現澆箱梁模板與支架設計分析

鄭雪偉 陳青

摘 要：伴隨我國經濟騰飛，人民生活得到大幅提升，各大中型城市私家車保有量迅猛增加，導致上下班高峰期交通堵塞成了常態。為了解決城市道路擁堵問題，從施工難度、建設費用分析城市高架通道具有較大優越性。在修建過程中高架橋模板和支架支撐體系的質量對工程安全性影響很大，因此必須加強對現澆箱梁模板和支架的設計分析。

關鍵詞：現澆箱梁；模板設計；支架安裝；質量控制

前言

隨著我國加快高速公路建設，橋梁建設增多，現澆箱梁因為適應性強將被更多使用。在實際工程實施過程中支架設計出現安全系數偏小，斜撐和剪力撐設置不合理，產生位移變形和模板缺陷、模板不牢等問題[1]，對工程質量造成隱患，引發安全問題。本文對現澆箱梁的模板以及支架設計進行分析，提高工程建設質量。

1 支架分類

按照構造形式不同，可以將現澆梁支架分為支柱式、梁式及梁柱式。立柱式支架構造簡單，經常用于小跨徑橋梁。支架由排架、縱梁等構成，縱梁下通常設置卸落裝置。梁式支架兩側以立柱支撐，頂部有承受模板的承重梁，依據橋梁跨徑承重梁可使用工字梁、鋼板梁或者鋼析架[2]。梁柱式支架由于可在中間加設立柱，因此可用于大跨徑橋梁。

2 現澆箱梁支架設計

以杭州之浦路互通320國道連續箱梁為例進行設計。此工程采用滿布式碗扣支架，支架基礎分層夯實整平。

2.1 支架總體布置

支架的設計必須能夠承受施工荷載。根據梁要承受的總荷載、立桿所支撐面積及承受載重，計算出立桿安全經濟的步距。本工程中計算出立桿在橋梁跨中處橫向間隔0.9m，順橋0.9m，橫桿步距1.2m，計算受力滿足要求。為便于支架安裝拆卸和調整高度，在立桿上下均設置調整承托。使用普通扣件鋼管調正碗扣支架和箱梁板面，經由扣件式鋼管連接斜撐、平桿成為整體。縱肋條以剛性連接木接頭，盡量固定于混凝土墩，并設一些使用轉角以及扣件式鋼管的剪刀撐，從而增加支架縱向穩定性。橫向頂托支撐使用間距90cm的10cm*15cm的方木。同時支架兩側設計1m寬人行道，并以安全網擋護。

2.2 地基處理

為確保工程質量，必須清理干凈場地內的淤泥、雜物，必要時分層換填好土并整平后進行壓實，壓實度要達到規范要求。回填材料可采用建筑垃圾或者灰土，通過整平、碾壓達到對地基的加固。接著澆筑15～20cmC15水泥混凝土對其進行硬化處理，覆蓋彩條布養護處理。地基面要確保橫坡度為2～4%，且在支架外圍順著橋梁方向設置排水溝槽及時將降水排出。由于做支撐用的支柱要承受較大的荷載作用，應該安放枕木等達到擴大基礎受力面積的目的。

2.3 支架搭設

地基處理合格，用水泥砂漿進行找平后，沿橫向鋪設10cm*10cm方木。支架可以在底部墊有150mm*210mm*8mm規格鋼板的WDJ碗扣式支架，并將支架底部承重均座置于方木上。通過計算得出順著橋梁方向支撐部件的間距設為120cm，垂直橋向以90cm設為間距。一般情況下需要加密橫梁和腹板位置的支架，不改變其橫向間距但縱向間距可以調整為60cm。上下層之間設置橫桿間距限制為120cm以內，而且至少使用兩層橫桿連接單根立桿。

沿著橋梁方向應通長設置一道間隔4.5m的剪力撐，而垂直橋梁方向剪力撐要相距三跨設置，從而強化找呢哥哥體系的穩定性。同時剪力撐相交支架立桿和水平桿的位置安裝轉口數量要高于85%。最后為了安全施工，必須設置防護欄，采取加固桿件等措施。支架頂部高度可以通過安裝可以調節的頂托控制，頂托變化高度使橫向布置的10cm*10cm方木受力均勻。橫向方木可以亦設置間隔20cm的10cm*10cm耙釘釘牢的方木。需要注意的是，為使架子上端穩定牢靠，可調頂托高度浮動需以30cm為上限。

2.4 支架預壓

在支架設計時，應該將梁自重、地面沉降和支架變形等因素考慮進來，在對底模標高粗調后應使用砂袋或者水袋施以大于梁自重的荷載進行預壓[3]。預壓時間可以由地質狀況、梁重與支架類型等經現場預壓試驗結果判定，一般在2～3天左右，最終使支架不會發生沉降。

3 現澆箱梁模板設計

箱梁的模板包括底模、內模、外模和端模、堵頭板。外模會使用完整的鋼模，一般由專業模板加工廠制作，待檢驗合格運至現場安裝。底模、內模以及端模可以由竹膠板與方木拼接。

3.1 設計方法

現澆箱梁的底模板以竹膠板鋪設，厚度為1.5cm，縱向加勁肋使用方木，規格為10cm*10cm，背楞間距設為0.6m或0.9m，選擇工14安放在滿堂支架頂托。側模面板使用竹膠板以及肋部使用方木、背楞布置安放與底模情況相同。內模可使用厚度為1.5cm的舊竹膠板。為使竹膠板安裝穩固，需要在其接縫位置設置小方木從而整平板面。

對于滿堂支架的橫桿和立桿，可以設置鋼管，規格為φ48-3.5mm，并使用頂托作為支架和背楞的體系支撐。使用三維有限元軟件對模板和支架建立有限元軟件模型，從而驗算初始設計的模板以及支架體系受力狀況。

3.2 材料參數

模板和支架所使用的不同材料說明及其參數見表1。

3.3 箱梁模板和支架模型建立

3.3.1 模型建立

以初始設計的現澆箱梁模板和支架結構形式及尺寸大小為基礎，使用邁達斯（MIDAS）有限元軟件創建箱梁模板和支架的體系模型。

在使用有限元軟件所建立的模型中，以梁單元模擬整個體系的支架、木肋以及背楞，通過4節點板單元模擬面板以分析其受力。實體工程中支架、木肋以及背楞和面板之間的支撐依靠存在如下關系：背楞靠支架支持，背楞憑借木肋支撐，面板由木肋提供支持，在這些支撐關系中都是處于單純受力狀態。因此對模型中各構件的受力情況進行分析時，涉及到不同構件之間的支撐關系通過僅受壓彈性連接來模擬，將支撐剛度視為無限大。

3.3.2 設計荷載

箱梁模板需要承受梁自重、結構和施工荷載作用，包括澆筑混凝土的壓力，施工中產生的沖擊荷載等，設計時必須對不同荷載的組合情況進行分析。最后通過有限元軟件的計算，對不同荷載組合作用下模板底、頂部和木肋底、頂面應力，位移以及背楞、支架應力、位移進行驗算，確保設計體系受力均滿足規范要求。

4 結束語

現澆箱梁施工中加強對模板和支架的質量控制，能夠確保工程結構幾何尺寸、高程標準、外觀質量以及整體強度、剛度滿足橋梁設計要求，確保整體工程質量優良。而加強模板和支架設計分析，可以為后期施工可供科學合理的理論參考，從而取得良好的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]李浩.支架現澆預應力混凝土連續箱梁橋施工控制技術[J].長安大學，201l，2011，15（6）.

[2]羅端高，郭結義.高箱梁模板支架設計及施工技術[J].公路工程，2011，36（2）：133-136.

[3]張峰.現澆箱梁滿堂支架施工安全性分析[J].交通標準化，2012（11）：120-122.