復(fù)合壓型鋼板作為鋼-混組合梁橋面板底模施工工藝研究

谷 凱

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200072

一般的鋼-混組合梁橋面板底模采用吊?；蛘咧Ъ荏w系支撐模板，在安全、進(jìn)度、成本方面都不如壓型鋼板，而采用壓型鋼板替代傳統(tǒng)模板體系，可以節(jié)省大量后期拆模拆支架的人工及工期，大大降低項(xiàng)目管理的安全風(fēng)險[1-4]。

本文主要結(jié)合上海市兩港大道（新四平公路—S2）快速化工程中，壓型鋼板在鋼-混組合梁中的運(yùn)用。從壓型鋼板的技術(shù)原理、現(xiàn)場的施工工藝、相對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益等3個方面來對其可行性進(jìn)行論述。

1 壓型鋼板技術(shù)原理

1.1 鋼-混組合梁簡介

鋼-混組合梁是指鋼梁和混凝土面板通過剪力連接件連成整體的構(gòu)件，在鋼梁主板、腹板上端設(shè)置栓釘并伸入混凝土板形成整體，阻止板和鋼梁之間的相對滑移，使兩者的彎曲變形協(xié)調(diào)，共同承載荷載的作用。在荷載作用下，組合梁截面僅有一個中和軸，鋼梁主要承受拉力，混凝土板主要承受壓力。由于鋼-混組合梁能夠充分利用材料的特性，具有承載力高、剛度大、結(jié)構(gòu)高度小、抗震性能好、造價低等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到工程界的關(guān)注和重視。

1.2 壓型鋼板受力分析

傳統(tǒng)的壓型板分為開口型或閉口型，作為底模，混凝土澆筑后，會在板底部產(chǎn)生瓦欏狀條紋，板截面厚薄不均，易發(fā)生突變；如果直接用在高架橋上，則在長期動載作用下，容易發(fā)生開裂。兩港大道鋼-混組合梁橋面板底模，采用傳統(tǒng)壓型板上面鋪設(shè)了1層厚0.5 mm的平板作為底模，確保橋面板平順。以壓型鋼板作為板的主要承重構(gòu)件，混凝土只作為板的面層以形成平整的表面及起到分布荷載的作用，按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行施工和使用階段計算。

已知壓型鋼板YX75-200-600，基板厚度為1.5 mm，材質(zhì)為Q345。屈服強(qiáng)度為fy＝345 MPa，強(qiáng)度設(shè)計值為f＝300 MPa，彈性模量E＝206 000 MPa。波高75 mm，由3組波峰波谷組合而成，其中波峰平面寬度約112 mm。較寬面的波峰便于平鋼板在其上面進(jìn)行鋪設(shè)固定。壓型鋼板的截面形狀如圖1所示。

圖1 壓型鋼板橫斷面示意

按單跨簡支計算壓型鋼板，當(dāng)跨度L＝3.05 m時，驗(yàn)算YX75-200-600壓型鋼板的承載力情況。

由于壓型鋼板承載力以面板所承受的面荷載計算，是以每米板寬來表示的，故需將板的截面轉(zhuǎn)化為每米板寬的特性。本工程中，壓型鋼板作為單跨簡支的模板使用，其最大跨度為3.05 m，混凝土厚度為280 mm，按強(qiáng)度及撓度等條件分別驗(yàn)證其承載力。經(jīng)分析計算，壓型鋼板的應(yīng)力和撓度均能滿足要求。

恒載（壓型鋼板與鋼筋荷載）下的荷載如圖2所示，活載（混凝土與施工臨時荷載）下的荷載如圖3所示。

圖3 活載下的荷載示意

2 壓型鋼板施工工藝

2.1 壓型鋼板簡介

圖1中，XY75-200-600壓型板波高75 mm，由3組波峰、波谷組合而成，其中，波峰平面寬約112 mm。較寬面的波峰便于平鋼板在其上面進(jìn)行鋪設(shè)固定。

板側(cè)邊帶向上小彎鉤的波谷為大邊（母邊），另一側(cè)為小邊（公邊）。壓型板鋪設(shè)時一般情況為：小邊鋪設(shè)在大邊上面，且小邊盡可能貼緊大邊的向上小彎鉤。具體如圖4所示。

圖4 壓型鋼板鋪設(shè)搭接示意

2.2 橋面板施工概況

本工程在跨越路口處，上部結(jié)構(gòu)采用鋼混凝土組合梁形式，由開口箱型主梁、支承中橫梁組成。組合跨徑為（30＋45＋30）m。具體形式如圖5所示。

圖5 鋼梁平面示意

鋼-混組合梁的鋼結(jié)構(gòu)采用分離式多箱結(jié)構(gòu)，組合梁每隔7 m設(shè)置1道橫隔板，將多個箱室連接成為整體，邊箱外側(cè)腹板斜率與主線小箱梁保持一致，其余腹板均為豎直布置。各節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)斷面如圖6所示。

圖6 鋼-混組合梁標(biāo)準(zhǔn)斷面示意

2.3 壓型鋼板施工工序

壓型鋼板鋪設(shè)和固定→平鋼板鋪設(shè)和固定→異形鋼板鋪設(shè)和固定

2.3.1 壓型鋼板鋪設(shè)和固定

第1張壓型鋼板鋪設(shè)時，小邊應(yīng)與鋼梁搭接20 mm以上（小邊受力較弱），并與鋼梁進(jìn)行間隔點(diǎn)焊固定，間隔距離約為300 mm，如圖7、圖8所示。

圖7 壓型鋼板起板位置關(guān)系

圖8 起板位置點(diǎn)焊固定

壓型鋼板端部與鋼梁間搭接應(yīng)控制在60 mm，且波峰波谷與鋼梁成垂直90°，每個波谷均應(yīng)與鋼梁進(jìn)行點(diǎn)焊固定，如圖9所示。

圖9 壓型鋼板端部搭接位置關(guān)系

第2張壓型鋼板鋪設(shè)時，其小邊搭接在前一張壓型板的大邊上面，并盡量貼緊大邊的向上小彎鉤；同時，要控制好兩側(cè)板端與鋼梁的搭接距離，并保持波峰波谷與鋼梁間的垂直度，壓型鋼板就位后，立即進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

按此方法連續(xù)進(jìn)行壓型板的鋪設(shè)，底板鋪設(shè)完成如圖10所示。

圖10 底板鋪設(shè)完成

壓型鋼板鋪設(shè)注意事項(xiàng)：

1）在兩側(cè)鋼梁距邊緣60 mm處彈畫出壓型板鋪設(shè)控制線，便于壓型板端部搭接尺寸的控制。

2）由于壓型板鋪設(shè)方向有一定的延展和收縮性，鋪設(shè)時應(yīng)盡量控制每張板的實(shí)際有效寬度（建議有效寬度控制在600～605 mm），便于后道工序平鋼板的鋪設(shè)。

3）每張壓型板鋪設(shè)就位后應(yīng)及時進(jìn)行點(diǎn)焊焊接，每個波谷焊接一點(diǎn)，焊接時波谷應(yīng)與鋼梁緊密貼實(shí)，焊接點(diǎn)直徑控制在25 mm左右，且應(yīng)與鋼梁焊透，固定牢固。

4）最后一張壓型板鋪設(shè)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際空余尺寸進(jìn)行切割、裁剪。

2.3.2 平鋼板鋪設(shè)和固定

平鋼板的寬度為1 200 mm，相當(dāng)于2張壓型板的有效寬度，其長度與相應(yīng)位置的壓型板長度一致。

起頭平鋼板從第1張壓型板第1個波峰的中心線開始，剛好到第3張壓型板的第1個波峰中心線結(jié)束，平板的兩邊應(yīng)剛好和相應(yīng)的波峰中心線平行，平板的兩端部也應(yīng)剛好和壓型板端部重疊平行。

平板就位后，及時采用鉚釘與壓型板波峰進(jìn)行連接固定，鉚釘間距要求：平行于波峰方向不大于300 mm，垂直于波峰方向?yàn)?00 mm（波峰間距）。

平鋼板與平鋼板之間采用對接方式進(jìn)行平行鋪設(shè)，對接處可適當(dāng)預(yù)留2～3 mm的對接縫隙，對接縫處預(yù)先通條粘貼膠泥（預(yù)防平板對接處縫隙過大而漏砂漿）。平板對接處打雙排鉚釘，每排鉚釘固定各自平板的側(cè)邊，如圖11所示。依此方法連續(xù)進(jìn)行平鋼板的鋪設(shè)，完成效果如圖12所示。

圖11 平鋼板搭接示意

圖12 平鋼板鋪設(shè)完成

平鋼板鋪設(shè)注意事項(xiàng)：

1）在平板對接處預(yù)先彈畫出控制線，便于控制膠泥粘貼時的平直度。

2）平板平整就位后，建議先將每個波峰靠近端部的鉚釘安裝好，再用較長的標(biāo)尺依次標(biāo)出其他各鉚釘位置點(diǎn)，方便后續(xù)滿打鉚釘位置的精確性。

3）大平板在運(yùn)輸?shù)惯\(yùn)等過程中難免會出現(xiàn)板端局部變形，鋪設(shè)過程中若發(fā)現(xiàn)該情況，應(yīng)及時進(jìn)行校正。

4）最后一張平鋼板鋪設(shè)時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際空余尺寸進(jìn)行切割裁剪。

2.3.3 異形鋼板鋪設(shè)和固定

本工程最主要的異形板是封頭擋板，其次是少量的側(cè)收邊。封頭擋板和側(cè)收邊的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖13、圖14所示。

圖13 封頭擋板節(jié)點(diǎn)示意

圖14 側(cè)收邊節(jié)點(diǎn)示意

異形板安裝時，異形板與平鋼板間應(yīng)加貼膠泥，并用鉚釘間隔200 mm進(jìn)行固定，異形板與鋼梁之間應(yīng)采用點(diǎn)焊焊透的方式間隔200 mm進(jìn)行固定，異形板與異形板之間自然搭接50 mm左右，搭接處應(yīng)當(dāng)緊貼并固定牢固，轉(zhuǎn)角處應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)角修剪處理且搭接固定合理。側(cè)收邊及轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)施工完成效果如圖15所示。

圖15 側(cè)收邊及轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)施工完成

3 壓型鋼板應(yīng)用效果

壓型鋼板作為澆筑混凝土的永久性模板，并作為施工時的操作平臺，作業(yè)人員在其上進(jìn)行鋪裝層的鋼筋綁扎，無需在鋼梁箱式上方留人孔，鋼筋連接的整體性得到了保證，并且混凝土澆筑可以分塊整體進(jìn)行，避免了留人孔二次補(bǔ)缺的情況，對整個橋面板的均勻受力起到了重要作用。壓型鋼板完成面上鋪設(shè)鋼筋如圖16所示。

圖16 壓型鋼板完成面上鋪設(shè)鋼筋

一般連續(xù)性鋼-混組合梁設(shè)置在路口大跨處，來往的車輛和行人都會抬頭仰望，復(fù)合型壓型鋼板作為永久性底模，在外觀質(zhì)量上比一般混凝土拆模后的外觀質(zhì)量要高，不會出現(xiàn)一般混凝土拆模后所形成的色差、蜂窩、麻面等現(xiàn)象，減少了二次裝飾的人工和經(jīng)費(fèi)，對于提升城市整體的形象，復(fù)合型壓型鋼板更勝一籌。

利用壓型鋼板自身具有的質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、承重大、抗震性好的特點(diǎn)，取消了傳統(tǒng)木模板支撐系統(tǒng)，可直接在橋面上完成結(jié)構(gòu)施工。工程中壓型鋼板被視為混凝土橋面板的永久性模板，其設(shè)計取代了部分的正彎矩鋼筋及部分負(fù)彎矩鋼筋，與混凝土具有很好的黏結(jié)強(qiáng)度，增強(qiáng)了板的強(qiáng)度和剛度。

具體優(yōu)點(diǎn)如下：

1）壓型鋼板作為澆筑混凝土的底模板，節(jié)省了木模板二次拆模及拆模后的修復(fù)，節(jié)能環(huán)保。

2）壓型鋼板可以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)，運(yùn)輸、堆放、安裝方便，現(xiàn)場文明施工得到了提高。

3）在使用階段，由于同上部橋面混凝土形成整體，可部分代替混凝土中的受拉鋼筋，鋼筋的安裝及加工工作量大量減少。

4）剛度大、自重輕，減少了混凝土的用量。

5）便于敷設(shè)通信、電力、采暖等管線。

6）便于立體作業(yè)，加快施工進(jìn)度，縮短工期。

7）可以直接作為裝飾，減少后期裝飾作業(yè)。

8）與木模板相比，大大降低了發(fā)生火災(zāi)的概率。

綜上所述，壓型鋼板在施工進(jìn)度、施工安全、施工成本、施工質(zhì)量等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)模板，伴隨它的施工技術(shù)也越來越豐富多樣化，其施工工藝具有足夠的優(yōu)勢，但是也存在著一定的復(fù)雜性。

4 結(jié)語

當(dāng)前我國的施工技術(shù)水平還在不斷提高，綠色、方便、快捷的施工工藝越來越受到社會各界的歡迎，壓型鋼板加鋼-混組合梁的施工工藝也受到了人們的關(guān)注和重視，該技術(shù)在應(yīng)用過程中可以十分有效地縮短施工的工期，同時也可以保證施工的質(zhì)量和效果，具有比較好的發(fā)展前景，可以為城市快速路高架及道路的建設(shè)提供新的施工技術(shù)思路，為今后類似工程的施工起到示范作用。