西江连续刚构桥0号块施工模板设计及应用

张小磊 董启军

(中铁二十二局哈铁建设集团公司，黑龙江哈尔滨 150006)

1 工程概况

广珠铁路西江特大桥主桥孔跨布置为110+2×230+110连续刚构拱。刚构部分箱梁为单箱双室截面，两边腹板为直腹板，腹板厚度分0.35 m，0.50 m，0.65 m，1.0 m 四种;箱梁顶板宽度除中支点处受拱座影响加宽到16.8 m外，其余均为13.2 m。

0 号块长23.0 m，底宽13.7 m，顶宽16.8 m，0 号块高14.1 m。0号块体积(不含拱座部分)为2 446.2 m。

本桥0号块混凝土施工自重约6 000 t，高度达到14 m，拟分三次浇筑。0号块第一次浇筑高度为8.1 m，浇筑方量为1 269.3 m3;第二次浇筑高度为6.0 m，浇筑方量为1 176.9 m3;第三次拱座部分一期混凝土待挂篮浇筑完3号块后进行，故本文不作具体介绍。

2 0号块模板的设计

本桥0号块采用托架施工，托架由墩顶设置预埋件及预埋钢梁生根。0号块在浇筑形成中，其全部自重主要由工作平台和托架参加受力，混凝土侧压力主要由模板及排架承受。在0号块混凝土浇筑前，从技术难度和工期上均受到极大的制约。考虑到0号块外轮廓构造的特殊性，0号块外模板均考虑采用竹胶板组合模板，不考虑倒用。考虑到0号块内模板可以结合后期挂篮施工梁段内模板进行倒用，故0号块内模均采用钢模，整体讲采用钢木结合的方式。

2.1 外侧模板设计

外侧模面板为15 mm厚竹编胶合板，采用2[8槽钢夹40 mm厚的木条进行加劲，加劲肋中心间距为360 mm。

2.2 外侧模排架设计

外侧模排架除两侧间距为1 525 mm外，其余均为1 550 mm，纵桥向布置14排。

2.3 内侧模板设计

内模板构造由6 mm厚的钢板面板、[8横肋、截面80 mm×6 mm的纵肋、2[14a背带、2[16a背梁组成。内模侧压力按74.5 kPa控制设计。

2.4 底模板设计

底模板构造由6 mm厚的钢板面板、[8横肋、截面80 mm×6 mm的纵肋组成。底模板对应0号块腹板处纵横肋布置相对较密，按承受7 m高混凝土荷载控制设计的纵横肋间距为150 mm×250 mm。底模板对应0号块底板处纵横肋布置相对较疏，按承受2.3 m高混凝土荷载控制设计的纵横肋间距为350 mm×360 mm。

2.5 底模排架设计

0号块底模排架由上弦[14a、下弦[8、竖撑杆[14a、斜撑杆[10组成，横桥向布置14片。

3 计算假定和相关参数

3.1 计算假定

根据本0号块施工结构的特点，设计计算中采用以下假定和说明。

1)0号块托架竖向荷载按第一次浇筑的0号块方量进行设计。

2)要求浇筑0号块时，混凝土上升速度不大于2 m/h，混凝土入模温度接近20℃左右。根据《建筑施工模板安全技术规程》，新浇筑的混凝土侧压力可按下式计算:

施工人员及机具荷载取2.5 kN/m2，振捣荷载取0.4 kN/m2，倾倒混凝土荷载取4.0 kN/m2，则混凝土侧压力荷载F=64+2.5+4.0+4.0=74.5 kN/m2。

3)第二次浇筑0号块混凝土前，要求在已浇筑的第一次0号块混凝土内施加纵桥向临时预应力。

4)计算时不考虑风荷载影响。

3.2 计算相关参数

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

2)材料弹性模量A3钢材:2.1×105MPa;16 Mn钢材:2.0×105MPa;竹编胶合板:5 000 MPa;

3)模板自重:1.5 kN/m2;

4)施工机械、作业人群的施工荷载:2.5 kN/m2;

5)振捣荷载:2.0 kN/m2;

6)材料力学性能:

Q235B钢材:抗拉、抗压轴向力[σ]=140 MPa;弯曲应力[σw]=145 MPa;剪应力[τ]=85 MPa;端部承压应力按200 MPa控制。竹编胶合板:静曲强度按30 MPa控制;墩身C50混凝土:抗压强度设计值fc=23.1 MPa;工地手工焊缝:抗剪[τ]=80 MPa;HRB335热轧钢筋:抗拉强度设计值fy=300 MPa;模板面板容许挠度:1.5 mm;模板加劲肋容许挠度:3.0 mm;钢板泊松比:v=0.3。

4 结构设计计算

由于0号块混凝土(不含拱座)分2次浇筑，故相应排架也分2节，即底节和顶节受力分别考虑，排架荷载计算如下:

1)竖向荷载按下式计算:

式中:q——排架承受荷载，kN/m;

γc——钢筋混凝土容重，kN/m3;

hc——混凝土高度，m;

l——排架间距，m。

2)水平侧压力按74.5 kPa，1 550 mm宽度控制计算，由浇筑顶面起0 m～2 m范围按梯形荷载加载，2 m以下部分按最大侧压力均布荷载加载。

3)自重按程序自带结构自重的1.2倍系数考虑。

图1 B1排架应力结果图

4)振捣荷载按4 kPa考虑。

5)人群荷载按4 kPa考虑。

6)边界条件假定如下:排架对应水平拉杆处均水平约束，排架底部支撑处均竖向及水平约束。

排架内侧(靠混凝土侧)竖杆为[16a，外侧竖杆为[10，横杆及斜杆均为[8。

根据前述荷载及边界条件分析，程序建立排架模型，计算得应力结果如图1所示。

由图1知排架最大应力均不超过145 MPa，满足要求。

计算得变形结果见图2。

图2 B1排架变形结果图

由图2知排架最大变形均不超过3 mm，满足要求。

5 结语

总体比较来看，西江特大桥主桥0号块模板总用工有所节约，工程主体总体用工有所节省，工程质量比以前迈上一台阶，达到清水混凝土的要求，完成预期质量目标;混凝土结构工程中，模板关系到质量、安全、工程进度和经济效益。我们应当加以重视，充分尊重科学，充分发挥项目部主观能动性，充分调动各相关人员的积极性，做到事前认真进行策划做好准备工作，技术人员的方案力求科学准确、交底明确直观可操作，配制时一丝不苟、严格按要求执行。只要我们认真进行策划和控制，定能使质量更上一个台阶，经济效益也将会显著提升。

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