客運(yùn)專線支架現(xiàn)澆簡(jiǎn)支箱梁圓弧木模板組裝施工技術(shù)

劉　偉

(中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司, 湖南長(zhǎng)沙 410004)

在高速鐵路長(zhǎng)大橋梁設(shè)計(jì)過程中，受連續(xù)梁等其它特殊結(jié)構(gòu)橋梁長(zhǎng)度影響，常常會(huì)設(shè)置少量非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支箱梁用以調(diào)整跨度。非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁在施工的區(qū)間范圍內(nèi)往往只有一到兩跨，若考慮采用鋼模，則模板周轉(zhuǎn)利用率低，增大了施工的成本。

采用竹膠模板組裝箱梁模板較好地解決了施工成本問題，但其組裝難度較大，特別是箱梁圓弧段模板不易組裝，若組裝過程中不加強(qiáng)控制，則會(huì)造成一系列安全和質(zhì)量問題。本文將針對(duì)于箱梁圓弧段竹膠模板的組裝、固定、加固方法、預(yù)壓加載進(jìn)行介紹，并對(duì)圓弧段竹膠模板支撐體系強(qiáng)度、剛度進(jìn)行驗(yàn)算。

1　工程概況

徐鹽鐵路后馬莊特大橋全長(zhǎng)28 km，孔跨主要由24 m、32 m、28 m簡(jiǎn)支箱梁和連續(xù)梁組成。28 m簡(jiǎn)支箱梁采用碗扣式滿堂支架現(xiàn)澆施工，模板全部采用竹膠板。箱梁截面類型為單箱單室斜腹板等高度，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚；橋面擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬9.0 m，橋上人行道欄桿內(nèi)側(cè)凈寬12.1 m，橋面板寬12.2 m，橋梁建筑總寬度12.48 m；箱梁計(jì)算跨度為27.5 m，跨中截面中心線處梁高2.686 m，橫橋向支座中心距為4.4 m。箱梁橫斷面如圖1所示。

圖1　箱梁橫斷面(單位:cm)

2　圓弧模板設(shè)計(jì)

箱梁圓弧半徑為180 cm，圓弧模板長(zhǎng)度為217 cm，與其相鄰的有兩段直線模板，腹板處直線段模板長(zhǎng)為77 cm，翼緣板處直線段模板長(zhǎng)為161 cm。

2.1　模板面板尺寸及加工方案

圓弧段模板在板采用厚度為15 mm竹膠板，板單元寬度為1 220 mm，長(zhǎng)度為2 440 mm，在工廠內(nèi)卷制成弧形，再運(yùn)至組裝現(xiàn)場(chǎng)。

2.2　圓弧模板胎架設(shè)計(jì)及計(jì)算

圓弧模板胎架全部由10 cm×10 cm木方構(gòu)成。圓弧模胎架主骨架為等腰三角形木桁架，構(gòu)成胎架木方的尺寸為10 cm×10 cm，胎架按順橋向60 cm間距布置。胎架上方為10 cm×10 cm縱向次龍骨，布置間距為25 cm，中間2根次龍骨為密排，與三角形胎架緊密接觸。次龍骨與胎架的間隙處，用木楔形塊填塞。次龍骨與竹膠板模板面板用長(zhǎng)鋼釘從木方背面釘接(圖2)。

圖2　圓板模板胎架

將圓弧模板分成A1和A2兩部分計(jì)算(圖3)。其中，A1部分只考慮混凝土的豎向荷載，按均布荷載計(jì)算；A2部分除考慮混凝土的豎向均布荷載以外，還考慮混凝土澆筑時(shí)對(duì)模板的側(cè)壓力。

圖3　圓板模板計(jì)算部位示意

2.2.1A1部分上部荷載計(jì)算

取全橫截面計(jì)算，則混凝土面積A1=0.46 m2，橫截面上長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1 m，取模板的縱向每延米寬度為B=1 m。將圓弧形的模板當(dāng)成水平直線計(jì)算。

模板自重G1=1.2 kN/m2×B=1.2 kN/m；新澆注鋼筋混凝土縱向每延米自重荷載G2=24 kN/m2×A×B/r=11.04 kN/m；施工人員和施工設(shè)備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；

總荷載設(shè)計(jì)值S=1.35×1.0×(1.2+11.04)+1.4×0.9×2=19.04 kN/m。

2.2.2A2部分上部荷載計(jì)算

取全橫截面計(jì)算，混凝土面積A2=0.64 m2，橫截面上水平長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.59 m，取模板的縱向每延米寬度為B=1 m。將圓弧形的模板當(dāng)成直線計(jì)算，直線的傾斜角度為57°，計(jì)算荷載為梯形荷載。

模板自重G1=1.2 kN/m2×B=1.2 kN/m；新澆注鋼筋混凝土縱向每延米自重荷載，按左側(cè)截面計(jì)算G21=24 kN/m2×A×B/r=17.52 kN/m；按右側(cè)截面計(jì)算G22=24 kN/m2×A×B/r=38.4 kN/m；施工人員和施工設(shè)備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；按左側(cè)截面計(jì)算豎向總荷載設(shè)計(jì)值S1=1.35×1.0×(1.2+17.52)+1.4×0.9×2=19.04 kN/m；按右側(cè)截面計(jì)算豎向總荷載設(shè)計(jì)值S2=1.35×1.0×(1.2+38.4)+1.4×0.9×2=55.98 kN/m。

2.2.3模板側(cè)壓力計(jì)算

新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力標(biāo)準(zhǔn)值采用內(nèi)部震搗器時(shí)，按以下兩式計(jì)算，取其較小值：

各參數(shù)取值：γc為混凝土容重，取24 kN/m3；t0為新澆筑混凝土的初凝時(shí)間，取6 h；v為混凝土澆筑速度，取1 m/h；H為混凝土澆筑高度(從模板底部至梁頂)，A2區(qū)域左側(cè)截面H1=73 cm，右側(cè)截面H2=160 cm。

β為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度取160 mm，取1.0。

代入計(jì)算：P1=40.32 kPa；P21=17.52 kPa；P22=38.4 kPa。對(duì)比可取較小值P2。水平模板側(cè)壓力的均布荷載值為P21=17.52 kPa、P22=38.4 kPa。

將豎向荷載S和水平荷載P折算到斜向直線荷載形式仍為梯形荷載，F(xiàn)1=29.83 kN/m、F2=62.69 kN/m。

2.2.4模板剛度驗(yàn)算

模板下方木間距為25 cm，取3跨計(jì)算，將模板簡(jiǎn)化成連續(xù)梁。由上面的計(jì)算可知，應(yīng)取A2段模板的下端(等效荷載的有段)進(jìn)行計(jì)算，均布荷載值為19.04 kN/m，計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩見圖4。

圖4　模板計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩

根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器的計(jì)算結(jié)果，模板的最大撓度為0.11 mm。

w/L=0.11/160=1/1455<1/400，模板設(shè)計(jì)滿足要求。

2.2.5木方強(qiáng)度驗(yàn)算

由圖4可知方木作為支座的最大反力FQ=9.35 kN。

方木上的均布荷載為：q=FQ/l=9.35 kN/m。木方計(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力見圖5。

圖5　木方受力簡(jiǎn)圖及內(nèi)力

縱梁最大的彎矩和剪力分別為：Mmax=0.345 kN·m，Qmax=3.37 kN。

則有：

σ=Mmax/W=3.4 MPa<[σ]=6.5 MPa

τ=3F/2A=0.84 MPa<[τ]=1.6 MPa

強(qiáng)度滿足要求。

3　圓弧模板組裝

圓弧段模板在支架搭架搭設(shè)完成，箱梁底模、腹板直模組裝完成后進(jìn)行。其組裝順序?yàn)椋禾ゼ芷囱b→胎架安裝→面板及次龍骨安裝→調(diào)整標(biāo)高填塞楔形塊→支撐加固→預(yù)壓試驗(yàn)。

3.1　胎架制做安裝

胎架預(yù)先在地面按設(shè)計(jì)尺寸加工，胎架木方與木方之間用鋼釘連接。等翼緣板支架搭設(shè)完成之后，按縱向60 cm間距安裝于支架立桿頂部的可調(diào)頂托之上，并采取臨時(shí)固定措施，防止其歪斜。

3.2　面板及次龍骨安裝

先按設(shè)計(jì)間距將次龍骨木方用鋼釘釘在竹膠板背面，3塊模板作為一組，再整體吊裝，人工對(duì)齊已調(diào)整好標(biāo)高和位置的腹板直模板和翼緣板頂板直模板。模板就位后，加裝圓弧模板與直模板接縫處的縱向次龍骨，該次龍骨中心盡量對(duì)準(zhǔn)接縫位置，再用兩排鋼釘將接縫兩邊的圓弧模板和直模板通過加裝的縱向次龍骨木方連接為一體。

為防止接縫處在澆筑混凝土?xí)r漏水泥漿，圓弧模板與直模板對(duì)接時(shí)，模板對(duì)接面粘貼雙面膠。

3.3　測(cè)量標(biāo)高，填塞楔形塊

次龍骨木方與胎架之間的縫隙用三角形木楔形塊填塞密實(shí)。楔形塊填塞的過程中，測(cè)量人員先測(cè)量圓弧模板頂面標(biāo)高，根據(jù)標(biāo)高計(jì)算出圓弧模板的變形量，再通過填塞楔形塊結(jié)合調(diào)整頂托的方法，調(diào)整好圓弧模板的標(biāo)高。

4　模板支撐加固

腹板直模、圓弧模加固采用拉桿和頂托相接合的方法加固。其主要包括支架橫向、豎桿件端頭安裝頂托加固、拉桿加固和斜撐加固。

碗扣架立桿頂部與模板可能接觸處，均安裝頂托，頂托支撐于模板的10 cm×10 cm橫向木方主龍骨上；碗扣件橫向立桿與外側(cè)模接觸處，均在內(nèi)側(cè)安裝頂托，支撐于腹板模板的豎向10 cm×10 cm木方主龍骨上。

圓弧模板除重混凝土自重外，澆筑混凝土?xí)r受到的沖擊荷載和側(cè)壓力也較大，為重點(diǎn)加固部位，本非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁施工時(shí)，在該處增加了3根斜向支撐，斷面間距為60 cm，斜撐支撐于縱向主龍骨上。

圓弧段模板組裝及加固如圖6所示。

圖6　圓弧模板支撐加固

5　預(yù)壓加載

箱梁模板全部組裝完成加固后，需要進(jìn)行預(yù)壓，消除支架、模板體系的塑性形變，測(cè)量模板、支架體系的彈性形變，檢查施工支架和模板的穩(wěn)定性。預(yù)壓加載和卸載按照對(duì)稱、分層、分級(jí)進(jìn)行，預(yù)壓加載按最大施工荷載的60 %、100 %、110 %分三次加載。

腹板主要是產(chǎn)生側(cè)壓力和部分豎向力，翼緣板主要產(chǎn)生豎向力。其加載分布見圖7。

圖7　預(yù)壓加載分布

預(yù)壓加載要求配重塊均勻放置，每一級(jí)加載完成1 h后，測(cè)量人員觀測(cè)布置在模板表面觀測(cè)點(diǎn)的沉降量，全部加載完成之后，每6 h觀測(cè)一次觀測(cè)點(diǎn)的沉降量，直至最后兩次觀測(cè)的沉降量小于2 mm后，方可卸載。

預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)按圖8布置：

圖8　預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)布置

6　結(jié)論

本文提出了一種用竹膠板作為高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁外側(cè)圓弧模板的組裝方法，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況來看，其質(zhì)量較輕，易于組裝，可進(jìn)行幾次周轉(zhuǎn)，具有良好的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，尤其適用于非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支箱梁梁跨較少、鋼模板利用率低、可能造成成本浪費(fèi)的情況下使用。