橋梁現澆箱梁模板施工技術探討

摘 要：文章以廈門集美北路（集灌路—中州路段）碧溪橋為例，對橋梁現澆箱梁模板、支架施工技術進行探討。可為類似工程施工提供參考。

關鍵詞：橋梁模板；碗扣滿堂支架；貝雷支架；設計施工

中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）11-0127-04

1 工程概況

廈門集美北路（集灌路-中州路段）碧溪橋工程橋梁位于路線中心樁號K5+564.39處，路線跨越碧溪河道，碧溪河道規劃防洪堤總長約22 km，河面寬70～90 m，兩側有4.5 m寬防洪通道，不允許斷流施工。橋梁為預應力砼連續梁橋，跨徑為30 m+35 m+30 m=95 m，兩幅橋布置。梁體為預應力混凝土連續箱梁，標準截面為單箱三室截面，等高梁高度為1.8 m，單幅頂寬19.7 m，底板寬13.05 m，懸臂長3 m，支點附近變厚，橋面橫坡通過設置墩（臺）頂墊塊高度而成。頂板厚25 cm，底板中間段為25 cm，橫梁端部段過度到50 cm。腹板厚度：跨中部分為50 cm橫梁端部過度到75 cm（見圖1）。

2 設計特點

全橋共兩聯三孔，跨徑布置為：30+35+30=95 m，其中0#～1#采用碗扣滿堂支架，1#～2#采用鋼管貝雷支架，2#～3#采用碗扣滿堂支架。模板采用：全木結構底模，鋼木結構側模，全木結構內模，木楔卸落。現分別選擇30 m跨碗扣滿堂支架和35 m跨鋼管貝雷支架（橋寬19.7 m）進行驗算。

2.1 模板計算

2.1.1 10×10 cm底模、側模板縱向方木驗算

①荷載。

底模縱向方木間距30 cm，故每根承受0.3 m寬度范圍荷載，按橫向每0.3 m寬度計算。

模板及方木自重：q1=0.012×0.3×9.0+0.1×0.1×7.0=0.10 kN/m。

砼自重：q2=1.8×0.3×26=14.04 kN/m。

施工荷載：均布荷載2.5 kN/m2，集中荷載2.5KN（驗算荷載）q3=2.5×0.3=0.75 kN/m，p=2.5 KN（驗算荷載）。

振搗砼時產生的荷載2.0 kN/m2，q4=2.0×0.3=0.6 kN/m。

②強度驗算。

計算模式：按2跨連續梁計算（見圖2）。

強度檢算分為兩種情況。

其一，組合I，施工荷載按均布荷載時：

支點B彎矩最大。

M支=-0.125ql2-0.188pl=-0.125×15.49×0.92-0=-1.57 kN·m。

σmax=M支/W=-1.24×106÷（1.67×105）=-9.40 MPa <[σw]=12.0 MPa。

滿足要求。

其二，組合II，施工荷載按集中荷載時：

支點B彎矩最大。

M支=-0.125ql2-0.188pl=-0.125×14.74×0.92-0.188×2.5×0.9=-1.92 kN·m。

σmax=M支/W=-1.92×106 ÷（1.67×105）=-11.5 MPa <[σw]=12.0 MPa。

滿足要求。

③撓度驗算。

荷載組合：q=q1+q2=0.10+14.04=14.14 kN/m。

P=0。

fmax =（0.521ql4+0.911pl3）/100EI=（0.521×14.14×9004+0.00）÷（100×9×103×8.33×106）=0.64mm<[f]=900/400=2.25 mm。

滿足要求。

2.1.2 10×15 cm橫向方木驗算

根據支架設計圖，實體橫隔板下的橫向方木受力最大，采用10×15 cm方木間距80 cm，梁高最大高度為1.8 m，故取此處方木進行驗算。橫向方木長度不小于3.2 m。

①荷載。

橫向方木間距90 cm，故每根承受0.9 m寬度范圍荷載，按縱向每0.9 m寬度計算。

模板及縱向方木自重：q1=0.012×0.9×9.0+0.1×0.1×7.0×4（平均根數）+0.10×0.15×7.0=0.48 kN/m。

砼自重：q2=1.8×0.9×26.0=42.12 kN/m。

施工荷載：均布荷載1.5 kN/m2，q3=1.5×0.9=1.35 kN/m。

振搗砼時產生的荷載2.0 kN/m2，q4=2.0×0.9=1.8 kN/m。

②強度驗算。

計算模式：木楔間距按60 cm排列計算，按4跨連續梁計算（見圖3）。

強度檢算：支點C處彎矩最大。

M支=-0.107ql2-0.161pl=-0.107×45.75×0.62-0.00=-1.76 kN·m。

σmax=M支/W=-1.76×106÷（3.75×105）=-4.69MPa <[σw]=12.0 MPa。

滿足要求。

撓度驗算為：

荷載組合：q=q1+q2=0.48+42.12=42.6kN/m。

p=0。

fmax =（0.632ql4+1.079pl3）/100EI=（0.632×42.6×8004+0）÷（100×9.0×103×2.81×107）=0.68 mm<[f]=600/400=1.50 mm。

滿足要求。

2.2 碗扣式鋼管滿堂支架計算

2.2.1 荷載

碗扣支架立桿布置分為以下兩種情況：在箱梁橫隔梁、腹板等實體立桿間距最大為60×90 cm，水平步距為120 cm；懸臂板及空箱部位立桿間距為90×90 cm，水平步距為120 cm。

底模重：6.67 kN/m/19.7=0.339 kN/m2。

側模重：6.87 kN/m/19.7=0.348 kN/m2。

內模重：7.36 kN/m/19.7=0.374 kN/m2。

人群及工作荷載：1 kN/m2。

振搗砼時產生的荷載取：2 kN/m2。

①在箱梁橫隔梁、腹板等實體立桿間距最大為60×90 cm處支架以上模板體系荷載P1=（0.339+0.348+0.374） ×1.5×0.6×0.9=0.86 kN。

砼梁高1.8 m P2=1.8×0.6×0.9×26=25.27 kN。

人群及工作荷載P3=1×0.6×0.9=0.54 kN。

振搗砼時產生的荷載P4=2×0.6×0.9=1.08 kN。

荷載組合：P=P1+P2+P3+P4=27.75 kN<[N]=30 kN。

滿足規范要求。

②懸臂板及空箱部位立桿間距為90×90 cm處支架以上模板體系荷載P1=（0.339+0.348+0.374）×1.5×0.9×0.9=1.29 kN。

砼梁高0.6 m P2=0.6×0.9×0.9×26=12.64 kN。

人群及工作荷載P3=1×0.9×0.9=0.81 kN。

振搗砼時產生的荷載P4=2×0.9×0.9=1.62 kN。

荷載組合：P=P1+P2+P3+P4=16.36 kN<[N]=30 kN。

滿足規范要求。

2.2.2 強度驗算

由以上荷載比較可知，以第一種荷載情況控制計算。

①立桿計算長度。

水平步距0.9 m，在箱梁橫隔板、腹板等實體部位加密至0.6m。

根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001）第5.6.2條：Lo=h+2a=1.2+0.3×2=1.80 m。

②強度和穩定驗算。

σa=N/φAo。

λ=lo/r=180/1.58=114。

查《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ130-2001）。

φ=0.489。

σa=27.75/（0.89×4.89×10-4）×10-3=116.2 MPa<[σ]=140 kN。

滿足規范要求。

2.3 貝雷桁架整跨驗算（總跨受力簡圖見圖4）

q1、q2、q3、q4、q5、q6為貝雷上砼、模板和支架自重及荷載。A、B、C、D四點為四排鋼管立柱。

2.3.1 荷載

砼容重取r砼=26 kN/m3。

F點墩旁1.0 m范圍內：

Wf1=（26.299×1.0）×26÷1.0=683.77 kN/m。

墩旁1.0m處：

Wd1=17.73×26=460.98 kN/m。

跨中處：

Wc1=12.615×26=328.0 kN/m。

2.3.2 強度驗算

①單片貝雷片承受彎矩：M=11 564.22×1.2÷22=630.77 kN·m<[M]=788.2 kN·m。

滿足要求。

式中，[M]為單片貝雷片容許彎矩。

②單片貝雷片承受剪力。

C支點：Q=3615.09×1.2÷22=197.19 kN<[Q]=245.2 kN。

D支點：Q=4036.74×1.2÷22=220.19 kN<[Q]=245.2 kN。

滿足要求。

式中，[Q]為單片貝雷片容許剪力。

③撓度計算。CD跨15 m貝雷縱梁最大撓度（參考路橋施工計算手冊p741簡支梁第4種荷載和p743第八種荷載疊加）：

fmax=5ql4÷（384EI）+qb2[a/l+2b÷（3l）×（b/3l）.5]÷（6EI）。

fmax=（5×335.36×15004）÷（384×2.1×106×250500×22）+（468.34-335.36）×5002×[10÷15+2×5÷（3×15） ×（10÷3÷15）0.5]÷（6×2.1×106×250 500×22）=2 cm。

[f]=L÷400=1 500÷400=3.75 cm。

則：fmax<[f]。

滿足規范要求。

3 模板、支架施工技術

3.1 模板、支架安裝施工工藝

3.1.1 碗扣式滿堂支架安裝施工技術

①搭設之前預先檢查碗扣件，不得使用以有挖癟、彎曲、腐蝕等以及有損傷和明顯缺陷的部件。碗扣的銷子必須使用專用的銷子。檢查碗扣件的材質說明書，是否符合規定。支架搭拼的順序應逐孔搭拼。搭拼時應掛線以控制標高及線型。

②碗扣式支架在搭設中必須在順橋向和橫橋向設置抗風剪刀撐，順橋向和橫橋向間距均按2 m每道設置，剪刀撐斜桿與地面成45°夾角，支架底與墊層接觸面需穩固，鋼管之間連接必須滿足支架搭設要求。

③拼裝注意事項。碗扣支架搭設之前，先按技術放線布置好底托，然后搭拼支架。第一層拼好后，必須由工程技術人員抄平檢查平整度，如高差不符合要求，必須用底托調平。在立桿上必須加設縱橫向剪刀撐，一般以每隔四排為宜，傾斜角度為45°～60°，剪刀撐用3 m和6 m鋼管搭配使用；支架拼裝時用線墜或水平尺控制立桿的垂直度，防止立桿偏心受力。頂托及底托外露部分不超過20 cm，自由端超過30 cm長的桿件要增加水平桿鎖定；頂托螺扣伸出長度不大于20 cm；縱向方木（或鋼管）接頭不能有空隙，且不能懸空，若有空隙用扒釘十字交叉連接，大方木間用木楔塞緊，且用釘子頂牢；若有懸空可采用不小于1.5 m長的10×10 cm方木兩端支撐在頂托上，且方木間用扒釘連接。縱向鋼管間若有空隙，用粗鋼筋焊接或用直扣件將兩鋼管連接成一體，鋼管接頭布置必須錯開；橫向方木接頭采用搭接并用鐵釘聯結（搭接方木接頭置于頂托范圍）。

3.1.2 貝雷支架安裝施工技術

①施工流程。準備工作→場地平整→施工放樣→插大φ530鋼管→立φ530鋼管→鋼管支柱加固→架設2I32a工字鋼→貝雷拼裝→架設貝雷縱梁→布置[20槽鋼分配梁→箱粱底模鋪設→安裝側模板。

②操作要點如下：

測量定位是貝雷架搭設的首要工作，必須準確并嚴格按照貝雷架方案要求將貝雷架基礎位置、鋼管立柱位置在現場測設出來，作為現場施工的依據。

貝雷架基礎施工中應重點關注地基承載力情況，可以采取輕型觸探儀對地基承載力進行必要的檢測，若承載力不能滿足要求可以采取調整基礎大小、對軟弱地基進行換填等方式進行處理。

鋼管立柱要按設計位置進行架設，鋼管立柱要和上下鋼板點焊，接觸面不能有縫隙，必要時可在上鋼板處加限位措施。鋼管橫向加固采用10號槽鋼，要求滿焊。

將兩件12 m長的32 a工字鋼用1 cm厚鋼板按1.2 m間距在內側焊成一組再吊裝，如果工字鋼與鋼管之間有縫隙，要用鋼板墊實。鋼板厚度不得小于3 mm。

貝雷架基礎混凝土澆筑并養護達到預定強度后，開始安裝鋼立柱。鋼立柱與基礎上所埋設的埋件滿焊固定，要求焊縫飽滿，焊縫表面光滑、無夾渣、無焊瘤、無氣孔，焊縫經檢查合格后及時涂刷防銹漆做好防銹保護。鋼立柱安裝時還應嚴格控制立柱垂直度，在立柱安裝的同時，及時安裝立柱間斜撐支撐以保證立柱的整體性能。

縱向承重梁直接承受貝雷片傳遞來的荷載，同時將荷載傳遞給鋼立柱。承重梁焊接于立柱頂端板上。

在貝雷片安裝就位前，應對立柱、橫梁支撐體系驗收，對焊縫、貝雷架鋼管立柱及承重梁等進行檢查，驗收合格后方可安裝貝雷片。貝雷片在現場組拼成組后整體吊裝就位，每組由2～3片貝雷片采用支撐架連接而成。貝雷片間距及片數嚴格按照既定方案實施。

4 結 語

在城市橋梁的建設中，受城市原有地形地貌、交通疏導、施工場地等條件限制，橋梁結構多由立體曲線構成。現澆箱梁的形式符合空間曲線的彎扭特性及輪廓特性，以及有不必設置預制場等好處。經實踐證明，本工程通過采取碗扣式支架聯合貝雷支架技術措施，并周密組織，精心施工在整個施工過程中，本支撐系統穩定可靠，未發生質和安全事故，滿足設計要求。可為今后同類結構施工提供有益的參考。

參考文獻：

[1] 王彥輝.碗扣式滿堂支架在現澆混凝土連續箱梁施工中的應用[J].交通標準化，2010，（7）.

[2] 張偉，董偉，劉劍勇.軟弱基礎鋼管貝雷支架施工技術[J].高速鐵路技術，2010，（5）.