劉　偉

(中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司, 湖南長(zhǎng)沙 410004)

在高速鐵路長(zhǎng)大橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，受連續(xù)梁等其它特殊結(jié)構(gòu)橋梁長(zhǎng)度影響，常常會(huì)設(shè)置少量非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支箱梁用以調(diào)整跨度。非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁在施工的區(qū)間范圍內(nèi)往往只有一到兩跨，若考慮采用鋼模，則模板周轉(zhuǎn)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(wèn)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(guò)程中不加強(qiáng)控制，則會(huì)造成一系列安全和質(zhì)量問(wèn)題。本文將針對(duì)于箱梁圓弧段竹膠模板的組裝、固定、加固方法、預(yù)壓加載進(jìn)行介紹，并對(duì)圓弧段竹膠模板支撐體系強(qiáng)度、剛度進(jìn)行驗(yàn)算。

1　工程概況

徐鹽鐵路后馬莊特大橋全長(zhǎng)28 km，孔跨主要由24 m、32 m、28 m簡(jiǎn)支箱梁和連續(xù)梁組成。28 m簡(jiǎn)支箱梁采用碗扣式滿堂支架現(xiàn)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(nèi)側(cè)加厚；橋面擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬9.0 m，橋上人行道欄桿內(nèi)側(cè)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(jì)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(shè)計(jì)

箱梁圓弧半徑為180 cm，圓弧模板長(zhǎng)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(zhǎng)為77 cm，翼緣板處直線段模板長(zhǎng)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(zhǎng)度為2 440 mm，在工廠內(nèi)卷制成弧形，再運(yùn)至組裝現(xiàn)場(chǎng)。

2.2　圓弧模板胎架設(shè)計(jì)及計(jì)算

圓弧模板胎架全部由10 cm×10 cm木方構(gòu)成。圓弧模胎架主骨架為等腰三角形木桁架，構(gòu)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(zhǎng)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(jì)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(jì)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(shí)對(duì)模板的側(cè)壓力。

圖3　圓板模板計(jì)算部位示意

2.2.1A1部分上部荷載計(jì)算

取全橫截面計(jì)算，則混凝土面積A1=0.46 m2，橫截面上長(zhǎng)度為L(zhǎng)=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(dāng)成水平直線計(jì)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(shè)備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；

總荷載設(shè)計(jì)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(jì)算

取全橫截面計(jì)算，混凝土面積A2=0.64 m2，橫截面上水平長(zhǎng)度為L(zhǎng)=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(dāng)成直線計(jì)算，直線的傾斜角度為57°，計(jì)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(cè)截面計(jì)算G21=24 kN/m2×A×B/r=17.52 kN/m；按右側(cè)截面計(jì)算G22=24 kN/m2×A×B/r=38.4 kN/m；施工人員和施工設(shè)備荷載Q1=2 kN/m2×B=2 kN/m；按左側(cè)截面計(jì)算豎向總荷載設(shè)計(jì)值S1=1.35×1.0×(1.2+17.52)+1.4×0.9×2=19.04 kN/m；按右側(cè)截面計(jì)算豎向總荷載設(shè)計(jì)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(cè)壓力計(jì)算

新澆混凝土對(duì)模板側(cè)面的壓力標(biāo)準(zhǔn)值采用內(nèi)部震搗器時(shí)，按以下兩式計(jì)算，取其較小值：

各參數(shù)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(shí)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(qū)域左側(cè)截面H1=73 cm，右側(cè)截面H2=160 cm。

β為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，坍落度取160 mm，取1.0。

代入計(jì)算：P1=40.32 kPa；P21=17.52 kPa；P22=38.4 kPa。對(duì)比可取較小值P2。水平模板側(cè)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，F(xiàn)1=29.83 kN/m、F2=62.69 kN/m。

2.2.4模板剛度驗(yàn)算

模板下方木間距為25 cm，取3跨計(jì)算，將模板簡(jiǎn)化成連續(xù)梁。由上面的計(jì)算可知，應(yīng)取A2段模板的下端(等效荷載的有段)進(jìn)行計(jì)算，均布荷載值為19.04 kN/m，計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩見(jiàn)圖4。

圖4　模板計(jì)算簡(jiǎn)圖及彎矩

根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器的計(jì)算結(jié)果，模板的最大撓度為0.11 mm。

w/L=0.11/160=1/1455<1/400，模板設(shè)計(jì)滿足要求。

2.2.5木方強(qiáng)度驗(yàn)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(jì)算簡(jiǎn)圖和內(nèi)力見(jiàn)圖5。

圖5　木方受力簡(jiǎn)圖及內(nèi)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(qiáng)度滿足要求。

3　圓弧模板組裝

圓弧段模板在支架搭架搭設(shè)完成，箱梁底模、腹板直模組裝完成后進(jìn)行。其組裝順序?yàn)椋禾ゼ芷囱b→胎架安裝→面板及次龍骨安裝→調(diào)整標(biāo)高填塞楔形塊→支撐加固→預(yù)壓試驗(yàn)。

3.1　胎架制做安裝

胎架預(yù)先在地面按設(shè)計(jì)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(shè)完成之后，按縱向60 cm間距安裝于支架立桿頂部的可調(diào)頂托之上，并采取臨時(shí)固定措施，防止其歪斜。

3.2　面板及次龍骨安裝

先按設(shè)計(jì)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(duì)齊已調(diào)整好標(biāo)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(duì)準(zhǔn)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(guò)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?xí)r漏水泥漿，圓弧模板與直模板對(duì)接時(shí)，模板對(duì)接面粘貼雙面膠。

3.3　測(cè)量標(biāo)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(shí)。楔形塊填塞的過(guò)程中，測(cè)量人員先測(cè)量圓弧模板頂面標(biāo)高，根據(jù)標(biāo)高計(jì)算出圓弧模板的變形量，再通過(guò)填塞楔形塊結(jié)合調(diào)整頂托的方法，調(diào)整好圓弧模板的標(biāo)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(cè)模接觸處，均在內(nèi)側(cè)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?xí)r受到的沖擊荷載和側(cè)壓力也較大，為重點(diǎn)加固部位，本非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁施工時(shí)，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(yù)壓加載

箱梁模板全部組裝完成加固后，需要進(jìn)行預(yù)壓，消除支架、模板體系的塑性形變，測(cè)量模板、支架體系的彈性形變，檢查施工支架和模板的穩(wěn)定性。預(yù)壓加載和卸載按照對(duì)稱、分層、分級(jí)進(jìn)行，預(yù)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(chǎn)生側(cè)壓力和部分豎向力，翼緣板主要產(chǎn)生豎向力。其加載分布見(jiàn)圖7。

圖7　預(yù)壓加載分布

預(yù)壓加載要求配重塊均勻放置，每一級(jí)加載完成1 h后，測(cè)量人員觀測(cè)布置在模板表面觀測(cè)點(diǎn)的沉降量，全部加載完成之后，每6 h觀測(cè)一次觀測(cè)點(diǎn)的沉降量，直至最后兩次觀測(cè)的沉降量小于2 mm后，方可卸載。

預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)按圖8布置：

圖8　預(yù)壓觀測(cè)點(diǎn)布置

6　結(jié)論

本文提出了一種用竹膠板作為高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁外側(cè)圓弧模板的組裝方法，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況來(lái)看，其質(zhì)量較輕，易于組裝，可進(jìn)行幾次周轉(zhuǎn)，具有良好的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，尤其適用于非標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支箱梁梁跨較少、鋼模板利用率低、可能造成成本浪費(fèi)的情況下使用。