斜拉加固模板体系在片石混凝土桥台施工中的运用

2022-10-24李膺宇胡成刘镒邓亮

重庆建筑 2022年10期

李膺宇，胡成，刘镒，邓亮

（1中建三局集团有限公司西南公司，四川成都 610218；2金堂县交通运输局，四川成都 610400）

0 引言

桥梁工程中桥台多为大体积混凝土结构，为预防混凝土开裂，设计方面除了设置防裂网片外，台身较多采用片石混凝土，即在混凝土中掺入适量的片石，以减少水泥用量，降低水化热，减少裂缝的产生。施工时，模板加固一般采用对拉体系，然而因台身存在倾斜面，模板将受到更大的浮力，采用对拉加固难以达到预期的效果，并且浇筑过程中需人工配合投放片石，效率低，且易砸中拉杆造成模板变形、跑位，进而影响外观成型质量。因此，片石混凝土桥台施工需要一种更合理、高效的模板加固体系。本文基于实例，介绍一种能够显著提高片石混凝土桥台施工质量的斜拉加固模板体系。

1 工程概况

渝黔复线高速公路连接道工程为城市快速路，连接市区与渝黔复线高速公路。工程位于重庆市巴南区，线路总长约10.7km。其中鹿角纵三路立交是该快速路的一个重要立交，立交全长1.54km，包含主线桥梁3座，匝道桥5座。桥台均为重力式U型桥台，桥台长度9.2～53.16m，宽度4.12～6.6m，高度4.6～10.13m，台身采用C25片石混凝土，片石强度不低于MU30，掺量不大于20%。

2 模板选型及加固方案

2.1 模板选型

因立交范围桥梁布置分散，受征拆影响，工作面不连续，模板选用木模板体系。

2.2 模板加固方案

台身采用厚15mm木模板，模板次楞采用5×10cm的木枋，水平方向布置，间距为25cm。主楞为2根φ48.3×3.6mm钢管，竖向布置，间距为50cm。为便于浇筑混凝土过程中投放片石，且防止倾斜面模板上浮，主楞钢管未采用PVC对拉杆固定，而是使用燕尾卡加双螺帽与斜拉螺栓固定，从而为投放片石留出了充足的面积。斜拉杆采用φ12圆钢，并与预埋钢筋焊接，斜拉杆水平及竖向间距均为50cm。每次最大浇筑高度为2m，最大浇筑速率为1m/h，模板加固示意图如图1所示。

图1 台身模板加固示意图

2.3 模板验算

2.3.1 荷载组合

模板验算的各项荷载组合如表1所示,侧压力计算依据规范为《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162—2008）。

表1 模板验算的各项荷载组合

新浇混凝土对模板的侧压力[1]标准值G4k计算如下所示：

正常使用极限状态设计值S正＝G4k=21.12kN/m2。

2.3.2 面板验算[2]

经验算，面板强度及挠度均满足要求。

2.3.3 主次楞验算[2]

次楞（最大悬挑100mm）：

挠度v=0.06mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

主楞（最大悬挑250mm）：

挠度v=0.474mm≤[v]=l/400=500/400=1.25mm

经验算，主次楞强度及挠度均满足要求。

2.3.4 斜拉螺杆验算

为防止分次浇筑最上端次楞悬臂段过长，施工缝需设置在两道斜拉螺杆之间。斜拉螺杆水平分力N水平＝0.95mn S承，其中m、n分别为斜拉螺杆横向、竖向间距。

（1）第一、二、三、四层斜拉螺栓验算

横向验算间距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

竖向验算间距n＝max[500，500/2+100]＝500mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=7.162/cos47°=10.501≤Ntb=12.9kN。

（2）第五层斜拉螺栓验算

横向验算间距m＝max[500，500/2+250]＝500mm

竖向验算间距n＝max[0，400/2]＝200mm

故斜拉螺栓受到的拉力N=N水平/cosφ=2.865/cos54°=4.872kN≤Ntb=12.9kN。

综上可知，该模板体系斜拉杆验算满足要求。

2.3.5 预埋钢筋抗剪验算

斜拉螺栓底部预埋钢筋采用直径25mm的螺纹钢进行预埋，按最大水平拉力进行抗剪强度检算。钢筋所受的最大剪应力τ=4F/3A，F为斜杆水平分力，A为钢筋截面积。

由此计算得出τ=16×31.513×1000/3×3.14×252=85.64MPa＜[τ]=250 MPa。

预埋钢筋抗剪计算满足要求。

3 施工工艺流程及注意事项

3.1 施工工艺流程

重力式U型片石混凝土桥台的施工质量关键在于模板加固[3]的可靠性，以及片石投放方式和混凝土的振捣质量，其主要施工流程如图2所示。

图2 施工工艺流程图

3.2 施工注意事项

（1）于承台及扩大基础接茬面插筋，采用φ22钢筋，长1m，横纵间距500×500mm，台身采用防裂φ12钢筋网片，横纵间距150×150mm。钢筋在钢筋加工场集中加工，部分半成品运输至施工点进行现场绑扎，钢筋绑扎时，面板筋钢筋应垂直，搭接长度为1～2个网格。钢筋绑扎完毕后，应在靠近台身处垫同标号混凝土垫块，垫块不小于4个/m2，以保证混凝土保护层厚度和不露筋。绑扎钢筋时应满绑，不得缺扣或者漏绑。

（2）初次浇筑时，模板底部应与基础预埋钢筋进行焊接固定。同时，在施工过程中保证相邻层模板不拆，两层模板通过主楞进行有效焊接，增强模板整体抗浮能力。

（3）混凝土可采用泵送或吊车料斗入模，分层浇筑，分层厚度30～50cm，一次浇筑高度不超过2m。

（4）片石混凝土施工时填充片石的数量不超过混凝土体积的20%，抗压强度应不小于30MPa。片石应均匀放置于刚浇筑的混凝土上，净距不小于100mm，片石表面离开基础表面的距离不得小于150mm，并不得接触钢筋或模板。

（5）片石的投放应尽量减小对模板的冲击。当第一层混凝土浇筑后，可用料斗将片石吊入模内，在模内以人工按照要求摆放片石，片石大面朝下，其纹理应与受力方向垂直[4]。因每次浇筑高度为2m，故一般放置3层片石即可达到额定掺量，第2、3层片石先吊入片石存放平台，然后人工进行均匀投放。

4 实施效果及对比分析

斜拉加固模板体系经现场实施验证，具有良好的可操作性、可靠性及安全性，与传统PVC对拉螺杆加固体系对比，具有诸多优点：

（1）施工效率更高。工程桥台模板斜拉加固体系中拉杆最大长度约2m，而PVC对拉体系中拉杆最大长度超过4m，故在模板加固时，斜拉加固效率更高；

（2）加固效果更好。斜拉加固体系中的拉杆除能抵抗模板所受的侧压力外，还能提供一定的抗浮能力，而PVC对拉体系则不具备；

（3）外观成型质量更好。传统PVC对拉体系投入片石所留空间小，同时在投放过程中极易出现砸中拉杆的情况，导致拉杆变形、松动，并且因该体系整体抗浮能力差，浇筑过程中还易出现模板上浮的情况。两个因素都会对桥台外观成型质量造成较大影响。而斜拉体系给投放片石留足了操作空间，并能有效防止模板上浮，从而很好地保证了桥台的成型质量；

（4）经济性较高。传统PVC对拉体系中拉杆虽能回收利用，但对于厚度较大的片石混凝土桥台施工，因浇筑过程中拉杆易发生弯曲变形，现场后期实际只有少数拉杆可回收利用，较大比例的拉杆无法抽出。另外，PVC对拉体系因增大拉杆的横向间距以提供投放毛石的空间，在相同工况下，拉杆直径需增大一个型号。斜拉加固体系中拉杆虽为一次性使用，但拉杆直径较小，用钢量能较好控制，同时，拉杆也增强了各层台身的有效连接，对桥台的整体性具有促进作用。另外，采用斜拉加固体系一般不需要额外增加外侧斜撑支架，投放片石所需人工与PVC对拉体系相比将大大减少。故斜拉加固体系整体经济性较高。