2.模板施工技术及设计方法.doc

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1、2 模板施工技术及设计方法2.1 模板施工技术混凝土模板能可靠地承受混凝土浇筑时的钢筋、混凝土、模板的自重以及浇筑施工过程中所产生的全部荷载，模板按其作用可分为底模与侧模二大类。现以高桩码头现浇下横梁（图2.2.3-3及2.2.2-4）为例介绍底模与侧模的结构与施工。2.1.1 底模 底模主要承受混凝土浇筑时的各种垂直力，如混凝土、钢筋、模板的自重及施工人员与机械设备所产生的重量等。底模主要由主梁、次梁、搁栅、底板以及与桩基联系的围檩、吊筋螺栓（钢抱箍）等组成。(1) 围檩围檩又称“夹桩木”，一般采用10cm15cm的木方用围檩螺栓(一般选用M22)夹紧于桩体上，利用围檩与桩体的摩擦阻力来承受

2、通过主梁传递给桩的重力，每道围檩随材质及现场的情况可承重2030kN的力(见图2.1.1-1)。在将围檩夹在桩体上时，要注意上紧围檩螺栓用的套筒扳手的长度要大于600mm，使加的力应使螺栓钢垫片（100mm100mm12mm）嵌入木围檩内1mm以上。当荷载较大，必须采用“吊筋螺栓”或“钢抱箍”承重时，围檩就成为施工脚手承重及控制主梁标高的作用。(2) 吊筋螺栓当由主梁传递来的重力较大，围檩无法承重时，即可采用吊筋螺栓将主梁(一般由槽钢组成)与桩进行联系。吊筋螺栓的规格与数量可根据所承受的外力的大小选用，常用的吊筋螺栓一般都M22，并配双螺母。(3) 钢抱箍当采用（钢、混凝土）管桩时，也可选用钢

3、抱箍（图2.1.1-2）的形式来取代围檩吊筋螺栓。钢抱箍箍紧桩体，依靠抱箍与桩体的摩擦阻力来承受主梁传递给桩的重力，钢抱箍的承重能力一般都在300kN以上，它的承重能力主要由抱箍材料的材质、规格，箍紧螺栓的张紧程度等因素来决定，一般均要通过在现场试验实测取得。图2.1.1-3是在部分工程中使用的50CM钢抱箍制作详图，供读者借鉴。 (4) 主粱主梁一般采用槽钢(荷载较小时也可采用围檩木)，通过围檩，吊筋螺栓或钢抱箍将构件的荷载传递给桩基。主梁的规格、材料、长度需根据它所承受荷载的大小、桩的间距等因素，由技术人员通过计算而决定。荷载及桩的间距越大，所选用的主梁规格也就越大。当荷载较大时，还经常会

4、采用复拼槽钢的型式。 (a) 方桩工艺 （b）管桩工艺图2.1.1-1 吊筋螺栓及围檩的常用形式示意图 图2.1.1-2 钢抱箍使用情况 (5) 次梁 一般的梁类结构底模中的主梁间距不会很大，故在主梁上可直接铺设搁栅。但遇到墩台等结构形式时，主梁间距一般均大于lm，此时必须在主梁与搁栅之间铺设次梁。次梁视主梁间距及荷载大小而决定，一般选用槽钢或木围檩，间距均lm，具体可通过计算来决定。如选用槽钢作为次梁，要提前考虑将来的拆除方式。 图2.1.1-3钢抱箍制作图(6) 搁栅 搁栅选用5cm10cm木方(根据荷载大小，有时也采用lOcmlOcm木方)铺设在主粱或次梁上。若主梁是槽钢时，还需在槽钢上

5、绑一5cm厚的复木，将搁栅钉在复木上。搁栅的间距视荷载的大小，主、次梁间距及搁栅的的材质计算而定，一般在50cm左右。 (7) 底板底板选用3cm5cm的木板，根据荷载及搁栅的间距通过计算而定。(8) 常见底模材料及选用依据材 料选用依据围 檩木材，钢木复合荷载，桩的截面形式吊筋螺栓Q235荷载钢抱箍Q235荷载，桩的截面形式主 梁木材，型钢(槽钢)荷载，桩的间距 次 梁木材，型钢(槽钢)荷载，主梁的间距 搁 栅 木材 荷载，主梁(次梁)间距 底 板木材 荷载，搁栅间距 2.1.2 侧模 侧模主要承受混凝土浇筑时的侧向压力。侧模由侧模板、内楞、外楞、对拉螺栓、抛撑等组成。根据混凝土下灰的形式，

6、浇筑速度、混凝土的入模温度等选用侧模的规格及形式。(1) 侧模板：一般由组合钢模板组成，也可用木模板及钢木组合模板，效果都较好。模板要求表面平整无孔洞，刚度好，规格齐整便于拼接。(2) 内外楞：混凝土的侧压力通过侧模板传给内外楞，内外楞材料常采用热轧钢管或其它型钢(扁钢、矩形钢管、槽钢等)，也可采用木方。内外楞的材料、规格、间距及布置方法，需根据混凝土浇筑时混凝土对模板的侧压力的大小进行计算，以确保内外楞有足够的强度与刚度来承受混凝土的侧压力。(3) 对拉螺栓：对拉螺栓又称模板拉杆，用于连接构件二侧模板，承受混凝土侧压力和其它荷载，保持二侧模板的间距，保证模板有足够的强度与刚度。对拉螺栓的材料

7、采用Q235钢制作，直径一般12mm。对拉螺栓的规格及布置通过计算确定，一般布置在内外楞交叉点处。 (4) 内撑 为了控制二侧模板之间的位置与间距，还需在模板内侧设有“限位”，称内撑。分别安设在底部及顶部，对高大结构还需在中部位置增设。若采用“墙包底”工艺时，底模就是底部限位（图2.2.2-4）。如采用“底包墙”工艺时，可在底板上钉三角条来作为限位。对于上横梁、防汛墙墙身等构件，也可在下部混凝土浇筑时留一“台口”供立侧模时作“限位”使用。 顶部内撑一般采用木撑，木撑的长度与模板内侧间距相同，一般布置的间距与对拉螺栓相同，混凝土浇筑到位并在初凝前需将顶部木撑去除（图2.2.2-4）。 中间内撑：

8、高大构件一般要设中间内撑，可用细石混凝土制作“撑棍”，预制撑棍时中间预留一孔供穿对拉螺栓。目前工程实践中也有采用塑料管的，效果较好。 (5) 抛撑侧模板建立后，为了调直模板的顺直，可在模板外加设“抛撑”。一般选用10cm10cm木方，间距1m2m，顶部角度要求45o（图2.2.2-4）。2.1.3 常用组合钢模组合式模板，是现代模板技术中，具有通用性强、装拆方便、周转次数多的一种“以钢代木”的新型模板，用它进行现浇钢筋混凝土结构施工，可事先按设计要求组拼成梁、柱、墙、楼板的大型模板，整体吊装就位，也可采用散装散拆方法。常用的组合式定型小钢模，是使用较广泛的一种通用性组合模板。钢模板采用Q235

9、钢材制成，钢板厚度2.5mm，对于400mm宽面钢模板的钢板厚度应采用2.75mm或3.0mm钢板。主要包括平面模板、阴角模板、阳角模板、连接角模等。组合式钢模的连接件主要由U形卡、L形插销、钩头螺栓、蝶形或山形扣件等组成。它们的作用是确保相邻钢模板夹紧，不错位，拼接紧密，紧固内外楞，增强拼接模板的整体钢度。连接件均有统一的规格，可直接从市场上采购（组合式定型钢模及其连接件的规格可参见领工员教材相关章节）。2.1.4 钢模板的配制原则钢(钢木组合)模板的宽度模数以5cm进级，长度模数以15cm进级，有多种规格型号供给多种方式的排列组合。模板配制原则为：(1) 使用块数最少，木材拼接补量最少，支

10、承件布置简单，受力合理。(2) 优先取得最通用的规格：尽量使用规格最大的钢模板，其它规格只作为拼凑模板面积尺寸之用。(3) 配板时一般应以钢模板的长度方向沿构体的长度方向排列。(4) 每块钢模板上，须有二处支承，即二处内楞。如长度为1.5m、1.2m、0.9m的钢模其内楞的间距分别为0.75m、0.60m、0.45m。2.1.5 模板的拆除 拆除混凝土构件模板时应符合下述要求：(1) 不承重的侧面模板，应在混凝土强度能保证其表面和棱角不因拆除模板而受损坏时，方可拆除。(2) 承重构件重量的底模需在混凝土强度达到下述设计标号百分率时方可拆除。结构型式结构跨度(m)达到设计强度标准值的百分率()板

11、8100粱8758100悬臂构件2752100(3) 模板及配件拆下后，须及时清理灰浆维修整理，分类存放。2.1.6 施工要点(1) 混凝土模板的配置要经过详细全面的计算，模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。模板施工时要严格依据施工组织设计所指定的模板图进行。(2) 要保证工程结构和构件各部分形状尺寸和相互位置的正确。(3) 构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎和安装，符合混凝土的浇筑及养护等工艺要求；(4) 应采取分段流水工艺，减少模板一次投入量。(5) 木模板板材要直边，表面刨光压平；钢模板不得有孔洞与变形；拆模后必须铲净水泥浆

12、；使用前必须涂刷脱模剂。(6) 模板板缝要有有效的止浆措施(根据不同的型式分别采用木三角条、塑料管、硬纸片、绒布条、海绵条、橡胶条等止浆材料嵌垫)。2.2 普通模板的设计模板工程是建筑施工中极为重要的项目。为在混凝土施工过程中能承受钢筋混凝土的自重与各种施工荷载，保正施工的安全；为确保混凝土构件的外形美观、尺寸满足设计要求；为正确、经济、合理地选用模板及其配件，工程施工技术人员必须要掌握混凝土模板设计的基本技能。为了有利于读者体会混凝土模板的计算原理与过程，以下将通过两工程混凝土模板的设计实例，介绍模板设计的原则、基本步骤与方法。读者可举一反三，参考本文所涉及的规范（水运工程混凝土施工规范JT

13、J268-96）、与手册(建筑施工计算手册“8模板工程”)及相关资料对其它混凝土构件进行模板设计的实践。2.2.1 实例一本例所设计模板的混凝土构件，位于地下基础梁的部分分段（图2.2.1-1），即梁底模板直接采用垫层混凝土，不再另行配置底模板（见图2.2.1-4）。 图2.2.1-1 基础梁模板示意图(1)梁体模板计算1)水平荷载混凝土拌和物对模板的侧压力，取下述两等式中较小值： （2.2-1） （2.2-2）（公式（2.2-1）、（2.2-2）来自建筑施工计算手册P.443页公式（8-8）、（8-9）式中 新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（）；混凝土的重力密度（）；新浇筑混凝土的初凝时间（）

14、，可按实测确定。当缺乏实验资料时，可采用计算；混凝土的温度（ ，本例取15）；混凝土浇筑速度（）；混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（）；外加剂影响修正系数，不掺外加剂是取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2（缓凝型减水剂）；混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取；50mm90mm时，取；110mm150mm时，取1.15；现场施工时一般同时浇筑10根梁，混凝土的总方量为：。现场混凝土浇筑工效为（包括混凝土拌和、运输、下灰、振捣等工序）， 10根梁浇筑时间：。混凝土浇筑速度V：由式（2.2-1）： 由式（2.2-2）： 取上述二式较小值：。由于单位时间内平均泵送

15、混凝土量为，小于，下灰高度小于，所以无论何种形式模板，均不计混凝土对模板的冲击荷载（建筑施工计算手册P.446页）。2)内楞（见图2.2.1-2）图2.2.1-2 梁体内外楞布置示意图（A向）施工现场所用侧（底）模板为机制九夹板，厚度为，所用内楞为方木。按抗弯强度计算内楞间距： （2.2-3） 即： 按挠度校核内楞间距： （2.2-4）式中：混凝土侧压力（）；均布荷载（）；内楞间距（）；外楞间距（即内楞跨度）,模板设计时暂按最大值计，取；内楞承受的最大弯矩（）；内楞承受的最大应力()；内楞截面的弯曲截面系数（）, 即；内楞最大挠度（）；内楞容许挠度值（）；结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度

16、的，即；（建筑施工计算手册P.479页）木模板的抗弯、抗拉强度设计值，采用松木板取；（本教材：12.9常用树种木材的强度设计值和弹性模量）。木材的弹性模量，取；（来源同上）。模板截面的惯性矩()，；公式（2.2-3）、（2.2-4）来自建筑施工计算手册P.450页（公式8-16、8-18）。内楞间距： ， 取。挠度校核：。3）侧模板按内楞间距验算侧模板（机制九夹板）强度及挠度：强度计算。考虑到模板结构为多跨（等跨）连续结构 （2.2-5）公式（2.2-5）来自建筑施工计算手册P.453页公式（8-19）。因侧模板为压密九夹板结构，所以取；取。（附录12.9常用树种木材的强度设计值和弹性模量）机

17、制九夹板 ：。挠度计算： （建筑施工计算手册P.453页（公式8-20）机制九夹板截面惯性矩 所以，内楞间距按700mm时，板模板不能满足要求，故将内楞间距改为500mm。挠度复算： 满足要求所以内楞间距采用=500mm。说明：考虑到布置外楞时，要避让翼板底模，所以外楞间距改为（见图2.2.1-4），即上述计算中的“”由原改为，因修改后结构偏安全，故不再修正结果。4）拉杆（对拉螺栓）每根对拉螺（图2.2.1-2）栓受力：查对拉螺栓力学性能表（附录12.15）： 取，其容许拉力为，满足要求。5）结论 梁体侧模板：18mm机制九夹板； 内楞：45mm90mm方木，500mm； 外愣：双拼48钢管，

18、430； 模板拉杆：M12,内外楞交叉处布置。(2)翼板计算图2.2.1-3 翼板底模计算示意图 1) 垂直荷载根据规范水运工程混凝土施工规范（JTJ248-96）规定。新浇筑混凝土的重力密度为，故我们在此取钢筋混凝土重力密度为；施工荷载取钢筋混凝土重量：施工荷载：荷载总和：。2）水平荷载。3）底板 （为A向线荷载，见图2.2.1-3）（，支座间距取木方中间距，见图2.2.1-2） 所以底模板满足要求。4）钢管支撑间距b（按多跨支撑计算）底板模板下安放两根搁栅（图2.2.1-4）按抗弯强度计算即： （2.2-6）按挠度计算即： （2.2-7）公式（2.2-6）（2.2-7）来自建筑施工计算手册

19、P453页（公式8-19、8-20）由式（2.2-6）：设木搁栅允许挠度=3由式（2.2-7）：b取上述结果较小值 1119实际使用取所以钢管间距为1000mm时，木搁栅满足要求。5) 侧模板 侧模板内楞为两道方木（见图2.2.1-4），外楞为钢管，间距。侧模板侧压力（见“2.2.1 (2) 2）”）那么，（见“2.2.1 (2) 3）”）因为： 侧模板荷载小于底模板荷载， 侧模板结构形式与底模板相同，所以：侧模板不必再进行力学计算 （布置如图2.2.1-4）。6）结论 翼板底板：18mm机制九夹板； 底板下木搁栅：45mm90mm方木，535mm； 搁栅下支撑；48钢管，1000mm； 翼板

20、侧模；18mm机制九夹板； 翼板侧模内楞；两道方木； 翼板侧模外楞；48钢管，1000mm。图2.2.1-4 “实例一”模板结构示意图2.2.2 实例二本例为一高桩码头现浇下横梁构件，横梁长18m，由6根桩基（图2.2.2-1）承重；下横梁宽1.4m，高1.0m；横梁端部要安装一预制靠船构件（重25KN，重心距梁端部0.42m）；要求设计下横梁底模、侧模。 图2.2.2-1 下横梁模板计算示意图（1）底模1)荷载自重荷载1.41.01.026 = 36.4 施工荷载1.41.01.02.5 = 3.5 计算荷载 = 36.4 + 3.5 = 39.9 2)底模计算 A-B段 主梁取28b ：；

21、 (附录12.18) (公式来源：附录 12.12.2)。图2.2.2-2端部加固示意图集中荷载（安装预制靠船构件）时挠度大于允许值，故采用如图2.2.2-2的加固措施：即选用与主梁同型号的槽钢制作两大小适宜的等腰直角三角形铁件，并用M22螺栓分别与两主梁槽钢在相对应的位置上加以固定牢固；该两铁件与管桩之间再用一钢制的“弧型传力块”塞垫紧密，以减少槽钢因受荷载后产生的变形（挠度）。当“弧型传力块”位置低于“最低施工水位”时，只能弃之方案，而将主梁槽钢型号增大，满足。吊顶螺栓: (M22螺栓允许拉力47.9)A支座：对取3对（双肢）M22螺栓，M22 允许拉力47.9(附录12.15)B支座：对

22、取1对（双肢）M22螺栓。安装靠船构件时：即安装靠船构件时，B支座槽钢有一13.2向上的力，要采用铁丝将槽钢绑在B桩的围檩上。EF段主梁： 取25b ：； (附录12.17)225b： 因此，仍采用228b 则 =0.181.0吊顶螺栓: (M22螺栓允许拉力47.9)E支座：取1对（双肢）M22螺栓F支座：对取2对（双肢）M22螺栓。 BC-CD-DE 主梁（按CD段在中间处断开成两悬臂结构时计算）取20：；。220： BC、CD、DE段取一对20槽钢。注意：若CD段采用悬臂形式时，悬臂长度必须为1m 。吊筋: B：对取1对（双肢）M12C：对取2对（双肢）M12。次梁（搁栅）选用5cm10

23、cm木方，实际市场提供的截面尺寸为4.5cm9.0cm；。每米横梁用搁栅根数：搁栅以50cm间距布置，即2，=50cm 。 底板（以下计算，量纲以Nmm计）选用18mm厚机制（压密）九夹板取20； E 取12（附录12.9）。；。 图2.2.2-3横梁底模示意图3)结论（图2.2.2-3） 主梁分三段(在B、E轴上分段)选用28b槽钢；其中B-E段也可采用20槽钢；CD段槽钢也可断开成两悬臂结构，但悬臂长必须为1m(即中间处断开)。吊筋螺栓采用M22，各桩的数量分别为：A桩：3对；B、E桩：1对+1对；C、D、F桩：2对。 次梁（搁栅）选用5cm10cm木方=50cm，其中桩周两边采用10cm

24、10cm木方。 底板选用18mm厚机制九夹板。（2）侧模：1)荷载： 砼对模板侧压力Pmax (气温15，浇筑速度0.5m/h) (JTJ268-96，附H.1)； 倾倒砼所产生的水平动力荷载直接由砼导管：2 （JTJ268-96，附H.2）； 计算荷载： 。2）侧模计算 公式来源、计算原理同“2.2.1”， 内楞选用10cm10cm木方；。，取=450mm ； 侧模板选用机制九夹板厚18mm, =20； E=12。机制九夹板 ； 对拉螺栓每根对拉螺栓受力：取M12，N=12.9kN8.5kN。3)结论（图2.2.2-4） 图2.2.2-4 横梁模板结构示意图侧模板采用机制九夹板1.8cm厚； 内楞选用10cm10cm方木=40cm； 对拉螺栓选用M12,在内外楞交叉处布置； 外楞选用双拼48钢管，上下两道布置； 抛撑采用10cm10cm方木=2.0m。参考文献：1.中交第三航务工程局有限公司 郑荣平主编：领工员教材 “第四章 施工技术与施工工艺”；2.江正荣 建筑施工计算手册“8 模板工程”（中国建筑工业出版社 2001.7）；3.中华人民共和国行业标准：水运工程混凝土施工规范 JTJ268-96。