深圳地鐵高架區間現澆箱梁模板外排架的比選

中鐵港航局二公司 廣州 020

摘要：本文針對深圳地鐵高架區間箱梁施工中采用了不同箱梁外排架結構的現狀，通過對兩種不同模板外排架進行內力分析和材料用量比較，比選出了使用性和經濟性較好的結構形式。

關鍵詞：地鐵；箱梁施工；邁達斯；模板外排架

1 引言

深圳是中國大陸地區繼北京、天津、上海、廣州后第5個擁有地鐵系統的城市?，F今的深圳地鐵共有5條線路、131座車站、總長177公里的運營線路，構成了覆蓋深圳市五個市轄行政區的地鐵網絡，其中的地鐵高架區間成為了這座城市的觀光線。然而在地鐵高架區間施工過程中由于不同施工單位對臨時設施的設計理念不一樣，現澆箱梁的支架、跨路口鋼管支撐架、模板外排架等往往有不同的結構形式。

本文針對地鐵5號線大塘高架區間和地鐵11號線塘馬高架區間施工中采用了不同的箱梁模板外排架（圖1、圖2所示）這一現狀，通過受力分析和材料用量比較，比選出了使用性和經濟性較好的結構形式。

圖1：地鐵5號線大塘高架區間箱梁模板外排架圖（類型1）

圖2：地鐵11號線塘馬高架區間箱梁模板外排架圖（類型2）

2 結構分析

2.1荷載計算

按《公路橋涵施工技術規范》（JTG T F50-2011）以及《路橋施工計算手冊》，計算側模板排架時應考慮模板排架自重、新澆筑的鋼筋混凝土結構物的重力、振搗混凝土時產生的振動荷載以及新澆筑的混凝土對側面模板的壓力。

2.1.1 模板及排架自重，組合鋼模取，排架取自重。

2.1.2 新澆筑的鋼筋混凝土結構物的重力，取。

2.1.3 振搗混凝土時產生的振動荷載，取。

2.1.4 模板的最大側壓力的計算

新澆混凝土作用于模板的最大側壓力，按下列公式計算，并取其中的較小值：

（D-1）

（D-2）

式中： -- 混凝土的重力密度，??； -- 新澆混凝土的初凝時間，按現場實際值取約7.0小時；-- 混凝土澆筑速度（）；-- 混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（2m）；-- 外加劑影響修正系數，取1.2； -- 混凝土坍落度影響修正系數，取1.15。

根據以上兩個公式計算，取較小值作為新澆筑混凝土對模板的最大側壓力 P；

取較小值P=48.0kPa作為箱梁側模部分計算荷載標準值。

有效壓力高度為：

2.2 建立有限元模型

模板外桁架采用型鋼組合，采用MIDAS CIVIL2010 建立模型計算其強度和剛度，兩種模板外排架模型分別如下圖3、圖4所示：

圖3：大塘箱梁模板外排架模型圖 圖4：塘馬箱梁模板外排架模型圖

2.3 強度計算

通過有限元分析，兩種結構形式各構件的應力分布如下圖5、圖6所示：

圖5：大塘箱梁模板外排架應力圖 圖6：塘馬箱梁模板外排架應力圖

由上圖5可知，類型1的最大應力為130.3 MPa < 215MPa，強度安全儲備系數為1.65，由上圖6可知，類型2的最大應力為115.0MPa < 215MPa，強度安全儲備系數為1.87。

2.4 剛度計算

通過有限元分析結構的位移，兩種結構形式各構件的位移分布如下圖7、圖8所示：

圖7：大塘箱梁模板外排架位移圖 圖8：塘馬箱梁模板外排架位移圖

由上圖7可知，類型1的最大位移為1.05mm，由上圖8可知，類型2的最大位移為0.53mm，剛度均滿足的要求。

3 材料用量比較

根據排架設計圖紙可知，單片排架的工程數量如下表1所示：

表1：模板外排架鋼材數量表

序號排架類型材料規格材料數量（m）重量合計（kg）

1大塘箱梁模板外排架槽1017.86178.6

2塘馬箱梁模板外排架槽1016.7167.0

4 結論

通過以上分析可知，兩種結構均能滿足施工要求，但經過比較可發現塘馬箱梁模板外排架的安全儲備系數高、剛度好且材料用量少，在使用性和經濟性方面具有優勢。

參考文獻：

[1]《公路橋涵施工技術規范》（JTG T F50-2011）

[2]《鋼結構設計規范》（JTG/T F50 -2011）