变截面连续箱梁跨铁路多股道高大模板应用研究

王高哲WANG Gao-zhe

（中铁二十五局集团第四工程有限公司，柳州 545007）

0 引言

为同时满足跨越或穿越铁路线、符合安全限界要求、工期节点要求、投资要求等，结合现场实际地形情况设计方案均为桥梁跨越或框架穿越，本文主要以上跨连续箱梁为主进行阐述，在符合工期、质量要求及营业线安全的前提下，符合设置墩台条件通常采用简支加连续梁桥，场地受限无法设置墩台时采用连续箱梁桥、转体梁桥等施工方式进行跨越，以上多种施工方法中支架、高大模板成为施工中的关键环节。在桥梁施工方法及工艺发达的今天，根据施工现场条件为满足工期、安全、投资控制目标通常采用连续箱梁桥，而跨越多股铁路施工，采用简支加连续梁桥无法实现，在连续箱梁桥的多种施工方法中采用悬臂浇注对工期要求较长、安全风险较大，转体梁桥投资较大，本着环保先行、安全第一、工期最优的理念，本文就变截面连续箱梁跨铁路多股道一次成型高大模板施工的关键技术及施工要点进行阐述。

1 工程概况

主梁中心线位于圆曲线上，其曲线半径R=1000m。梁体采用直腹板单箱三室变高预应力砼连续箱梁，桥梁按两幅桥布置，主要跨越区域布置为3*54m，按正交设置。箱梁跨中顶板厚28cm，底板厚25cm 渐变至85cm，边、中腹板宽度均为50cm，悬臂板根部厚度65cm，端部厚度20cm。端横梁厚度2.0m，中横梁厚度3.5m，跨越站场铁路门洞最大净宽度27m 和高度8m。

2 高大模板施工技术总体方案

本桥跨铁路多股道采用35+3*54+35m 预应力砼现浇变高连续梁形式通过，其中跨线路段为3*54m，高大模板施工时设置承重门洞作为高大模板支承体系（同时形成棚架具有防护作用）以确保门洞下铁路行车安全及为两侧站场提供通行通道，支承体系上设置模板系统。

跨铁路股道有三处，分别为货运5 线、货1-货4 线、货10 线，结合行边安全距离及站场通道要求依次布置三个门洞分别为24m、27m、24m，门洞按线路纵向设置，宽度按梁面最外侧正投影每侧各加宽2m。门洞基础采用截面为1.5m×1m 的条形基础；门洞立柱为φ609×16mm 高度7m 钢管柱，立柱顶横梁设置工字钢（双拼63A 型），工字钢顶沿线路方向设置加强弦杆贝雷梁，长度符合门洞设计长度要求，与铁路线路成76.1°夹角，两侧预留拆除平台2m，满铺在立柱顶横梁上，并用Φ22 加长型U 型螺栓与横梁固定。贝雷梁安装定位并加固完成后，位于铁路线路上方贝雷梁上满铺竹胶板（厚度10mm），竹胶板上部布置盘扣式满堂支架。

3 各工序施工关键技术及施工要点

3.1 组合支架安装工程

3.1.1螺旋钢管立柱安装

在门洞基础预埋钢板（长×宽=80cm×80cm）顶部焊接220 根Φ609×16mm 高6m 的螺旋钢管立柱，焊接前进行立柱底处理确保平整，焊接过程中严格控制垂直度及水平度以保证垂直受力，为确保安全及焊接质量，在立柱底部与预埋钢联接处均匀布置4 块楔形钢板加固。依次完成每个条形基础上的立柱安装，相邻立柱中心间距设置为2m。立柱安装完成后对同一条形基础上相领立柱设置横联及剪刀撑，采用20 型槽钢，在高度方向每3～4m 高度设置，均采用满焊，剪刀撑与立柱焊接处采用背贴式。（图1）

图1 螺旋钢管立柱示意图

3.1.2工字钢横梁安装

立柱安装完成后进行顶部横梁安装工序，首先对同一条形基础上的立柱顶部进行切割整平确保其处于同一水平面，其次进行立柱顶部增大受力面设置，既在每根立柱顶部焊接厚为10mm 的钢板（1.2m*1.2m），在钢板与立柱顶部焊接位置提前放样做好标识确保立柱焊接于钢板中心部位。之后进行横梁安装，横梁为工字钢（双拼63A型），横梁与立柱顶钢板进行焊接，间隔1m。焊缝长度为15cm。为确保稳定性设置限位装置，即在每根立柱顶部加设4 根20cm 长14 型工字钢焊接固定。

3.1.3贝雷纵梁设置

贝雷梁安装：每块贝雷片之间使用贝雷销连接，必须确保销子完全到位并安装贝雷销锁销，上下加强弦杆通过弦杆螺栓与贝雷片连接，并错接头拼装，贝雷片与与支撑架采用支撑架螺栓连接，纵梁采用加强弦杆贝雷片。所有梁片均在拼装场地上完成，并采用铁路封锁点进行吊装作业满铺在立柱顶横梁上，并用Φ22 加长型U 型螺栓与横梁进行固定，完成贝雷纵梁设置。（图2）

图2 贝雷梁示意图

3.1.4钢管支架搭设

钢管支架设置在贝雷梁顶竹胶板上并根据梁体变高利用支架进行调坡，采用盘扣式Φ60*3.2mm 支架。结合箱梁各部位重量不同对立杆横距及纵距进行分别设置，根据验算结果分别设置如下：腹板、底板、翼板处横距分别为0.6m、0.9m、0.9m，纵距为1.2m，步距按1.5m。上下分别设置顶托与底托，底托立于处理后的地面并加设防落板，顶托上采用14 型工字钢设置主楞与次楞并进行外模安装。

剪力撑设置：每4m 沿横向设置一道，底托以上、顶托以下30cm 处各设置一道。

当搭设满堂支架时，架体底部有高低台阶时，在连接处上层台阶的扫地杆应伸入下一层台阶内部不少于2 排立杆。

3.2 模板工程

3.2.1模板工程设计

现浇连续箱梁模板由底模、外侧模、内模、端模及堵头板组成。箱梁底模、内模、侧模及端模均采用胶合木模板，模板背部采用方木进行加固。

3.2.1.1箱梁底模设计

现浇连续箱梁底模板拟采用厚度为1.5cm 清水木模板，由面板和支撑系统组成，具有尺寸准确、安装牢靠、接缝密严、安拆便捷等优点。

模板承重系统是确保及固定面板位置和传递并承受上部荷载的结构部分，由截面尺寸为10×10cm 的方木组成。胶合木模板钉在方木上，横桥向布置，轴线间距20cm。

3.2.1.2内模设计

现浇连续箱梁中腹板铅锤，厚度为0.5～1.15m，内模拟采用1.5cm 厚的红模板。木模板背面设置6×8cm 方木用以固定模板，使板面平整。

3.2.1.3箱梁侧模设计

侧模受力主要受砼施方法、工艺、浇筑高度等因素影响，经箱梁梁体结构分析，本工程箱梁边腹板与中腹板高度一致，在砼灌注中，边腹板侧模所受荷载与中腹板侧模板一致，所以，箱梁内模板采用1.5cm 红模板，背楞采用6×8cm 方木间距20cm 布置。

3.2.2模板安装工艺

安装模板前，需清除面板灰尘及杂物，并涂刷隔离剂，隔离剂不得污染钢筋及砼接头。在浇筑混凝土前，木模板浇水湿润，但模板内不得有积水，按设计要求设置相关预埋件及孔洞并加固牢靠。

3.2.2.1箱梁内模板安装及固定

本工程腹板高度较大，模板采用外拉内撑加固形式，在腹板模板竖直高度方向上每0.6m 设置1 道水平拉杆，顺桥向间距为0.4m。为保证梁体外观质量，箱梁侧模不采用对拉螺杆，而采用钢管与斜向支撑结合的加固方式防止侧模变形。

腹板模板采用10×10cm 的方木作为背部加强楞，竖向布置，净间距20cm，与腹板模板采用钢钉连接，然后采用φ16 钢筋作为对拉杆，模板外侧预留长度≧15cm 设置钢垫板及双螺母加固。

箱室的内撑采用φ48mm 焊管加顶托做支撑，间距100×100cm 布置，钢管底端支撑在底板内加设的马凳筋伸出的钢筋头上，不伸入底板砼表面。侧面及顶面面板下采用10×10 方木做背肋，钢管上安装自由段顶、底托后直接支撑在模板的背楞方木上。

3.2.2.2箱梁外模板安装及固定

箱梁底模按设计高程与坡度进行铺设，支架顶设可调高度顶托，顶托铺10×15cm 纵向方木分配梁，在其上横向放置10×10cm 方木，与箱梁底模内模采用铁钉连接固定，防止木模在受力时产生横向位移。

侧模采用厚度为1.5cm 清水模板，背楞6×8cm 方木，间距20cm，侧模板不使用对拉螺栓，根据实际情况增加斜撑，且每侧不少于三个支撑点。

3.2.2.3梁端模板安装及固定

梁端模板是为保证梁端锚板及孔道位置准确。端模采用木模，由于梁端纵向预应力管道分布较多且集中，根据施工要求及制作条件，外侧模、内模间用拉杆螺栓从内部连接加固，外部采用钢管架支承加固，确保砼施工时不发生位移及形变。

3.2.2.4墩顶模板设置

受空间影响墩顶区域无法采用支架进行支撑，本项目采用三角块配合方木设置支撑。

在墩顶部垫石外铺设井字型方木（10×10cm）间距0.15～0.2m，根据测量标高利用三角块在墩顶与方木下进行调整，符合要求后在方木上安装15mm 厚模板并固定使之成为整体，支座四周采用同厚度模板进行封闭并采用密封胶封缝。

3.3 各工序施工要点

①钢管立柱为传力及受力构件，确保在受力情况下不发生变型影响结构安全，在条形基础上埋设的钢板（长×宽=80cm×80cm）与螺旋钢管间采用四个⊿10×10×1cm 三角肋加固焊接，立柱安装完成后对同一条形基础上相领立柱设置横联及剪刀撑，采用20 型槽钢，在高度方向每3～4m 高度设置，均采用满焊且焊缝高度要＞6mm，剪刀撑与立柱焊接处采用背贴式。

②盘扣式满堂支架调坡：施工时按照设计梁底标高调整顶托高度，以便在桥梁纵横向形成坡度。顶托与底托间采用φ60×3.2mm 盘扣式钢管架连接，所有间距与步距按支架验算结果设置，采用顶托调整好坡度后，依次安装14工字钢主梁（主梁采用顶托支撑，纵距盘扣架为0.9m，横距腹板及梁体实心部位均按0.6m 加密，箱室与翼缘板部位按0.9m 设置，步距为1m），10×10cm 方木次梁，之后安装模板并与方木次梁加成整体。

③支架预压：预压采用2 吨标准预压块分三级堆载进行。分三级均匀加载，按照80%-100%-120%的加载总重，根据现场情况使用4 台起重设备，根据砼施工方向加载（双侧对称，由墩顶向跨中推进），每级加载完成后均静载3 小时分别对预设观测点进行沉降量观测，做好记录，根据实测数据及设计单位提供的梁的张拉起拱度综合计算确定梁体支架模板预拱度。

④支撑体系上必须设置落架装置。待砼强度达到设计强度的100%且设计图纸要求张拉的预应力钢束张拉完成后方可进行落架。

4 关键部位验算

4.1 条形基础验算

条形基础宽1.5m，高1m，立柱间距2m，地基为混凝土硬化地面，按45°扩散角计算。

σ=N/S=2853kN/（1.5×1×22）=297kPa，满足要求。

4.2 贝雷梁扰度验算

4.2.1非弹性挠度计算

当桁架节数为偶数时fmax=d（n2-1）/8；当桁架节数为奇数时fmax=dn2/8

n-桁架节数；d-常数，对双层桁架d=0.1717cm

4.2.2弹性挠度计算

f-桁架由活载引起的弹性挠度（cm）；l-桁架的计算跨度（m）；

E-桁架所用材料的弹性模量（N/cm2）；I-桁架截面的惯性矩；

取腹板底板处贝雷梁检算二十三排双层加强型贝雷梁惯性矩I=52856935cm4。

满足要求。

4.3 架体抗倾覆验算

砼施工前，风荷载构成倾覆力矩主因，模板及支架自重构成抗倾覆力矩主因。

满足要求。

5 结束语

采用竖向钢管立柱、纵向设加强弦杆贝雷梁联合盘扣支架进行高大模板施工，上跨既有铁路多股道施工时，能有效确保行车安全及既有线的干扰，同时该高大模板体系还具有足够的刚度、强度、抗倾覆性，施工中所需材料设备均为常规材料，便于周转、施工方便，从而实现了工期节约、成本减少、安全稳定、质量可靠而被广泛应用于施工中，本工程应用此高大模板体系施工确保项目按即定工期目标、安全目标、质量目标顺利完成，为同类条件桥梁施工提供可靠实效的依据。