模板台车在桥梁现浇混凝土防撞护栏施工中的应用研究

杨 淼

(福建省华荣建设集团有限公司 福建福州 350112)

0 引言

传统桥梁现浇混凝土防撞护栏施工，因劳动强度大、模板拼缝质量差、安全风险高等因素，造成施工进度缓慢，成品质量较差。本文以施工项目为依托，从模板台车的结构受力分析、模板吊装、安装拆卸等方面剖析模板台车在防撞护栏施工中的作用，指出，其在实现机械化、自动化、专业化的基础上，保证了防撞护栏的的施工质量、降低了成本，值得在桥梁防撞护栏施工中推广。

1 工程概况

永泰县城区二环路古岸桥至马洋桥段道路工程总长度3058 m(其中：黄厝大桥长337 m，城峰隧道长884 m，道路长1869 m)，黄厝大桥采用(4×30 m+4×30 m+4×30 m)预制预应力混凝土箱梁，桥台采用柱式，桥墩采用桩柱式、桩基础为冲孔灌注，全桥长367.0 m。城峰隧道位于永泰县樟城镇里岛村及城峰镇龙峰村，右线隧道长884 m，左线隧道长867 m；隧道左右洞内轮廓设计为三心圆拱形式。隧道结构安全等级为一级；隧道结构使用年限为100年；抗震设防烈度为6度。

2 工艺原理及创新改进

施工现场选用的桥梁防撞护栏台车，由行走驱动系统、提升系统、转向系统、电气系统、底架、立柱、前后臂、配重箱和液压支腿组成，与传统模板台车相比，较采取了以下创新改进：

(1)台车底盘采用前后桥焊接而成，轮胎全部采用 28×9-15 实心橡胶轮胎。在前轮安装全液压转向装置，后轮安装行走驱动装置和差速器，可自动进行大角度转弯、掉头，增加了灵活性，实现全方位操作。

(2)旋转系统采用电机直接式摆线针轮减速机链驱动。为了实现双轮驱动，可以安装结合子，当需要转向时，可操作结合子分离，变为单轮驱动，有利于在桥梁桥面铺装完成后较快速的移动，实现模板吊运行走，消除施工中模板转运的弊端，加快了施工进度[1]。

(3)操作平台安装在主体车架的外侧。在车架的顶部设有滚动座导轨，滚动座导轨上安装有可沿导轨移动的滚动座，吊挂装置安装在滚动座的底端。现场施工可利用吊挂装置进行起吊，并且沿滚动座导轨将吊挂装置移动至所需的位置，方便操作人员站立在操作平台上安装或拆卸防撞护栏模板。

(4)增加液压式支腿设计，解决了轮胎支撑受压不均匀而导致变形和台车稳定性较差等问题。

(5)施工吊篮上配备了操作机械，实现了作业者自行操纵。此外，在起重臂框架上设置一个防坠器，充分保障了施工者的安全，加快了施工进程，降低劳动强度，提升了工作效率。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程(图1)

图1 施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 防撞护栏台车设计

底架由和的连接槽钢组成，长6 m、宽2 m。立柱高4 m，由两个对拼槽钢组成，槽钢屈服强度、抗拉强度、截面尺寸、厚度等应符合国家规范要求。槽钢焊缝应满焊，不得有裂纹、气孔、夹渣等质量问题，焊缝检测应符合规范要求应符合质量要求。前后臂由I32的工字钢组成，前臂长4.835 m，后臂长2.465 m。其余的连接槽钢，均由双拼槽钢组成。

设计配重方案：前臂端点配重2 t，后臂配重箱处配重3 t，根据配重方案计算各构件受力情况以及支架的整体稳定性。验算由上至下依次进行，主要验算前臂、后臂、立柱及连接杆件。

3.2.1.1 前臂验算

人、小型机具等荷载按400 kg计算，即每根前臂末端承受荷载为2 kN，施工吊篮加装工字钢为I25b，人、小型机具荷载等效为前臂大梁末端荷载2.42 kN，台车安全验算结构图如图2所示。

(1)抗弯强度验算

前臂最大弯矩为：Mmax=FL+1/2QL2=47.51 kN·m

前臂截面强度：σ=Mmax/W=65.38 N/mm2

选取Q235 32b工字钢截面，[σ]/σ=3.29>1.6，抗弯强度满足要求。

式中：Mmax——最大弯矩；

F——集中荷载作用力；

L——荷载作用长度；

q——均布荷载系数；

σ——截面强度；

W——抗弯截面系数；

[σ]——容许弯拉应力，安全系数取 1.6。

图2 台车安全验算结构图

(2)抗剪强度验算

前臂最大剪力为：Fmax=F+QL=14.04 kN

前臂最大抗剪强度：τ=VS/Itw=4.47 N/mm2

选取Q235 32b工字钢截面，[τ]/τ=27.96>1.6，抗剪强度满足要求。

式中：Fmax——最大剪力；

τ——抗剪强度；

S——静矩；

I——惯性矩；

tw——横截面在中性轴的宽度；

[τ]——容许剪切应力，安全系数取 1.6。

(3)挠度变形验算

前臂最大挠度为：f=FL3/3EI+QL4/8EI=7.85 mm

f/[f]<1/400，故前臂挠度变形满足要求。

式中：f——挠度变形；

[f]——容许变形；

E——弹性模量；

L——荷载作用长度；

I——惯性矩；

q——均布荷载系数；

由上述计算可知，防撞护栏台车前臂满足验算要求。

3.2.1.2 后臂验算

后臂配重为3 t，在最不利情况下，简化配重全部加载在后臂末端，没根后臂末端受力为 5 kN。

(1)抗弯强度验算

后臂最大弯矩为：Mmax=FL+1/2QL2=17.87 kN·m

后臂截面强度：σ=Mmax/W=2.46 N/mm2

[σ]/σ=87.43>1.6，抗弯强度满足要求。

(2)抗剪强度验算

后臂最大剪力为：Fmax=F+QL=15.67 kN

后臂最大切应力为：τ=VS/Itw=4.99 N/mm2

[τ]/τ=25.05>1.6，抗剪强度满足要求。

(3)挠度变形验算

后臂最大挠度为：f=FL3/3EI+QL4/8EI=0.35 mm

f/[f]<1/400，故后臂挠度变形满足要求。

由上述计算可知，防撞护栏台车后臂满足验算要求。

3.2.1.3 立柱验算

立柱验算在最不利情况下，考虑前、后臂荷载全部在立柱上集中加载。

按照压杆稳定进行验算，查表取稳定系数0.925，立柱最大轴力Nmax=31.21 kN，立柱截面积A=54.913×2=109.826 cm2，故有N/φAf=0.014<1.0，因此，立柱稳定性满足要求。

3.2.2 施工准备

本工程防撞护栏尺寸为高110 cm、底座宽度为50.3 cm、上部宽度为20 cm。施工前，对梁板混凝土结合面进行冲洗及梁板预埋钢筋进行调直处理。 根据线路设计线，进行防撞护栏施工放样，直线段或曲线半径较大的段落按照5 m一个控制点，曲线半径较小的段落按照2.5 m一个控制点。为确保防撞护栏线形直线直顺、曲线圆滑，加工制作长度为2.5 m、5 m的小尺寸防撞护栏模板，并制作1.0 m模板作为线形调整模板。安装模板时，主要通过台车拉杆进行加固，待混凝土浇筑完成后，再将台车移动至模板处，通过倒链及起吊系统拆除拉杆和模板。

3.2.3 钢筋加工及安装

防撞护栏使用钢筋根据设计要求加工，加工时严格控制钢筋加工精度，确保安装后，混凝土保护层厚度符合要求。钢筋绑扎应满足以下要求：①防撞护栏钢筋的绑扎要满足搭接长度；②如果预埋钢筋缺失，则应进行植筋处理，凿除部分混凝土，并与防撞护栏横向钢筋进行焊接；③做好预埋件的自检工作，如有遗漏应立即增补。

3.2.4 模板吊运及安装

(1)本工程利用模板台车的机动性实现模板吊运及安装，安装时用78起重葫芦，将模板运送至指定位置，固定模板时应符合起吊要求。

(2)通过模板台车上的起重设备，可将护栏模板进行上下提升，再通过设备中的倒链装置，可以实现模板的左右移动，使模板可以实现上下前后左右六个方向的调整，安装位置符合要求后，再进行紧固。模板安装时首先弹出两侧模板边线，再安装模板，模板安装完成后，要对模板的外观质量、拼缝质量、垂直度、平整度、轴线标高等进行复核，确保模板安装的整体质量，发现问题及时进行调整，避免出现漏浆和错台现象，影响混凝土结构的观感质量。

(3)在防撞护栏伸缩缝位置，采用“两钢板+泡沫板”的方式，进行防撞护栏伸缩缝施工，确保伸缩缝缝线齐整，模板拆卸方便。泡沫板的厚度根据伸缩缝宽度及钢板厚度确定。

3.2.5 混凝土浇筑及模板拆卸

模板安装完成并验收合格后，进行混凝土浇筑，浇筑完成后，及时覆盖养生。混凝土的强度达到2.5 MPa后方可开始拆卸模板，拆卸模板应避免造成混凝土结构的破坏。拆卸时，先松开紧固装置，由起重葫芦缓慢吊起，起吊过程中应尽量不碰撞防撞护栏，确保外观质量，在拆卸伸缩缝模板时，应先进行松动处理，严禁直接通过起重葫芦吊起拆卸，防止起重超限，确保安全[2]。

4 注意事项

(1)台车在投入使用应对整车进行安全检查，检查驱动系统、提升系统、转向系统的工作情况；底架、立柱、前后臂、配重箱和液压支腿等紧固件是否松动，并作相应紧固，且对关键部位进行清理、润滑[3]。检查电气系统是否符合要求，并留存维修保养记录。

(2)若台车停车，可关闭油泵，以延长使用寿命，液压油每半年更换一次。

(3)操作人员进入吊篮应立即系好安全带，模板台车在行走过程中，吊篮内严禁站人。

(4)施工过程中如遇紧急情况，应立即拉手刹并关闭电源。

5 结论

桥梁现浇混凝土防撞护栏采用模板台车施工，在永泰县城区二环路古岸桥至马洋桥段道路工程中，得到了成功应用。该防撞护栏模板台车集模板吊装和安拆施工作业一体化，结构性能简单、施工操作方便迅捷，在保证安全性能的前提下，降低了成本。防撞护栏施工在实现了机械化、自动化、专业化的基础上，施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量合格率100%，日进度最高可达60 m，缩短了每一个循环的施工作业时间，保证了整个施工过程的质量，减少了施工中的机械油耗和废烟、垃圾等排放量，降低了空气中的粉尘污染，保护了环境，环保效益、经济效益良好。通过严格的过程控制，每一道工序均能按照标准化完成，提升了工程施工的质量，社会效益显著。