箱梁模板设计论文

少支架与满堂支架箱梁模板通用设计

中交二航水工分公司何志敏

摘要：在大型桥梁施工中，模板设计、选型是施工过程中的一个重要环节，模板设计的优化组合，可以使不同结构的定型模板，由最不适应的多种状态转变为可调节、通用及可靠状态。本文详细介绍天兴洲大桥箱梁模板，在南北两岸不同支撑和不同截面结构，所采用的优选法设计。

关键词：优选法模数成型通用

1.工程概况

武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥公路分建段工程上构箱梁由4×40.7m(G066～G070汉口)+6×（5×40）m(G032～G062天兴洲)+4×40.7+40.523m （027～G032天兴洲）+39.701+3×40.7m（G016～G020武昌）组成，全长2016.854m。箱梁结构除汉口G066～G070为单箱双室及变更后局部匝道为单箱双或三室外，其余均为单箱单室结构。箱梁底板宽7m，翼缘板宽3.245m，箱梁中心高2.4m。箱梁外形轮廓尺寸大致相同。

G066～G070段箱梁为单箱双室结构，其与北岸引线相接，设计为桥面变宽段。上游侧底板宽度在7m～14.961m之间，下游侧底板宽度在7.02～10.875m 之间，桥轴线仍为直线，变宽为两侧直线变化,近70＃墩采用8m长缓和曲线与引线相接。由于箱梁顶设计2％的散水横坡，箱梁外露腹板高沿纵向将存在变化，变化幅度达到8cm。G016～G020段箱梁为单箱单室结构，设计桥面宽13.49m，底板宽7m，翼缘板宽3.245m，箱梁中心高度2.4m，实际平面曲线为R2000m圆弧。

本公路桥上构施工因施工高度原因，共采用三种施工工艺。北岸施工高度在10m左右，采用满堂支架施工，满堂支架纵向间距90cm，其上方布置横向分配梁,横梁上方布置钢底模；南岸施工高度在40m以上，采用少支架钢管施工，钢管上方布置横向主梁，，主梁上方铺设纵向贝雷片纵梁，纵梁上方为间距75cm的横向分配梁，其上方布设钢底模；天兴洲上采用移动模架和少支架配合施工。洲上少支架施工时间将贯穿整个上构施工时间段，不可能转至南岸使用。针对该情况，考虑到箱梁外形轮廓尺寸均大致相同，南岸及北岸箱梁模板考虑通用设计将会大大节约项目部的成本投入。

2.设计原则

南、北两岸的箱梁通用设计存在以下四个问题：

1、底板及外侧模翼缘板对平面直线和平面曲线处理的矛盾；

2、南岸腹板高度等高和北岸腹板高度存在变化的矛盾；

3、施工高度差较大，导致的施工吊装矛盾；

4、两种施工工艺横向分配梁的布置差异将导致底模板细部设计可能存在矛盾。

针对以上四点，在充分考虑通用的情况下，制定如下设计原则：

1、底模板按矩形模板设计，南岸圆弧线采用夹契形木条方式调整线形。外侧模翼缘板在制作时，沿纵向每侧缩小2.5mm，拼装后将形成5.6mm拼装缝，在北岸使用时，预装5mm硬质橡胶条止浆，南岸使用时，沿圆弧线浆形成契形缝，

采用契形木条填塞。

2、腹板高度问题的解决，按最大高度制作，并考虑外侧模夹底模板的工艺。外侧模高度变化的空间，在横向分配梁上处理。

3、施工吊装方案及模板的倒运方案按高墩处理，在模板下方设置滚筒，纵向设置轨道滚动前移。

4、钢底模制作时纵横肋等高设置。

针对砼外观质量很多时候均由模板的局部变形所引起的现状，设计时对模板的刚度设计应予以足够的重视。

3.模板设计

3.1底模设计

考虑到南北两岸横向分配梁间距分别为75cm和90cm，底模的设计以北岸90cm为基础进行。其分块纵向长度按90cm的倍数考虑，墩顶上方采用钢组合模板，为方便与定型模板接口，组合模板拼装区按1.8m预留。横向宽度按2m考虑，并布置1m宽的调节模板以适合底板宽度的变化，三角区域采用契形尺寸模板与外侧模相接，经过尺寸的试算及调整，按3.6m分块将能较好的将契形模板在跨间通用。

经过设计计算，箱梁底模面板采用δ6mm Q235钢板，纵横肋分别采用@350mm 的[6.3及@400mm的∠6.3×6.3×5，其相交处应采用连续焊接方式形成整体骨架，焊缝高不小于5mm。为了改善因模板局部变形而引起的砼外观质量缺陷，模板间的连接采用δ16mm扁钢螺栓连接，尽量减少因连接变形而引起漏浆流砂现象。

3.2外模设计

南岸平面曲线为R2000m圆弧，模板设计时采用折线替代圆弧线，根据曲线与弦长关系的计算，当单块长4m时，曲线与直线间偏差1mm，已经满足规范对箱梁偏位的允许误差。4m节段的重量约2.5t，40m吊高采用50t履带吊亦能得到满足。

为了满足南岸圆曲线的要求，翼缘板设计时，预留5.6mm的拼装缝，即每块外侧模翼缘板比直立模板缩短2.8mm，北岸施工时，可预贴5mm橡胶并粘贴海绵条的方式填充缝隙，南岸施工时，采用契形木条螺栓连接夹紧。

由于本工程两幅箱梁间间距仅2cm，桥轴线下方的侧模板拆除移动将较难使用吊车，设计时外侧模板设置滚轮，并铺设纵向轨道，在模板落于支架上后滚动前移。滚轮与轨道间设置止口装置。

箱梁外模分为侧面板、翼缘板、外楞模架、定型剪刀撑、移动滚筒、调节木楔、调节丝杆、卷扬牵引机构及防滑装置组合而成（见图一）。

模板使用前进行整体拼装，模板使用中不设内部拉杆，而浇注腹板砼的侧压力由底部调节丝杆和外楞模架承受，侧模中部设置顶撑保持稳定。

外侧模采用δ6mm钢面板，横肋采用[6.3mm，翼缘板下方间距为400mm，腹

板位置间距为340mm，竖向小肋采用@438mm的δ4mm扁钢，模板间的连接板采用δ12mm扁钢。外模模架采用@900mm的[12.6外楞，并选用[10及∠6.3×6.3×5分别作为斜撑杆和八字撑。(见图5)。

3.3内模

内模按南北两岸分别设计。北岸单箱双室结构,采用木夹板和木方及脚手管结合,面板采用18mm厚木胶合板,板肋采用80×80mm木方，内设φ48mm钢管支撑（见图3）。

南岸单箱单室结构，采用组合钢模与φ48mm钢管支撑结合，方便高空拆运。钢模与钢管间采用[8作为钢楞。

4.模板设计计算

4.1侧模

混凝土最大侧压力

当υ/t＞0.035时，h=1.53+3.8υ/t=1.72m （υ/t=1.0/20=0.05）

=k.·r·h=1.2×2400×1.72=4954kg/m2当 6m/h以下时，ρ

m

最大侧压力ρ

=4954+400=5354kg/m2

max

横肋计算（[6.3a槽钢]

线布荷载： q=14.99kg/cm

强度计算：M==26982kg/cm

σ=1660kg/cm ＜1700kg/cm2 (可)

挠度计算：f=0.19cm ＜120/400=0.3cm (可)

竖楞计算（[12.6槽钢]

线布荷载： q=64.25kg/cm

强度计算：M=97178kg.cm

σ=1575kg/cm2 ＜1700kg/cm2 (可)

挠度计算：f=0.15cm ＜110/400=0.28 cm(可)

4.2底模分配梁

分配梁计算（I14a）

砼自重 16896 kg

钢筋自重 1137 kg

人机荷载 640 kg

内外模板自重 390 kg

底模自重 269 kg

合计 19332 kg

线布荷载： q=6041×0.9=5437kg/m=54.37kg/cm

强度计算： M=24467kg.cm

σ=1260kg/cm2 ＜1700kg/cm2 (可) 挠度计算： f=0.07cm ＜60/500=0.12 cm(可)

4.3模板支架

模板支架主要承受施工荷载（5354kg/m2）,当平放在工作平台上时，还承受水平风力和保持模板的稳定,设模板自重为G（2566kg）,所承受的风力为W，倾