浅析悬臂施工桥梁边跨现浇段的施工.doc

浅析悬臂施工桥梁边跨现浇段的施工
——圆柱模板的应用
沈 强
（四公司）
【摘 要】 本文主要介绍了使用圆柱模板作支撑，代替传统的满堂支架施工悬臂施工桥梁的边跨现浇段。
【关键词】 圆柱模板 施工 边跨现浇段 加固

1．前言
在当今桥梁施工建设中，采用悬臂现浇法施工桥梁越来越普遍，施工工艺越来越成熟，施工方法也越来越多样。但在实际施工过程中，如何选择一个切合现场实际，既经济又安全的施工方案，是每个现场施工人员都应该认真思考的问题。
结合岳潜高速公路严家1#大桥工程实际，在悬臂施工桥梁的边跨现浇段施工时使用圆柱模板作支撑，代替传统的满堂支架，不仅降低了施工难度，还节省了大量的人力、物力、财力，加快了施工进度，保证了工程质量。
2．工程简介
严家1号大桥结构为左线：2×30+（45+80+45）+7×30m,全长448.65米，右线：25+2×30+（45+80+45）+7×30m,全长473.65米。
主桥（45+80+45）三跨刚构—连续采用变截面预应力混凝土箱梁，箱梁根部高4.6m，跨中梁高2.0m,顶板宽11.8m,底板宽6.5m,翼缘板悬臂长2.65m。主桥箱梁采用挂篮悬臂现浇法施工。各单“T”箱梁除0、1号块外分8对梁段，箱梁纵向分段长度为4×4.0m+4×5.0m。0、1号块总长6.0m，中跨合拢段长度为2.0m，边跨合拢段长度为2.0m，边跨现浇段长度为3.92m。主桥两端安装盆式支座与预制箱梁相接。
边跨现浇段处，最高墩为29.6m，最低墩为18m，墩上盖梁高1.6m，长10.5m，宽2.7m，边跨现浇段伸入盖梁1.47m，悬挑出盖梁2.45m。示意图如下：

说明：图中尺寸均以厘米计；
3．施工方案选择
边跨现浇段砼方量为45.82m3，总重1191.32KN，边跨现浇段伸入盖梁1.47m，悬挑出盖梁2.45m，方量为25m3，重650 KN。在施工边跨现浇段前，对以下几种施工方案进行了比选：
3.1 传统的满堂支架法
采用碗扣式钢管支架（有两个墩处于陡峭的山坡处），在山坡处用打磨机把放钢管底托处磨平，使钢管底托与地面紧贴。支架主要由立杆、横向水平杆（小横杆）、纵向水平杆（大横杆）、剪刀撑和斜撑组成，立杆、小横杆、大横杆为主要受力构件，立柱间距纵向为60 cm，横向在腹板附近1.8m范围为60cm，其余为90cm，水平杆0至15m处间距为60cm，15m至顶托处间距为120cm。支架纵桥向及横桥使用φ48mm×3.5mm钢管作为剪刀撑和斜撑，每隔5m设一道井字箍，使用φ48mm×3.5mm，把支架和空心薄壁墩连成一个整体，加强其稳定性。支架顶托上顺桥向铺设2根φ48mm×3.5mm钢管（大横杆）作为纵梁，其上再铺8×10cm方木为横梁（小横杆），立放，其上铺底模，设计采用木模板。为保证支架标高的可调性，支架顶端采用TC60可调性顶托。
3.2 吊架法
悬臂9#段张拉后,在吊架上施工边跨直线段。吊架采用2根外模走行梁作为受力水平杆，一端用ф32精轧螺纹钢筋锚固在T构的9号段已浇筑好的砼上（用千斤顶将精轧螺纹钢筋打紧），另一端放置在过渡墩盖梁的钢筒上（钢筒直径45cm，壁厚1cm，里面用沙填满，上下各焊一块55cm×55cm×1cm（长×宽×厚）的钢板，用于分布荷载）；在盖梁上用冲击钻打4个螺栓孔埋上地脚螺栓，用螺栓将地脚螺栓和钢筒下钢板栓接在一起。
3.3 圆柱模板法
边跨现浇段支架采用φ1.8m圆柱墩模板搭设而成，模板底部直接放置在承台上，中间用钢丝绳作缆风绳将薄壁墩身和圆柱模板拉在一起，增加其稳定性，两个模板间用7cm的槽钢焊接在一起（焊接成交叉十字形），施工时注意槽钢与模板之间的焊接质量。
3.4 直接用挂篮体系施工
用挂篮的底模作为现浇段的底模，用两根边前吊带作为受力吊带，外模走行梁作为翼板侧模支撑，一端用32精轧螺纹钢筋锚固在9#块已浇筑好的砼上，另一端用挂篮垫梁把走行梁支撑在盖梁上。
通过比选决定采用圆柱模板法，理由是：
1．如果采用满堂支架法施工，此处地势不平，有两个墩处于陡峭的山坡处，地基不好处理，另外钢管需外出租赁，并且支架过高，既不经济又不安全；
2、如果采用吊架法或挂篮体系施工，为了使悬臂两个单“T”受力平衡，需要25T左右的重量去配重，并且在浇筑直线段砼时需同步卸载，在实际的施工过程中不好控制，从而会影响桥梁的整体线形；
3、现场有现成的圆柱模板，不需要租赁和运输；
4．圆柱模板法施工方案
4.1 支架搭设及模板铺设
边跨现浇段支架采用φ1.8m圆柱墩模板搭设而成，模板底部直接放置在承台上，中间用钢丝绳作为缆风绳将薄壁墩身和圆柱模板拉在一起，增加其稳定性，两个模板间用7cm的槽钢焊接在一起，施工时注意槽钢与模板之间的焊接质量。形式见下图：

侧面 正面
顶上横向布置两根挂蓝外摸行走梁，其上布置10根I40，I40长度为2.75m。直线段底模采用1.5m×1.5m(6块)、1.5×2m(2块)的小钢模，底模铺设尺寸为3m×6.5m，伸入盖梁10cm。形式见下图：

4.2 圆柱模验算
1、计算简图（取最高30m计算）

材料参数
走行梁和底模自重 50KN 则荷载N=700KN
截面面积S=0.03952608m2
惯性矩:I=0.01621697 m4
惯性半径i=0.64053522 m
比例极限δp=196 Mpa
倔服强度δs=235 Mpa
弹性模量E=200Gpa
取安全系数n=3
考虑模板顶端与走行梁为局部相接触：(走行梁下由模板和2根70槽钢支承)
模板与走行梁接触长度为0.35米
模板厚0.005米
模板加固槽钢面积0.00008444 m2
A=(0.005*0.35+0.00008444)*2=0.00367m2
验算过程如下（模型见上图）：
2、强度计算
δ=N/A=350/0.00367=95.4MPa<δs
模板强度满足施工要求
3、模板支承稳定性计算
压杆长度系数μ=2(一端自由,一端固定)
1、 杆件长细比
λ=μ*l/i=2*30/0.6405322=93.7
2、 极限长细比
λp==100
又λ0=(304-235)/1.12=61.6
因λ0<λ<λp,所以采用直线公式计算临界应力
参数a=304Mpa
b=1.12 Mpa
故: δcr=a-b*λ=304-93.7*1.12=199.1Mpa
Pcr=δcr*A=730.7KN
ns=730.7/175=4.2>n
支承稳定性能满足施工要求
综合以上计算此模板强度、稳定性均满足施工要求。
4.3 加固措施
以上的计算是出于纯理论考虑，但实际的情况是圆柱模板是旧模板，是由两个不同的单位设计和加工的，并且有的已经局部变形，为了加强其稳定性,增加施工的安全性，决定采取以下的加固措施进行加固：把两根6m长轨道(挂篮用)的一端焊接在盖梁预留防震挡块的钢筋上,焊缝长30cm（必须严格保证焊缝长度和质量）。另一端用ф32精轧螺纹钢筋(包括与其配套的垫板、螺母)与行走梁相连接，利用精轧螺纹钢筋的高强度把两根走行梁吊起，另外将两根10cm的槽钢（横在6m轨道上面）和盖梁上的二次浇筑预埋钢筋焊在一起，作为轨道的后锚，这样来分担圆柱模板的受力。轨道是4块600cm长、30cm宽、1.5cm厚的A3钢板组焊在一起的, 挡块预埋钢筋共十根,每根埋入盖梁55cm,露出盖梁50cm。验算轨道的刚度、强度、稳定性时,按边跨现浇段全部的重量作用在轨道上来验算，通过计算，轨道的刚度、强度、稳定性，预埋钢筋的抗拔锚固深度、焊缝强度，ф32精轧螺纹钢筋的受力都能够满足施工要求（此处省略计算过程，读者根据实际情况自行计算）。加固示意图如下:

5．结束语
严家1#大桥边跨现浇段按照上述方案施工，克服了墩高、地势不平等困难，经济安全、高效率、高质量的完成了施工任务，为同类桥梁工程在同等条件下施工积累了宝贵经验。不足的就是没有办法精确计算出旧圆柱模板受力之后的变形，不能给出准确的预拱度，只能结合现场实际荷载给出一个经验值，这样会对边跨现浇段的外观线形造成一定的影响，如果使用新模板就可以克服这一问题。读者可以根据实际情况进一步完善。