橋梁邊跨現澆段高支模設計施工技術應用研究

馮廣全

（江門市蓬江區(qū)地方公路養(yǎng)護中心，廣東江門 529000）

1 工程概況

某城市大型橋梁1#橋臺與4#橋臺各有一段現澆箱梁：邊跨現澆段的梁體長8.5m，箱梁高2.5m，箱梁腹板的厚度為0.6m，箱梁頂板厚度為0.3～0.6m，底板的厚度為0.32m。梁體兩翼懸臂長度為4m。采用C50 商品混凝土，單段體積為375.44m3，重9386kN，三向預應力體系。

為避免合龍時新舊混凝土時間過長，邊跨現澆段箱梁按施工計劃在懸臂掛籃施工至主梁8#塊時開始施作，采用滿堂支架的方法進行施工。

2 橋梁邊跨現澆段高支模設計

邊跨現澆段橋梁段施工工序包括測量、地基承載平臺施工、支架搭設、外模板安裝、支座安裝、鋼筋制安、預應力筋安裝、內模安裝、防雷預埋、澆筑混凝土、拆模養(yǎng)護、預應力張拉及壓漿。

2.1 現澆段模板設計

2.1.1 外模

根據現場實際情況，邊跨現澆段外模的布設劃分為5 大塊。第1 大塊為翼緣板和側模，均采用木模；第2 大塊為橋臺臺帽正上方（底模），采用木模，模板編號為23 號；第3 大塊為合龍段接口處（底模），采用木模，模板編號為22 號；第4 大塊為第2 大塊和第3 大塊中部（底模），采用鋼模，模板編號為1～21 號，單塊模尺寸為2×3.8m；第5 大塊為第4 大塊兩側接口模（底模），采用鋼模，模板編號為A～G 號，單塊模尺寸為2×0.7m。

2.1.2 外側腹板模板

外側腹板模板采用木模，豎肋采用10cm×10cm 木方，間距27cm，橫肋采用雙拼φ48×3.0mm 鋼管，豎向間距40cm，及縱向采用8 號槽鋼壓腳。拉桿豎向間距為40cm，橫向間距為45cm，拉桿采用M16 螺栓拉桿對拉在鋼管上[1]。

2.1.3 內室腹板、頂板底模板

現澆箱梁的內室腹板模板選擇木模，箱梁內室腹板模板與外側模板采用16mm 圓鋼對拉，間距為80cm×100cm。頂板底模板采用木模，縱肋采用10cm×10cm 木方，間距40cm；橫肋采用雙φ48×3.0mm 鋼管，間距80cm；立桿鋼管縱橫間距均是80cm。

2.2 現澆段滿堂支架設計

采用鋼管支架施工，支架采用φ48×3.0mm 鋼管搭設，搭設采用滿堂式，腹板正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為30cm，內空箱梁正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為60cm，鋼管頂端墊以可調頂托，可調頂托支承于雙φ48×3.0mm鋼管下。雙鋼管上橫鋪10cm×10cm 木枋，間距30cm。

3 橋梁邊跨現澆段高支模受力計算

現澆段尺寸為35m×6.87m，梁高2.5m，底板上方混凝土體積為191.74m3，重4793.5kN；腹板正下方處單位面積混凝土體積為1.96m3，重49kN；內空箱梁正下方單位面積混凝土體積為0.62m3（含頂板、底板），重15.5kN；模板采用鋼模+木模，鋼管支架施工，支架采用φ48×3.0mm 鋼管搭設，搭設采用滿堂式，腹板正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為30cm，內空箱梁正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為60cm，鋼管頂端墊以可調頂托，可調頂托支承于雙φ48×3.0mm 鋼管下。雙鋼管上橫鋪10cm×10cm 木枋，間距30cm。

3.1 木模板驗算

一塊木模板的規(guī)格為1.22m×2.44m，無論橫向還是縱向布置模板至少有5 排木方，所以模板采用三跨連續(xù)梁進行驗算。取寬度為1m 進行計算，根據以上計算，均布荷載為：Q＝27.8kN/m

模板截面強度計算結果：

τ=V·S÷（b·I）=（5.0×40.5×103）÷（1×4.86×105）=0.42MPa＜fv=1.6MPa，滿足要求。

3.2 橫向方木分配梁檢算

方木承受的荷載為：q=0.3×Q=0.3×27.8=8.34kN/m

出于安全考慮和為了便于計算，方木分配梁按簡支梁來進行檢算。

方木分配梁承受的彎曲應力為：

σ=M/W=（0.53×106）÷（166.7×103）=3.2MPa＜fm=13MPa，滿足要求；

方木分配梁的剛度檢算：

ω=ql4/150EI=（8.34×8004）÷（150×9×103×833×104）=0.31mm＜[ω]=3.2mm，滿足要求。

3.3 縱向雙鋼管主楞檢算

10cm×10cm 方木下縱橋向鋪設雙φ48×3.0mm鋼管作為支架的縱向主楞，其間距為0.8m，跨度0.6m。查表得，單根φ48×3.0mm 鋼管截面特性如下：截面慣性矩，截面抵抗矩。

鋼管承受木枋的集中力荷載，最大荷載為7.34kN，荷載間距為30cm。

按容許應力法計算，承受的彎曲應力為：

σ=M/W=（0.99×106）÷（2×10.16×103）=48.7MPa＜[σ]=205MPa，滿足要求。

承受的剪應力為：

τ=V·S÷（b·I）=（16.33×15.1×10-4）÷（0.35×24.38×10-6）=2.892MPa＜fv=120MPa，滿足要求。

3.4 支架立桿檢算

支架立桿采用φ48mm 鋼管，其橫向間距為0.8m，縱向間距為0.6m，鋼管豎向間距為1.0m。

根據鋼管主楞的支反力，每根立桿承受的荷載為N=16.33kN。

按穩(wěn)定性計算立桿的受壓應力為：

σ=N/φA=（16.33 × 103）÷（0.806 × 424）=47.8MPa＜[σ]=205MPa，滿足要求。

4 橋梁邊跨現澆段施工技術

4.1 施工部署工作

邊跨現澆段箱梁計劃在懸臂掛籃施工至主梁8#塊時開始施作，同時進行1#、4#橋臺現澆段的施工。

邊跨現澆段箱梁在橋臺臺帽正上方處考慮支座與梁錨固，橋臺臺帽正上方處底板四周砌磚墻，中間填砂+木模（木枋壓底）；橋臺外底模采用成品鋼模+木模，鋼模請專業(yè)廠家進行設計驗算和加工，全橋共配置2 套鋼模；翼緣板和側腹板外模均采用木模，脫模劑采用統(tǒng)一顏色輕型潤滑油，保證外觀統(tǒng)一，內空采用木模，從構造與外觀質量考慮，采用一次澆筑成型施工。

鋼筋在加工場開料成型，采用汽車吊輔助安裝，鋼筋接頭采用直螺紋套筒連接。采用C50 商品混凝土，其配合比按清水混凝土配合比進行設計，以保證混凝土外觀，使用混凝土澆筑汽車泵進行澆筑，采用分層澆筑，由梁段中部往兩端平衡澆筑，并注意振搗密實，在澆筑過程中需降低澆筑速度，澆筑速度控制在0.5m/h，采用滿堂腳手支架體系。

4.2 滿堂支架支承基礎平臺施工

滿堂支架的支承基礎平臺的施工：在邊跨現澆箱梁滿堂支架的支承基礎平臺范圍內采用項目橋臺開挖出來的土石材料混合粗砂進行填平及壓實，在填平的過程中應用15t 的鋼筒壓路機對支承基礎平臺進行壓實，并進行支承基礎平臺的壓實度試驗，基礎壓實度不小于90%，然后在地基面上澆筑0.35mC25 的混凝土硬化墊層，承載平臺頂面比地面高30cm。

4.3 支架施工技術

邊跨現澆段箱梁是采用鋼管支架施工的，支架采用φ48×3.0mm 鋼管搭設，搭設采用滿堂式，腹板正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為30cm，內空箱梁正下方縱橋向鋼管間距為60cm，橫橋向鋼管間距為60cm，鋼管頂端墊以可調頂托，可調頂托支承于雙φ48×3.0mm 鋼管下。雙鋼管上橫鋪10cm×10cm 木枋，間距30cm。

4.4 模板安裝技術

外模板采用鋼模+木模進行施工，鋼模采用定型鋼模，內模板采用木模，模板安裝完成后，在安裝鋼筋之前涂刷模板漆。在托架搭設好經監(jiān)理工程師、監(jiān)督站驗收合格后，安裝箱梁底模，底模按設計要求預留預拱度。首先安裝橋臺臺帽外鋼底模，再裝木底模；然后安裝外側腹板模和翼緣板模，腹板模板與翼緣板模連接成一個整體，再與底模板連接。安裝完畢后對鋼模板進行全面打磨并涂模板漆，對于模板縫及錯臺大于2mm 的需進行處理調整。

箱梁模板安裝分兩步進行，先施工底、側板模板，然后施工頂板模板。在支架搭設好經監(jiān)理工程師認可后，安裝箱梁底模（底模預拱度根據支模預壓后，第三方監(jiān)控單位通過核算得到，并下發(fā)施工指令，施工單位再重新調整底模的預拱度）。在邊跨綁扎完成箱梁的底板鋼筋和腹板鋼筋，待監(jiān)理工程師驗收合格后開始安裝內模，安裝過程中需注意線形，超高和垂直度需符合設計圖紙及施工驗收規(guī)范的要求，并做到拼縫嚴密、順直、整齊[2]。

4.5 邊跨現澆段高支模預壓試驗

4.5.1 預壓試驗的目的

對支模設計、搭設質量與安全性能進行檢驗，通過檢驗發(fā)現并解決有關問題。為模板體系提供起拱數據，消除支模結構的非彈性變形。

4.5.2 預壓試驗的選材

邊跨現澆段的滿堂高支模預壓堆載材料選擇方形成品混凝土塊，每塊方形成品混凝土塊重量為2.5t，采用輪胎式起重機進行吊裝，由邊跨現澆段的梁體中間往梁邊兩側對稱均勻進行吊裝，預壓混凝土塊吊裝的過程需安排專職施工員進行吊裝安排、專職安全員進行安全監(jiān)督，并做好施工記錄和安全記錄。

4.5.3 預壓試驗的步驟

邊跨現澆箱梁的預壓采用逐級堆載預壓法。具體施工流程：首先明確分級堆載的荷載重量—測量組同步布設預壓的監(jiān)測點—正式逐級堆載預壓，做好監(jiān)測記錄和施工記錄—載荷48h—逐級卸載并做好監(jiān)測—通過測量監(jiān)測數據進行彈性和非彈性沉降值的計算。

4.5.4 邊跨現澆段高支模預壓的沉降監(jiān)測點位的布設與堆載程序

（1）邊跨現澆段高支模預壓的沉降監(jiān)測點位的布設

邊跨現澆段高支模搭設完成，組織業(yè)主、監(jiān)理工程師等相關人員進行驗收合格后，測量組人員需及時在模板面上及支架底部按方案要求進行監(jiān)測點的布設，同時用明顯的油漆做標記，方便在預壓期間進行沉降監(jiān)測工作。

高支模預壓監(jiān)測點主要布置在模板面上，各監(jiān)測點以基點為準，使用精密水準儀觀測掛籃相對變形量。基點須使用該橋軸網控制點進行觀測，以便與監(jiān)控單位的計算值進行比對。另外，除布置上述測點外，可根據監(jiān)控單位的要求，增加監(jiān)測點。具體邊跨現澆段支架預壓監(jiān)測布點布置見圖1。

圖1 邊跨現澆段支架預壓監(jiān)測布點圖

（2）堆載程序

預壓最大堆載重量為箱梁的鋼筋混凝土自重的1.15 倍進行加載，在預壓的過程中吊裝成品混凝土塊時需注意碼堆整齊，嚴禁不對稱堆載或堆載過快，造成測量組未能及時進行沉降監(jiān)測工作。可從箱梁中軸線兩側進行對稱平衡堆載[3]。

第一分級堆載重量為箱梁鋼筋混凝土自重的10%，第二分級堆載重量為箱梁鋼筋混凝土自重的50%，第三分級堆載重量為箱梁鋼筋混凝土自重的80%，第四分級堆載重量為箱梁鋼筋混凝土自重的115%。每一分級預壓工況穩(wěn)壓2h，最大堆載要求穩(wěn)壓24h，穩(wěn)壓過程測量組需密切監(jiān)測并做好沉降記錄，及時計算撓度數據。

（3）預壓加載力計算

（a）橋臺臺帽正上方現澆段箱梁情況：橋臺臺帽正上方現澆段箱梁為35m×1.63m，梁高2.5m，商品混凝土標號為C50，底板上方混凝土方量為100.5m3，重2512.9kN；單側翼緣板混凝土方量為2.5m3，重62.5kN。加載系數取K=1.2，底模模擬加載力P0=3015.5kN，單側翼緣板底模模擬加載力P1=75kN。

（b）橋臺外現澆段箱梁情況：橋臺外現澆段箱梁尺寸為35m×6.87m，梁高由墩頂2.5m，底板上方混凝土體積為191.74m3，重4793.5kN；單側翼緣板混凝土方量為10.52m3，重263kN。加載系數取K=1.2，底模模擬加載力P2=5752.2kN，單側翼緣板底模模擬加載力P3=315.6kN。

（4）預壓試驗的沉降記錄與結果分析

在堆載預壓的過程中，要及時做好最原始和真實的沉降監(jiān)測數據記錄，預壓試驗結束后，數據要及時上交，項目技術總工對沉降量數據進行分析，結合滿堂高支模的外觀檢查情況，在驗證滿堂高支模安全可靠的使用性時，同時確定邊跨現澆段高支模的預拱度值。最后，形成邊跨現澆段預壓報告并上報監(jiān)理工程師、業(yè)主單位，由總監(jiān)理工程師下達指令后方可進行箱梁下一工序的施工。

5 結語

通過橋梁邊跨現澆段高支模設計施工技術，在邊跨現澆段的混凝土標高與軸線的準確性、邊跨現澆段的混凝土施工質量和橋梁邊跨合龍工程質量均取得了良好的效果。相信該試驗技術對今后類似的橋梁邊跨現澆段高支模設計施工將具有積極的參考價值。