现浇箱梁模板与支架设计分析

郑雪伟 陈青

摘 要：伴随我国经济腾飞，人民生活得到大幅提升，各大中型城市私家车保有量迅猛增加，导致上下班高峰期交通堵塞成了常态。为了解决城市道路拥堵问题，从施工难度、建设费用分析城市高架通道具有较大优越性。在修建过程中高架桥模板和支架支撑体系的质量对工程安全性影响很大，因此必须加强对现浇箱梁模板和支架的设计分析。

关键词：现浇箱梁；模板设计；支架安装；质量控制

前言

随着我国加快高速公路建设，桥梁建设增多，现浇箱梁因为适应性强将被更多使用。在实际工程实施过程中支架设计出现安全系数偏小，斜撑和剪力撑设置不合理，产生位移变形和模板缺陷、模板不牢等问题[1]，对工程质量造成隐患，引发安全问题。本文对现浇箱梁的模板以及支架设计进行分析，提高工程建设质量。

1 支架分类

按照构造形式不同，可以将现浇梁支架分为支柱式、梁式及梁柱式。立柱式支架构造简单，经常用于小跨径桥梁。支架由排架、纵梁等构成，纵梁下通常设置卸落装置。梁式支架两侧以立柱支撑，顶部有承受模板的承重梁，依据桥梁跨径承重梁可使用工字梁、钢板梁或者钢析架[2]。梁柱式支架由于可在中间加设立柱，因此可用于大跨径桥梁。

2 现浇箱梁支架设计

以杭州之浦路互通320国道连续箱梁为例进行设计。此工程采用满布式碗扣支架，支架基础分层夯实整平。

2.1 支架总体布置

支架的设计必须能够承受施工荷载。根据梁要承受的总荷载、立杆所支撑面积及承受载重，计算出立杆安全经济的步距。本工程中计算出立杆在桥梁跨中处横向间隔0.9m，顺桥0.9m，横杆步距1.2m，计算受力满足要求。为便于支架安装拆卸和调整高度，在立杆上下均设置调整承托。使用普通扣件钢管调正碗扣支架和箱梁板面，经由扣件式钢管连接斜撑、平杆成为整体。纵肋条以刚性连接木接头，尽量固定于混凝土墩，并设一些使用转角以及扣件式钢管的剪刀撑，从而增加支架纵向稳定性。横向顶托支撑使用间距90cm的10cm*15cm的方木。同时支架两侧设计1m宽人行道，并以安全网挡护。

2.2 地基处理

为确保工程质量，必须清理干净场地内的淤泥、杂物，必要时分层换填好土并整平后进行压实，压实度要达到规范要求。回填材料可采用建筑垃圾或者灰土，通过整平、碾压达到对地基的加固。接着浇筑15～20cmC15水泥混凝土对其进行硬化处理，覆盖彩条布养护处理。地基面要确保横坡度为2～4%，且在支架外围顺着桥梁方向设置排水沟槽及时将降水排出。由于做支撑用的支柱要承受较大的荷载作用，应该安放枕木等达到扩大基础受力面积的目的。

2.3 支架搭设

地基处理合格，用水泥砂浆进行找平后，沿横向铺设10cm*10cm方木。支架可以在底部垫有150mm*210mm*8mm规格钢板的WDJ碗扣式支架，并将支架底部承重均座置于方木上。通过计算得出顺着桥梁方向支撑部件的间距设为120cm，垂直桥向以90cm设为间距。一般情况下需要加密横梁和腹板位置的支架，不改变其横向间距但纵向间距可以调整为60cm。上下层之间设置横杆间距限制为120cm以内，而且至少使用两层横杆连接单根立杆。

沿着桥梁方向应通长设置一道间隔4.5m的剪力撑，而垂直桥梁方向剪力撑要相距三跨设置，从而强化找呢哥哥体系的稳定性。同时剪力撑相交支架立杆和水平杆的位置安装转口数量要高于85%。最后为了安全施工，必须设置防护栏，采取加固杆件等措施。支架顶部高度可以通过安装可以调节的顶托控制，顶托变化高度使横向布置的10cm*10cm方木受力均匀。横向方木可以亦设置间隔20cm的10cm*10cm耙钉钉牢的方木。需要注意的是，为使架子上端稳定牢靠，可调顶托高度浮动需以30cm为上限。

2.4 支架预压

在支架设计时，应该将梁自重、地面沉降和支架变形等因素考虑进来，在对底模标高粗调后应使用砂袋或者水袋施以大于梁自重的荷载进行预压[3]。预压时间可以由地质状况、梁重与支架类型等经现场预压试验结果判定，一般在2～3天左右，最终使支架不会发生沉降。

3 现浇箱梁模板设计

箱梁的模板包括底模、内模、外模和端模、堵头板。外模会使用完整的钢模，一般由专业模板加工厂制作，待检验合格运至现场安装。底模、内模以及端模可以由竹胶板与方木拼接。

3.1 设计方法

现浇箱梁的底模板以竹胶板铺设，厚度为1.5cm，纵向加劲肋使用方木，规格为10cm*10cm，背楞间距设为0.6m或0.9m，选择工14安放在满堂支架顶托。侧模面板使用竹胶板以及肋部使用方木、背楞布置安放与底模情况相同。内模可使用厚度为1.5cm的旧竹胶板。为使竹胶板安装稳固，需要在其接縫位置设置小方木从而整平板面。

对于满堂支架的横杆和立杆，可以设置钢管，规格为φ48-3.5mm，并使用顶托作为支架和背楞的体系支撑。使用三维有限元软件对模板和支架建立有限元软件模型，从而验算初始设计的模板以及支架体系受力状况。

3.2 材料参数

模板和支架所使用的不同材料说明及其参数见表1。

3.3 箱梁模板和支架模型建立

3.3.1 模型建立

以初始设计的现浇箱梁模板和支架结构形式及尺寸大小为基础，使用迈达斯（MIDAS）有限元软件创建箱梁模板和支架的体系模型。

在使用有限元软件所建立的模型中，以梁单元模拟整个体系的支架、木肋以及背楞，通过4节点板单元模拟面板以分析其受力。实体工程中支架、木肋以及背楞和面板之间的支撑依靠存在如下关系：背楞靠支架支持，背楞凭借木肋支撑，面板由木肋提供支持，在这些支撑关系中都是处于单纯受力状态。因此对模型中各构件的受力情况进行分析时，涉及到不同构件之间的支撑关系通过仅受压弹性连接来模拟，将支撑刚度视为无限大。

3.3.2 设计荷载

箱梁模板需要承受梁自重、结构和施工荷载作用，包括浇筑混凝土的压力，施工中产生的冲击荷载等，设计时必须对不同荷载的组合情况进行分析。最后通过有限元软件的计算，对不同荷载组合作用下模板底、顶部和木肋底、顶面应力，位移以及背楞、支架应力、位移进行验算，确保设计体系受力均满足规范要求。

4 结束语

现浇箱梁施工中加强对模板和支架的质量控制，能够确保工程结构几何尺寸、高程标准、外观质量以及整体强度、刚度满足桥梁设计要求，确保整体工程质量优良。而加强模板和支架设计分析，可以为后期施工可供科学合理的理论参考，从而取得良好的经济和社会效益。

参考文献

[1]李浩.支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制技术[J].长安大学，201l，2011，15（6）.

[2]罗端高，郭结义.高箱梁模板支架设计及施工技术[J].公路工程，2011，36（2）：133-136.

[3]张峰.现浇箱梁满堂支架施工安全性分析[J].交通标准化，2012（11）：120-122.