箱形通道无拉杆施工工艺及受力计算

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　　1.前言

　　随着高速公路的迅速发展，施工工艺和施工水平显著提高，对砼结构物内在及外观质量的要求也不断提高。箱通常规施工多采用钢管支架配合拉杆固定内、外模板的施工工艺，但砼表面“钢筋疤点”和“孔洞”较多，修饰困难，很难达到理想的效果。为提高箱通外观质量，宁常高速公路WJ-1标箱通采用了无拉杆施工工艺，克服了有拉杆施工砼外观质量的缺陷，取得了良好的效果。

　　2.无拉杆施工工艺

　　通道施工工艺：测量放样→基坑开挖→铺设垫层→钢筋砼底板浇筑→钢筋加工及安装→模板安装及支撑→箱身砼浇筑→养护及拆模。

　　有拉杆施工时砼产生侧压力最终传递到拉杆上，足够数量的拉杆能保证模板不易变形，而无拉杆内、外模支撑体系相互独立，若支撑不稳定，砼浇筑时易造成跑模，因此在无拉杆施工中内、外模支撑体系显得相当重要。

　　（1）内模拼装及支撑：箱通底板砼浇注后，在底板上精确放出模板位置。内模采用大块组合钢模，模板与模板之间用螺丝连接固定，模板拼缝采用双面胶带、玻璃胶处理，防止拼缝处漏浆。内模背面设置横向钢管，把内模连成一个完整的结构体系。

　　箱通孔洞采用可调门式支架支撑，横向支架间距80cm，纵向支架间距100cm.为加强门式支架稳定性，还需增设斜向剪力撑。将调节杆、可调门架托座安装就位后，通过可调节托座来调整模板的纵向和水平位置，确保通道的净宽。内模支撑完成后在门架顶部铺设顶模，调整托架高低，确保模板拼缝平整、顺直。

　　（2） 外模拼装及支撑：外模选用18mm厚的优质竹胶板，其背面用方木固定，间距为20cm，方木尺寸5×10cm.竹胶板外竖向采用钢管支撑，间距为50cm，其外再设置三、四道横向钢管支撑。横向钢管外侧采用20号槽钢进行固定，槽钢间距为50cm.为防止槽钢下沉，将支撑处地面夯实，并用10×20cm木块垫在槽钢下面。槽钢上端及下端分别用θ16螺杆对拉，其下端拉杆设在通道的底板上，上端采用θ16螺杆将两端槽钢对拉。在槽钢外侧再设置四道横杆，这四道横杆与打入地基的排架支撑和斜撑钢管连接。

　　内外模板安装及支撑结束后，在砼浇筑前对内外模板支撑、节点连接及模板垂直度进行检查，保证箱体在砼浇筑过程中不致因人或小型机具产生变形。

　　3.支撑体系受力计算

　　本文仅对支撑体系所产生的侧向压力进行计算。

　　（1）侧向荷载分析

　　箱通洞身砼采用砼运送车运输，由泵车输送砼入模，分层对称浇筑，每层厚度控制在30cm左右，采用插入式振捣器。砼浇筑速度在6m/h以下时，作用于侧模的压力可按下面两式进行计算，取两式计算值较小者为侧压力。

　　箱形通道的浇筑速度为4.66m/h，坍落度控制140mm，砼掺外加剂，振捣砼产生侧压力为4Kpa，输送泵倾倒砼产生侧压力2Kpa.

　　Pm＝0.22γt0K1K2Vχ……………①

　　Pm＝γH……………………………②

　　取①、②两式计算所得较小值：

　　掺外加剂取K1=1.20

　　坍落度140mm取K2=1.15

　　将已知各值代入砼侧压力公式：

　　① Pm＝0.22×24×0.5×1.2×1.15×4.66χ=7.86Kpa

　　② Pm＝24×3.04＝72.96Kpa

　　取较小值：Pm＝7.86Kpa

　　考虑振捣荷载及输送泵倾倒砼产生侧压力：

　　Pm＝7.86+4+2＝13.86Kpa

　　单位长度内产生得总侧压力F=P×H×L=13.86H（KN）

　　（2） 内模支撑受力计算

　　∫？。0×2.7m箱通为例。单位长度范围内有6根钢管支撑，间距60cm，则单位长度内产生的总侧压力为F＝13.86H＝13.86×3.04＝42.13KN.箱形通道为两侧对称浇筑，每根钢管所受压力为P＝2×42.13/6＝14.04KN.σ＝P/A＝14.04×103/489＝28.72Mpa（注：θ48×3.5规格钢管截面面积489mm2）钢管最大允许受压荷载[σ]=215Mpa>σ＝28.72Mpa，故箱形通道内模支撑方案满足施工要求。

　　（3） 外模支撑受力计算

　　外模采用20号槽钢进行支撑，槽钢上下端固定高度为3.4m，槽钢间距50cm，则单位长度内总侧压力P＝13.86H＝13.86×3.4＝47.12KN，槽钢最大受力弯矩为M＝PL/4＝47.12×3.4/4＝40.05KN.m，σ＝M/Ix=40.05/0.169＝236.99Mpa，在单位长度内设有两根槽钢，则[σ]＝165×2＝330Mpa>σ＝236.99Mpa（注：20号槽钢允许弯拉应力[σ]＝165 Mpa），安全系数为1.39，故20号槽钢设置能满足施工要求。

　　在实际施工过程中应对外侧支撑的槽钢跨中及槽钢弯起点加强支撑，增强槽钢刚度；内模支撑体系中的垂直及斜撑钢管均采用扣件扣牢固，增强支撑钢管度。

　　4.无拉杆施工注意事项

　　（1）内模支撑采用门式支架和钢管支撑，钢管密度较大，施工人员不易进出，在施工过程中应加强检查。

　　（2）翼墙在无拉杆施工中是最难控制的部分，其线形、角度、外观质量明显度较高，施工时应加强翼墙部分支撑。

　　（3）通道沉降缝的美观与否影响整体外观效果，施工过程中应加强沉降缝板处理。

　　（4）砼浇筑、振捣过程中不得接触模板，并使两侧模板受力均衡。

　　5.结束语

　　箱形通道采用无拉杆施工较大地提高了砼外观质量，能保证在浇筑砼后不再在其表面进行拉杆的处理和孔洞的修补；虽然采用无拉杆施工相对投入较大，但是对于提高砼外观质量、提高高速公路的性能指标、树立精品工程，无拉杆施工工艺还是非常值得推广。