： P1=kγH=1.2×24×0.8×176=23.55 kN/m2：

（2）工字鋼抗彎強(qiáng)度計(jì)算。

模板除承受流態(tài)混凝土的側(cè)壓力外、振搗棒對(duì)模板產(chǎn)生的集中振動(dòng)荷載取P2=4kN/m2。另外，傾倒混凝土?xí)r對(duì)模板產(chǎn)生的水平?jīng)_擊力取P3=2kN/m2。，（P2，P3取值依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》）故工字鋼所受的力為P=P1+P2+P3=29.55kN/m2。方案中外側(cè)工字鋼的支撐跨距為2m，令2m間距的工字鋼所能承受的最大力為Pmax，依據(jù)下面公式：

Mmax=qb2/10=Pmaxa b2/l0 （2）

σmax=Mmax/W=Pmaxab2/10W=170MPa （3）

式中：a=0.75m，b=2m，W=2.37×10-4m3，將其代人式（2）、式（3）中，則有：

Pmax×103x0.75×22/10×2.37x1010-4=1.7×108

解得：Pmax=134.3kN/m2，則有Pmax>P，可知方案中工字鋼的布置是滿足施工需要的。

（3）撓度檢算。

根據(jù)《老道口橋涵施工驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，墩臺(tái)身混凝土表面平整度用兩米靠尺檢驗(yàn)，不得大于5mm。因此，取2m間距工字鋼允許撓度[f]=5mm，則2m間距工字鋼由受力產(chǎn)生的側(cè)向最大撓度為fmax：

fmax=Pab4/150EI=29.55×103x 0.75×24/（150×2.1×l011×2.37×105）=0.5mm，

由fmax<[f]，可知按撓度計(jì)算同樣滿足施工需要。

1.4萬(wàn)能桿件支撐架設(shè)計(jì)

萬(wàn)能桿件支撐架設(shè)計(jì)拼裝見圖4。

N型萬(wàn)能桿件組拼最小斷面尺寸為2m×2m，組拼長(zhǎng)度（或高度）為2m的整數(shù)倍。N2（∠120×120×10）為豎向主桿件，長(zhǎng)2000mm。N5（∠75×75×8）為桁架斜拉桿件，長(zhǎng)2418mm。N4為水平連接桿件（∠75×75×8），長(zhǎng)1730mm。

2.施工技術(shù)措施

2.1模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見表l。

2.2施工技術(shù)措施

（1）接縫防漏漿措施：模板接縫處用密封膠條粘貼。

（2）轉(zhuǎn)角模板連接措施。

表1模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

a.兩側(cè)斜面模板，前（背）面模板與兩側(cè)斜坡面模板連接方法，用前后模板夾側(cè)面模板，先在前（后）面模板上按設(shè)計(jì)尺寸放線，然后按模板連接結(jié)構(gòu)尺寸需要鉆Φ12.5螺栓孔，用M12×50螺栓連結(jié)。為防止短螺栓連結(jié)不牢，每隔60 cm用通長(zhǎng)螺桿連接。斜模板處支撐，需按設(shè)計(jì)尺寸焊制型鋼支撐架。

b.兩側(cè)垂直模板，與前（背）面模板接觸處加設(shè)角模連接（直角拐角模一邊的連接孔距不合適，需按本方案重新鉆Φ12.5孔），采用M12 x 50螺栓、u型卡連結(jié)。

（3）大塊模板組拼措施：組拼大模板時(shí)應(yīng)先搭設(shè)作業(yè)鋼平臺(tái)，將小塊模板擺放平整，拼成技術(shù)設(shè)計(jì)尺寸規(guī)格的大塊模板，模板間用M12 x 50螺栓、u型卡、L型插銷連接牢固，必要時(shí)采用電焊加固。為增強(qiáng)鋼模板的剛度，保證模板在作業(yè)、搬運(yùn)過(guò)程中不變形，在平臺(tái)上連接C型槽鋼（或Φ55鋼管）。模板面的平整度嚴(yán)格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。然后粘貼（電焊）不銹鋼板。大塊模板組拼之后，要面對(duì)面存放，特別注意保護(hù)板面，以防碰壞。

（4）不銹鋼板粘貼措施：不銹鋼板往鋼模板上連接，是采用黏合劑將不銹鋼板粘貼到組合好的鋼模上，沿周邊用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊牢固。不銹鋼板的下料尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制，嚴(yán)防尺寸不足。連接的牢固程度應(yīng)保證水泥漿滲透不進(jìn)去。

（5）整體組裝措施：下面第一層模板組裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制中線、水平標(biāo)高，調(diào)整準(zhǔn)確后，再往上組裝，避免全部模板組裝后再調(diào)整（此時(shí)調(diào)整難度大，容易損壞模板）。組裝一層加固一層，模板內(nèi)側(cè)用10cm×10cm方木支撐，禁止用硬性構(gòu)件支撐模板，以防損傷模板。工字鋼與萬(wàn)能桿件間用l0cm×l0cm方術(shù)或型鋼支頂，支點(diǎn)應(yīng)放在萬(wàn)能桿件的結(jié)點(diǎn)處。

（6）萬(wàn)能桿件組裝措施：在萬(wàn)能桿件組拼前，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要用水平儀將其基礎(chǔ)抄平，位置測(cè)量準(zhǔn)確。組裝時(shí)基礎(chǔ)要墊牢、墊平，螺栓要擰緊，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工。