桥梁组合钢模板的设计施工及贴膜的应用

孟祥辉　曲锋

0.工程概况

组合钢模板因体积小、重量轻、拆装方便而得到广泛使用，但也因使用其浇注的混凝土外观质量差而受到限制。怎样解决这个问题呢？以下就沈阳市老道口斜拉桥工程的经验作一介绍。

沈阳市老道口斜拉桥位于沈阳市原老道口桥北侧，横跨沈山铁路、长大铁路、沈阳站铁路编组场，是沈阳市东西快速干道的咽喉，是连接铁西区和和平区的交通要道之一。老道口桥主桥为独塔双跨预应力钢筋混凝土斜拉桥。主孔跨径120m，桥面宽度32m，梁高3.16m，分上、下两层通行，上层为机动车道，下层为非机动车道。塔柱从桥面以上高度为69m。斜拉索为单索面竖琴型，主梁断面为单箱五室的预应力混凝土箱梁。主塔用C50钢筋混凝土，墩台身为C40钢筋混凝土。由于该桥地处沈阳市中心，为增加城市景观效应，并方便市民，设计除机动车辆在上层桥面通过外，下层非机动车道两端引桥采用螺旋展线，并增设景观设计，设有绿化景点，供市民休闲娱乐。

因美观需要，桥梁墩、台身的混凝土表面质量就显得非常重要。按合同要求，墩台身混凝土应一次灌筑成形。混凝土表面质量要求达到平整、光洁、无模板拉筋、无明显接缝痕迹。本桥两个边墩尺寸为高7.889m、宽22.50m、厚3m，施工模板应属于大面积模板。根据以往施工经验，大面积模板若采用普通组合钢模板，模板的刚度太弱.模板一般需要加设拉筋，而且模板的接缝较多，平整度较差。若制造整体大模板，由于本桥只有两个边墩，模板周转次数太少，一次投人费用太高，在以后施工中又很少能有类似尺寸桥梁结构的利用机会。经过方案比选，决定利用现有的组合钢模板（定型通用模板）进行改造。

1.模板改造设计方案

要保证大面积混凝土表面平整、光滑，模板必须具备一定的平整度、刚度及足够的光滑度和面积。利用自有的3015（长150cm、宽30 cm）、6015（长150cm、宽60cm）及4515（长150cm、宽45cm）定型组合钢模板进行改造，增设万能杆件桁架做模板的后背支撑架，增设I200 a型工字钢做模板的后背支撑肋，以增强模板的刚度。将几块小模板组成一块大模板，小模板间用M12×50螺栓、Φ12穿销及U型卡连成一体。在其表面粘贴1.0～1.5mm厚整块不锈钢板，以增强模板的整体性、光滑度和平整度。

1.1边墩尺寸

墩尺寸见图l。图中括号外为0#边墩尺寸，括号内为2#边墩尺寸，无括号数字为两者公用尺寸（下同）。

1.2模板配置

（1）正（背）面（见图2）。

在宽度（22.50 m）方向上：

每层水平（模板竖向布置）布置37块6015和1块3015模板，成型模板全宽为37×0.6+l×0.3=22.5（m）。

在高度（0#台身高7889m.，2#台身高7739m）方向上：

布置1.5m高模板5层，不足部分用4515模板（水平放置）接高一层，放在最下层。模板配置高度为5×1.5+l×0.45=7.95（m），比0#台身设计尺寸高出6.1cm，比2#台身设计足寸高出21.1cm。混凝士浇注高度按没计标高控制。

上五层模板每层用小模板组成的大模板为9块宽2.4m、高l 5m（用 4块60cm×150cm小模板组成），中间加一块宽0.9m、高1.5m大模板（用1块60cm×150cm+1块30cm×150cm小模板组成）。最下一层模板用15块45cm×150cm模板组拼，水平放置。由于成型后用土掩埋，不露在外面，模板面不用粘贴不锈钢板。

（2）侧面模板（见图3）。

侧面模板分上部垂直部分和下部倾斜两部分。

上部垂直部分：尺寸为300cm×346 cm，按300cm×360cm配置。采用两层高360cm（150cm+210cm）大模板，大模板配制采用150cm×150 cm（26015+3015）及150cm×210cm（26015+33015），在挑梁位置选用旧模板，以便钻孔插入预埋筋。

下部倾斜部分：尺寸为宽300cm×斜长450cm。布置3层（高3×150cm=450（cm）6015板，每层5块（宽60cm×5=300cm），共计15块。每层5块小模板组成一块大模板，每块大模板用5块6015小模板组成高1.5m、宽3m的大模板。

（3）挑梁模板布置。

挑梁部分，待墩身混凝土成形之后二次浇筑。挑梁钢筋在墩身侧面模板上钻眼预先埋好。

（4）背墙：由于受主梁纵向预应力张拉的影响，背墙需要两次浇注，模板两次安装。

本方案巾不考虑背墙的模板方案。

1.3模板支撑设计

1.3.1支撑布置

紧贴模板外侧用C型槽钢（两根对扣，属模板配套钢肋）或Φ55钢管按常规方法连接成整体，纵横交叉加固一道。然后再在外侧利用I200a型工字进行特殊加固。C型槽钢或Φ55钢管和模板间用模板的配套钩头螺栓（M12）、扣板连接紧固，钩头螺栓间距≯50cm，C型槽钢或Φ55钢管间距、数量按常规布置。工字钢和C型槽钢（或Φ55钢管）间用特制钩头螺栓（M12）、扣板连接紧固，钩头螺栓钩在模板的肋板身，钩头螺栓间距≯100cm。I200a型工字钢水平布置（从下往上排列）间距100cm。

1.3.2支撑肋强度检算

（1）对于柱体，流态混凝土对模板的侧压力可按公式（1）计算。

P1=kγH （1）

式中：P1一—混凝土的侧压力，kN/m2；

k——修正系数，当混凝土中不加外加剂时k=1，当混凝土中加入缓凝剂时，k=1.2；

γ——普通混凝土的容重为24kN/m3；

H——混凝土的有效压头高度H=0.22+24.9V/T。

其中，V为混凝土的浇注速度，根据实际情况取V=0.6m/h，T为混凝土的入模温度。根据工期安排，0#台身4月10日能浇注混凝土，2#台身5月下旬浇注混凝土，T取25℃，则： P1=kγH=1.2×24×0.8×176=23.55 kN/m2：

（2）工字钢抗弯强度计算。

模板除承受流态混凝土的侧压力外、振捣棒对模板产生的集中振动荷载取P2=4kN/m2。另外，倾倒混凝土时对模板产生的水平冲击力取P3=2kN/m2。，（P2，P3取值依据《公路桥涵施工技术规范》）故工字钢所受的力为P=P1+P2+P3=29.55kN/m2。方案中外侧工字钢的支撑跨距为2m，令2m间距的工字钢所能承受的最大力为Pmax，依据下面公式：

Mmax=qb2/10=Pmaxa b2/l0 （2）

σmax=Mmax/W=Pmaxab2/10W=170MPa （3）

式中：a=0.75m，b=2m，W=2.37×10-4m3，将其代人式（2）、式（3）中，则有：

Pmax×103x0.75×22/10×2.37x1010-4=1.7×108

解得：Pmax=134.3kN/m2，则有Pmax>P，可知方案中工字钢的布置是满足施工需要的。

（3）挠度检算。

根据《老道口桥涵施工验收规范》标准，墩台身混凝土表面平整度用两米靠尺检验，不得大于5mm。因此，取2m间距工字钢允许挠度[f]=5mm，则2m间距工字钢由受力产生的侧向最大挠度为fmax：

fmax=Pab4/150EI=29.55×103x 0.75×24/（150×2.1×l011×2.37×105）=0.5mm，

由fmax<[f]，可知按挠度计算同样满足施工需要。

1.4万能杆件支撑架设计

万能杆件支撑架设计拼装见图4。

N型万能杆件组拼最小断面尺寸为2m×2m，组拼长度（或高度）为2m的整数倍。N2（∠120×120×10）为竖向主杆件，长2000mm。N5（∠75×75×8）为桁架斜拉杆件，长2418mm。N4为水平连接杆件（∠75×75×8），长1730mm。

2.施工技术措施

2.1模板质量验收标准

模板质量验收标准见表l。

2.2施工技术措施

（1）接缝防漏浆措施：模板接缝处用密封胶条粘贴。

（2）转角模板连接措施。

表1模板质量验收标准

a.两侧斜面模板，前（背）面模板与两侧斜坡面模板连接方法，用前后模板夹侧面模板，先在前（后）面模板上按设计尺寸放线，然后按模板连接结构尺寸需要钻Φ12.5螺栓孔，用M12×50螺栓连结。为防止短螺栓连结不牢，每隔60 cm用通长螺杆连接。斜模板处支撑，需按设计尺寸焊制型钢支撑架。

b.两侧垂直模板，与前（背）面模板接触处加设角模连接（直角拐角模一边的连接孔距不合适，需按本方案重新钻Φ12.5孔），采用M12 x 50螺栓、u型卡连结。

（3）大块模板组拼措施：组拼大模板时应先搭设作业钢平台，将小块模板摆放平整，拼成技术设计尺寸规格的大块模板，模板间用M12 x 50螺栓、u型卡、L型插销连接牢固，必要时采用电焊加固。为增强钢模板的刚度，保证模板在作业、搬运过程中不变形，在平台上连接C型槽钢（或Φ55钢管）。模板面的平整度严格控制在规范允许的范围内。然后粘贴（电焊）不锈钢板。大块模板组拼之后，要面对面存放，特别注意保护板面，以防碰坏。

（4）不锈钢板粘贴措施：不锈钢板往钢模板上连接，是采用黏合剂将不锈钢板粘贴到组合好的钢模上，沿周边用点焊机点焊牢固。不锈钢板的下料尺寸应严格控制，严防尺寸不足。连接的牢固程度应保证水泥浆渗透不进去。

（5）整体组装措施：下面第一层模板组装时，应严格控制中线、水平标高，调整准确后，再往上组装，避免全部模板组装后再调整（此时调整难度大，容易损坏模板）。组装一层加固一层，模板内侧用10cm×10cm方木支撑，禁止用硬性构件支撑模板，以防损伤模板。工字钢与万能杆件间用l0cm×l0cm方术或型钢支顶，支点应放在万能杆件的结点处。

（6）万能杆件组装措施：在万能杆件组拼前，现场技术人员要用水平仪将其基础抄平，位置测量准确。组装时基础要垫牢、垫平，螺栓要拧紧，严格按照图纸施工。