橋梁組合鋼模板的設計施工及貼膜的應用

　　因美觀需要，橋梁墩、臺身的混凝土表面質量就顯得非常重要。本文主要探討橋梁組合鋼模板的設計施工及貼膜的應用。

　　《混凝土世界》(月刊)創刊于1980年，由北京建筑材料科學研究總院有限公司主辦，是我國混凝土材料與工程行業的綜合性期刊。內容涵蓋國家相關產業政策解讀與行業經濟運行分析;行業標準與質量技術規范、指南;國內外混凝土材料與工程科技發展導航;市場需求動態信息與展望;國內外混凝土與水泥制品行業發展動態與新技術、新產品等。

　　1工程概況

　　組合鋼模板因體積小、重量輕、拆裝方便而得到廣泛使用，但也因使用其澆注的混凝土外觀質量差而受到限制。怎樣解決這個問題呢?以下就沈陽市老道口斜拉橋工程的經驗作一介紹。

　　沈陽市老道口斜拉橋位于沈陽市原老道口橋北側，橫跨沈山鐵路、長大鐵路、沈陽站鐵路編組場，是沈陽市東西快速干道的咽喉，是連接鐵西區和和平區的交通要道之一。老道口橋主橋為獨塔雙跨預應力鋼筋混凝土斜拉橋。主孔跨徑120m，橋面寬度32m，梁高3.16m，分上、下兩層通行，上層為機動車道，下層為非機動車道。塔柱從橋面以上高度為69m。斜拉索為單索面豎琴型，主梁斷面為單箱五室的預應力混凝土箱梁。主塔用C50鋼筋混凝土，墩臺身為C40鋼筋混凝土。由于該橋地處沈陽市中心，為增加城市景觀效應，并方便市民，設計除機動車輛在上層橋面通過外，下層非機動車道兩端引橋采用螺旋展線，并增設景觀設計，設有綠化景點，供市民休閑娛樂。

　　按合同要求，墩臺身混凝土應一次灌筑成形。混凝土表面質量要求達到平整、光潔、無模板拉筋、無明顯接縫痕跡。本橋兩個邊墩尺寸為高7.889m、寬22.50m、厚3m，施工模板應屬于大面積模板。根據以往施工經驗，大面積模板若采用普通組合鋼模板，模板的剛度太弱.模板一般需要加設拉筋，而且模板的接縫較多，平整度較差。若制造整體大模板，由于本橋只有兩個邊墩，模板周轉次數太少，一次投人費用太高，在以后施工中又很少能有類似尺寸橋梁結構的利用機會。經過方案比選，決定利用現有的組合鋼模板(定型通用模板)進行改造。

　　2模板改造設計方案

　　要保證大面積混凝土表面平整、光滑，模板必須具備一定的平整度、剛度及足夠的光滑度和面積。利用自有的3015(長150cm、寬30cm)、6015(長150cm、寬60cm)及4515(長150cm、寬45cm)定型組合鋼模板進行改造，增設萬能桿件桁架做模板的后背支撐架，增設I200a型工字鋼做模板的后背支撐肋，以增強模板的剛度。將幾塊小模板組成一塊大模板，小模板間用M12×50螺栓、Φ12穿銷及U型卡連成一體。在其表面粘貼1.0～1.5mm厚整塊不銹鋼板，以增強模板的整體性、光滑度和平整度。

　　2.1邊墩尺寸

　　墩尺寸見圖l。圖中括號外為0#邊墩尺寸，括號內為2#邊墩尺寸，無括號數字為兩者公用尺寸(下同)。

　　2.2模板配置

　　(1)正(背)面(見圖2)

　　在寬度(22.50m)方向上：

　　每層水平(模板豎向布置)布置37塊6015和1塊3015模板，成型模板全寬為37×0.6+l×0.3=22.5(m)。

　　在高度(0#臺身高7889m.，2#臺身高7739m)方向上：

　　布置1.5m高模板5層，不足部分用4515模板(水平放置)接高一層，放在最下層。模板配置高度為5×1.5+l×0.45=7.95(m)，比0#臺身設計尺寸高出6.1cm，比2#臺身設計足寸高出21.1cm。混凝士澆注高度按沒計標高控制。

　　上五層模板每層用小模板組成的大模板為9塊寬2.4m、高l5m(用4塊60cm×150cm小模板組成)，中間加一塊寬0.9m、高1.5m大模板(用1塊60cm×150cm+1塊30cm×150cm小模板組成)。最下一層模板用15塊45cm×150cm模板組拼，水平放置。由于成型后用土掩埋，不露在外面，模板面不用粘貼不銹鋼板。

　　(2)側面模板(見圖3)

　　側面模板分上部垂直部分和下部傾斜兩部分。

　　上部垂直部分：尺寸為300cm×346cm，按300cm×360cm配置。采用兩層高360cm(150cm+210cm)大模板，大模板配制采用150cm×150cm(26015+3015)及150cm×210cm(26015+33015)，在挑梁位置選用舊模板，以便鉆孔插入預埋筋。

　　下部傾斜部分：尺寸為寬300cm×斜長450cm。布置3層(高3×150cm=450(cm)6015板，每層5塊(寬60cm×5=300cm)，共計15塊。每層5塊小模板組成一塊大模板，每塊大模板用5塊6015小模板組成高1.5m、寬3m的大模板。

　　(3)挑梁模板布置

　　挑梁部分，待墩身混凝土成形之后二次澆筑。挑梁鋼筋在墩身側面模板上鉆眼預先埋好。(4)背墻：由于受主梁縱向預應力張拉的影響，背墻需要兩次澆注，模板兩次安裝。

　　本方案巾不考慮背墻的模板方案。

　　2.3模板支撐設計

　　2.3.1支撐布置

　　緊貼模板外側用C型槽鋼(兩根對扣，屬模板配套鋼肋)或Φ55鋼管按常規方法連接成整體，縱橫交叉加固一道。然后再在外側利用I200a型工字進行特殊加固。C型槽鋼或Φ55鋼管和模板間用模板的配套鉤頭螺栓(M12)、扣板連接緊固，鉤頭螺栓間距≯50cm，C型槽鋼或Φ55鋼管間距、數量按常規布置。工字鋼和C型槽鋼(或Φ55鋼管)間用特制鉤頭螺栓(M12)、扣板連接緊固，鉤頭螺栓鉤在模板的肋板身，鉤頭螺栓間距≯100cm。I200a型工字鋼水平布置(從下往上排列)間距100cm。

　　2.3.2支撐肋強度檢算

　　(1)對于柱體，流態混凝土對模板的側壓力可按公式①計算。

　　P1=kγH①

　　式中：P1一—混凝土的側壓力，kN/m2;

　　k——修正系數，當混凝土中不加外加劑時k=1，當混凝土中加入緩凝劑時，k=1.2;

　　γ——普通混凝土的容重為24kN/m3;

　　H——混凝土的有效壓頭高度H=0.22+24.9V/T。

　　其中，V為混凝土的澆注速度，根據實際情況取V=0.6m/h，T為混凝土的入模溫度。根據工期安排，0#臺身4月10日能澆注混凝土，2#臺身5月下旬澆注混凝土，T取25℃，則：P1=kγH=1.2×24×0.8×176=23.55kN/m2：

　　(2)工字鋼抗彎強度計算[!--empirenews.page--]

　　模板除承受流態混凝土的側壓力外、振搗棒對模板產生的集中振動荷載取P2=4kN/m2。另外，傾倒混凝土時對模板產生的水平沖擊力取P3=2kN/m2。，(P2，P3取值依據《公路橋涵施工技術規范》)故工字鋼所受的力為P=P1+P2+P3=29.55kN/m2。方案中外側工字鋼的支撐跨距為2m，令2m間距的工字鋼所能承受的最大力為Pmax，依據下面公式：

　　Mmax=qb2/10=Pmaxab2/l0②

　　σmax=Mmax/W=Pmaxab2/10W=170MPa③

　　式中：a=0.75m，b=2m，W=2.37×10-4m3，將其代人式②、式③中，則有：

　　Pmax×103x0.75×22/10×2.37x1010-4=1.7×108

　　解得：Pmax=134.3kN/m2，則有Pmax>P，可知方案中工字鋼的布置是滿足施工需要的。

　　(3)撓度檢算

　　根據《老道口橋涵施工驗收規范》標準，墩臺身混凝土表面平整度用兩米靠尺檢驗，不得大于5mm。因此，取2m間距工字鋼允許撓度[f]=5mm，則2m間距工字鋼由受力產生的側向最大撓度為fmax：

　　fmax=Pab4/150EI=29.55×103x0.75×24/(150×2.1×l011×2.37×105)=0.5mm，

　　由fmax<[f]，可知按撓度計算同樣滿足施工需要。

　　2.4萬能桿件支撐架設計

　　萬能桿件支撐架設計拼裝見圖4。

　　N型萬能桿件組拼最小斷面尺寸為2m×2m，組拼長度(或高度)為2m的整數倍。N2(∠120×120×10)為豎向主桿件，長2000mm。N5(∠75×75×8)為桁架斜拉桿件，長2418mm。N4為水平連接桿件(∠75×75×8)，長1730mm。

　　3施工技術措施

　　3.1模板質量驗收標準

　　模板質量驗收標準見表l。

　　3.2施工技術措施

　　(1)接縫防漏漿措施：模板接縫處用密封膠條粘貼。.

　　(2)轉角模板連接措施：

　　表1模板質量驗收標準

　　a.兩側斜面模板，前(背)面模板與兩側斜坡面模板連接方法，用前后模板夾側面模板，先在前(后)面模板上按設計尺寸放線，然后按模板連接結構尺寸需要鉆Φ12.5螺栓孔，用M12×50螺栓連結。為防止短螺栓連結不牢，每隔60cm用通長螺桿連接。斜模板處支撐，需按設計尺寸焊制型鋼支撐架。

　　b.兩側垂直模板，與前(背)面模板接觸處加設角模連接(直角拐角模一邊的連接孔距不合適，需按本方案重新鉆Φ12.5孔)，采用M12x50螺栓、u型卡連結。

　　(3)大塊模板組拼措施：組拼大模板時應先搭設作業鋼平臺，將小塊模板擺放平整，拼成技術設計尺寸規格的大塊模板，模板間用M12x50螺栓、u型卡、L型插銷連接牢固，必要時采用電焊加固。為增強鋼模板的剛度，保證模板在作業、搬運過程中不變形，在平臺上連接C型槽鋼(或Φ55鋼管)。模板面的平整度嚴格控制在規范允許的范圍內。然后粘貼(電焊)不銹鋼板。大塊模板組拼之后，要面對面存放，特別注意保護板面，以防碰壞。

　　(4)不銹鋼板粘貼措施：不銹鋼板往鋼模板上連接，是采用黏合劑將不銹鋼板粘貼到組合好的鋼模上，沿周邊用點焊機點焊牢固。不銹鋼板的下料尺寸應嚴格控制，嚴防尺寸不足。連接的牢固程度應保證水泥漿滲透不進去。

　　(5)整體組裝措施：下面第一層模板組裝時，應嚴格控制中線、水平標高，調整準確后，再往上組裝，避免全部模板組裝后再調整(此時調整難度大，容易損壞模板)。組裝一層加固一層，模板內側用10cm×10cm方木支撐，禁止用硬性構件支撐模板，以防損傷模板。工字鋼與萬能桿件間用l0cm×l0cm方術或型鋼支頂，支點應放在萬能桿件的結點處。

　　(6)萬能桿件組裝措施：在萬能桿件組拼前，現場技術人員要用水平儀將其基礎抄平，位置測量準確。組裝時基礎要墊牢、墊平，螺栓要擰緊，嚴格按照圖紙施工