某立交桥梁上部结构现浇箱梁模板支架设计方案探讨

林清山

（福建路通工程管理有限公司，莆田 351100）

1 桥梁概况

某立交桥位于山区， 桥位处地形起伏较大，全桥为七联现浇箱梁桥，平面线形呈“S”形。 桥梁全长430.6 m，桥跨布置为3×23 m+3×18 m+（18+18.6+18）m+（24+34+24）m+3（3×19 m）；跨径19 m 以下为普通钢筋混凝土桥，跨径23 m 以上为预应力混凝土桥；桥面纵坡0.6%～3.8%，最大横坡5.0%。 上部结构箱梁为单箱两室， 顶板宽度为10.5 m， 底板宽度为7.5 m。 梁高除第四联高2.2 m 外，其余均为1.4 m；联端支点设1.0 m 厚横梁， 联中间墩顶设2.0 m 厚横梁，跨中设0.5 m 厚横隔板。

该桥下部结构采用柱式墩、板式墩、柱式台，基础为钻、挖孔灌注桩，桥墩高度多为20～30 m，最高46.7 m；桥梁跨越山谷、现有道路，如图1 所示。

图1 立交桥桥型布置图

2 桥梁上部结构组合模板支架设计方案

目前公路桥梁现浇模板支架常用的设备有满堂式支架（通常称为“钢管脚手架”）、钢管立柱+贝雷梁支架；此2 类支架材料来源广、组合灵活、装拆方便、周转率高。本桥地形复杂，结构多样，采用这2种支架较合适。 根据2 种设备的特性及桥梁施工特点，结合桥梁的具体情况，对模板支架的构造、稳定等进行了分析比较。

桥梁的模板支架设计难度在于桥墩高度大，大部分在30 m 左右；桥梁在弯道上，纵横坡度变化复杂，最大纵坡3.8%、横坡5.0%，合成坡度大于6%。一方面，由于桥墩高度大于24 m，不宜全部采用满堂式“脚手架”[1]。 相对于房建，在桥梁施工中，支架为“相对独立无联系构件”，即没有“连墙件”，且荷载比房建大很多，因此高度应小于24 m，高宽比宜小于2[2]。另一方面，本桥梁横坡度较大，若采用贝雷梁，则贝雷梁需横向倾斜设置，使贝雷梁产生一个近似于横坡度比例的横向力作用于贝雷梁的顶面，易导致贝雷梁横向失稳[3]。

经过分析比较，确定采用组合式支架。 即：支架下层采用贝雷梁做主梁，用大钢管（φ529 mm）做支墩；贝雷梁顶面设置满堂式脚手架支架，用于调整梁底横坡及纵坡。 贝雷梁保持铅直状态，使之受力明确，满堂式支架用于调整纵横坡度。 支架方案如图2 所示。

具体方案为：贝雷梁采用单层，跨径原则上不大于18 m[4]，大于18 m 者（第一联、第四联）跨中设置钢管立柱支墩。 贝雷梁主梁顶面采用满堂式“承插型盘扣式钢管脚手架”， 架体高度控制在5 m 以内。 由于满堂式支架可以调整高度，支墩顶面则不设置卸模装置，可取消“砂筒”或“砂箱”。 为避免立杆承受水平力及便于外侧腹板、 翼缘板支架制作，满堂支架高度与梁底平齐，翼缘板、外侧腹板支架统一采用型钢专门制作，如图3 所示。

3 模板支架细节构造及施工工艺

3.1 模板支架细节构造

（1）支架基础

本工程位于山区，地形起伏大，但是地质情况较好，因此支架支墩基础采用钢筋混凝土条形扩大基础，根据“地基梁”简化反算确定尺寸及配筋。 跨间支墩基础高度原则上设置1000 mm 高度， 纵向、横向尺寸比立柱钢管每侧大600 mm； 桥墩侧设置立柱的桥墩有承台者， 立柱直接设置在承台上，承台顶面需预埋钢筋网及钢板底座。

（2）支墩

支墩分2 种情况， 一是支架跨径大于18 m 时中间设置钢管支墩，支墩纵向原则上采用2 排，间距3 m，横向根据计算，大多采用3 根φ529 厚度10 mm焊接钢管；二是各联交界墩两侧考虑两联分2 次浇筑混凝土时桥墩不允许单侧受力，则在桥墩两侧设置钢管立柱，以承受不平衡荷载，保证桥墩不受偏心力。

（3）牛腿

因桥墩较高， 在各联中间桥墩两侧设置 “牛腿”，而不用钢管立柱，避免钢管立柱高度大而导致稳定性差，且可节省钢管及基础。 牛腿若采用预埋钢板再电焊，高空作业量大，且现场竖焊不易保证质量，因此牛腿采用预留孔，孔内穿工字钢，拆除工字钢后填塞预留孔。 预留孔在孔底外侧预埋厚度10 mm 钢板，孔内设置2H250 纵向工字钢，用以搁置横梁工字钢（或贝雷梁）。

（4）横梁

横梁有2 种形式， 一种为跨中支墩， 采用2H450 工字钢；另一种在桥墩牛腿上采用贝雷梁做横梁；考虑部分受力点不在贝雷梁结点，则在上弦杆设置“加强弦杆”，以减小弦杆附加应力。

（5）模板主梁

模板纵向主要受力结构采用单层贝雷梁。 主梁贝雷梁在箱梁梁肋处设置3 排，其余根据构造需要设2 排，即全断面设7 组共17 排贝雷梁，经计算，混凝土及模板自重、施工荷载总和为25.3 kN/m2，贝雷梁强度、刚度均能满足要求。

（6）坡度调整设施——满堂式支架

因本工程纵横坡度大，为了方便模板纵横坡度调整及支架搭设，根据承插型盘扣式脚手架配件尺寸，满堂支架步距设置为1500 mm，以便于杆件拼装；当坡度不够调整时，接1 根长600 mm 或900 mm钢管立杆。 支架立杆纵向间距1200 mm，横隔板或横梁处间距设置900 mm； 立杆横向间距在腹板处设600 mm，其余900 mm。

（7）模板

因箱梁外形尺寸大都为曲线，因此模板采用竹胶板，分配梁采用120 mm 槽钢，楞木采用60×60 方钢。 翼缘板采用角钢制作支架；内模采用碗扣式支架、竹胶板做模板。

3.2 模板支架施工工艺

3.2.1 模板支架施工

（1）支架基础

根据计算的地基承载力要求，开挖后做承载力检测，按常规方法施工。

（2）支墩、牛腿及横梁施工

支墩高度比较大， 因此施工时采取分节拼装，每节电焊完斜撑、横撑再接高上一层，每节高度原则上按6 m 设置斜撑、横撑。

牛腿若按正常施工， 工字钢将不易窜入预留孔，因此，施工时将工字钢用泡沫包裹预先安装在孔内，拆除时用吊机拖拽即可拆除。 部分两侧高度不一致的牛腿， 则将其埋设在混凝土内不予拆除，待支架拆除后割除，再进行防锈处理。

横梁工字钢（或贝雷梁）每组2 根（或2 排）在地面拼装成组，再用汽车吊安装。

（3）主梁——贝雷梁安装

贝雷梁最大跨径18 m，安装时采用分组在地面拼装，即箱梁腹板下3 排一组，其他位置2 排一组，最大重量不足60 kN，用汽车吊逐组吊装。

（4）模板安装

工艺流程为：先安装底模、外模、翼缘板模板→支架预压并调整标高、预拱度→安装底板、腹板钢筋（含预应力管道）→安装内模支架及模板（内模底板倒角外接长500 mm，内模顶板纵向预留600 mm模板待底板混凝土浇筑完安装）→浇筑底板、 腹板混凝土→安装顶板预留模板、顶板钢筋(部分顶板钢筋及预应力锚下、齿块钢筋可先行安装)→浇筑顶板混凝土。

考虑本项目地形等条件比较复杂，浇筑一次混凝土准备工作、清理现场、等待强度等工作量大、时间长，因此箱梁混凝土采用一次浇筑一联，即横截面底板、腹板、顶板混凝土一次性浇筑。 另外，内模支架也需一次性安装。 原则上支架应在模板安装前预压，但考虑预压方便，可将外模先安装再预压，预压后再调整标高。

3.2.2 支架预压

本桥虽然跨径不大， 但搭设结构比较复杂，且贝雷梁存在几何变形， 因此支架按逐联进行预压，以消除非弹性变形， 并依据预压结果设置预拱度等。 因支架存在较大坡度，不能采用“水袋”预压，实际施工时采用“砂袋”预压，预压重量为施工荷载的1.10 倍， 分3 级加载。 加载依次为预压荷载值的60%、80%、100%。 加载程序、位置及数据整理参照相关规范进行。

3.2.3 混凝土浇筑

本桥混凝土浇筑难度在于全断面一次性施工，关键工艺是腹板底部混凝土的密实性。 浇筑时一般先从腹板倒入混凝土，往底板推出混凝土，但是本桥一次性浇筑箱内操作比较困难， 因此应特别关注底板混凝土“推出”，在推出一定量后，则应从底板灌注，以避免腹板混凝土流出太远产生离析。本桥横向宽度小，两侧可同时浇筑。纵向一般情况依照从第一跨每跨支架跨中先浇筑，分层、台阶式往前推进；桥跨及支架跨径较小，纵向浇筑次序容易控制。

混凝土的质量，与模板支架关系密切。浇筑前必须严格检查满堂支架的顶托、底座是否存在脱空等现象，浇筑过程应采取设置垂线的方式，随时观测模板支架沉降情况，一旦发生异常应及时处理。

4 结语

本工程已于2020 年12 月建成通车。 本项目提出了组合支架方案， 克服了各类支架的不足之处，有效解决了支架高度超过40 m，纵横合成坡度较大的问题，能够保证支架安全稳定，减少高空作业，施工操作简便，较大程度地保证了施工安全。

桥梁现浇支架虽然已是成熟的技术工艺，但如果未能因地制宜采用合适的支架方案，或者设计支架时未考虑周全， 极易产生安全问题甚至安全事故。 笔者通过实践，总结出以下主要原则：

（1）桥梁工程满堂式模板支架应注意与建筑行业无“连墙件”的差别，原则上高宽比宜小于2，高度应不超过24 m。

（2）贝雷梁支架应使其横截面铅直，不得倾斜设置； 跨径宜尽量避免采用危险性较大的18 m 以上跨径[4]。

（3）在弯、坡、斜桥、高度大于24 m 时，可优先考虑采用组合模板支架。