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      橋梁組合鋼模板的設(shè)計(jì)施工及貼膜的應(yīng)用

      2013-07-05 05:27:54孟祥輝曲鋒
      關(guān)鍵詞:不銹鋼板鋼模板萬(wàn)能

      孟祥輝 曲鋒

      0.工程概況

      組合鋼模板因體積小、重量輕、拆裝方便而得到廣泛使用,但也因使用其澆注的混凝土外觀質(zhì)量差而受到限制。怎樣解決這個(gè)問題呢?以下就沈陽(yáng)市老道口斜拉橋工程的經(jīng)驗(yàn)作一介紹。

      沈陽(yáng)市老道口斜拉橋位于沈陽(yáng)市原老道口橋北側(cè),橫跨沈山鐵路、長(zhǎng)大鐵路、沈陽(yáng)站鐵路編組場(chǎng),是沈陽(yáng)市東西快速干道的咽喉,是連接鐵西區(qū)和和平區(qū)的交通要道之一。老道口橋主橋?yàn)楠?dú)塔雙跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土斜拉橋。主孔跨徑120m,橋面寬度32m,梁高3.16m,分上、下兩層通行,上層為機(jī)動(dòng)車道,下層為非機(jī)動(dòng)車道。塔柱從橋面以上高度為69m。斜拉索為單索面豎琴型,主梁斷面為單箱五室的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。主塔用C50鋼筋混凝土,墩臺(tái)身為C40鋼筋混凝土。由于該橋地處沈陽(yáng)市中心,為增加城市景觀效應(yīng),并方便市民,設(shè)計(jì)除機(jī)動(dòng)車輛在上層橋面通過(guò)外,下層非機(jī)動(dòng)車道兩端引橋采用螺旋展線,并增設(shè)景觀設(shè)計(jì),設(shè)有綠化景點(diǎn),供市民休閑娛樂。

      因美觀需要,橋梁墩、臺(tái)身的混凝土表面質(zhì)量就顯得非常重要。按合同要求,墩臺(tái)身混凝土應(yīng)一次灌筑成形?;炷帘砻尜|(zhì)量要求達(dá)到平整、光潔、無(wú)模板拉筋、無(wú)明顯接縫痕跡。本橋兩個(gè)邊墩尺寸為高7.889m、寬22.50m、厚3m,施工模板應(yīng)屬于大面積模板。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),大面積模板若采用普通組合鋼模板,模板的剛度太弱.模板一般需要加設(shè)拉筋,而且模板的接縫較多,平整度較差。若制造整體大模板,由于本橋只有兩個(gè)邊墩,模板周轉(zhuǎn)次數(shù)太少,一次投人費(fèi)用太高,在以后施工中又很少能有類似尺寸橋梁結(jié)構(gòu)的利用機(jī)會(huì)。經(jīng)過(guò)方案比選,決定利用現(xiàn)有的組合鋼模板(定型通用模板)進(jìn)行改造。

      1.模板改造設(shè)計(jì)方案

      要保證大面積混凝土表面平整、光滑,模板必須具備一定的平整度、剛度及足夠的光滑度和面積。利用自有的3015(長(zhǎng)150cm、寬30 cm)、6015(長(zhǎng)150cm、寬60cm)及4515(長(zhǎng)150cm、寬45cm)定型組合鋼模板進(jìn)行改造,增設(shè)萬(wàn)能桿件桁架做模板的后背支撐架,增設(shè)I200 a型工字鋼做模板的后背支撐肋,以增強(qiáng)模板的剛度。將幾塊小模板組成一塊大模板,小模板間用M12×50螺栓、Φ12穿銷及U型卡連成一體。在其表面粘貼1.0~1.5mm厚整塊不銹鋼板,以增強(qiáng)模板的整體性、光滑度和平整度。

      1.1邊墩尺寸

      墩尺寸見圖l。圖中括號(hào)外為0#邊墩尺寸,括號(hào)內(nèi)為2#邊墩尺寸,無(wú)括號(hào)數(shù)字為兩者公用尺寸(下同)。

      1.2模板配置

      (1)正(背)面(見圖2)。

      在寬度(22.50 m)方向上:

      每層水平(模板豎向布置)布置37塊6015和1塊3015模板,成型模板全寬為37×0.6+l×0.3=22.5(m)。

      在高度(0#臺(tái)身高7889m.,2#臺(tái)身高7739m)方向上:

      布置1.5m高模板5層,不足部分用4515模板(水平放置)接高一層,放在最下層。模板配置高度為5×1.5+l×0.45=7.95(m),比0#臺(tái)身設(shè)計(jì)尺寸高出6.1cm,比2#臺(tái)身設(shè)計(jì)足寸高出21.1cm?;炷繚沧⒏叨劝礇]計(jì)標(biāo)高控制。

      上五層模板每層用小模板組成的大模板為9塊寬2.4m、高l 5m(用 4塊60cm×150cm小模板組成),中間加一塊寬0.9m、高1.5m大模板(用1塊60cm×150cm+1塊30cm×150cm小模板組成)。最下一層模板用15塊45cm×150cm模板組拼,水平放置。由于成型后用土掩埋,不露在外面,模板面不用粘貼不銹鋼板。

      (2)側(cè)面模板(見圖3)。

      側(cè)面模板分上部垂直部分和下部?jī)A斜兩部分。

      上部垂直部分:尺寸為300cm×346 cm,按300cm×360cm配置。采用兩層高360cm(150cm+210cm)大模板,大模板配制采用150cm×150 cm(26015+3015)及150cm×210cm(26015+33015),在挑梁位置選用舊模板,以便鉆孔插入預(yù)埋筋。

      下部?jī)A斜部分:尺寸為寬300cm×斜長(zhǎng)450cm。布置3層(高3×150cm=450(cm)6015板,每層5塊(寬60cm×5=300cm),共計(jì)15塊。每層5塊小模板組成一塊大模板,每塊大模板用5塊6015小模板組成高1.5m、寬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澆筑。挑梁鋼筋在墩身側(cè)面模板上鉆眼預(yù)先埋好。

      (4)背墻:由于受主梁縱向預(yù)應(yīng)力張拉的影響,背墻需要兩次澆注,模板兩次安裝。

      本方案巾不考慮背墻的模板方案。

      1.3模板支撐設(shè)計(jì)

      1.3.1支撐布置

      緊貼模板外側(cè)用C型槽鋼(兩根對(duì)扣,屬模板配套鋼肋)或Φ55鋼管按常規(guī)方法連接成整體,縱橫交叉加固一道。然后再在外側(cè)利用I200a型工字進(jìn)行特殊加固。C型槽鋼或Φ55鋼管和模板間用模板的配套鉤頭螺栓(M12)、扣板連接緊固,鉤頭螺栓間距≯50cm,C型槽鋼或Φ55鋼管間距、數(shù)量按常規(guī)布置。工字鋼和C型槽鋼(或Φ55鋼管)間用特制鉤頭螺栓(M12)、扣板連接緊固,鉤頭螺栓鉤在模板的肋板身,鉤頭螺栓間距≯100cm。I200a型工字鋼水平布置(從下往上排列)間距100cm。

      1.3.2支撐肋強(qiáng)度檢算

      (1)對(duì)于柱體,流態(tài)混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力可按公式(1)計(jì)算。

      P1=kγH (1)

      式中:P1一—混凝土的側(cè)壓力,kN/m2;

      k——修正系數(shù),當(dāng)混凝土中不加外加劑時(shí)k=1,當(dāng)混凝土中加入緩凝劑時(shí),k=1.2;

      γ——普通混凝土的容重為24kN/m3;

      H——混凝土的有效壓頭高度H=0.22+24.9V/T。

      其中,V為混凝土的澆注速度,根據(jù)實(shí)際情況取V=0.6m/h,T為混凝土的入模溫度。根據(jù)工期安排,0#臺(tái)身4月10日能澆注混凝土,2#臺(tái)身5月下旬澆注混凝土,T取25℃,則: P1=kγH=1.2×24×0.8×176=23.55 kN/m2:

      (2)工字鋼抗彎強(qiáng)度計(jì)算。

      模板除承受流態(tài)混凝土的側(cè)壓力外、振搗棒對(duì)模板產(chǎn)生的集中振動(dòng)荷載取P2=4kN/m2。另外,傾倒混凝土?xí)r對(duì)模板產(chǎn)生的水平?jīng)_擊力取P3=2kN/m2。,(P2,P3取值依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》)故工字鋼所受的力為P=P1+P2+P3=29.55kN/m2。方案中外側(cè)工字鋼的支撐跨距為2m,令2m間距的工字鋼所能承受的最大力為Pmax,依據(jù)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,將其代人式(2)、式(3)中,則有:

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

      解得:Pmax=134.3kN/m2,則有Pmax>P,可知方案中工字鋼的布置是滿足施工需要的。

      (3)撓度檢算。

      根據(jù)《老道口橋涵施工驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn),墩臺(tái)身混凝土表面平整度用兩米靠尺檢驗(yàn),不得大于5mm。因此,取2m間距工字鋼允許撓度[f]=5mm,則2m間距工字鋼由受力產(chǎn)生的側(cè)向最大撓度為fmax:

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

      由fmax<[f],可知按撓度計(jì)算同樣滿足施工需要。

      1.4萬(wàn)能桿件支撐架設(shè)計(jì)

      萬(wàn)能桿件支撐架設(shè)計(jì)拼裝見圖4。

      N型萬(wàn)能桿件組拼最小斷面尺寸為2m×2m,組拼長(zhǎng)度(或高度)為2m的整數(shù)倍。N2(∠120×120×10)為豎向主桿件,長(zhǎng)2000mm。N5(∠75×75×8)為桁架斜拉桿件,長(zhǎng)2418mm。N4為水平連接桿件(∠75×75×8),長(zhǎng)1730mm。

      2.施工技術(shù)措施

      2.1模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

      模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見表l。

      2.2施工技術(shù)措施

      (1)接縫防漏漿措施:模板接縫處用密封膠條粘貼。

      (2)轉(zhuǎn)角模板連接措施。

      表1模板質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

      a.兩側(cè)斜面模板,前(背)面模板與兩側(cè)斜坡面模板連接方法,用前后模板夾側(cè)面模板,先在前(后)面模板上按設(shè)計(jì)尺寸放線,然后按模板連接結(jié)構(gòu)尺寸需要鉆Φ12.5螺栓孔,用M12×50螺栓連結(jié)。為防止短螺栓連結(jié)不牢,每隔60 cm用通長(zhǎng)螺桿連接。斜模板處支撐,需按設(shè)計(jì)尺寸焊制型鋼支撐架。

      b.兩側(cè)垂直模板,與前(背)面模板接觸處加設(shè)角模連接(直角拐角模一邊的連接孔距不合適,需按本方案重新鉆Φ12.5孔),采用M12 x 50螺栓、u型卡連結(jié)。

      (3)大塊模板組拼措施:組拼大模板時(shí)應(yīng)先搭設(shè)作業(yè)鋼平臺(tái),將小塊模板擺放平整,拼成技術(shù)設(shè)計(jì)尺寸規(guī)格的大塊模板,模板間用M12 x 50螺栓、u型卡、L型插銷連接牢固,必要時(shí)采用電焊加固。為增強(qiáng)鋼模板的剛度,保證模板在作業(yè)、搬運(yùn)過(guò)程中不變形,在平臺(tái)上連接C型槽鋼(或Φ55鋼管)。模板面的平整度嚴(yán)格控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。然后粘貼(電焊)不銹鋼板。大塊模板組拼之后,要面對(duì)面存放,特別注意保護(hù)板面,以防碰壞。

      (4)不銹鋼板粘貼措施:不銹鋼板往鋼模板上連接,是采用黏合劑將不銹鋼板粘貼到組合好的鋼模上,沿周邊用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊牢固。不銹鋼板的下料尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制,嚴(yán)防尺寸不足。連接的牢固程度應(yīng)保證水泥漿滲透不進(jìn)去。

      (5)整體組裝措施:下面第一層模板組裝時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制中線、水平標(biāo)高,調(diào)整準(zhǔn)確后,再往上組裝,避免全部模板組裝后再調(diào)整(此時(shí)調(diào)整難度大,容易損壞模板)。組裝一層加固一層,模板內(nèi)側(cè)用10cm×10cm方木支撐,禁止用硬性構(gòu)件支撐模板,以防損傷模板。工字鋼與萬(wàn)能桿件間用l0cm×l0cm方術(shù)或型鋼支頂,支點(diǎn)應(yīng)放在萬(wàn)能桿件的結(jié)點(diǎn)處。

      (6)萬(wàn)能桿件組裝措施:在萬(wàn)能桿件組拼前,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要用水平儀將其基礎(chǔ)抄平,位置測(cè)量準(zhǔn)確。組裝時(shí)基礎(chǔ)要墊牢、墊平,螺栓要擰緊,嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工。

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