后张法混凝土单箱双室箱梁模板设计与施工

后张法混凝土单箱双室箱梁模板设计与施工
兰传臣
【摘要】城际铁路后张法预应力混凝土单箱双室简支箱梁在国内应用较少,由于箱梁设计创新,科技含量高,提梁运梁、存梁精度要求高,因此,对箱梁模板的设计、制作与安装提出了更高的要求,对施工中的控制点及精度提出更大的考验。

结合沪宁城际铁路工程,对单箱双室预制箱梁模板设计以及在施工过程中的主要控制点进行浅要的分析。

%The post-stretching prestressed concrete(single-box double-room) simple box girder is rarely used in the country.Due to its inventive design,high-tech content,and high girder lifting and handling capacity,and high girder storage accuracy,higher requirements for box girder form design,manufacture and installation,and more key construction control points and higher accuracy are put forward.This paper makes a brief analysis according to main control points for Shanghai-Nanjing Intercity Railway single-box double-room precast box girder form design and construction in combination with the actual construction process.
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2012(000)010
【总页数】5页(P74-78)
【关键词】城际铁路;单箱双室简支箱梁;模板
【作者】兰传臣
【作者单位】中国铁建十九局集团有限公司,北京100176
【正文语种】中文
【中图分类】TU755.2
1 单箱双室箱梁主要技术参数
沪宁城际铁路设计的单箱双室箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。

梁长32.6 m，跨度31.5 m，截面中心梁高2.53 m，直线线路中心梁高2.55 m，截面外侧梁高为2.7 m，横桥向支座中心间距为5.6 m，桥面宽度12.2 m，防护墙根部内侧净宽8.4 m，梁端设有端隔墙，端隔墙横向底宽1.4 m，顶宽0.95 m;纵向底宽为0.95 m，顶宽为0.4 m，高度1.36 m。

梁体腹板采用斜截面形式，坡度为1∶35;箱梁底板宽度为6.5 m，顶板厚度29 cm，端部加厚至49 cm，底板厚度24 cm，端部加厚至70 cm，腹板厚度28.5 cm，端部加厚至50 cm，箱梁内最大净空1.36 m;梁体采用C50高性能混凝土，32 m梁体重量为678.8 t，24 m梁体重量为540.9 t。

箱梁在工地现场预制。

2 箱梁模板
预制梁模板采用钢模板，由底模、侧模、端模、内模组成;模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性，确保箱梁在施工生产过程中各个部位尺寸及预埋件位置的准确性，并使模板在多次反复使用的情况下不影响梁体的外形外观质量。

首先，模板支撑必须支承在可靠的基础上，并做好基底的防水措施，模板及支撑的弹性压缩和下沉量必须满足设计要求且符合预制梁的施工要求;其次，模板必须根据箱梁的设计要求及实际情况设计相应的反拱度，以保证梁体张拉后的上拱度要求。

2.1 模板支撑基础设计
(1)根据设计图纸计算混凝土重量。

(2)根据梁体横断面支撑间距和纵断面支撑间距、腹板处梁高、板重计算混凝土与
腹板竖向传递荷载。

(3)根据混凝土振捣产生的竖向应力计算振捣力向模板支撑传递的竖向荷载。

(4)计算梁上振捣工人重量
根据模板底部所设支撑个数计算每个支撑所承受的总荷载。

(5)拟定刚性扩大基础尺寸
基础底面长宽尺寸与高度有如下公式:
式中，L是底截面长度(m);d是底截面宽度(m);H是基础高度(m);θ是底截面边缘
至基础边缘连线与垂线夹角。

(6)承载力验算
根据地质分层承载力资料进行基顶承载力和基底承载力验算。

2.2 底模板
底模直接安装在制梁台座的条形基础上，在箱梁预张拉之前，整个底模均匀承受梁体的重量，在预张拉之后，梁体混凝土的重量大部分由两端底模承担。

底模板两端各一块模板采用厚12 mm钢板，中间部分采用厚10 mm钢板，在横桥向采用整板。

钢板直接焊接在I 16的工字钢上，将工字钢作为横梁直接与制梁台座条形基
础上的预埋件连接。

内模安装时，其支腿直接放置在底板上，为防止支腿处底板的局部变形，在内模支撑孔处采用槽钢加强。

底模间的连接边框采用厚10 mm钢板，底模与侧模间的连接边框采用厚12 mm钢板。

在底板上纵向设置4排泄水孔预留位置，用于联接内模支撑。

底模示意见图1。

图1 底模示意
在箱梁预张拉过程中，梁体有一定的压缩量，所以在底板设计及安装时留有合适的压缩量。

底模每1 m范围内平整度控制在2 mm以内，底模板中心线与设计位置偏差不超过2 mm，对角线误差控制在2 mm以内，梁两端模板处四点的高差不
超过2 mm，以保证支座板安装时高差符合规范要求。

两端支座范围内的结构强
度和刚度应能承受1/2的梁体、施工等荷载。

张拉过程中梁体有一定的上拱度，所以需根据箱梁设计要求，在底板上设置适当的反拱值，反拱按照二次抛物线线型计算，以箱梁跨中为抛物线最低点，依设计要求预留反拱值。

上支座板安装:支座位置，应在每次模板安装前检查，检查的内容包括:横向位置、
平整度，同一支座板的四角高差，4个支座板相对高差。

支座板安装位置应用螺栓固定。

2.3 外侧模
外侧模(见图2)是确保箱梁外形尺寸准确和外观质量好坏的最主要构件。

由侧模、
翼板、行人道、外模桁架等部分组成。

图2 外模拼装样式
侧模的倾斜度和梁体高度可通过外模桁架底部的手动千斤顶调节，每侧共有20 t
千斤顶32个。

侧模面板采用厚8 mm钢板，操作平台上的行人道采用厚3 mm
花纹板。

左右边框采用厚12 mm钢板，支架采用双工字钢符合角度要求的组焊结构组成。

加强肋采用型钢及加劲板组成，加强肋上焊有附着式振捣器联接钢板。

在侧模上预留通风孔预埋件位置，距离底板高度1.35 m，间距4 m。

侧模板采用横肋配支架，支架采用现场组拼式，侧模两翼缘设有平台，平台宽1 m，边设护栏，能承受蒸养棚和遮雨棚以及施工荷载等重量。

平台上设整平机轨道。

综合考虑运输及安装方便，外侧模板在横向上采用子母口搭接，能防止漏浆，易于操作。

外模桁架2 m一榀，后柱立杆上设置剪刀撑，并设置上下水平支撑，用以
增强模板的整体性，防止混凝土浇筑过程中引起模板变形。

采用外侧模夹底模的构造形式，侧模设计为固定式，即侧模与底模一一对应。

箱梁底板外侧圆弧过渡设置在侧模上，以方便起、移梁。

侧模与底模采用螺栓连接的同
时也采用对拉栓连接，利用对拉栓的长度与强度进行紧固连接，对拉栓通过支架对拉，并采取恰当的加固措施，保证整体性。

外模的表面直接影响箱梁的外观质量，每次使用之后打磨清理必须彻底，脱模剂涂刷要力保均匀，以保证梁体表面的平整、光泽。

由于张拉过程中梁体的上拱度影响侧模板随之上拱，因此侧模顶面也设置和底板相同的反拱度，且保证反拱值的准确。

2.4 端模
端模由面板、纵肋及横肋组焊而成，端模与底模及外模之间均采用螺栓联接。

面板由钢板组成，纵肋及横肋采用型钢组焊而成。

端模在结构上分为上、下两块，以便于操作。

由于单箱双室箱梁特殊的结构形式，容易使端模变形，所以端模必须具有足够的强度和刚度。

端模采用端包侧形式，整体分为五块(见图3):一块为底板、两块腹板、一块中部顶板，一块中腹板。

由于施工中钢筋采用分体绑扎，将上横梁拆分重新拼装后整体端模分为三部分。

端模上设有平台并安装护栏，与侧模护栏形成一闭合圈，保证施工人员的操作安全。

图3 端模示意
端模与侧模之间以及侧模与底模之间的连接拼缝均设有橡胶条，保证模板连接拼缝效果好，密实不漏浆，并在拼缝处整体打磨。

端模的安装采用底托侧、端包侧的形式。

端模与底模、侧模采用螺栓连接，方便端模的安装与调整和拆除端模。

端模面板及各边框均采用厚12 mm钢板，增强模板使用刚度。

端模筋板采用厚10 mm
钢板。

根据箱梁横向坡度在端模顶预设置横坡度。

端模锚穴中心坐标必须准确，以保证预应力孔道的通顺;端模板预留预应力孔道偏离设计位置≤3 mm;表面平整度≤2 mm。

2.5 内模
内模是箱梁模板设计中技术含量最高，也是决定现场施工效率的主要因素之一，为了提高劳动效率，箱梁内模采用全自动液压缩放内模，利用液压系统完成内模的支撑和收缩。

内模纵梁具有调节功能，可保证形成规定的二次抛物线反拱线型。

单箱双室简支箱梁特殊的结构形式使得内模形式在设计上也不同于其他大型简支箱梁的模具，采用单室单内模的形式，使得内模腔内空间变小，致使腔内工作空间减小，给施工带来极大的挑战。

内模顶部面板上预留天窗以便于底板混凝土浇筑，以及吊装孔预留固定位置且采用加固措施;侧面板预留通风孔固定位置且采取加固措施。

2.5.1 液压缩放内模主要技术参数
每套内模设置4只内模液压油缸，液压油缸应设置限位装置，以控制箱梁结构尺
寸满足设计要求。

内模液压系统压力20 MPa;内模正常出模速度≤60 min(拆除撑
杆后)，出模方式采用卷扬机牵引、龙门吊起吊沿内模自带出模轨道整体出模，配
套电机功率11 kW/只;每套内模天窗数量为12个，重量约88 t/套。

2.5.2 内模板的设计
(1)部件选择
①所有成型面面板选用厚8 mm钢板。

②骨架框采用槽钢，肋板用8厚mm钢板。

③铰链布置:油缸转轴离分型面10 mm，离面板68 mm。

销轴为中碳钢正火，直
径≥30 mm。

④斜侧上铰链为平行四连杆机构。

⑤龙骨为矩形截面，骨架为槽钢及角钢，侧面用钢板封闭。

⑥侧模设置收放油缸36只，龙骨上设置升降油缸6只。

⑦侧模沿梁长布置施工撑杆，采用正反螺旋，以便保证内模尺寸(撑杆布置见图4)。

图4 内模撑杆布置
⑧内模龙骨架由一个8 m段和2个13.4 m段组成，考虑到资源的充分利用，32
m内模可以与24 m内模共用，只需要将中间的8 m段拆除和安装就可以完成24 m和32 m之间的转换。

(2)内模形式及分段
①内模采用龙骨上置，龙骨焊接于内模顶模，龙骨下端沿纵向全长设置两排平行走行轨道。

②内模顶升通过梁外顶升油缸(4只)、梁内顶升油缸(2只)实现，升降距离为300 mm。

③模板分10个单元。

中间段6个单元(4个4 m段，2个5.3 m段);2个洞口段;2个过渡段;整体拼装时10个单元用螺栓钢板联接，收模时将联接螺栓拆除。

④龙骨分三段，分别为8 m、13.4 m、13.4 m，其中13.4 m段安装液电控制系统。

(3)内模分型:内模模板分为顶模、侧模(见图5)。

图5 内模分型
(4)内模收模(见图6)
图6 内模收模
①收起两侧侧模下角。

②收两侧侧模上角。

③整体下降:内模下降，龙骨降至梁内支架滚轮上。

2.5.3 内模的拼装整体
为保证内模的整体性，在主梁连接处底部采用钢板加固，将内模各分段用φ24高强螺栓联接，保证内模轨道顺直，内模面板接缝处无错台，表面平整度不大于2 mm。

将液压油管连接牢固不漏油，防止因泄压而造成的模板尺寸偏差。

3 模板的安装与拆除
3.1 模板的安装
模板安装尺寸要求见表1。

先安装端模，端模安装时，必须保证锚垫板中心与预留预应力孔道中心在同一直线上，端模与底、侧模间螺栓连接牢固紧密，保证混凝土在浇筑过程中不出现漏浆现象。

然后拆除端模上横梁，将内模吊入钢筋笼内，调整内模撑杆尺寸，保证箱梁腹板厚度及钢筋保护层厚度满足设计要求，安装通风孔等预埋件。

在模板安装过程中认真检验钢丝绳及吊点位置的牢固可靠性，保证安全施工。

表1 模板拼装验收质量主要标准序号项目标准1 模板总长±10 mm 2 底模宽度
+5 mm，0 3 底、侧模平整度≤2 mm/m 4 组装后模板对角线偏差≤10 mm 5
底模板中心线与设计位置偏差≤2 mm 6 桥面板中心线与设计位置偏差≤10 mm
7 腹板中心线位置偏差≤10 mm 8 模板倾斜度偏差≤±5 mm 10 桥面宽度3 mm 9 模板高度±10 mm 11 腹板宽度 +10 mm，0 12 底板宽度 +10 mm，0 13 组
装后相邻模板错台≤2 mm 14 组装后预埋件及预留孔位置±5 mm
3.2 模板的拆除
(1)在梁体混凝土强度达到设计强度60%即30 MPa，且混凝土芯部温度、表面温
度和环境温度相对温差不超过15℃，大风天气及气温急剧变化不应拆模，当环境
温度低于0℃时应待表层混凝土温度冷却至5℃以下方可拆模。

拆除时先将内模支撑撑杆拆除，拆除端模，过程中禁止硬砸硬敲，避免梁端锚穴处出现缺棱掉角现象，进行预张拉。

然后利用液压系统依次收缩内模下角、上角、顶升油缸，将内模落入预留轨道上。

收缩时注意内模两侧对称，以避免内模倾斜。

最后利用1台5 t卷扬机牵引内模沿轨道拉出内腔，用2台50 t龙门吊吊起内模放入存放架上。

(2)内模拆除后，利用液压系统将内模撑开，将撑杆安装，按照箱梁设计尺寸完成
内模的拼装，及时将内模打磨、涂刷脱模剂，防止模板生锈，以便模板的重复使用。

(3)吊装模板时，严格控制吊点位置，以免模板变形。

4 结束语
梁场生产的工装条件有限，模板必须具有足够的强度、刚度和稳定性;由于连续生产需要，模板的使用周期快，模板需要多次反复利用，每次模板使用前必须认真按照规范要求检验模板的尺寸、预留反拱度、压缩量和各个部位连接是否紧固牢靠，保证模板的整体性和箱梁各部分尺寸符合设计要求。