變截面現(xiàn)澆箱梁模板施工及支架設(shè)計

■楊林權(quán)

(中交三航局廈門分公司，廈門　361000)

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變截面現(xiàn)澆箱梁模板施工及支架設(shè)計

■楊林權(quán)

(中交三航局廈門分公司，廈門361000)

摘要采用支架法施工現(xiàn)澆箱梁在我國橋梁工程施工中被廣泛運用,且不斷進(jìn)行創(chuàng)新。本文以漳浦舊鎮(zhèn)互通主線橋為實例，重點介紹現(xiàn)澆箱梁模板及支架設(shè)計，并對支架穩(wěn)定性、強(qiáng)度進(jìn)行及基礎(chǔ)承載力能力進(jìn)行驗算，為現(xiàn)場施工提供技術(shù)基礎(chǔ)，最終實現(xiàn)施工預(yù)期目標(biāo)。本次施工支架采用大鋼管、貝雷片及腳手架相結(jié)合的支架法工藝，對同類型橋梁施工具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞現(xiàn)澆箱梁模板支架設(shè)計

1　工程概況

漳浦舊鎮(zhèn)互通主線橋全長111m，結(jié)構(gòu)型式為預(yù)應(yīng)力砼變截面箱梁，箱梁共3跨1聯(lián)，長度為28+48+ 28m。箱梁頂寬26.321～24.5m，底寬22.321～20.5m，梁高2.8～1.8m，頂板厚0.25m，底板厚0.25m，腹板厚度由0.7m過渡到0.5m。具體見圖1、圖2。

2　施工工工藝流程

現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程具體見圖3。

3　箱梁模板及支架設(shè)計

本工程連續(xù)箱梁采用3跨整1聯(lián)(28+48+28m預(yù)應(yīng)力砼)箱梁，采用鋼管貝雷片支架。

3.1模板設(shè)計

(1)箱梁底模。采用全木結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：①面板(底模)：采用竹膠板，竹膠板長×寬×厚度= 2.44×1.22×0.012m，最小長度≥1.5m。②縱向方木(底模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，縱向通長，橫向間距為30cm，最小長度≥2.0m。③橫向方木：采用10×10cm方木，縱向中到中間距：橋墩兩側(cè)各12m范圍間距為60cm，橋墩之間中部范圍間距為80cm。④順橋向Φ48×3.5mm扣件式鋼管腳手架?？v向間距：橋墩兩側(cè)各12m范圍間距為60cm，橋墩之間中部范圍間距為80cm。⑤橫橋向Φ48×3.5mm扣件式鋼管腳手架。橫向間距：腹板30cm、底板60cm、翼緣板90cm+ 60cm。⑥橫橋向[20a分配梁?？v向間距：橋墩兩側(cè)各12m范圍間距為60cm，橋墩之間中部范圍間距為80cm。

(2)箱梁側(cè)模。采用全木結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：①面板(側(cè)模)：采用竹膠板，竹膠板長×寬＝2.44× 1.22×0.012m，最小長度≥1.5m。②縱向方木(側(cè)模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，縱向通長，橫向間距為30cm，最小長度≥2m。③拉桿：M20mm，水平方向60cm+垂直方向(設(shè)置3道<80cm)，并采用雙拼2[8對拉槽。

(3)箱梁內(nèi)模。采用全木結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：①頂面板(內(nèi)模)：采用木膠合板，木膠合板長×寬×厚＝(1.5～2.44)×1.22×0.015m，最小長度≥0.9m。②縱向方木(內(nèi)模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，縱向通長，橫向中到中間距：50cm。最小長度≥1.6m。③橫向方木(橫向框架)：采用5×10cm松方木，縱向間距(中到中)：80cm。最小長度≥1.6m。④豎向立柱(橫向方木下立柱方木)：采用10×10cm松方木，縱向間距為80cm。

(4)模板間接縫平整，有縫隙處用膩子或玻璃膠處理平順，并確保不漏漿。

3.2梁柱式鋼管貝雷桁架支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)跨徑

根據(jù)本工程箱梁跨徑長度，每跨中部設(shè)置1～3個中支墩，形成多跨簡支梁支架體系。

(2)基礎(chǔ)、鋼管立柱、橫梁

由于本工程橋址處地質(zhì)結(jié)構(gòu)層較為良好，橋梁墩臺以外支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式分別采用3.5m×0.9m×0.5m、0.9m×0.9m×0.5mC30鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，并配置雙層Φ16mm螺紋鋼筋。將支架所處原地面的雜填土挖除干凈，采用18t壓路機(jī)對基底表面進(jìn)行壓實，并采用8％灰土進(jìn)行分層換填，其上鋪設(shè)20cm厚級配碎石基層。鋪筑好級配碎石基層后進(jìn)行碾壓密實，壓實度要求96％，經(jīng)過K30地基承載力試驗，其地基容許承載力必須大于等于180kPa。擴(kuò)大基礎(chǔ)鋪設(shè)在級配碎石基層上，擴(kuò)大基礎(chǔ)四周應(yīng)注意排水，避免支架基礎(chǔ)由于浸泡發(fā)生不均勻沉降。

(3)貝雷桁架縱梁

2I36b工字鋼橫梁上按受力要求及箱梁的不同寬度分別布置支架貝雷縱梁，單排貝雷縱梁之間分別采用45型、90型、150型的支撐架進(jìn)行連接。具體支架布置見圖4。

4　支架穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗算

4.1 Φ48×3.5mm鋼管腳手架驗算

計算模式：腳手架間距按60cm排列計算，按4跨連續(xù)梁進(jìn)行計算，見圖5。

(1)荷載組合

組合I：q =q1+q2+q3+q4=0.496 +21.04 +1.2 +1.6 = 24.336kN/m

P=0.00

(2)NA=NE=0.393ql，NB=ND=1.143ql，NC=0.928ql

取Nmax=NB=ND=1.143ql =1.143×q×l =1.143× 24.336kN/m×0.6m=16.690kN

腳手架單肢立桿Φ48×3.5mm鋼管驗算

鋼管尺寸：Φ48×3.5mm

截面積A=πDt=π×41mmm×3.5mm=450.59mm2

回轉(zhuǎn)半徑i=0.354D=0.354×41mm=14.514mm

G鋼管=3.14×0.041×0.0035×1.289×7.8×103×10×10-3

=0.045kN

Nmax=NB=ND=16.690kN

按照兩端鉸接進(jìn)行計算，μ=1

λ=μl/i=1×1.289×103/14.514=88.8

查表得ψ=0.629

σ=Nmax/ΨA

=16.690kN×103/(0.629×450.59)

=58.9MPa＜[σ]=145MPa符合要求。

4.2貝雷梁驗算

貝雷片支架共分為5個區(qū)進(jìn)行驗算，具體劃分見圖6。

模板及其他荷載：

(1)底模竹膠板、縱方木、橫方木、鋼管腳手架、[28a槽鋼自重(底板4.5m范圍)

qa=0.012×9.0(底模竹膠板)+0.1×0.1×7.0×3÷4.5(縱向方木)+0.1×0.1×7÷0.6(橫向方木)+3.14×0.041× 0.0035×1.289×11×7.8×103×10×10-3÷(4.5×0.6)(鋼管腳手架)+31.42×10×10-3([28a槽鋼)÷0.6=1.196kN/m2

(2)內(nèi)模自重(底板中間3.5m范圍)

qb=[0.012×7.872×0.6×9.0(底模竹膠板)÷3.5+0.1× 0.1×7.0×3(縱向方木平均根數(shù))+0.1×0.1×7.0×1.264(橫向方木)+0.1×0.1×7.0×9(立柱方木平均根數(shù))×1.834÷3.5]/0.6=1.291kN/m2

(3)腳手架自重(底板2m范圍)

qc=(3.14×0.041×0.0035×3.987×3×7.8×103×10×10-3)/(0.6×2)=0.350kN/m2

(4)施工荷載：均布荷載1.5kN/m2，則

qd=1.5kN/m2

(5)振搗砼時產(chǎn)生的荷載2.0kN/m2，則

qe=2.0kN/m2

箱梁荷載：

A=0.570m2

Ⅰ區(qū)：q1=22.059kN/m2

Ⅱ區(qū)：q2=18.996kN/m2

Ⅲ區(qū)：q3=28.842kN/m2

Ⅳ區(qū)：q4=32.942kN/m2

Ⅴ區(qū)：q5=16.238kN/m2

qmax=q4=32.942kN/m2

根據(jù)荷載進(jìn)行驗算，受力計算簡圖見圖7，考慮貝雷梁不均勻系數(shù)1.2，則

Mmax=1.2MAB=1.2×q總lab2/8=1.2×32.942kN/m2×122/8= 711.547kN·m＜[M]=788.2kN·m

符合要求。

Na=Nb=q總lab/2=32.942kN/m×12/2=197.652kN Qa=Qb=q總lab/2=32.942kN/m×12/2=197.652kN Qmax=1.2×Qa(Qb)=237.182kN＜[Q]=245.2kN

符合要求。

4.3 φ630×6mm鋼管驗算

φ630×6mm鋼管立柱受力驗算，由于鋼管使用的時間較長，有部分腐蝕現(xiàn)象，結(jié)合鋼管樁實際情況，鋼管樁驗算時壁厚按5mm考慮。

鋼管尺寸：φ62.8cm×0.5cm

截面積A=πDt=π×62.3×0.5=97.8cm2

回轉(zhuǎn)半徑i=0.354D=0.354×62.3=22.05cm

支撐在承臺、鋼筋混凝土剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)上的管樁：G鋼管=3.14×0.628×0.005×5.1×7.8×103×10×10-3= 3.922kN

Nmax=NB=515.67kN

按照兩端鉸接進(jìn)行計算，μ=1

λ=μl/i

=1×5.1×103/220.5=23.1

查表得ψ=0.959

σ=Nmax/ΨA

=515.67kN×103/(0.959×9780)

=54.98MPa＜[σ]=145MPa

符合要求

4.4鋼筋混凝土剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)地基承載力驗算

位于碾壓密實的原地面上(粉質(zhì)粘土)的C30鋼筋砼剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)經(jīng)過K30地基承載力試驗，得出其地基容許承載力可達(dá)到180kPa以上。

σ=[4×NA+18×NB+22×G鋼管]/S

=[4×203.124kN+18×515.67kN+22×3.922kN]/(25m×3m)

=135.7kPa＜[σ]=180kPa符合要求。

5　結(jié)束語

變截面現(xiàn)澆箱梁底板呈曲線變化，支架高程需根據(jù)其線形進(jìn)行變化，本項目采取鋼管貝雷片和腳手架的施工工藝，保證了箱梁的線形美觀和支架安全?；A(chǔ)采用φ630鋼管，大大節(jié)省了支架搭設(shè)時間，并能保證安全性；貝雷片作為大鋼管與腳手架的過渡，施工工藝簡單快速，穩(wěn)定性能較好；支架頂層采用腳手架與箱梁模板銜接，腳手架高度較小，減少了支架的穩(wěn)定性風(fēng)險，支架數(shù)量較少，大大提高了箱梁支架的安裝工作效率。采用此工藝，大大節(jié)省了支架施工時間，安全穩(wěn)定性明顯提高，也具有一定的經(jīng)濟(jì)價值，為其他項目提供了可靠的參考價值。