西江連續剛構橋0號塊施工模板設計及應用

張小磊 董啟軍

(中鐵二十二局哈鐵建設集團公司，黑龍江哈爾濱 150006)

1 工程概況

廣珠鐵路西江特大橋主橋孔跨布置為110+2×230+110連續剛構拱。剛構部分箱梁為單箱雙室截面，兩邊腹板為直腹板，腹板厚度分0.35 m，0.50 m，0.65 m，1.0 m 四種;箱梁頂板寬度除中支點處受拱座影響加寬到16.8 m外，其余均為13.2 m。

0 號塊長23.0 m，底寬13.7 m，頂寬16.8 m，0 號塊高14.1 m。0號塊體積(不含拱座部分)為2 446.2 m。

本橋0號塊混凝土施工自重約6 000 t，高度達到14 m，擬分三次澆筑。0號塊第一次澆筑高度為8.1 m，澆筑方量為1 269.3 m3;第二次澆筑高度為6.0 m，澆筑方量為1 176.9 m3;第三次拱座部分一期混凝土待掛籃澆筑完3號塊后進行，故本文不作具體介紹。

2 0號塊模板的設計

本橋0號塊采用托架施工，托架由墩頂設置預埋件及預埋鋼梁生根。0號塊在澆筑形成中，其全部自重主要由工作平臺和托架參加受力，混凝土側壓力主要由模板及排架承受。在0號塊混凝土澆筑前，從技術難度和工期上均受到極大的制約。考慮到0號塊外輪廓構造的特殊性，0號塊外模板均考慮采用竹膠板組合模板，不考慮倒用。考慮到0號塊內模板可以結合后期掛籃施工梁段內模板進行倒用，故0號塊內模均采用鋼模，整體講采用鋼木結合的方式。

2.1 外側模板設計

外側模面板為15 mm厚竹編膠合板，采用2[8槽鋼夾40 mm厚的木條進行加勁，加勁肋中心間距為360 mm。

2.2 外側模排架設計

外側模排架除兩側間距為1 525 mm外，其余均為1 550 mm，縱橋向布置14排。

2.3 內側模板設計

內模板構造由6 mm厚的鋼板面板、[8橫肋、截面80 mm×6 mm的縱肋、2[14a背帶、2[16a背梁組成。內模側壓力按74.5 kPa控制設計。

2.4 底模板設計

底模板構造由6 mm厚的鋼板面板、[8橫肋、截面80 mm×6 mm的縱肋組成。底模板對應0號塊腹板處縱橫肋布置相對較密，按承受7 m高混凝土荷載控制設計的縱橫肋間距為150 mm×250 mm。底模板對應0號塊底板處縱橫肋布置相對較疏，按承受2.3 m高混凝土荷載控制設計的縱橫肋間距為350 mm×360 mm。

2.5 底模排架設計

0號塊底模排架由上弦[14a、下弦[8、豎撐桿[14a、斜撐桿[10組成，橫橋向布置14片。

3 計算假定和相關參數

3.1 計算假定

根據本0號塊施工結構的特點，設計計算中采用以下假定和說明。

1)0號塊托架豎向荷載按第一次澆筑的0號塊方量進行設計。

2)要求澆筑0號塊時，混凝土上升速度不大于2 m/h，混凝土入模溫度接近20℃左右。根據《建筑施工模板安全技術規程》，新澆筑的混凝土側壓力可按下式計算:

施工人員及機具荷載取2.5 kN/m2，振搗荷載取0.4 kN/m2，傾倒混凝土荷載取4.0 kN/m2，則混凝土側壓力荷載F=64+2.5+4.0+4.0=74.5 kN/m2。

3)第二次澆筑0號塊混凝土前，要求在已澆筑的第一次0號塊混凝土內施加縱橋向臨時預應力。

4)計算時不考慮風荷載影響。

3.2 計算相關參數

1)材料容重:混凝土取 26.0 kN/m3，鋼材取 78.5 kN/m3;

2)材料彈性模量A3鋼材:2.1×105MPa;16 Mn鋼材:2.0×105MPa;竹編膠合板:5 000 MPa;

3)模板自重:1.5 kN/m2;

4)施工機械、作業人群的施工荷載:2.5 kN/m2;

5)振搗荷載:2.0 kN/m2;

6)材料力學性能:

Q235B鋼材:抗拉、抗壓軸向力[σ]=140 MPa;彎曲應力[σw]=145 MPa;剪應力[τ]=85 MPa;端部承壓應力按200 MPa控制。竹編膠合板:靜曲強度按30 MPa控制;墩身C50混凝土:抗壓強度設計值fc=23.1 MPa;工地手工焊縫:抗剪[τ]=80 MPa;HRB335熱軋鋼筋:抗拉強度設計值fy=300 MPa;模板面板容許撓度:1.5 mm;模板加勁肋容許撓度:3.0 mm;鋼板泊松比:v=0.3。

4 結構設計計算

由于0號塊混凝土(不含拱座)分2次澆筑，故相應排架也分2節，即底節和頂節受力分別考慮，排架荷載計算如下:

1)豎向荷載按下式計算:

式中:q——排架承受荷載，kN/m;

γc——鋼筋混凝土容重，kN/m3;

hc——混凝土高度，m;

l——排架間距，m。

2)水平側壓力按74.5 kPa，1 550 mm寬度控制計算，由澆筑頂面起0 m～2 m范圍按梯形荷載加載，2 m以下部分按最大側壓力均布荷載加載。

3)自重按程序自帶結構自重的1.2倍系數考慮。

圖1 B1排架應力結果圖

4)振搗荷載按4 kPa考慮。

5)人群荷載按4 kPa考慮。

6)邊界條件假定如下:排架對應水平拉桿處均水平約束，排架底部支撐處均豎向及水平約束。

排架內側(靠混凝土側)豎桿為[16a，外側豎桿為[10，橫桿及斜桿均為[8。

根據前述荷載及邊界條件分析，程序建立排架模型，計算得應力結果如圖1所示。

由圖1知排架最大應力均不超過145 MPa，滿足要求。

計算得變形結果見圖2。

圖2 B1排架變形結果圖

由圖2知排架最大變形均不超過3 mm，滿足要求。

5 結語

總體比較來看，西江特大橋主橋0號塊模板總用工有所節約，工程主體總體用工有所節省，工程質量比以前邁上一臺階，達到清水混凝土的要求，完成預期質量目標;混凝土結構工程中，模板關系到質量、安全、工程進度和經濟效益。我們應當加以重視，充分尊重科學，充分發揮項目部主觀能動性，充分調動各相關人員的積極性，做到事前認真進行策劃做好準備工作，技術人員的方案力求科學準確、交底明確直觀可操作，配制時一絲不茍、嚴格按要求執行。只要我們認真進行策劃和控制，定能使質量更上一個臺階，經濟效益也將會顯著提升。

[1]李 軍.淺談橋梁施工過程T梁模板設計方法[J].黑龍江科技信息，2010(14):248.

[2]周曉宇.無拉桿模板技術在橋梁橋墩施工中的應用[J].中小企業管理與科技，2010(13):228-229.

[3]吳健強.鐵路客運專線橋墩無拉桿模板施工技術[J].科技信息，2008(34):112-113.

[4]鮑衛剛，周泳濤.預應力混凝土梁式橋梁設計施工技術指南[M].北京:人民交通出版社，2009.

[5]王慧東.橋梁墩臺與基礎工程[M].北京:中國鐵道出版社，2005.