现浇箱梁模板与支架的设计及施工质量控制

1、现浇箱梁模板与支架的设计及施工质量控制 菏泽市双河立交桥是 220 国道与 327国道在菏泽交汇处的十字交通枢 纽工程，该桥为 3 层全互通长条苜蓿叶立交，主要有主桥、引桥、人 行桥等 10 座桥梁组成，其中主桥为 20+28+20=68m 单箱双室现浇后 张法预应力混凝土连续箱梁结构，梁高 1.5m，两侧悬臂均为2m,主 桥宽13m。设计荷载为：汽车一20级，挂车一100，设计行车速度 80km/h。工程于2000年7月开工，2001年10月1日正式竣工通车。 笔者在施工监理工作中， 以控制关键工序为突破口， 在提升总体工程 质量上做了一些工作。 本文将结合双河立交桥主桥的施工实践， 介绍

2、现浇箱梁模板与支架的设计方法和施工质量控制措施， 以便同行们参 考。1 模板与支架的设计和验算1.1 方案选定根据以往施工经验； 结合箱梁的实际尺寸， 模板及支架施工方案选 定如下。支架采用满布式碗扣支架。 支架基础分层夯实整平， 采用三七灰土处 理50cm，横铺5cm厚、25cm宽的方木，用砂浆座实。立杆纵向间 距120cm、横向间距90cm,横杆步距120/90cm。碗扣支架立杆底 部垫钢板，顶部加顶托。顶托上面横向分布 10cm x 10cm方木，间距 20cm，方木上钉竹胶板（厚1cm ）作为底模。翼板和侧模采用10cmx 10cm方木钉成框架作为支撑；框架间距lm，钉5cm厚木板，其

3、上再 钉竹胶板作为侧模和翼板的底模。 箱梁箱室空间较小， 混凝土浇筑后 内模拆除困难，采用 3cm 厚木板刨光配一定的方木作为内模，混凝 土浇筑后不再拆除。考虑到横梁、边腹板处自重较大，立杆间距局部 加密为 60cmx 90cm。考虑到支架的整体稳定性，在纵向每 4.5m 设通长剪刀撑 1 道，横向 每隔 3跨布置剪刀撑 l 道。为便于高度调节，每根立杆顶部配可调顶 托，可调范围30cm。按照施工区处理后的地面高程与梁底声程之差， 采用 LG300、LG180、LG150、LG 120、LG90 等规格的 杆件进行组合安装。1.2 模板设计与验算模板必须能够正确地保证其形状和位置， 因而设计模

4、板时必须进行强 度设计和刚度验算，确保模板具有足够的强度和刚度。1.2.1底模板设计与验算(1) 荷载计算模板自重：a=0.0955kN/m2;钢筋混凝土自重：b=20.75kN/m2;施 工荷载：c = 2.5kN/m2 (集中荷载P=2.5kN);振捣荷载：d=2.0kN/ m2。( 2)强度验算当施工荷载均布时，可近似按 5 跨等跨连续梁计算，即：l=0.2mq1=1.2(a+b)+1. 4(c+d)x 1.0=3l. 314kNmMmax=-0.105q1l=-0.132kN.m当施工荷载集中于跨中时，按 5 等跨连续梁计算设计荷载：q2二1.2(a+b)+1.4dx 1.0=27.8

5、14KN/m集中设计荷载 P= 1.4(2.5/5)=0.7kNMmax=-0.105q2l2-0.158Pl=-0.139kN.m可见，施工荷载集中于跨中时，弯距最大。(T 二Mmax/Wx=0.139 x 103/(1 x 0.012/6)=8.34MPa 0=90MPa强度满足设计要求(3)刚度验算按 1m 宽度计算，则q3=1.0x(a+b)x 1.0=20.845KNE=7000MPaI=1.0x0.013/12=0.083333x 10-6m4=0.644q3l4/(100EI)=0.37mm0=(1/400)=2.5mm刚度满足要求1.2.2 侧模板设计与验算侧模板采用 5cm

6、厚木版内钉 1cm 厚竹胶板。( 1 )水平荷载计算新浇混凝土对模板的侧压力。混凝土的浇注速度V =1.5m/h，混凝土初凝时间t=4h.a=0.22丫 坏 1 B 2 v 1/2=35.7KPa a= y h=36KPa取较大值： a=36KPa 振捣荷载： b=4.0KN/m2 倾倒荷载： c=2.0KN/m2(2) 强度验算近似按 3 跨连续梁计算：q二1.2a+1.4(b+c) x 1.0=51.6KN/ml=1.0mMmax=-0.100ql2=-5.16KN.m(T =Mmax/Wx=5.16 x 103/(1.0 x 0.0602/6)=8.60MPav 0=98.6MPa强度满

7、足要求。(3) 刚度验算q=1.0xax1.0=36.00KNE=7000MPaI=1.0x0.063/12=1.8x 10-5m4=0.677ql4/(100EI)=1.3mm0=(1/400)=2.5mm刚度满足要求1.2.3 挑沿模板设计与验算经计算(方法同上，略)得：(T =2.43MPa, =0.23mm。显然, 挑沿模板的强度和刚度均满足设计和施工要求1.3 支架设计与验算 由于支架纵木和横木的强度和刚度计算方法与模板类似， 本文就不再 累叙，下面仅就碗扣支架进行设计和验算。（1）荷载计算模板自重：a=0.095KN/m2;纵木横木自重：b=0.35 KN/m2 ;钢筋 混凝土自重

8、：c=20.75 KN/m2;施工荷载：d=1.5 KN/m2;振捣荷载： e=2.0 KN/m2。q=1.2（0.095+0.35+20.75）+1.4（1.5+2.0）=30.334 KN/m2每根立柱承受荷载力 P=qA=30.334X 1.2X 0.9=32.76KN（2）立杆验算以1、2节间立杆为单元进行计算。立杆为48 X 3.5钢管，贝心A=4.89cm2, lx=12.19 cm4, Wx=5.08 cm3,回旋半径 rx=1.579cm 立杆细长比为：入二卩 h/rx=1.5 X 120/1.579=114入 0=150 查表得，A3钢管类截面轴压构件稳定系数=0.823,则

9、：P/ （ A） =81.4MPa 0=215MPa（ 3）地基承载力验算立杆底部为 5cm 厚 25cm 宽的木板,板底为 50cm 厚的夯实石灰土。 板底承载力验算。A=0.25X 0.9=0.225m2（T =P/A=145.51.2m按整体受力计算，则石灰土底压应力：（T =p+Y H=30.334+1.7X 0.5=31.184KPav 0=60KPa由于基底土层为素填土、亚砂土、亚粘土、淤泥质粘土， T 0最小 值为60KPa,显然t t 0,所以承载力能够满足要求。2 模板与支架的施工及质量控制2.1 支架搭设与质量控制2.1.1 基础处理由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大且菏泽地

10、区为黄泛冲积平原, 土 质较差,因此在搭设支架前对地基进行了如下处理： 首先把施工区域 内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净,分层换填好土并压实, 压实度按 90%控制。局部处理合格,整体整平后,再分层填土压实。 压实度按 93%控制。最上层填 50cm 厚的三七灰土, 分 2 层碾压成型, 压实度不低于 93%。2.1.2 支架搭设在处理合格后的地基土上横向铺一层 10cmx 10cm 方木（也可铺设一 层 5 cm 厚的木板）。底部用水泥砂浆找平。支架采用 WDJ 碗扣式支 架,支架底部垫 150mmx 210mmx 8mm 钢板,支架底部承托均座在 方木上，根据上述计算，支撑体系顺桥向

11、间距严格按120cm、横桥向间距严格按90cm控制，对于横梁及箱梁边腹板处支架进行加密，即 横向间距不变，纵向间距按60cm控制。横杆上下层的间距按不大于120cm控制，且每根立杆至少要有2层横杆连接。为增强大架体系的 稳定性，顺桥向每4.5m设1道通长剪刀撑。横向每隔3跨没1道剪 刀撑，剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于 85%控制。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。 为便于调节支架顶部高度， 在支架顶部设置了可调顶托， 顶托上面横 向分布一层10cmX 10cm方木，调节可调顶托高度使方木均匀受力， 在横向方木上满布10cmX 10cm方木，间距为20cm,并把

12、钯钉固定牢 靠，可调顶托调整高度严格控制在 30cm以内。以确保架子顶自由端 的稳定。2.2 模板施工质量控制2.2.1 铺设底模板底模板采用 10mm 优质竹胶模板， 铺设时， 模板牢固打在方木上， 模 板与模板之间用海棉条填塞。 底模板铺设计完成后， 清除模板表面外 露海绵条， 竹胶板的纵向拼缝下面必须设置通长方木， 确保模板拼缝 质量。为了检查支架的承载能力， 减小和清除支架的非弹性变形及地基的 沉降量，在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋，最大 荷载为设计荷载的1.2倍，分段加载，预压48h，预压时每跨5个断 面，每个断面 5 个点，每 6h 观测 1 次。观测的方法是采用水

13、准仪倒 尺测量，测加载前标高为厶1,加载后标高为 2,卸载后标高为 3。根 据观测结果绘制出沉降曲线。 由于地基处理是采用局部换填土， 整平 压实后，再用 50cm 灰土分层压实，压实度达 93%以上，所以地基变 形很小。2d观测值小于1mm,故可忽略。在以后的观测中，采用在 观测点处的纵（或横）方木上钉一向下长木条，对应地基上固定一向 上木条，在两木条重合处任意断面做横线。加载后，横线之间的相对 位移即为支架本身的弹塑性变形值。 预压后， 通过可调承托精确调整 底模板标高 其标高设定时应考虑设置预拱度。 预拱度设置要考虑梁 自重所产生的挠度、 支架受载后产生的弹性变形和非弹性变形、 支架 基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。2.2.2支设侧模和翼缘模板在支设完成底模板后支设侧模板和翼缘模板，其支撑采用10cm x10cm 方木，制作支撑框架顺桥向每隔 1.0m 设 1 个支撑，同时，在两 支撑之间加装方木。一头紧靠于侧模上，另一头用碗扣扣于支架上， 为了使支撑成