论文部分内容阅读
摘要：随着经济的发展，桥梁建设的日新月异，本文是作者在近几年的工作过程中，结合工程实例，简要介绍了该工程中现浇箱梁的支架、模板、预应力等施工工艺及相应的施工质量控制。以供参考！
关键词：现浇箱梁施工 质量控制
1、概述
该大桥是跨越城区及高速公路的一座城市桥梁，大桥上部结构为6×25m预应力混凝土现浇箱梁，共分为上下2联，箱梁均采用等高度预应力混凝土连续梁，混凝土标号为C50。箱梁预应力共分为纵向和横向两种，顶板横向预应力为单根无粘结预应力筋，纵向顶板为9-Φ15.24钢绞线，底、腹板采用12-Φ15.24钢绞线。梁体预应力单跨逐段张拉，用联接器贯穿联接。箱梁的结构断面图如下图所示。箱梁主体位于城区内，其外观质量要求严格，因此对于模板和支架的控制要求严格。
2、模板与支架的设计和验算
2.1方案选定
根据以往施工经验，结合箱梁的实际尺寸，模板及支架施工方案选定如下。
箱梁砼分为两次浇注，第一次浇注底板和腹板，第二次浇注顶板和翼缘板。如此施工首先考虑施工中模板的支设及内支架的搭设比较方便，再从外观中考虑施工缝设在腹板和翼缘板交接处，比较隐蔽，不致影响美观。支架采用满布式碗扣支架。支架基础分层夯实整平，在其上浇注一层平均15cm厚的砼，砼标号为C25。支架立杆纵向间距80cm，在横隔墙位置加密成50cm，底板横向间距60cm、翼缘板横向间距80cm，横杆步距150～120cm。在立杆的上部放置可调承托螺杆，可调承托螺杆的最大升降量为30cm，在可调承托螺杆的上面顺桥向分布10cm×10cm方木，间距30cm，方木上钉竹胶板(厚1.5cm)作为外模。内模用单光面1.2cm厚的竹胶板，用5×7cm方木做背带。由于箱梁箱内净空较小，只有97cm，混凝土浇筑后顶板内模及内支架拆除困难，为节省材料，考虑内模支架的周转使用，采用型钢加工成标准构件，构件之间用螺栓连接，再用组合钢模板做顶板内模。这样内支架和模板既利于安装与拆除，又可提高劳动效率，一举多得。
2.2支架验算
(1)荷载计算
第一次浇注时最大砼面密度在中腹板位置，在左右1.6米范围内，其平均面密度为N1=19.5KN/㎡。第二次浇注时砼重量平均分布至底板，其平均面刻度为N2=15.5KN/㎡ 模板自重：a=1.18KN/m2；方木自重：b=0.35KN/m2；施工荷载：d=2.0KN/m2；振捣荷载：e=2.0KN/m2。
总荷载：Q=1.2(1.18+0.35+19.5)+1.4(2.0+2.0)=30.836KN/m2
每根立柱承受荷载力P=qA=30.334×0.8×0.6=14.8KN
(2)水平横杆验算
立杆横向间距0.6m，纵向间距0.8m
水平横杆的沿跨度方向的線载荷为q=Q×0.8=30.836×0.8=24.669KN/m。
其弯曲强度σ=ql2/10W=24.669KN/m×0.62㎡/(10×5.078×103㎜3)=174.9MPa<[σ]=215MPa
抗弯刚度f=ql4/150EI=2.53t/m×0.64m4/(150×2.1×105MPa×1.215×105mm4)=1.48mm<3mm
(3)立杆验算
每根立柱承受荷载力P=QA=30.334×0.8×0.6=14.8KN
取横杆步距为1.5m计算，立杆细长比为：λ=l/i=1.5/1.579=95<[λ0]=150
查表得，A3钢管类截面轴压构件稳定系数Ψ=0.552，则：
[P]=ΨA[σ]=0.552×489mm2×215MPa=58KN>P=14.8KN，满足要求。
3、模板与支架的施工及质量控制
3.1支架搭设与质量控制
3.1.1 基础处理
由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大且该地区局部为砂性矿渣土，又长期积水，在桩基施工中又曾用于泥浆池，土基较为软弱。为减小支架沉降，在搭设支架前须对地基进行处理：首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净，分层换填好土并压实。局部处理合格，整体整平后，再分层填土压实，压实度按90%控制。最后在其上浇注一层15cm厚的C25混凝土。
3.1.2 支架搭设
浇注完混凝土后到达3天强度便开始搭设支架。根据上述计算，支架支撑体系顺桥向间距严格按80cm，在横隔墙位置加密为50cm，横桥向间距严格按底板60cm、翼缘板80cm控制。横杆上下层的间距按不大于150cm控制，且每根立杆至少要有3层横杆连接。为增强大架体系的稳定性，顺桥向每4.8m设1道通长剪刀撑。横向每隔3跨设1道剪刀撑，剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于85%控制，与水平杆的夹角不小于60度。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。其具体形式如下图：
3.2模板施工质量控制
3.2.1 铺设外模板
外模板采用15mm优质竹胶模板。铺设时，底板和翼缘板模板牢固钉在方木上，模板与模板之间用双面胶填塞。模板铺设完成后，清除模板表面外露双面胶，竹胶板的横向拼缝下面必须设置通长方木，确保模板拼缝质量。侧面斜腹板先斜向与腹板平行搭一排脚手管，间距和立杆一致80cm，然后在其上顺桥向铺4根10×10cm方木，再钉上竹胶板，外侧横向水平撑一排脚手管，以防止侧模起拱。为使斜腹板与底板和翼缘板接缝处拼缝紧密，将斜腹板模板上下两边缘削成一个角度，使之与底板和翼缘板的角度一致。
为了检查支架的—承载能力，减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量，在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋，最大荷载为设计荷载的1.2倍，分段加载，预压48h，预压时每跨5个断面，每6小时观测一次。压载前先在支架上做观测点，分别测出加载前标高、加载后标高各卸载后标高。根据观测结果绘制出沉降曲线，计算出非弹性变形和弹性沉降量。预压后，通过可调承托精确调整底模板标高，其标高设定时应考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度、支架受载后产生的弹性变形、支架基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。
3.2.2 支设内侧模和倒角模板
腹板内模和倒角模板用12mm厚的单面竹脚板，用5×7cm方木作竖向背带。两腹板之间用脚手管内撑，脚手管的一端设可调承托螺杆，以调节腹板尺寸。在浇注砼过程中，三条腹板必须同时浇注，每两条腹板间浇注长度差必须适当，否则砼的侧压力过大会引起未浇注的腹板变形，严重时腹板内撑会凿穿外模板。由于箱梁的倒角比较宽，浇注砼时容易出现模板上浮现象，倒角与侧模之间接缝处漏浆比较严重。总结经验后把倒角模板与内侧模订一起做成整体式，并用型钢压在两倒角之间，再用钢筋与底板钢筋相连，既解决上浮现象又防止了漏浆，效果显著。
3.2.3 支设顶板支架与内模
由于现场有较多废旧I12材料，顶板内模支架直接采用I12在后场加工成标准构件，其高度比计算高度降3cm。浇注完底板混凝土并到达三天强度后，在腹板钢筋上测出其支架标高，搭设支架时先单片拼装好。上方按测量标高控制，下方悬空的部位垫钢板(此钢板可调节底板砼浇注时的误差，拆除时把钢板拆出，支架整体下落又可相当于卸荷块的作用)，支架纵向间距为1.5m，完成后下方用型钢联接成一个整体，增加稳定性，间距以利于铺组合钢模板为原则铺设，最后铺组合钢模板。其具体图式如下：
实践证明，使用这种可装配式内模支架搭设、拆除快捷方便，极大节约施工时间，缩短了施工周期。由于材料的限制，本次内模支架采用I12加工，增大了节段的重量，给操作中带来一定的不便，实际可根据受力情况而选用更小的型钢进行加工。
4、预应力施工控制
箱梁纵向预应力为逐段张拉，用联接器贯穿联接。由于原设计采用单跨逐段张拉，工序重复较多，影响工期，在不影响受力的情况下，将单跨逐段张拉更改为两跨逐段张拉，以加快施工进度。联接器的位置设在距支座中心4.5米处。联接器的安装如下：第一段砼29.5米一端采用P锚，另一端安装好锚垫板，待浇注完砼达到强度后，安装好联接体，进行预应力张拉、压浆。待下一段的钢绞线挤压好后放置联接体的凹糟处，安上保护罩拧紧螺栓。对联接器的使用我们主要控制以下几个方面：
(1)锚垫板的定位安装一定要精确，它直接影响下一跨的预应力束的位置。
(2)由于保护罩比较长，联接器的位置又设在预应力的曲线段处，定位时要注意保护罩的位置，否則会影响预应力束的线形。
(3)必须等前一跨的预应力束压浆完后才能进行下一跨的预应力施工，否则压浆时水泥浆易透过夹片流到联接器中，影响下一跨的预应力施工。
(4)保护罩与锚垫板的接缝要紧密并定位牢固，防止浇注砼时脱落漏浆。
箱梁预应力纵、横向都是采用P锚，因此预应力筋的挤压是一道关键工序，稍有不慎容易导致张拉时挤压套脱落。挤压时要特别注意将挤压套内的弹簧全部放入挤压套内，使其与钢绞线完全咬合，以保证张拉时有足够的锚固力。横向无粘结钢线挤压前还须将胶皮内的油渍洗干净，再进行挤压。前期施工由于控制不力，张拉时曾出现挤压套脱落的情况，我们将锚固端砼凿开，重新进行挤压，并用C55砼补残，再进行张拉，并在后期施工中加强了施工控制，避免了此类现象的再发生。
另外，在横向无粘结钢绞线张拉过程中，曾出现两夹片跟进时不一致的现象，最大偏差达到了4mm。分析其原因主要有：锚垫板所用钢板本身不十分平整，安装时位置又有一定的偏差，使锚具与锚垫板无法完全接触，影响夹片的平行锚固；无粘结钢绞线比较细小，表层油渍未完全洗涤，影响夹片锚固。处理方法：选用平整的钢板加工成锚垫板，并将其安装定位牢固，将无粘结钢绞线表层油渍完全清洗，再进行张拉取得了显著效果。
结束语
通过精心的组织和安排，箱梁施工在进度和质量上均取得较好的效果，箱梁外观质量良好，棱角分明，施工接缝平顺，无错台，受到了监理和业主的好评。同时在有效的控制下，施工工期大大缩短，300m箱梁仅用了三个月就全部完成施工，并为以后类似工程施工积累了相当的施工经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：现浇箱梁施工 质量控制
1、概述
该大桥是跨越城区及高速公路的一座城市桥梁，大桥上部结构为6×25m预应力混凝土现浇箱梁，共分为上下2联，箱梁均采用等高度预应力混凝土连续梁，混凝土标号为C50。箱梁预应力共分为纵向和横向两种，顶板横向预应力为单根无粘结预应力筋，纵向顶板为9-Φ15.24钢绞线，底、腹板采用12-Φ15.24钢绞线。梁体预应力单跨逐段张拉，用联接器贯穿联接。箱梁的结构断面图如下图所示。箱梁主体位于城区内，其外观质量要求严格，因此对于模板和支架的控制要求严格。
2、模板与支架的设计和验算
2.1方案选定
根据以往施工经验，结合箱梁的实际尺寸，模板及支架施工方案选定如下。
箱梁砼分为两次浇注，第一次浇注底板和腹板，第二次浇注顶板和翼缘板。如此施工首先考虑施工中模板的支设及内支架的搭设比较方便，再从外观中考虑施工缝设在腹板和翼缘板交接处，比较隐蔽，不致影响美观。支架采用满布式碗扣支架。支架基础分层夯实整平，在其上浇注一层平均15cm厚的砼，砼标号为C25。支架立杆纵向间距80cm，在横隔墙位置加密成50cm，底板横向间距60cm、翼缘板横向间距80cm，横杆步距150～120cm。在立杆的上部放置可调承托螺杆，可调承托螺杆的最大升降量为30cm，在可调承托螺杆的上面顺桥向分布10cm×10cm方木，间距30cm，方木上钉竹胶板(厚1.5cm)作为外模。内模用单光面1.2cm厚的竹胶板，用5×7cm方木做背带。由于箱梁箱内净空较小，只有97cm，混凝土浇筑后顶板内模及内支架拆除困难，为节省材料，考虑内模支架的周转使用，采用型钢加工成标准构件，构件之间用螺栓连接，再用组合钢模板做顶板内模。这样内支架和模板既利于安装与拆除，又可提高劳动效率，一举多得。
2.2支架验算
(1)荷载计算
第一次浇注时最大砼面密度在中腹板位置，在左右1.6米范围内，其平均面密度为N1=19.5KN/㎡。第二次浇注时砼重量平均分布至底板，其平均面刻度为N2=15.5KN/㎡
总荷载：Q=1.2(1.18+0.35+19.5)+1.4(2.0+2.0)=30.836KN/m2
每根立柱承受荷载力P=qA=30.334×0.8×0.6=14.8KN
(2)水平横杆验算
立杆横向间距0.6m，纵向间距0.8m
水平横杆的沿跨度方向的線载荷为q=Q×0.8=30.836×0.8=24.669KN/m。
其弯曲强度σ=ql2/10W=24.669KN/m×0.62㎡/(10×5.078×103㎜3)=174.9MPa<[σ]=215MPa
抗弯刚度f=ql4/150EI=2.53t/m×0.64m4/(150×2.1×105MPa×1.215×105mm4)=1.48mm<3mm
(3)立杆验算
每根立柱承受荷载力P=QA=30.334×0.8×0.6=14.8KN
取横杆步距为1.5m计算，立杆细长比为：λ=l/i=1.5/1.579=95<[λ0]=150
查表得，A3钢管类截面轴压构件稳定系数Ψ=0.552，则：
[P]=ΨA[σ]=0.552×489mm2×215MPa=58KN>P=14.8KN，满足要求。
3、模板与支架的施工及质量控制
3.1支架搭设与质量控制
3.1.1 基础处理
由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大且该地区局部为砂性矿渣土，又长期积水，在桩基施工中又曾用于泥浆池，土基较为软弱。为减小支架沉降，在搭设支架前须对地基进行处理：首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净，分层换填好土并压实。局部处理合格，整体整平后，再分层填土压实，压实度按90%控制。最后在其上浇注一层15cm厚的C25混凝土。
3.1.2 支架搭设
浇注完混凝土后到达3天强度便开始搭设支架。根据上述计算，支架支撑体系顺桥向间距严格按80cm，在横隔墙位置加密为50cm，横桥向间距严格按底板60cm、翼缘板80cm控制。横杆上下层的间距按不大于150cm控制，且每根立杆至少要有3层横杆连接。为增强大架体系的稳定性，顺桥向每4.8m设1道通长剪刀撑。横向每隔3跨设1道剪刀撑，剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于85%控制，与水平杆的夹角不小于60度。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。其具体形式如下图：
3.2模板施工质量控制
3.2.1 铺设外模板
外模板采用15mm优质竹胶模板。铺设时，底板和翼缘板模板牢固钉在方木上，模板与模板之间用双面胶填塞。模板铺设完成后，清除模板表面外露双面胶，竹胶板的横向拼缝下面必须设置通长方木，确保模板拼缝质量。侧面斜腹板先斜向与腹板平行搭一排脚手管，间距和立杆一致80cm，然后在其上顺桥向铺4根10×10cm方木，再钉上竹胶板，外侧横向水平撑一排脚手管，以防止侧模起拱。为使斜腹板与底板和翼缘板接缝处拼缝紧密，将斜腹板模板上下两边缘削成一个角度，使之与底板和翼缘板的角度一致。
为了检查支架的—承载能力，减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量，在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋，最大荷载为设计荷载的1.2倍，分段加载，预压48h，预压时每跨5个断面，每6小时观测一次。压载前先在支架上做观测点，分别测出加载前标高、加载后标高各卸载后标高。根据观测结果绘制出沉降曲线，计算出非弹性变形和弹性沉降量。预压后，通过可调承托精确调整底模板标高，其标高设定时应考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度、支架受载后产生的弹性变形、支架基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。
3.2.2 支设内侧模和倒角模板
腹板内模和倒角模板用12mm厚的单面竹脚板，用5×7cm方木作竖向背带。两腹板之间用脚手管内撑，脚手管的一端设可调承托螺杆，以调节腹板尺寸。在浇注砼过程中，三条腹板必须同时浇注，每两条腹板间浇注长度差必须适当，否则砼的侧压力过大会引起未浇注的腹板变形，严重时腹板内撑会凿穿外模板。由于箱梁的倒角比较宽，浇注砼时容易出现模板上浮现象，倒角与侧模之间接缝处漏浆比较严重。总结经验后把倒角模板与内侧模订一起做成整体式，并用型钢压在两倒角之间，再用钢筋与底板钢筋相连，既解决上浮现象又防止了漏浆，效果显著。
3.2.3 支设顶板支架与内模
由于现场有较多废旧I12材料，顶板内模支架直接采用I12在后场加工成标准构件，其高度比计算高度降3cm。浇注完底板混凝土并到达三天强度后，在腹板钢筋上测出其支架标高，搭设支架时先单片拼装好。上方按测量标高控制，下方悬空的部位垫钢板(此钢板可调节底板砼浇注时的误差，拆除时把钢板拆出，支架整体下落又可相当于卸荷块的作用)，支架纵向间距为1.5m，完成后下方用型钢联接成一个整体，增加稳定性，间距以利于铺组合钢模板为原则铺设，最后铺组合钢模板。其具体图式如下：
实践证明，使用这种可装配式内模支架搭设、拆除快捷方便，极大节约施工时间，缩短了施工周期。由于材料的限制，本次内模支架采用I12加工，增大了节段的重量，给操作中带来一定的不便，实际可根据受力情况而选用更小的型钢进行加工。
4、预应力施工控制
箱梁纵向预应力为逐段张拉，用联接器贯穿联接。由于原设计采用单跨逐段张拉，工序重复较多，影响工期，在不影响受力的情况下，将单跨逐段张拉更改为两跨逐段张拉，以加快施工进度。联接器的位置设在距支座中心4.5米处。联接器的安装如下：第一段砼29.5米一端采用P锚，另一端安装好锚垫板，待浇注完砼达到强度后，安装好联接体，进行预应力张拉、压浆。待下一段的钢绞线挤压好后放置联接体的凹糟处，安上保护罩拧紧螺栓。对联接器的使用我们主要控制以下几个方面：
(1)锚垫板的定位安装一定要精确，它直接影响下一跨的预应力束的位置。
(2)由于保护罩比较长，联接器的位置又设在预应力的曲线段处，定位时要注意保护罩的位置，否則会影响预应力束的线形。
(3)必须等前一跨的预应力束压浆完后才能进行下一跨的预应力施工，否则压浆时水泥浆易透过夹片流到联接器中，影响下一跨的预应力施工。
(4)保护罩与锚垫板的接缝要紧密并定位牢固，防止浇注砼时脱落漏浆。
箱梁预应力纵、横向都是采用P锚，因此预应力筋的挤压是一道关键工序，稍有不慎容易导致张拉时挤压套脱落。挤压时要特别注意将挤压套内的弹簧全部放入挤压套内，使其与钢绞线完全咬合，以保证张拉时有足够的锚固力。横向无粘结钢线挤压前还须将胶皮内的油渍洗干净，再进行挤压。前期施工由于控制不力，张拉时曾出现挤压套脱落的情况，我们将锚固端砼凿开，重新进行挤压，并用C55砼补残，再进行张拉，并在后期施工中加强了施工控制，避免了此类现象的再发生。
另外，在横向无粘结钢绞线张拉过程中，曾出现两夹片跟进时不一致的现象，最大偏差达到了4mm。分析其原因主要有：锚垫板所用钢板本身不十分平整，安装时位置又有一定的偏差，使锚具与锚垫板无法完全接触，影响夹片的平行锚固；无粘结钢绞线比较细小，表层油渍未完全洗涤，影响夹片锚固。处理方法：选用平整的钢板加工成锚垫板，并将其安装定位牢固，将无粘结钢绞线表层油渍完全清洗，再进行张拉取得了显著效果。
结束语
通过精心的组织和安排，箱梁施工在进度和质量上均取得较好的效果，箱梁外观质量良好，棱角分明，施工接缝平顺，无错台，受到了监理和业主的好评。同时在有效的控制下，施工工期大大缩短，300m箱梁仅用了三个月就全部完成施工，并为以后类似工程施工积累了相当的施工经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。