Design and Application of Upside Down Bowl-type Bracket for Bridge Formwork

碗扣式支架的扣節點由立桿、橫桿、橫桿接頭、上碗扣、下碗扣和上碗扣限位銷構成, 碗扣節點構成。

碗扣式架構的各組件基本處位, 如圖1所示:

(1) 底座。處位立桿底部, 此構件把立桿載荷加載傳遞到地基, 也具有抵抗架體下沉的功能。

(2) 頂桿。是立桿最上端的部分, 是可調頂托的連接件, 其功能使高支模架可實現搭設任意高度。

(3) 立桿。是承受豎向力的高支模架主要受力桿式組件, 通過立桿, 高支模架上部荷載傳遞到底座繼而加載到地基上。

(4) 水平桿。高支模架整體中, 水平桿將立桿連結成整體框架, 是搭設腳手板、傳遞水平荷載的主要受力桿件。

(5) 斜撐和剪刀撐。此結構件參與支模架整體性結成和架構剛度的實現, 通常由豎向和水平向兩類斜撐或剪刀撐組成。

(1) 碗扣節點應力高承載性。節點傳力比較明確, 碗扣及限位銷與立桿一體, 增強抗應力韌性。上碗扣主要承擔抵抗拉力, 其載荷承力可達43k N。抵抗剪力的功能由下碗扣承擔, 其載荷承力可達170k N。

(2) 高強度的整體功效。在碗扣式高支模架桿件間, 接連都是軸心對應的, 很好地克服了扣件式模板支架桿件間傳受力偏心漂移的問題。

(3) 功能更多樣化。碗扣式高支模架對不同的工程作業環境、不同的建筑規模形態和施工荷載條件, 均可以勝任和適應。能夠滿足建筑施工中各類臨時結構的搭設需求, 提供勝任施工需求的模板支架形式。

(1) 單立桿的軸向內力計算公式

式中:Q₁—支撐架標準自重值;

Q₂—澆注混凝土 (包括鋼筋) 的標準自重值, 通常采用25 k N/m;

Q₃—振搗載荷標準值, 取值通常為2k N/m;

Q₄—設備及作業人員標準荷載值, 取值通常為1k N/m;

L_y、L_x—單立桿橫向和縱向及間距 (m) ;

V—L_y和L_x范圍內混凝土澆注體積 (m) 。

(2) 單立桿載內力驗算公式

頂立桿載內力驗算公式:l₀=h+2a

非頂立載內力桿驗算公式:l₀=h

式中:A是桿的截面面積;N是軸向壓力值;φ是桿穩定常數;f是桿件抗壓強度去值;λ是桿件細長比;h是桿件步距;l₀是計算長度值;i是桿的回轉半徑;α頂桿的伸出長度。

在8點鐘方向上, 斜撐的上方, 拉應力顯著, 下方壓應力顯著。斜撐的內力幅度在非嚴格對稱混凝土澆注時增大。

桿下部的內應力通常都要小于桿上部的內應力值。尤其在混凝土的澆注施工期, 立桿體內部, 以承壓應力為主。

若位于橋箱梁下方位置處, 撐桿上部呈受壓應力為主, 撐桿下部呈受拉應力為主。若位于翼緣下方位置處, 撐桿下部的拉應力要大于撐桿上部拉應力。而當位于橋箱梁下方位置處, 桿體則顯然對源自混凝土上部的應力不均分布, 呈現敏感狀態, 此時通常要產生桿體內應力最大值。

某市西環立交工程5標段, 寬253.1cm, 長8064.3cm, 梁高20cm。采用頂底板同坡梁部構造, 設置梁頂面橫坡, 形成主線橋面。該橋箱梁總體設計是斜腹式混凝土預應力圓曲線連續結構。使用壽命設計為100年。

模板主楞橫橋向敷設, 間距60cm和90cm, 應用Φ48鋼管加工筑模用定型鋼架。次楞順橋向鋪設, 間距為20cm, 采用5×l0cm規格方木。采用厚度為0.9cm的鏡面竹膠合板, 來鋪設懸挑翼緣板。橋梁箱梁的模板底部選用1.2cm厚度鏡面竹膠合板敷設。沿橋縱向敷設主楞, 其間距為90cm, 選用三根Φ4.8×0.28cm鋼管。

沿箱梁滿堂構建, 寬度為270cm。各立桿的橫向間距分別是:0.9+0.9+0.9+0.9+0.6+0.6+

在位于翼緣板的下方位, 該處立桿間距選擇在6~9cm選擇把握。在腹板下的, 采用0.6m, 箱梁箱體下采用0.9m。具體如圖2所示。

水平桿步距:12cm, 調整高度時, 則選用6cm。立桿縱向間距:橫梁下6cm, 其它9cm。支架底部和支架頂部, 分別以水平向各敷設一道剪刀撐, 選用間距48cm。在縱向, 選擇每4跨間隔, 豎向敷設一道剪刀撐。在橫向, 則選擇以橋梁豎向, 通長敷設6道剪刀撐。

特設置懸挑翼緣板模板的鋼構定型支架, 定型鋼管圓弧狀順橋向擺列, 其間距6~9cm把握。具體如圖4所示:

橋梁投影兩側各拓寬1.5m的范圍須做表層處理, 地面低洼的要用C20素混凝土找平。如若地面狀況基本良好, 則我們直接選擇做為立桿支撐點。為了確保基礎部位不至于發生上水或浸泡, 我們于箱梁兩側分別設置排水溝, 方向是順箱梁。如圖5所示。

架構底層的立桿必須要保證其垂直度, 只有置放處位和角度均符合規范要求后, 才可以啟動下一步的架體安裝。接頭位置必需交錯布置, 接頭相互錯位置放, 其距離至少要大于50cm。節點到接頭中心線距離須小于或等于1/3步距。倘若遇到需要接長立桿的情況, 這時切記必需控制好立桿的垂直偏差問題, 以防范偏心彎矩過載的發生。斜桿與水平剪刀撐的夾角要控制, 一般在60°~90°。剪刀撐斜桿與地面夾角選擇控制在45°~60°為宜。

可調頂托設置, 如圖6所示:

翼緣定型鋼構架事前加工, 各種曲線形態和型變參數值均先期成就, 施工中只要按位放置固定即可。定型鋼構架高度須進行拉線校平。頂托在調整合規后要擰緊固牢。為防控滑移, 需要加設斜撐, 通過斜撐和水平鋼管整體作用, 確保定型鋼架與整架結為一體。

沿著順橋方向, 在頂托上敷設鋼管主楞。敷設還要調整好可調托撐頂端面的標高。核查和校驗主楞標高。這之后, 我們以橫橋向和不大于20cm的間距, 鋪放5cm×10cm規格方木次楞。在鋪放次楞的過程中, 我們亦應該不忘對頂面標高隨時開展查驗, 尤其是要保障箱梁底板的橫坡位滿足于橋梁的設計要求。在整個敷設主次楞工序都完工以后, 我們須再經質量驗收, 并且只有本次再驗收通過了, 方可以啟動次楞敷釘模板的工序。

用122×244cm規格的1.2cm厚鏡面竹膠合板, 來結構橋箱梁的內模以及底模。以順橋方向, 于懸挑翼板的底部, 敷設5cm×10cm規格木方。在箱梁的底部, 以橫橋向鋪設5cm×10cm規格木方。它們的間距要小于或等于20cm。兩根Φ48×3.5鋼管構設主楞, 其設置為水平向。主楞豎向間距不能違反小于或等于60cm的規定。此處的雙鋼管主楞, 須選擇采用Φ16型號的對拉螺桿, 進行必要的固定拉結, 增強木方次楞抗彎性能。如圖7所示:

汽車泵取位箱梁兩側, 連續對稱布料。先澆箱梁底板, 分層澆注, 由低到高, 一次整聯澆注成型。混凝土振搗要下到箱體內部近距離實施。借助混凝土自身所具有的流動性, 以自流和引流結合, 確保梁體底板完全填滿充實。底板混凝土必須充分引流和振搗密實。只有底板澆注初凝又不再流動以后, 方可以繼續啟動澆注腹板作業。頂板放在最后澆注, 頂面做好收漿、整平和拉毛, 最后覆蓋養護。

防止出現混凝土漏振情況的發生, 保證密實振搗合規充分。振搗棒輔助下行的通道用直徑150膠軟管構造效果相對較好, 有輔助的振搗利于徹底通達腹板底部, 使得整個斜腹板尤其斜腹板底部的搗實得以保障。其具體構造狀態如圖9所示。

橋梁箱體的混凝土作業完工以后, 須在其表面適時提供覆蓋保護。要仔細監測保持溫濕度, 一般指派專人監測養護灑水效果好。若遇平均氣溫低于5℃時, 則不須額外灑水, 只要搞好覆蓋, 自然養護即符合要求。

由表1對比分析得到如下結論:

(1) 單一立桿的最大壓力值, 一般多集中于該立桿的中上部位置, 因此在實際工程操作中, 適當減小支架立桿中上部位步距, 該架構更加能夠取得理想效果。

(2) 我們看到, 立桿在混凝土澆注中出現拉力的情況, 于各斷面多處顯現, 因此我們認為, 在具體操作實踐中, 向立桿節點輔助設置以“抗拔結構”, 十分重要和必要。

(3) 2-2標面的立桿中上部位和底部位都出現拉應力, 并且這個拉應力的幅度值較比1-1標面突出了很多。如果在1-1標面, 這個立桿受拉的位置, 大多集中于標桿的中上部位, 并且這個數值相對小了好多。這種情況預示, 如果工程操作不能對稱澆注混凝土, 在架構立桿內引發嚴重的內力重分布情況, 由此可見, 混凝土對稱并均勻澆注的操作非常重要。

(1) 施工應用碗扣式支架制模來澆注混凝土, 在架構立桿的多處, 出現拉力臨界或過載的情況, 因此不難看出, 碗扣式支架立桿節點, 也須輔助以“抗拔構造”, 這一點十分必要, 由此建議, 施工使用碗扣式支架時, 必須設置足夠抗拔構造。

(2) 通常情況是, 構架立桿處位于翼緣下方位置時, 越靠近中軸線的, 桿承內應力的幅度值越大, 因此, 架構敷設操作, 適當減低該位置的橫向立桿間距, 能夠起到改善架構內力分布的作用和效果。

(3) 在同一根立桿的內部, 立桿承受內應力, 其幅度值大小, 自上而下有所差別。常見情況是, 其下部的內力要小于其上部的內力。因此, 若要實現敷設高質量的碗扣支架體系, 各立桿設置, 上部步距安排適當縮小非常必要。

(4) 斜撐跟支架立桿連接, 剪刀撐跟支架立桿連接, 使用旋轉扣件是基本技術和操作規范。剪刀撐斜桿若需要接長, 要采用搭接方式, 并且須采用標準加強的扣件, 并且搭接的長度量, 不可以低于1m這個標準。

碗扣式高支模架對不同建筑尺寸和形態, 不同工程施工環境及荷載條件, 勝任有余且工效可觀, 完全能夠滿足橋梁建筑施工中, 各類型基本或臨時結構的搭設需求。依據改進建議進行施工操作, 能夠使該支架技術體系整體性能較扣件式模板支架更強大。www.changmaichina.com