跨河混凝土箱梁的排架与模板施工要点

跨河混凝土箱梁的排架与模板施工要点混凝土箱梁有结构整体性好，强度高，外形美观，桥下可利用空间大等优点，目前在大型立交桥中的应用日益广泛。但由于其施工时混凝土结构完全现浇，跨河施工又有导流问题，因此对支撑体系的要求较高，需要精心设计排架和模板，以保证整个箱梁的施工质量。工程概况某铁路专用线立交主路桥全长为395.3米，共12跨，其中1#～4#轴为预应力混凝土箱梁结构，跨某，桥轴线与河道中心线斜交，由南侧箱梁及北侧箱梁组成。南侧箱梁1#墩至2#墩长度35米，2#墩至3#墩箱梁长42米，3#墩至4#墩箱梁长21.3米,箱梁为一箱三室,箱梁总长度为98.3米，混凝土量为2422立方米。北侧箱梁与南侧箱梁反对称。2.施工导流某桥箱梁部分跨某与其斜交，现浇混凝土施工需要在河底搭设满堂红排架，因此就需要进行施工导流。经分析比较，最后确定在某右岸挖导流沟进行导流。导流沟长200米，底宽4.5米，一般段边坡1：1，垭口段边坡1：0.8，纵坡4/10000，沟内进行衬砌和防渗处理。导流沟过流能力为60立方米/秒。考虑到某汛期流量较大，为防止来水较多时导流沟过流能力不足，在河道中挖导流沟，河中导流沟设计过流能力为20立方米/秒。由于河中还要搭设排架，导流沟断面设计成矩形，宽度要尽可能小。经分析计算，确定河中导流沟方案为：在河中设12米宽的导流方沟，方沟与箱梁桥正交。两边为重力式砖墙，中间为50砖墙，墙长40米，高3.5米。重力式砖墙外回填灰土，灰土重量比为石灰：黏土=2：8。砖墙顺沟方向每10米设一道宽2厘米的缝，内填油板，缝外抹20厘米宽1厘米厚防水砂浆。沟底为15厘米厚C20混凝土，下卧20厘米厚砂砾料。详见下图：3．排架由于河中有导流方沟，因此河底的排架就分为在导流沟上搭设排架和在河底地基上搭设排架两种形式。导流方沟上架设30号工字钢，上铺20×20厘米木方子，将碗扣架立杆支撑在木方子上。工字钢间距为133厘米，原则是使铺在其上的4米长木方子不能有悬臂，即每根4米长木方子下有4根工字钢，木方子两端刚好支撑在工字钢上。木方子间距为1.2米，等于其上面的碗扣架立杆的纵向间距。根据方沟底高程和这部分的设计箱梁底高程确定此部分立杆高度为7.2米。导流方沟以外的部分，需大量进行土方回填，回填土每30厘米一层分层用振动碾碾压，墩柱周围用蛙夯夯实。回填土上铺30厘米二灰砂砾，以满足地基承载力要求。二灰砂砾每15厘米一层碾压，压实度95%以上。为保证与桥面高程一致，地基处理过程中，应控制横坡和纵坡的起坡点，纵坡西低东高，坡度2%，横坡1.5%，以主桥中线向两边下降。根据设计箱梁底高程（西低东高）确定方沟西侧立杆高度为7.2米，东侧立杆高度为8.4米。地基处理完成后，顺桥向铺20×5厘米大板，上面横桥向铺10×10厘米木方子，间距等于立杆顺桥向间距（1.2米，横梁处加密为0.9和0.6米），将碗扣架底座支在木方子上。碗扣架立杆横桥向间距0.9米。施工预留支架沉降，中跨为3厘米，边跨为2厘米。箱梁排架支撑示意图如下：4．模板箱梁模板分为底模、侧模、中心翼板和箱室内模几种形式。底模：碗扣架顶托上横桥向垫10×15厘米木方子，上面顺桥向摆放10×10厘米木方子。顺桥向木方子间距（在非横梁段）边肋板处为15厘米，中肋板处为20厘米，箱室底板处为30厘米，在横梁段顺桥向木方子间距20×20厘米（间距指中到中距离）。顺桥向木方子上铺1厘米厚竹胶板作为底模。侧模及中心翼板预先加工框架，然后贴竹胶板。侧模示意图如下：中心翼板示意图如下：由于箱梁较重，为减小排架和模板的受力，降低施工难度，箱梁分两期浇筑。一期浇筑到底面以上1.35米处，二期浇筑其余部分。因此箱梁的箱室内模分一期和二期两种形式。箱室一期内模采用竹胶板，用5厘米厚大板、10×10木方子通过钢支撑固定，底部采用木楔子，以浇筑出箱室底部的斜面。示意图如下：在一期混凝土面上进行二期模板支护。二期模板采用钢模板，用10×10木方子支撑。示意图如下：5．排架、模板的设计要点上文中碗扣架立杆间距、横桥向与顺桥向木方子的间距及截面大小都是以现有材料的规格为依据，根据材料力学的方法进行试算后最终选定的。下面以最终确定的排架布置方案来验算一下其强度及稳定是否符合要求，从而说明排架、模板设计的主要计算方法。（1）排架的内力计算。由于边肋板处的排架承受的荷载较大，这里只验算边肋板处的排架。立杆钢管每区格面积为1.2×0.6=0.72m2，立杆钢管D=48mm，t=3mm，截面积S=424m2，回转半径i=（d2+d12）0.5/4=（482+422）0.5/4=15.9mm按强度计算立杆的受压应力，σ=N/A钢筋混凝土重0.72×1.8×2.4×9.8=30.48KN，考虑到施工荷载及模板支架的自重N=30.48×1.2=36.6KN则有σ=N/A=36.6×1000/424=86.3N/mm2<[σ]=190N/mm2，立杆强度满足要求。按稳定性计算立杆的受压应力，σ=N/（φA）立杆每60厘米设有一道横杆，为安全计，按L=1.2米计算长细比λ=L/i=1.2×1000/15.9=113.2，查表得稳定系数φ=0.662则有σ=N/（φA）=36.6×1000/（0.662×424）=130.4N/mm2<[σ]=190N/mm2，立杆稳定性满足要求。（2）底模的内力计算。模板、钢筋及施工荷载折算为0.1米厚的混凝土，即中肋板处按1.0+0.1=1.1米厚计，室底板按0.18+0.1=0.28米计，边肋板处按1.35+0.1=1.45米计。弯距和挠度均取简支梁有关公式。这里以箱梁中肋板处为例，计算顺桥向木方子间距20厘米是否满足竹胶板（底模）的强度和刚度要求。计算简图如下：箱梁中肋板处的荷载q=1.1×1×2400×9.8/1000=25.872N/mm弯距M=ql2/8=25.872×2002/8=129360N·mmσ=M/W=129360/16700=7.75N/mm2<[σ]=60N/mm2，（其中W为竹胶板的截面抵抗距）fmax=5ql4/（384EI）=5×25.872×2004/（384×5000×83000）=1.3mm<[fmax]=3mm，（其中E和I分别为竹胶板的弹性模量和惯性距）所以，中肋板处顺桥向木方子间距20厘米满足要求。其余部分的验算可按照此方法进行，这里不再赘述。（3）侧模板内力计算。首先计算模板侧压力。根据《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（GBJ204-83）中提出的新浇筑混凝土作用在模板上的最大侧压力计算公式如下：Pm=4+1500KsKwV1/3/(T+30)与Pm=25H取两者中的较小值。式中Pm--新浇筑混凝土的最大侧压力（KN/m2）T--混凝土的入仓温度（℃）H--混凝土侧压力计算位置处至新灌注混凝土顶面的总高度（m）Ks--混凝土塌落度影响修正系数。当塌落度小于30mm时取0.85；50~90mm时取1.0；110~150mm时取1.15；Kw--外加剂影响修正系数。不掺加外加剂时Kw=1；掺加具有缓凝作用的外加剂时Kw=1.2；V--混凝土的浇筑速度（m/h）取=15℃，Ks=1.15,Kw=1.2,V=1m/h,=1.45得Pm=50或Pm=36.25，取较小值为Pm=36.25KN/m2。有效压头高度为1.45米，则侧压力P=21.1KN。对拉螺栓φ16的应力为σ=P/A==105N/mm2<[σ]=