控制现浇箱梁模板和支架的设计与施工质量

摘要：随着我国高速公路建设的飞速发展和高速公路相互交叉的各种各样的立交桥，如匝道桥、天桥、跨线桥，桥型和数量极多，因为桥梁宽度、弯道半径各不相同，线形复杂多变，桥梁结构多样化发展的要求，上部梁体已经不适合预制，所以现浇箱梁应运而生。本篇就现浇箱梁模板和支架的设计与施工质量的控制做简要的阐述。

关键词：现浇箱梁 模板 支架 施工质量

一、根据广河高速工程案例对现浇箱梁模板进行设计

广河高速公路是广州至河源的高速公路，于2009年6月开工建设，2011年建成通车，其春岗互通共有6座互通式立交桥工程，上部结构采用单箱双室现浇预应力混凝土箱梁，下部采用肋板式和双柱式桥台桥墩。E匝道桥是27.0m+36.0m+27.0m，宽12.0m;该桥一部分在缓和曲线部位上，另一部分在直径为300m的圆曲线上。梁体在高度上是变截面，支点在1.5m的标高处，采用宽度为2.0m的翼缘板，梁体的跨中高度是2.2m，梁的顶板厚度为0.25m，箱梁的中腹板厚度为0.45m，其底板厚度为0.22m。[1]

1、荷载计算：

模板自重：Fa=0.0955kN/m2;施工荷载：Fb=2.5kN/m2;钢筋混凝土自重：Fc=20.75kN/m2;振捣荷载：Fd=2.0kN/m2.

2、强度验算

当施工荷载为均布荷载时，可按五跨等跨连续梁设计，即：L=1.0×[1. 4(c+d)+1.2(a+b)]=3l. 314kN/m; Mmax=-0.132kN.m。

当施工荷载集中于跨中时，按五等跨连续梁计算设计荷载：q2=1.0×[1.4d+1.2(a+b)]=27.814KN/m;

集中设计荷载P=1.4(2.5/5)=0.7kNMmax=-0.105q2l2-0.158Pl=-0.139kN.m

可见，弯距最大时施工荷载集中在跨中。

σ=Mmax/Wx==8.34MPa[σ0]=90MPa 符合强度设计要求。

(3)验算刚度按一米的宽度进行计算，则

q3=1.0×(a+b)×1.0=20.845KNE=7000MPaI=2.5mm符合刚度设计要求

3、侧模板设计与验算侧模板采用5cm厚木版内钉1cm厚竹胶板。

(1)水平荷载计算

新浇混凝土对模板的侧压力。混凝土的浇注速度ν=1.5m/h，混凝土初凝时间t=4h.a=0.22γtβ1β2ν1/2=35.7KPaa=γh=36KPa取较大值：a=36KPa

振捣荷载：b=4.0KN/m2

倾倒荷载：c=2.0KN/m2

(2)强度验算近似按3跨连续梁计算：

(3)q=1.0×[1.2a+1.4(b+c)]=98.6MPa满足强度要求。

二、支架设计及布设

1、地基处理

将箱梁下方宽30 m的范围内松软地段全部挖除,采用含石量超过60%的砂砾石换填,若是斜坡地段则须清理出坚硬的岩面,并设置横坡,坡度控制应在3%范围内,以便及时排除雨水。如果是大坡度的纵坡,则需采用设置台阶的方式,方便底托支垫的平整。

为了降低水位标高，防止雨水流入支架区,导致支架下沉，要在靠近高地区域的便道开挖水沟进行排水。

2、支架布置

(1)支架的材料规格

使用碗扣式钢管支架,主要用1.8m、2.4m、3.0m这三种立杆,立杆接长应错开布置,顶杆长度为0.9m、1.2m、1.5m,横杆由0.6m、0.9 m这两种构成,采用可调托撑的顶底托。

(2)支架布置

距箱梁下纵距为0.6 m，横距为0.9 m的立杆,纵横向横杆步距为0.6 m,还要设置剪刀斜撑来进行加固。

用15×15 cm枕木垫支架,立杆上设可调顶托,立杆底设可调底托支于枕木上,顶托上方铺设10×10 cm的纵向，横向铺设15×15 cm的方木。

碗扣支架为定型支架,安装时首先要确定出起始安装位置,立杆的起始高度要根据地面标高确定安放枕木的位置,为避免局部不平导致立杆受力不均或不平悬空,要调节底托来使标高达到平衡。测量所安装节段的地面标高,并计算出立杆底面标高,当调底托的4个角标立杆高调平后再挂线安装其他底托,然后再对立杆进行安装。

(3)支架布设须注意的事项

1.立杆的接长缝应错开(当立杆基底间的高差大于60 cm时),即顶层用1.5 m和0.9 m的顶杆进行找平，往下全部用长度为3.0 m的立杆,第一层立杆要用长3.0 m与2.4 m的立杆相互错开分布。

2.当拼装到三到五层高时,要用全站仪对立杆的垂直度与横杆的水平度进行检查。逐个检查立杆在不加任何荷载的情况下底座有没有松动或空浮的情况,并要及时把薄钢板进行调整并垫实和旋紧可调座的工作。

3.要严格控制杆的垂直度:短于15.0m的架子按二百分之一控制,且全高的垂直偏差应控制在10 cm内。

4.支架撑杆的密度布置,当支架在20 m高度以下时,大约在支架面积中所占的比例在1/4~1/2,斜撑要对称布置,并应分布均匀。不能随意拆除斜撑杆，因为斜撑杆对于加强支架的整体刚度与承载能力的关系很大。[2]

(4)支架预压

用编织袋装砂或水箱做预压材料对支架进行预压,预压荷载应是梁体自重的120%。支架拼装时按设计纵距及横距布置立杆,支架顶利用顶托调平,铺设纵向木板及横向方木，用吊车吊放砂袋或安装水箱对支架进行预压。

三、施工质量的控制

1 、支架搭设与质量控制

(1)基础处理

考虑到现浇箱粱在施工的过程中土质较差、荷载较大，所以在支架搭设之前对地基进行以下处理：首先清理施工区域内的杂物、淤泥及泥浆池中的泥浆，并换用碎石土分层换填压实，压实度不小于90%。保证局部处理合格，整体平整后，再分层填土压实，压实度不小于93%。最上层要用三七灰土填，厚度为50cm，分二层碾压成型，压实度要大于等于93%，之后再浇筑5~10cm混凝土垫层。

(2)支架的搭设

垫层施工合格之后，在上面铺一层横向的枕木或方木，底部找平要用水泥砂浆进行。支架要采用碗扣式支架进行支设，用150cm × 210mm×8mm的钢板垫底部，支架底部的承托都坐在方木上，经过计算，严格按120cm控制支撑体系顺桥向间距、严格按90cm控制横桥向间距，对于横梁和箱梁边腹板处支架进行加密，按60cm来控制纵、横向间距。按不大于120cm控制横杆上下层的间距，且每根立杆要有不少于2层横杆连接。顺桥向每4.5m设一道通长剪刀撑来加强支架体系的稳定性。剪刀撑要在三道以内设一道横向的剪刀撑，剪刀撑与水平杆、碗扣式的立杆支架相交处，碗扣按不小于85%数量控制。最后按施工作业要求来设置防护栏和加固、连接杆件。顶部支架之处应设置可调顶托是为了方便调节支架顶部的高度。为使顶托的高度能够根据需要进行时时调整，使方木能够受力均匀，要在顶托上面布设一层100mm×100mm的横向的方木，并在横向方木上按200mm间距铺设100mm×100mm方木，且保证钯钉牢靠。严格把可调顶托控制在30cm以内以保证架子顶自由端的稳定。[3]

2、模板施工的质量控制

(1)底模板的铺设

底模板要用质量好的竹胶模板，铺设时模板要牢固钉在方木上，用海棉条把模板和模板之间的缝隙填塞好。为确保模板拼缝的施工质量，在底模板施工完成后，要对模板表面外露的海绵条进行清除。在支设模板前为了检查支架的承载能力满足要求，并减小和清除支架的地基的沉降量及非弹性变形，须对支撑体系进行预压。用砂袋做预压材料，最大荷载应为规范设计荷载的1.2倍，并分段加载，预压时间不少于四十八个小时，设置五个断面为一个单位进行预压，在每个断面上选择五个预压点，每六个小时观测一次.预压之后，可通过可调承托的方法对底模板的标高进行调整，对其标高进行设定时要考虑对预拱度进行设置。设置时要根据梁的自重所产生的支架受载后产生的弹性变形、挠度值和支架基础的沉降、张拉以后的反拱、非弹性变形等因素的影响。[1]

(2)翼缘模板和侧模板的支设

支设翼缘模板和侧模板是在底模板支设完成后，支撑用10cm×10cm的方木，每隔一米设一个支撑，把方木布设在两支撑之间。一头采用碗扣在支架上进行固定，另一头在侧模上固定。布设的方木下设二道纵钢管进行纵向布置，使每个支撑能够达到一个整体。

(3)支设内模

内模采用2cm厚板材，按照图纸尺寸制作。在内模顶每隔2m设一个天窗，方便下料与内箱混凝土浇筑，在混凝土浇注到箱梁顶板前将其封闭，保证混凝土浇注密实[6]。

结论：

上述模板、支架的设计方法与施工质量控制措施是科学的、合理的，在类似的现浇箱梁施工中可以借鉴。

参考文献

[1]马明祥,现浇箱梁模板与支架设计及施工质量控制[J].《北方交通》，2010年

[2]张福建,某公路特大桥现浇连续箱梁支架设计与施工[J].《中国水运(下半月)》，2011年

[3]吴远康,对现浇梁模板与支架的技术及施工质量控制[J].《科学之友》，2007年

[4]公路施工手册 桥涵[M].北京：人民交通出版社.2010.

[5]包宇,高架桥现浇箱梁支架方案的选择和实施[J].《中国建设信息》.2005.02

[6] 任继仓，现浇箱梁模板与支架的设计及施工质量控制[J],《公路》，2003.