变截面现浇箱梁模板施工及支架设计

■杨林权

(中交三航局厦门分公司，厦门　361000)



变截面现浇箱梁模板施工及支架设计

■杨林权

(中交三航局厦门分公司，厦门361000)

摘要采用支架法施工现浇箱梁在我国桥梁工程施工中被广泛运用,且不断进行创新。本文以漳浦旧镇互通主线桥为实例，重点介绍现浇箱梁模板及支架设计，并对支架稳定性、强度进行及基础承载力能力进行验算，为现场施工提供技术基础，最终实现施工预期目标。本次施工支架采用大钢管、贝雷片及脚手架相结合的支架法工艺，对同类型桥梁施工具有一定的参考价值。

关键词现浇箱梁模板支架设计

1　工程概况

漳浦旧镇互通主线桥全长111m，结构型式为预应力砼变截面箱梁，箱梁共3跨1联，长度为28+48+ 28m。箱梁顶宽26.321～24.5m，底宽22.321～20.5m，梁高2.8～1.8m，顶板厚0.25m，底板厚0.25m，腹板厚度由0.7m过渡到0.5m。具体见图1、图2。

2　施工工工艺流程

现浇箱梁施工工艺流程具体见图3。

3　箱梁模板及支架设计

本工程连续箱梁采用3跨整1联(28+48+28m预应力砼)箱梁，采用钢管贝雷片支架。

3.1模板设计

(1)箱梁底模。采用全木结构，其结构设计如下：①面板(底模)：采用竹胶板，竹胶板长×宽×厚度= 2.44×1.22×0.012m，最小长度≥1.5m。②纵向方木(底模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，纵向通长，横向间距为30cm，最小长度≥2.0m。③横向方木：采用10×10cm方木，纵向中到中间距：桥墩两侧各12m范围间距为60cm，桥墩之间中部范围间距为80cm。④顺桥向Φ48×3.5mm扣件式钢管脚手架。纵向间距：桥墩两侧各12m范围间距为60cm，桥墩之间中部范围间距为80cm。⑤横桥向Φ48×3.5mm扣件式钢管脚手架。横向间距：腹板30cm、底板60cm、翼缘板90cm+ 60cm。⑥横桥向[20a分配梁。纵向间距：桥墩两侧各12m范围间距为60cm，桥墩之间中部范围间距为80cm。

(2)箱梁侧模。采用全木结构，其结构设计如下：①面板(侧模)：采用竹胶板，竹胶板长×宽＝2.44× 1.22×0.012m，最小长度≥1.5m。②纵向方木(侧模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，纵向通长，横向间距为30cm，最小长度≥2m。③拉杆：M20mm，水平方向60cm+垂直方向(设置3道<80cm)，并采用双拼2[8对拉槽。

(3)箱梁内模。采用全木结构，其结构设计如下：①顶面板(内模)：采用木胶合板，木胶合板长×宽×厚＝(1.5～2.44)×1.22×0.015m，最小长度≥0.9m。②纵向方木(内模面板下小棱)：采用10×10cm松方木，纵向通长，横向中到中间距：50cm。最小长度≥1.6m。③横向方木(横向框架)：采用5×10cm松方木，纵向间距(中到中)：80cm。最小长度≥1.6m。④竖向立柱(横向方木下立柱方木)：采用10×10cm松方木，纵向间距为80cm。

(4)模板间接缝平整，有缝隙处用腻子或玻璃胶处理平顺，并确保不漏浆。

3.2梁柱式钢管贝雷桁架支架结构设计

(1)跨径

根据本工程箱梁跨径长度，每跨中部设置1～3个中支墩，形成多跨简支梁支架体系。

(2)基础、钢管立柱、横梁

由于本工程桥址处地质结构层较为良好，桥梁墩台以外支架基础结构形式分别采用3.5m×0.9m×0.5m、0.9m×0.9m×0.5mC30钢筋混凝土扩大基础，并配置双层Φ16mm螺纹钢筋。将支架所处原地面的杂填土挖除干净，采用18t压路机对基底表面进行压实，并采用8％灰土进行分层换填，其上铺设20cm厚级配碎石基层。铺筑好级配碎石基层后进行碾压密实，压实度要求96％，经过K30地基承载力试验，其地基容许承载力必须大于等于180kPa。扩大基础铺设在级配碎石基层上，扩大基础四周应注意排水，避免支架基础由于浸泡发生不均匀沉降。

(3)贝雷桁架纵梁

2I36b工字钢横梁上按受力要求及箱梁的不同宽度分别布置支架贝雷纵梁，单排贝雷纵梁之间分别采用45型、90型、150型的支撑架进行连接。具体支架布置见图4。

4　支架稳定性及强度验算

4.1 Φ48×3.5mm钢管脚手架验算

计算模式：脚手架间距按60cm排列计算，按4跨连续梁进行计算，见图5。

(1)荷载组合

组合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

脚手架单肢立杆Φ48×3.5mm钢管验算

钢管尺寸：Φ48×3.5mm

截面积A=πDt=π×41mmm×3.5mm=450.59mm2

回转半径i=0.354D=0.354×41mm=14.514mm

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

=0.045kN

Nmax=NB=ND=16.690kN

按照两端铰接进行计算，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贝雷梁验算

贝雷片支架共分为5个区进行验算，具体划分见图6。

模板及其他荷载：

(1)底模竹胶板、纵方木、横方木、钢管脚手架、[28a槽钢自重(底板4.5m范围)

qa=0.012×9.0(底模竹胶板)+0.1×0.1×7.0×3÷4.5(纵向方木)+0.1×0.1×7÷0.6(横向方木)+3.14×0.041× 0.0035×1.289×11×7.8×103×10×10-3÷(4.5×0.6)(钢管脚手架)+31.42×10×10-3([28a槽钢)÷0.6=1.196kN/m2

(2)内模自重(底板中间3.5m范围)

qb=[0.012×7.872×0.6×9.0(底模竹胶板)÷3.5+0.1× 0.1×7.0×3(纵向方木平均根数)+0.1×0.1×7.0×1.264(横向方木)+0.1×0.1×7.0×9(立柱方木平均根数)×1.834÷3.5]/0.6=1.291kN/m2

(3)脚手架自重(底板2m范围)

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

(4)施工荷载：均布荷载1.5kN/m2，则

qd=1.5kN/m2

(5)振捣砼时产生的荷载2.0kN/m2，则

qe=2.0kN/m2

箱梁荷载：

A=0.570m2

Ⅰ区：q1=22.059kN/m2

Ⅱ区：q2=18.996kN/m2

Ⅲ区：q3=28.842kN/m2

Ⅳ区：q4=32.942kN/m2

Ⅴ区：q5=16.238kN/m2

qmax=q4=32.942kN/m2

根据荷载进行验算，受力计算简图见图7，考虑贝雷梁不均匀系数1.2，则

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

符合要求。

Na=Nb=q总lab/2=32.942kN/m×12/2=197.652kN Qa=Qb=q总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钢管验算

φ630×6mm钢管立柱受力验算，由于钢管使用的时间较长，有部分腐蚀现象，结合钢管桩实际情况，钢管桩验算时壁厚按5mm考虑。

钢管尺寸：φ62.8cm×0.5cm

截面积A=πDt=π×62.3×0.5=97.8cm2

回转半径i=0.354D=0.354×62.3=22.05cm

支撑在承台、钢筋混凝土刚性扩大基础上的管桩：G钢管=3.14×0.628×0.005×5.1×7.8×103×10×10-3= 3.922kN

Nmax=NB=515.67kN

按照两端铰接进行计算，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钢筋混凝土刚性扩大基础地基承载力验算

位于碾压密实的原地面上(粉质粘土)的C30钢筋砼刚性扩大基础经过K30地基承载力试验，得出其地基容许承载力可达到180kPa以上。

σ=[4×NA+18×NB+22×G钢管]/S

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

=135.7kPa＜[σ]=180kPa符合要求。

5　结束语

变截面现浇箱梁底板呈曲线变化，支架高程需根据其线形进行变化，本项目采取钢管贝雷片和脚手架的施工工艺，保证了箱梁的线形美观和支架安全。基础采用φ630钢管，大大节省了支架搭设时间，并能保证安全性；贝雷片作为大钢管与脚手架的过渡，施工工艺简单快速，稳定性能较好；支架顶层采用脚手架与箱梁模板衔接，脚手架高度较小，减少了支架的稳定性风险，支架数量较少，大大提高了箱梁支架的安装工作效率。采用此工艺，大大节省了支架施工时间，安全稳定性明显提高，也具有一定的经济价值，为其他项目提供了可靠的参考价值。