31、讲义：常用模板、支架和拱架的设计与施工技术
1B413021常用模板、支架和拱架的设计
承包人应在制作模板、拱架和支架前14d,向监理工程师提交模板、拱架和支架的施工方案，施工方案应包括工艺图和强度、刚度与稳定性等的计算书，经监理工程师批准后才能制作和架设。监理工程师的批准及制作、架设过程中的检查，并不免除承包人对此应负的责任。
一、 模板、支架和拱架的设计原则
1. 宜优先使用胶合板和钢模板。
2. 在计算荷载作用下，对模板、支架及拱架结构按受力程序分别验算其强度、刚度及稳定性。
3. 模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面美观，线条流畅， 可设倒角。
4. 结构简单，制作、装拆方便。
二、 模板、支架和拱架的设计
(一) 设计的一般要求
1. 模板和支架均应进行施工图设计，经批准后方可用于施工，施工图设计应包括下列内容：
(1 )工程概况和工程结构简图；
(2) 结构设计的依据和设计计算书；
(3) 总装图和细部构造图；
(4) 制作、安装的质量及精度要求；
(5 )安装、拆除时的安全技术措施及注意事项；
(6 )材料的性能质量要求及材料数量表；
(7)设计说明书和使用说明书。
2. 模板背面应设置主肋和次肋作为其支承系统，主肋和次肋的布置应根据模板的荷载和刚度要求进行。
3. 在模板上设置的吊环，严禁采用冷加工钢筋制作，且吊环的计算拉应力应不大于50MPa。
4. 支架高度大于4.8m时，其顶部和底部均应设置水平剪刀撑，中间水平剪刀撑的设置间距应不大于4.8m。
5. 支架的高宽比宜小于或等于2,当高宽比大于2时，宜扩大下部架体尺寸或采取其他构造措施。
(二) 设计荷载
1. 计算模板、支架和拱架时，应考虑下列荷载并按表1B413021-1进行荷载组合：
(1) 模板、支架自重和拱架自重；
(2)新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力;
(1) 施工人员及施工设备、施工材料等荷载；
(2) 振捣混凝土时产生的振动荷载；
(5 )新浇筑混凝土对模板侧面的压力；
(6) 混凝土入模时产生的水平方向的冲击荷载；
(7) 设于水中的支架所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂浮物的撞击力；
(8) 其他可能产生的荷载，如风荷载、雪荷载、冬季保温设施荷载等。
2. 钢、木模板，支架及拱架的设计，可按《公路钢结构桥梁设计规范》JTGD64一 2015的有关规定执行。
3. 拱桥应根据结构特点和施工荷载特性分析取用，拱圈的自重荷载宜乘以1.2倍系数。 在计算荷载作用下，应按可能产生的最不利荷载组合验算拱架的强度、刚度和稳定性。
4. 组合箱形拱，如为就地浇筑，其支架和拱架的设计荷载可只考虑承受拱肋重力及施工操作时的附加荷载。
(三) 稳定性要求
1. 支架的立柱应保持稳定，并用撑拉杆固定。当验算模板及其支架在自重和风荷载等作用下的抗倾倒稳定时，验算倾覆的稳定系数不得小于1.3。拱架稳定性的验算应包括拱架的整体稳定和局部稳定，其抗倾覆稳定系数应不小于1.50。
2. 支架受压构件纵向弯曲系数可按《公路钢结构桥梁设计规范》JTG D64—2015进行计算。
(四) 强度及刚度要求
1. 验算模板、支架及拱架的刚度时，其变形值不得超过下列数值：
(1 )结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1/400；
(2) 结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250；
(3) 支架、拱架受载后挠曲的杆件(盖梁、纵梁)，其弹性挠度为相应结构跨度的1/400;
(4) 钢模板的面板变形为1.5mm;
(5) 钢模板的钢棱和柱箍变形为〃500和3/500 (其中匕为计算跨径，3为柱宽)。
2. 对拱架各截面应力强度进行验算时，应根据拱架的结构形式和所承受的荷载大小，按分阶段浇筑或砌筑施工的工况，分别验算其拱顶、拱脚和1/4跨各截面，以及各连接节点的应力。
1B413022常用模板、支架和拱架的施工
在浇筑混凝土之前应对支架和模板进行全面、严格的检查，核对设计图纸要求的尺寸、位置，检查支架的接头位置是否准确、可靠，卸落设备是否符合要求；检査模板的尺 寸，制作是否密贴，螺栓、拉杆、撑木是否牢固，是否涂抹模板油及其他隔离剂等。
一、模板的制作及安装
模板按制作材料不同可分为木模板、胶合板、钢模板、竹木模板、玻璃钢模板、胶囊内胎模等，按构造形式和安装方法不同，模板可分为固定式模板和活动式模板。模板板面 应平整光洁，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面光洁美观，线条流畅；保证结构物各 部形状、尺寸准确。模板应用内撑进行支撑，用对拉螺栓销紧；内撑根据混凝土构件厚 度、高度的大小及部位的不同，分别可用钢管、钢筋、硬塑料管或釆用木料作为临时内撑。待混凝土浇筑至内撑位置时随即取掉，对于厚度较小的构件也可利用底模和立木支设 外撑。外露面混凝土模板的脱模剂应釆用同一品种，不得使用污染混凝土表面的废机油 等，且不得污染钢筋及混凝土施工缝部位。
模板的安装与钢筋工作配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。一 般是在底板平整，钢筋骨架安装后，安装侧模和端模，也可先安装端模后安装侧模，模板 不应与脚手架发生联系，以免脚手架上运存材料和人工操作引起模板变形。模板安装的精 度要高于预制梁精度要求。每次模板安装完成后需通过验收合格后，方可进入下一工序。 模板制作与安装施工工艺流程如下：
选择模板及支撑材料→模板设计与绘图→构件基础平整及支撑系统施工→模板加工制作与安装→模板表面及接缝处理→模板安装质量检验→钢筋安装及质量检验→混凝土浇筑→混凝土养护→拆除模板。
（一） 钢模板制作
1. 钢模板宜采用标准化的组合模板。组合钢模板的拼装应符合现行国家标准《组合 钢模板技术规范》GB仃50214—2013。各种螺栓连接件应符合国家现行有关标准。
2. 钢模板及其配件应按批准的加工图加工，成品经检验合格后方可使用。
（二） 木模板制作
1. 木模板可在工厂或施工现场制作，木模板与混凝土接触的表面应平整、光滑，多次重复使用的木模板应在内侧加钉薄铁皮。木模板的接缝可做成平缝、搭接缝或企口缝。 当釆用平缝时，应采取措施防止漏浆。木模板的转角处应加嵌条或做成斜角。
2. 重复使用的模板应始终保持其表面平整，形状准确，不漏浆，有足够的强度和 刚度。
（三） 模板安装的技术要求
混凝土的模板板面应采用下列材料之一：金属板、木制板及高分子合成材料面板、硬塑料或玻璃钢板等材料。外露面的模板板面宜采用钢模板、胶合板，为减少模板的拼缝， 对于大面积的混凝土，其每块模板的面积宜大于1.0m2。梁及墩台帽的突出部分，应做成倒角或削边，以便脱模。并按图纸所示或监理工程师指示，在结构物的某些部位设置凸条或 凹槽的装饰线。在模板内的金属连接件或锚固件，应按图纸规定及监理工程师的要求将其 拆卸或截断，且不损伤混凝土。模板内应无污物、砂浆及其他杂物。以后要拆除的模板， 应在使用前彻底涂以脱模剂或其他相当的代用品，应使能易于脱模，并使混凝土不变色。
1. 模板与钢筋安装工作应配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。模板不应与脚手架连接（模板与脚手架整体设计时除外），避免引起模板变形。
2. 安装侧模板时，应防止模板移位和凸出。基础侧模可在模板外设立支撑固定， 墩、台、梁的侧模可设拉杆固定。浇筑在混凝土中的拉杆，应按拉杆拔出或不拔出的要 求，采取相应的措施。对小型结构物，可使用金属线代替拉杆。
3. 模板安装完毕后，应对其平面位置、顶部标高、节点连系及纵横向稳定性进行检查，签认后方可浇筑混凝土。浇筑时，发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，应及时 纠正。
4. 模板在安装过程中，必须设置防倾覆设施。
5. 当结构自重和汽车荷载（不计冲击力）产生的向下挠度超过跨径的1/1600时，钢筋混凝土梁、板的底模板应设预拱度，预拱度值应等于结构自重和1/2汽车荷载（不计冲 击力）所产生的挠度。纵向预拱度可做成抛物线或圆曲线。
6. 后张法预应力梁、板，应注意预应力、自重和汽车荷载等综合作用下所产生的上拱或下挠，应设置适当的预挠或预拱。
7. 当所有和模板有关的工作做完，待浇混凝土构件中所有预埋件已安装完毕，应经监理工程师检查认可后，才能浇筑混凝土。这些工作应包括清除模板中所有污物、碎屑 物、木屑、水及其他杂物。
（四） 中小跨径的空心板制作时所使用的芯模应符合的要求
1. 充气胶囊在使用前应经过检查，不得漏气，安装时应有专人检查钢丝头，钢丝头应弯向内侧，胶囊涂刷隔离剂。每次使用后，应妥善存放，防止污染、破损及老化。
2. 从开始浇筑混凝土到胶囊放气时止，其充气压力应保持稳定。
3. 浇筑混凝土时，为防止胶囊上浮和偏位，应采取有效措施加以固定，并应对称平 衡地进行浇筑。
4. 胶囊的放气时间应经试验确定，以混凝土强度达到能保持构件不变形为宜。
5. 木芯模使用时应防止漏浆和采取措施便于脱模。要控制好拆芯模时间，过早易造 成混凝土塌落，过晚拆模困难。应根据施工条件通过试验确定拆除时间。
6. 钢管芯模应由表面匀直、光滑的无缝钢管制作，混凝土终凝后，即可将芯模轻轻转动，然后边转动边拔出。
7. 充气胶囊芯模在工厂制作时，应规定充气变形值，保证制作误差不大于设计规定的误差要求。在设计无规定时，应满足现行《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50—2011 对板梁构造尺寸的要求。
（五） 滑升、提升、爬升及翻转模板的技术要求
1. 采用提升模板施工时，应设置脚手平台、接料平台、挂吊脚手及安全网等辅助设施。
2. 采用翻转模板和爬升模板施工时，其结构应满足强度、刚度及稳定性要求。液压爬模应由专业单位设计和制造，并应有检验合格证明及操作说明书。施工应符合下列规定：
（1 ）混凝土的强度应达到规定的数值后方可拆模并进行模板的翻转或爬架爬升。作用于爬模上接料平台、脚手平台和拆模吊栏的荷载应均衡，不得超载，严禁混凝土吊斗碰撞爬模系统。
(2) 模板沿墩身周边方向应始终保持顺向搭接。在施工过程中，应随时检査爬模中 线、水平位置和高程等，发现问题应及时纠正。
3. 采用滑升模板时，除应遵守现行国家标准《滑动模板工程技术规范》GB 50113- 2005的规定外，尚应符合下列规定：
(1) 模板的高度宜根据结构物的实际情况确定；模板的结构应具有足够的强度、刚 度和稳定性；支撑杆及提升设备应能保证模板竖直均衡上升。组装时应使各部分尺寸的精 度符合设计要求，组装完毕应经全面检查试验合格后，方可正式投入使用。
(2) 模板的滑升速度宜为100~300mm/h,滑升时应检测并控制其位置。滑升模板的施工宜连续进行，因故中断时，宜在中断前将混凝土浇筑齐平，中断期间模板仍应继续缓 慢地滑升，直到混凝土与模板不致粘住时为止。
二、支架、拱架的制作及安装
支架按其构造分为立柱式、梁式和梁一柱式支架；按材料可分为木支架、钢支架、钢木混合支架和万能杆件拼装的支架等。拱架按结构分有支柱式、撑架式、扇形、桁式拱 架、组合式拱架等；按材料分有木拱架、钢拱架、竹拱架和土牛拱胎。支架、拱架应尽量 采用标准化、系列化、通用化的钢结构拼装。钢支架目前定型产品较多，可根据工程需要 购买或租用，工程施工中常用支架主要有钢管支架、六四式军用梁、万能杆件设备和贝雷 梁等。支架立柱必须安装在有足够承载力的地基上，底部应加设垫板以分布和传递压力。 地基土必须进行夯实或碾压坚实，必要时需进行换填或其他有效的处理，并有良好的排水 设施。在施工中出现最多的质量问题就是由于地基处理不好，发生沉降。在风力较大地区应设置风缆。
(一) 支架、拱架制作的强度和稳定
1. 支架
应根据设计图进行制作和安装，应尽可能采用标准化、系列化、通用化的构件拼装。 无论使用何种材料的拱架和支架，均应进行施工图设计，支架整体、杆配件、节点、地 基、基础和其他支撑物应进行强度和稳定验算。
就地浇筑梁式桥的支架，参照现行《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50—2011的规 定执行。
2. 木拱架
拱架所用的材料规格及质量应符合要求。桁架拱架在制作时，各杆件应当采用材质较 强、无损伤及湿度不大的木材。夹木拱架制作时，木板长短应搭配好，纵向接头要求错 开，其间距及每个断面接头应满足使用要求。面板夹木按间隔用螺栓固定，其余用铁钉与拱肋固定。
木拱架的强度和刚度应满足变形要求。杆件在竖直与水平面内，要用交叉杆件连接牢固，以保证稳定。木拱架制作安装时，应基础牢固，立柱正直，节点连接应采取可靠措施 以保证支架的稳定，高拱架横向稳定应有保证措施。
3. 钢拱架
(1) 常备式钢拱架纵、横向距离应根据实际情况进行合理组合，以保证结构的整体性。
(2) 钢管拱架排架的纵、横距离应按承受拱圈自重计算，各排架顶部的标高要符合拱圈底的轴线。为保证排架的稳定应设置足够的斜撑、剪力撑、扣件和缆风绳。
(二) 施工预拱度
支架应结合模板的安装一并考虑设置预拱度和卸落装置，并应符合下列规定:
1. 设置的预拱度值，应包括结构本身需要的预拱度和施工需要的预拱度两部分。
2. 施工预拱度应考虑下列因素：模板、支架承受施工荷载引起的弹性变形；受载后由 于杆件接头的挤压和卸落装置压缩而产生的非弹性变形;支架地基在受载后的沉降变形。
3. 专用支架应按其产品的要求进行模板的卸落；自行设计的普通支架应在适当部位设置相应的木楔、木马、砂筒或千斤顶等卸落模板的装置，并应根据结构形式、承受的荷载大小确定卸落量。
(三) 支架、拱架制作安装
支架、拱架制作安装一般要求：
1. 支架和拱架宜采用标准化、系列化、通用化的构件拼装。无论使用何种材料的支架和拱架，均应进行施工图设计，并验算其强度、刚度和稳定性。
2. 制作木支架、木拱架时，长杆件接头应尽量减少，两相邻立柱的连接接头应尽量分设在不同的水平面上。主要压力杆的纵向连接，应使用对接法，并用木夹板或铁夹板夹紧。次要构件的连接可用搭接法。
3. 安装拱架前，对拱架立柱和拱架支承面应详细检査，准确调整拱架支承面和顶部标高，并复测跨度，确认无误后方可进行安装。各片拱架在同一节点处的标高应尽量一 致，以便于拼装平联杆件。在风力较大的地区，应设置风缆。
4. 支架和拱架应稳定、坚固，应能抵抗在施工过程中有可能发生的偶然冲撞和振动。安装时应注意以下几点：
(1) 支架立柱必须安装在有足够承载力的地基上，立柱底端应设垫木来分布和传递 压力，并保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量。
(2) 施工用的脚手架和便桥，不应与结构物的模板支架相连接，以避免施工振动时影响浇筑混凝土质量。
(3) 船只或汽车通行孔的两边支架应加设护桩，夜间应用灯光标明行驶方向。施工 中易受漂流物冲撞的河中支架应设坚固的防护设备。
5. 支架或拱架安装完毕后，应对其平面位置、顶部标高、节点连接及纵、横向稳定性进行全面检查，符合要求后，方可进行下一工序。
6. 在浇筑混凝土及砌筑拱圈过程中，承包人应随时测量和记录支架和拱架的变形及沉降量。
7. 应通过预压的方式，消除支架地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形并获取弹性变形参数，或检验支架的安全性。预压荷载宜为支架需承受全部荷载的1.05 ~ 1.10倍，预压荷载的分布应模拟需承受的结构荷载及施工荷载。
三、模板、支架和拱架的拆除
承包人应在拟定拆模时间的12h以前，向监理工程师报告拆模建议，并应取得监理工程师同意。如果由于拆模不当而引起混凝土损坏，其修补费用应由承包人承担。卸落拱架 时应用仪器观测拱圈挠度和墩台变位情况，并作好记录，供监理工程师查阅和随时控制。
(一) 拆除期限的原则规定
1. 模板、支架和拱架的拆除期限应根据结构物特点、模板部位和混凝土所达到的强度来决定。
(1) 非承重侧模板应在混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除，一般应在混凝土抗压强度达到2.5MPa时方可拆除侧模板。
(2) 芯模和预留孔道内模，应在混凝土强度能保证其表面不发生塌陷和裂缝现象时，方可拔除，拔除时间可按现行《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50—2011的有关规 定确定。
(3) 钢筋混凝土结构的承重模板、支架，应在混凝土强度能承受其自重荷载及其他可能的叠加荷载时，方可拆除。
(4) 对预应力混凝土结构，其侧模应在预应力钢束张拉前拆除；底模及支架应在结构建立预应力后方可拆除。
如设计上对拆除承重模板、支架、拱架另有规定，应按照设计规定执行。
2. 现浇混凝土拱圈的拱架，拆除期限应符合设计规定；设计未规定时，应在拱圈混 凝土强度达到设计强度的85%后，方可卸落拆除。
3. 石拱桥的拱架卸落时间应符合下列要求：
(1) 浆砌石拱桥，须待砂浆强度达到设计要求，或如设计无要求，则须达到砂浆强度的85%。
(2) 跨径小于10m的小拱桥，宜在拱上建筑全部完成后卸架；中等跨径的实腹式拱，宜在护拱砌完后卸架；大跨径空腹式拱，宜在拱上小拱横墙砌好(未砌小拱圈)时卸架。
(3) 当需要进行裸拱卸架时，应对裸拱进行截面强度及稳定性验算，并采取必要的稳定措施。
(二) 拆除时的技术要求
1. 模板拆除应按设计的顺序进行，设计无规定时，应遵循先支后拆、后支先拆的顺序，拆时严禁抛扔。
2. 为便于支架和拱架的拆卸，应根据结构形式、承受的荷载大小及需要的卸落量， 在支架和拱架适当部位设置相应的木楔、木马、砂筒或千斤顶等落模设备。
3. 卸落支架和拱架应按拟定的卸落程序进行，分几个循环卸完，卸落量开始宜小， 以后逐渐增大。在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落。在拟定卸落程序时应注意以下几点：
(1 )在卸落前应在卸架设备上画好每次卸落量的标记。
(2) 满布式拱架卸落时，可从拱顶向拱脚依次循环卸落；拱式拱架可在两支座处同时均匀卸落。
(3) 简支梁、连续梁宜从跨中向支座依次循环卸落；悬臂梁应先卸挂梁及悬臂的支架，再卸无钗跨内的支架。
(4) 多孔拱桥卸架时，若桥墩允许承受单孔施工荷载，可单孔卸落，否则应多孔同 时卸落，或各连续孔分阶段卸落。
(5) 卸落拱架时，应设专人用仪器观测拱圈挠度和墩台变化情况，并详细记录。另设专人观察是否有裂缝现象。
4. 墩、台模板宜在其上部结构施工前拆除。拆除模板，卸落支架和拱架时，不允许用猛烈地敲打和强扭等方法进行。
5. 模板、支架和拱架拆除后，应维修整理，分类妥善存放。