跨河混凝土箱梁的排架與模板施工要點(diǎn)

跨河混凝土箱梁的排架與模板施工要點(diǎn)混凝土箱梁有結(jié)構(gòu)整體性好，強(qiáng)度高，外形美觀，橋下可利用空間大等優(yōu)點(diǎn)，目前在大型立交橋中的應(yīng)用日益廣泛。但由于其施工時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)完全現(xiàn)澆，跨河施工又有導(dǎo)流問題，因此對(duì)支撐體系的要求較高，需要精心設(shè)計(jì)排架和模板，以保證整個(gè)箱梁的施工質(zhì)量。工程概況某鐵路專用線立交主路橋全長為395.3米，共12跨，其中1#～4#軸為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，跨某，橋軸線與河道中心線斜交，由南側(cè)箱梁及北側(cè)箱梁組成。南側(cè)箱梁1#墩至2#墩長度35米，2#墩至3#墩箱梁長42米，3#墩至4#墩箱梁長21.3米,箱梁為一箱三室,箱梁總長度為98.3米，混凝土量為2422立方米。北側(cè)箱梁與南側(cè)箱梁反對(duì)稱。2.施工導(dǎo)流某橋箱梁部分跨某與其斜交，現(xiàn)澆混凝土施工需要在河底搭設(shè)滿堂紅排架，因此就需要進(jìn)行施工導(dǎo)流。經(jīng)分析比較，最后確定在某右岸挖導(dǎo)流溝進(jìn)行導(dǎo)流。導(dǎo)流溝長200米，底寬4.5米，一般段邊坡1：1，埡口段邊坡1：0.8，縱坡4/10000，溝內(nèi)進(jìn)行襯砌和防滲處理。導(dǎo)流溝過流能力為60立方米/秒。考慮到某汛期流量較大，為防止來水較多時(shí)導(dǎo)流溝過流能力不足，在河道中挖導(dǎo)流溝，河中導(dǎo)流溝設(shè)計(jì)過流能力為20立方米/秒。由于河中還要搭設(shè)排架，導(dǎo)流溝斷面設(shè)計(jì)成矩形，寬度要盡可能小。經(jīng)分析計(jì)算，確定河中導(dǎo)流溝方案為：在河中設(shè)12米寬的導(dǎo)流方溝，方溝與箱梁橋正交。兩邊為重力式磚墻，中間為50磚墻，墻長40米，高3.5米。重力式磚墻外回填灰土，灰土重量比為石灰：黏土=2：8。磚墻順溝方向每10米設(shè)一道寬2厘米的縫，內(nèi)填油板，縫外抹20厘米寬1厘米厚防水砂漿。溝底為15厘米厚C20混凝土，下臥20厘米厚砂礫料。詳見下圖：3．排架由于河中有導(dǎo)流方溝，因此河底的排架就分為在導(dǎo)流溝上搭設(shè)排架和在河底地基上搭設(shè)排架兩種形式。導(dǎo)流方溝上架設(shè)30號(hào)工字鋼，上鋪20×20厘米木方子，將碗扣架立桿支撐在木方子上。工字鋼間距為133厘米，原則是使鋪在其上的4米長木方子不能有懸臂，即每根4米長木方子下有4根工字鋼，木方子兩端剛好支撐在工字鋼上。木方子間距為1.2米，等于其上面的碗扣架立桿的縱向間距。根據(jù)方溝底高程和這部分的設(shè)計(jì)箱梁底高程確定此部分立桿高度為7.2米。導(dǎo)流方溝以外的部分，需大量進(jìn)行土方回填，回填土每30厘米一層分層用振動(dòng)碾碾壓，墩柱周圍用蛙夯夯實(shí)?；靥钔辽箱?0厘米二灰砂礫，以滿足地基承載力要求。二灰砂礫每15厘米一層碾壓，壓實(shí)度95%以上。為保證與橋面高程一致，地基處理過程中，應(yīng)控制橫坡和縱坡的起坡點(diǎn)，縱坡西低東高，坡度2%，橫坡1.5%，以主橋中線向兩邊下降。根據(jù)設(shè)計(jì)箱梁底高程（西低東高）確定方溝西側(cè)立桿高度為7.2米，東側(cè)立桿高度為8.4米。地基處理完成后，順橋向鋪20×5厘米大板，上面橫橋向鋪10×10厘米木方子，間距等于立桿順橋向間距（1.2米，橫梁處加密為0.9和0.6米），將碗扣架底座支在木方子上。碗扣架立桿橫橋向間距0.9米。施工預(yù)留支架沉降，中跨為3厘米，邊跨為2厘米。箱梁排架支撐示意圖如下：4．模板箱梁模板分為底模、側(cè)模、中心翼板和箱室內(nèi)模幾種形式。底模：碗扣架頂托上橫橋向墊10×15厘米木方子，上面順橋向擺放10×10厘米木方子。順橋向木方子間距（在非橫梁段）邊肋板處為15厘米，中肋板處為20厘米，箱室底板處為30厘米，在橫梁段順橋向木方子間距20×20厘米（間距指中到中距離）。順橋向木方子上鋪1厘米厚竹膠板作為底模。側(cè)模及中心翼板預(yù)先加工框架，然后貼竹膠板。側(cè)模示意圖如下：中心翼板示意圖如下：由于箱梁較重，為減小排架和模板的受力，降低施工難度，箱梁分兩期澆筑。一期澆筑到底面以上1.35米處，二期澆筑其余部分。因此箱梁的箱室內(nèi)模分一期和二期兩種形式。箱室一期內(nèi)模采用竹膠板，用5厘米厚大板、10×10木方子通過鋼支撐固定，底部采用木楔子，以澆筑出箱室底部的斜面。示意圖如下：在一期混凝土面上進(jìn)行二期模板支護(hù)。二期模板采用鋼模板，用10×10木方子支撐。示意圖如下：5．排架、模板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)上文中碗扣架立桿間距、橫橋向與順橋向木方子的間距及截面大小都是以現(xiàn)有材料的規(guī)格為依據(jù)，根據(jù)材料力學(xué)的方法進(jìn)行試算后最終選定的。下面以最終確定的排架布置方案來驗(yàn)算一下其強(qiáng)度及穩(wěn)定是否符合要求，從而說明排架、模板設(shè)計(jì)的主要計(jì)算方法。（1）排架的內(nèi)力計(jì)算。由于邊肋板處的排架承受的荷載較大，這里只驗(yàn)算邊肋板處的排架。立桿鋼管每區(qū)格面積為1.2×0.6=0.72m2，立桿鋼管D=48mm，t=3mm，截面積S=424m2，回轉(zhuǎn)半徑i=（d2+d12）0.5/4=（482+422）0.5/4=15.9mm按強(qiáng)度計(jì)算立桿的受壓應(yīng)力，σ=N/A鋼筋混凝土重0.72×1.8×2.4×9.8=30.48KN，考慮到施工荷載及模板支架的自重N=30.48×1.2=36.6KN則有σ=N/A=36.6×1000/424=86.3N/mm2<[σ]=190N/mm2，立桿強(qiáng)度滿足要求。按穩(wěn)定性計(jì)算立桿的受壓應(yīng)力，σ=N/（φA）立桿每60厘米設(shè)有一道橫桿，為安全計(jì)，按L=1.2米計(jì)算長細(xì)比λ=L/i=1.2×1000/15.9=113.2，查表得穩(wěn)定系數(shù)φ=0.662則有σ=N/（φA）=36.6×1000/（0.662×424）=130.4N/mm2<[σ]=190N/mm2，立桿穩(wěn)定性滿足要求。（2）底模的內(nèi)力計(jì)算。模板、鋼筋及施工荷載折算為0.1米厚的混凝土，即中肋板處按1.0+0.1=1.1米厚計(jì)，室底板按0.18+0.1=0.28米計(jì)，邊肋板處按1.35+0.1=1.45米計(jì)。彎距和撓度均取簡支梁有關(guān)公式。這里以箱梁中肋板處為例，計(jì)算順橋向木方子間距20厘米是否滿足竹膠板（底模）的強(qiáng)度和剛度要求。計(jì)算簡圖如下：箱梁中肋板處的荷載q=1.1×1×2400×9.8/1000=25.872N/mm彎距M=ql2/8=25.872×2002/8=129360N·mmσ=M/W=129360/16700=7.75N/mm2<[σ]=60N/mm2，（其中W為竹膠板的截面抵抗距）fmax=5ql4/（384EI）=5×25.872×2004/（384×5000×83000）=1.3mm<[fmax]=3mm，（其中E和I分別為竹膠板的彈性模量和慣性距）所以，中肋板處順橋向木方子間距20厘米滿足要求。其余部分的驗(yàn)算可按照此方法進(jìn)行，這里不再贅述。（3）側(cè)模板內(nèi)力計(jì)算。首先計(jì)算模板側(cè)壓力。根據(jù)《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ204-83）中提出的新澆筑混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力計(jì)算公式如下：Pm=4+1500KsKwV1/3/(T+30)與Pm=25H取兩者中的較小值。式中Pm--新澆筑混凝土的最大側(cè)壓力（KN/m2）T--混凝土的入倉溫度（℃）H--混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新灌注混凝土頂面的總高度（m）Ks--混凝土塌落度影響修正系數(shù)。當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)取0.85；50~90mm時(shí)取1.0；110~150mm時(shí)取1.15；Kw--外加劑影響修正系數(shù)。不摻加外加劑時(shí)Kw=1；摻加具有緩凝作用的外加劑時(shí)Kw=1.2；V--混凝土的澆筑速度（m/h）取=15℃，Ks=1.15,Kw=1.2,V=1m/h,=1.45得Pm=50或Pm=36.25，取較小值為Pm=36.25KN/m2。有效壓頭高度為1.45米，則側(cè)壓力P=21.1KN。對(duì)拉螺栓φ16的應(yīng)力為σ=P/A==105N/mm2<[σ]=