桥梁现浇箱梁模板施工技术探讨

桥梁现浇箱梁模板施工技术探讨

摘 要：文章以厦门集美北路（集灌路—中州路段）碧溪桥为例，对桥梁现浇箱梁模板、支架施工技术进行探讨。可为类似工程施工提供参考。

关键词：桥梁模板；碗扣满堂支架；贝雷支架；设计施工 1 工程概况

厦门集美北路（集灌路-中州路段）碧溪桥工程桥梁位于路线中心桩号K5+564.39处，路线跨越碧溪河道，碧溪河道规划防洪堤总长约22 km，河面宽70～90 m，两侧有4.5 m宽防洪通道，不允许断流施工。桥梁为预应力砼连续梁桥，跨径为30 m+35 m+30 m=95 m，两幅桥布置。梁体为预应力混凝土连续箱梁，标准截面为单箱三室截面，等高梁高度为1.8 m，单幅顶宽19.7 m，底板宽13.05 m，悬臂长3 m，支点附近变厚，桥面横坡通过设置墩（台）顶垫块高度而成。顶板厚25 cm，底板中间段为25 cm，横梁端部段过度到50 cm。腹板厚度：跨中部分为50 cm横梁端部过度到75 cm（见图1）。

2 设计特点

全桥共两联三孔，跨径布置为：30+35+30=95 m，其中0#～1#采用碗扣满堂支架，1#～2#采用钢管贝雷支架，2#～3#采用碗扣满堂支架。模板采用：全木结构底模，钢木结构侧模，全木结构内模，木楔卸落。现分别选择30 m跨碗扣满堂支架和35 m跨钢管贝雷支架（桥宽19.7 m）进行验算。

2.1 模板计算

2.1.1 10×10 cm底模、侧模板纵向方木验算

①荷载。

底模纵向方木间距30 cm，故每根承受0.3 m宽度范围荷载，按横向每0.3 m宽度计算。

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。

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

振捣砼时产生的荷载2.0 kN/m2，q4=2.0×0.3=0.6 kN/m。

②强度验算。

计算模式：按2跨连续梁计算（见图2）。

强度检算分为两种情况。

其一，组合I，施工荷载按均布荷载时：

支点B弯矩最大。

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。

满足要求。

其二，组合II，施工荷载按集中荷载时：

支点B弯矩最大。

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。

满足要求。

③挠度验算。

荷载组合：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。

满足要求。

2.1.2 10×15 cm横向方木验算

根据支架设计图，实体横隔板下的横向方木受力最大，采用10×15 cm方木间距80 cm，梁高最大高度为1.8 m，故取此处方木进行验算。横向方木长度不小于3.2 m。

①荷载。

横向方木间距90 cm，故每根承受0.9 m宽度范围荷载，按纵向每0.9 m宽度计算。

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

砼自重：q2=1.8×0.9×26.0=42.12 kN/m。

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

振捣砼时产生的荷载2.0 kN/m2，q4=2.0×0.9=1.8 kN/m。

②强度验算。

计算模式：木楔间距按60 cm排列计算，按4跨连续梁计算（见图3）。

强度检算：支点C处弯矩最大。

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。

满足要求。

挠度验算为：

荷载组合：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。

满足要求。

2.2 碗扣式钢管满堂支架计算

2.2.1 荷载碗扣支架立杆布置分为以下两种情况：在箱梁横隔梁、腹板等实体立杆间距最大为60×90 cm，水平步距为120 cm；悬臂板及空箱部位立杆间距为90×90 cm，水平步距为120 cm。

底模重：6.67 kN/m/19.7=0.339 kN/m2。

侧模重：6.87 kN/m/19.7=0.348 kN/m2。

内模重：7.36 kN/m/19.7=0.374 kN/m2。

人群及工作荷载：1 kN/m2。

振捣砼时产生的荷载取：2 kN/m2。

①在箱梁横隔梁、腹板等实体立杆间距最大为60×90 cm处支架以上模板体系荷载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。

人群及工作荷载P3=1×0.6×0.9=0.54 kN。

振捣砼时产生的荷载P4=2×0.6×0.9=1.08 kN。

荷载组合：P=P1+P2+P3+P4=27.75 kN<[N]=30 kN。

满足规范要求。

②悬臂板及空箱部位立杆间距为90×90 cm处支架以上模板体系荷载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。

人群及工作荷载P3=1×0.9×0.9=0.81 kN。

振捣砼时产生的荷载P4=2×0.9×0.9=1.62 kN。

荷载组合：P=P1+P2+P3+P4=16.36 kN<[N]=30 kN。

满足规范要求。

2.2.2 强度验算

由以上荷载比较可知，以第一种荷载情况控制计算。

①立杆计算长度。

水平步距0.9 m，在箱梁横隔板、腹板等实体部位加密至0.6m。

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）第5.6.2条：Lo=h+2a=1.2+0.3×2=1.80 m。

②强度和稳定验算。

σa=N/φAo。

λ=lo/r=180/1.58=114。

查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）。

φ=0.489。

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

满足规范要求。

2.3 贝雷桁架整跨验算（总跨受力简图见图4）

q1、q2、q3、q4、q5、q6为贝雷上砼、模板和支架自重及荷载。A、B、C、D四点为四排钢管立柱。

2.3.1 荷载

砼容重取r砼=26 kN/m3。

F点墩旁1.0 m范围内：

Wf1=（26.299×1.0）×26÷1.0=683.77 kN/m。

墩旁1.0m处：

Wd1=17.73×26=460.98 kN/m。

跨中处：

Wc1=12.615×26=328.0 kN/m。

2.3.2 强度验算

①单片贝雷片承受弯矩：M=11 564.22×1.2÷22=630.77 kN·m<[M]=788.2 kN·m。

满足要求。

式中，[M]为单片贝雷片容许弯矩。

②单片贝雷片承受剪力。

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

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

满足要求。

式中，[Q]为单片贝雷片容许剪力。

③挠度计算。CD跨15 m贝雷纵梁最大挠度（参考路桥施工计算手册p741简支梁第4种荷载和p743第八种荷载叠加）：

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。

则：fmax<[f]。

满足规范要求。

3 模板、支架施工技术

3.1 模板、支架安装施工工艺

3.1.1 碗扣式满堂支架安装施工技术

①搭设之前预先检查碗扣件，不得使用以有挖瘪、弯曲、腐蚀等以及有损伤和明显缺陷的部件。碗扣的销子必须使用专用的销子。检查碗扣件的材质说明书，是否符合规定。支架搭拼的顺序应逐孔搭拼。搭拼时应挂线以控制标高及线型。

②碗扣式支架在搭设中必须在顺桥向和横桥向设置抗风剪刀撑，顺桥向和横桥向间距均按2 m每道设置，剪刀撑斜杆与地面成45°夹角，支架底与垫层接触面需稳固，钢管之间连接必须满足支架搭设要求。

③拼装注意事项。碗扣支架搭设之前，先按技术放线布置好底托，然后搭拼支架。第一层拼好后，必须由工程技术人员抄平检查平整度，如高差不符合要求，必须用底托调平。在立杆上必须加设纵横向剪刀撑，一般以每隔四排为宜，倾斜角度为45°～60°，剪刀撑用3 m和6 m钢管搭配使用；支架拼装时用线坠或水平尺控制立杆的垂直度，防止立杆偏心受力。顶托及底托外露部分不超过20 cm，自由端超过30 cm长的杆件要增加水平杆锁定；顶托螺扣伸出长度不大于20 cm；

纵向方木（或钢管）接头不能有空隙，且不能悬空，若有空隙用扒钉十字交叉连接，大方木间用木楔塞紧，且用钉子顶牢；若有悬空可采用不小于1.5 m长的10×10 cm方木两端支撑在顶托上，且方木间用扒钉连接。纵向钢管间若有空隙，用粗钢筋焊接或用直扣件将两钢管连接成一体，钢管接头布置必须错开；横向方木接头采用搭接并用铁钉联结（搭接方木接头置于顶托范围）。3.1.2 贝雷支架安装施工技术

①施工流程。准备工作→场地平整→施工放样→插大φ530钢管→立φ530钢管→钢管支柱加固→架设2I32a工字钢→贝雷拼装→架设贝雷纵梁→布置[20槽钢分配梁→箱粱底模铺设→安装侧模板。

②操作要点如下：

测量定位是贝雷架搭设的首要工作，必须准确并严格按照贝雷架方案要求将贝雷架基础位置、钢管立柱位置在现场测设出来，作为现场施工的依据。

贝雷架基础施工中应重点关注地基承载力情况，可以采取轻型触探仪对地基承载力进行必要的检测，若承载力不能满足要求可以采取调整基础大小、对软弱地基进行换填等方式进行处理。

钢管立柱要按设计位置进行架设，钢管立柱要和上下钢板点焊，接触面不能有缝隙，必要时可在上钢板处加限位措施。钢管横向加固采用10号槽钢，要求满焊。

将两件12 m长的32 a工字钢用1 cm厚钢板按1.2 m间距在内侧焊成一组再吊装，如果工字钢与钢管之间有缝隙，要用钢板垫实。钢板厚度不得小于3 mm。

贝雷架基础混凝土浇筑并养护达到预定强度后，开始安装钢立柱。钢立柱与基础上所埋设的埋件满焊固定，要求焊缝饱满，焊缝表面光滑、无夹渣、无焊瘤、无气孔，焊缝经检查合格后及时涂刷防锈漆做好防锈保护。钢立柱安装时还应严格控制立柱垂直度，在立柱安装的同时，及时安装立柱间斜撑支撑以保证立柱的整体性能。

纵向承重梁直接承受贝雷片传递来的荷载，同时将荷载传递给钢立柱。承重梁焊接于立柱顶端板上。

在贝雷片安装就位前，应对立柱、横梁支撑体系验收，对焊缝、贝雷架钢管立柱及承重梁等进行检查，验收合格后方可安装贝雷片。贝雷片在现场组拼成组后整体吊装就位，每组由2～3片贝雷片采用支撑架连接而成。贝雷片间距及片数严格按照既定方案实施。

4 结 语

在城市桥梁的建设中，受城市原有地形地貌、交通疏导、施工场地等条件限

制，桥梁结构多由立体曲线构成。现浇箱梁的形式符合空间曲线的弯扭特性及轮廓特性，以及有不必设置预制场等好处。经实践证明，本工程通过采取碗扣式支架联合贝雷支架技术措施，并周密组织，精心施工在整个施工过程中，本支撑系统稳定可靠，未发生质和安全事故，满足设计要求。可为今后同类结构施工提供有益的参考。

参考文献：

[1] 王彦辉.碗扣式满堂支架在现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J].交通标准化，2010，（7）.

[2] 张伟，董伟，刘剑勇.软弱基础钢管贝雷支架施工技术[J].高速铁路技术，2010，（5）.