客運專線支架現澆簡支箱梁圓弧木模板組裝施工技術

劉　偉

(中鐵十二局集團第七工程有限公司, 湖南長沙 410004)

在高速鐵路長大橋梁設計過程中，受連續梁等其它特殊結構橋梁長度影響，常常會設置少量非標準簡支箱梁用以調整跨度。非標準簡支梁在施工的區間范圍內往往只有一到兩跨，若考慮采用鋼模，則模板周轉利用率低，增大了施工的成本。

采用竹膠模板組裝箱梁模板較好地解決了施工成本問題，但其組裝難度較大，特別是箱梁圓弧段模板不易組裝，若組裝過程中不加強控制，則會造成一系列安全和質量問題。本文將針對于箱梁圓弧段竹膠模板的組裝、固定、加固方法、預壓加載進行介紹，并對圓弧段竹膠模板支撐體系強度、剛度進行驗算。

1　工程概況

徐鹽鐵路后馬莊特大橋全長28 km，孔跨主要由24 m、32 m、28 m簡支箱梁和連續梁組成。28 m簡支箱梁采用碗扣式滿堂支架現澆施工，模板全部采用竹膠板。箱梁截面類型為單箱單室斜腹板等高度，梁端頂板、底板及腹板局部向內側加厚；橋面擋砟墻內側凈寬9.0 m，橋上人行道欄桿內側凈寬12.1 m，橋面板寬12.2 m，橋梁建筑總寬度12.48 m；箱梁計算跨度為27.5 m，跨中截面中心線處梁高2.686 m，橫橋向支座中心距為4.4 m。箱梁橫斷面如圖1所示。

圖1　箱梁橫斷面(單位:cm)

2　圓弧模板設計

箱梁圓弧半徑為180 cm，圓弧模板長度為217 cm，與其相鄰的有兩段直線模板，腹板處直線段模板長為77 cm，翼緣板處直線段模板長為161 cm。

2.1　模板面板尺寸及加工方案

圓弧段模板在板采用厚度為15 mm竹膠板，板單元寬度為1 220 mm，長度為2 440 mm，在工廠內卷制成弧形，再運至組裝現場。

2.2　圓弧模板胎架設計及計算

圓弧模板胎架全部由10 cm×10 cm木方構成。圓弧模胎架主骨架為等腰三角形木桁架，構成胎架木方的尺寸為10 cm×10 cm，胎架按順橋向60 cm間距布置。胎架上方為10 cm×10 cm縱向次龍骨，布置間距為25 cm，中間2根次龍骨為密排，與三角形胎架緊密接觸。次龍骨與胎架的間隙處，用木楔形塊填塞。次龍骨與竹膠板模板面板用長鋼釘從木方背面釘接(圖2)。

圖2　圓板模板胎架

將圓弧模板分成A1和A2兩部分計算(圖3)。其中，A1部分只考慮混凝土的豎向荷載，按均布荷載計算；A2部分除考慮混凝土的豎向均布荷載以外，還考慮混凝土澆筑時對模板的側壓力。

圖3　圓板模板計算部位示意

2.2.1A1部分上部荷載計算

取全橫截面計算，則混凝土面積A1=0.46 m2，橫截面上長度為L=1 m，取模板的縱向每延米寬度為B=1 m。將圓弧形的模板當成水平直線計算。

模板自重G1=1.2 kN/m2×B=1.2 kN/m；新澆注鋼筋混凝土縱向每延米自重荷載G2=24 kN/m2×A×B/r=11.04 kN/m；施工人員和施工設備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；

總荷載設計值S=1.35×1.0×(1.2+11.04)+1.4×0.9×2=19.04 kN/m。

2.2.2A2部分上部荷載計算

取全橫截面計算，混凝土面積A2=0.64 m2，橫截面上水平長度為L=0.59 m，取模板的縱向每延米寬度為B=1 m。將圓弧形的模板當成直線計算，直線的傾斜角度為57°，計算荷載為梯形荷載。

模板自重G1=1.2 kN/m2×B=1.2 kN/m；新澆注鋼筋混凝土縱向每延米自重荷載，按左側截面計算G21=24 kN/m2×A×B/r=17.52 kN/m；按右側截面計算G22=24 kN/m2×A×B/r=38.4 kN/m；施工人員和施工設備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；按左側截面計算豎向總荷載設計值S1=1.35×1.0×(1.2+17.52)+1.4×0.9×2=19.04 kN/m；按右側截面計算豎向總荷載設計值S2=1.35×1.0×(1.2+38.4)+1.4×0.9×2=55.98 kN/m。

2.2.3模板側壓力計算

新澆混凝土對模板側面的壓力標準值采用內部震搗器時，按以下兩式計算，取其較小值：

各參數取值：γc為混凝土容重，取24 kN/m3；t0為新澆筑混凝土的初凝時間，取6 h；v為混凝土澆筑速度，取1 m/h；H為混凝土澆筑高度(從模板底部至梁頂)，A2區域左側截面H1=73 cm，右側截面H2=160 cm。

β為混凝土坍落度影響修正系數，坍落度取160 mm，取1.0。

代入計算：P1=40.32 kPa；P21=17.52 kPa；P22=38.4 kPa。對比可取較小值P2。水平模板側壓力的均布荷載值為P21=17.52 kPa、P22=38.4 kPa。

將豎向荷載S和水平荷載P折算到斜向直線荷載形式仍為梯形荷載，F1=29.83 kN/m、F2=62.69 kN/m。

2.2.4模板剛度驗算

模板下方木間距為25 cm，取3跨計算，將模板簡化成連續梁。由上面的計算可知，應取A2段模板的下端(等效荷載的有段)進行計算，均布荷載值為19.04 kN/m，計算簡圖及彎矩見圖4。

圖4　模板計算簡圖及彎矩

根據結構力學求解器的計算結果，模板的最大撓度為0.11 mm。

w/L=0.11/160=1/1455<1/400，模板設計滿足要求。

2.2.5木方強度驗算

由圖4可知方木作為支座的最大反力FQ=9.35 kN。

方木上的均布荷載為：q=FQ/l=9.35 kN/m。木方計算簡圖和內力見圖5。

圖5　木方受力簡圖及內力

縱梁最大的彎矩和剪力分別為：Mmax=0.345 kN·m，Qmax=3.37 kN。

則有：

σ=Mmax/W=3.4 MPa<[σ]=6.5 MPa

τ=3F/2A=0.84 MPa<[τ]=1.6 MPa

強度滿足要求。

3　圓弧模板組裝

圓弧段模板在支架搭架搭設完成，箱梁底模、腹板直模組裝完成后進行。其組裝順序為：胎架拼裝→胎架安裝→面板及次龍骨安裝→調整標高填塞楔形塊→支撐加固→預壓試驗。

3.1　胎架制做安裝

胎架預先在地面按設計尺寸加工，胎架木方與木方之間用鋼釘連接。等翼緣板支架搭設完成之后，按縱向60 cm間距安裝于支架立桿頂部的可調頂托之上，并采取臨時固定措施，防止其歪斜。

3.2　面板及次龍骨安裝

先按設計間距將次龍骨木方用鋼釘釘在竹膠板背面，3塊模板作為一組，再整體吊裝，人工對齊已調整好標高和位置的腹板直模板和翼緣板頂板直模板。模板就位后，加裝圓弧模板與直模板接縫處的縱向次龍骨，該次龍骨中心盡量對準接縫位置，再用兩排鋼釘將接縫兩邊的圓弧模板和直模板通過加裝的縱向次龍骨木方連接為一體。

為防止接縫處在澆筑混凝土時漏水泥漿，圓弧模板與直模板對接時，模板對接面粘貼雙面膠。

3.3　測量標高，填塞楔形塊

次龍骨木方與胎架之間的縫隙用三角形木楔形塊填塞密實。楔形塊填塞的過程中，測量人員先測量圓弧模板頂面標高，根據標高計算出圓弧模板的變形量，再通過填塞楔形塊結合調整頂托的方法，調整好圓弧模板的標高。

4　模板支撐加固

腹板直模、圓弧模加固采用拉桿和頂托相接合的方法加固。其主要包括支架橫向、豎桿件端頭安裝頂托加固、拉桿加固和斜撐加固。

碗扣架立桿頂部與模板可能接觸處，均安裝頂托，頂托支撐于模板的10 cm×10 cm橫向木方主龍骨上；碗扣件橫向立桿與外側模接觸處，均在內側安裝頂托，支撐于腹板模板的豎向10 cm×10 cm木方主龍骨上。

圓弧模板除重混凝土自重外，澆筑混凝土時受到的沖擊荷載和側壓力也較大，為重點加固部位，本非標準簡支梁施工時，在該處增加了3根斜向支撐，斷面間距為60 cm，斜撐支撐于縱向主龍骨上。

圓弧段模板組裝及加固如圖6所示。

圖6　圓弧模板支撐加固

5　預壓加載

箱梁模板全部組裝完成加固后，需要進行預壓，消除支架、模板體系的塑性形變，測量模板、支架體系的彈性形變，檢查施工支架和模板的穩定性。預壓加載和卸載按照對稱、分層、分級進行，預壓加載按最大施工荷載的60 %、100 %、110 %分三次加載。

腹板主要是產生側壓力和部分豎向力，翼緣板主要產生豎向力。其加載分布見圖7。

圖7　預壓加載分布

預壓加載要求配重塊均勻放置，每一級加載完成1 h后，測量人員觀測布置在模板表面觀測點的沉降量，全部加載完成之后，每6 h觀測一次觀測點的沉降量，直至最后兩次觀測的沉降量小于2 mm后，方可卸載。

預壓觀測點按圖8布置：

圖8　預壓觀測點布置

6　結論

本文提出了一種用竹膠板作為高速鐵路簡支箱梁外側圓弧模板的組裝方法，在現場實際施工情況來看，其質量較輕，易于組裝，可進行幾次周轉，具有良好的強度、剛度和穩定性，尤其適用于非標準簡支箱梁梁跨較少、鋼模板利用率低、可能造成成本浪費的情況下使用。