大噸位非對(duì)稱預(yù)制箱梁模板設(shè)計(jì)制造及施工技術(shù)研究

王軍管昱華中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

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大噸位非對(duì)稱預(yù)制箱梁模板設(shè)計(jì)制造及施工技術(shù)研究

王軍管昱華
中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

摘要:結(jié)合某高速公路項(xiàng)目，對(duì)于非對(duì)稱大噸位預(yù)制箱梁施工的底模、外側(cè)模、液壓內(nèi)模、端模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和制造施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，可供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞:大噸位;預(yù)制箱梁;模板設(shè)計(jì);施工技術(shù)

1工程概況

1.1箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

某高速公路采用大噸位非對(duì)稱，預(yù)制箱梁采用單箱單室截面，預(yù)制梁頂寬12.45 m，底寬4.55 m，箱梁底板保持水平，頂板設(shè)計(jì)成2%的橫坡，內(nèi)、外側(cè)腹板高度不同，內(nèi)側(cè)腹板高于外側(cè)腹板。預(yù)制梁采用內(nèi)外懸臂不等的不對(duì)稱截面，外側(cè)懸臂3.8 m，內(nèi)側(cè)懸臂1.7 m。箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:箱內(nèi)齒塊多，腹板為斜腹板，35 m預(yù)制箱梁典型斷面如圖1所示。

1.2模型設(shè)計(jì)制造施工特點(diǎn)及難點(diǎn)

1）箱梁跨徑長(zhǎng)度有35 m、32.5 m、30 m、27.5 m四種，均有中、邊跨箱梁和左、右幅之分，每聯(lián)預(yù)制箱梁邊跨還有前、后端之分。受場(chǎng)地及工期限制，制梁臺(tái)座及模型需考慮共用性。

2）箱梁內(nèi)箱頂、底板錨固齒塊對(duì)內(nèi)模整體液壓設(shè)計(jì)及后期施工造成困難。

3）橋面橫坡通過腹板調(diào)整，箱梁兩側(cè)腹板不等高，內(nèi)箱不對(duì)稱，左右幅箱梁內(nèi)模不通用。

4）邊梁非連續(xù)端與連續(xù)端結(jié)構(gòu)不一致，非連續(xù)端梁端1.3 m范圍內(nèi)懸臂有加厚、內(nèi)外端橫梁與梁體一同預(yù)制，非連續(xù)端孔口段內(nèi)模只能采用人工安裝，施工難度大。

2模板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造

圖1 35 m典型邊跨立面圖

2.1模板設(shè)計(jì)思路

模板設(shè)計(jì)按照施工方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理的原則，根據(jù)預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形狀和特點(diǎn)，模板設(shè)計(jì)分為底模、側(cè)模、內(nèi)模及端模四部分進(jìn)行，采用底側(cè)模焊接連接,底模、側(cè)模、內(nèi)模包端模的組合方式。內(nèi)模采用單元節(jié)段式液壓系統(tǒng)、折臂收縮、輪下軌上的設(shè)計(jì)理念，外模設(shè)計(jì)采用整體式、高剛度的外模，減小維修量。

圖3變截面斷面圖

2.2底模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

底模由端節(jié)和通用節(jié)組成。為便于端模的安裝加固，底模長(zhǎng)度設(shè)計(jì)比箱梁長(zhǎng)。邊跨底模共用非連續(xù)端，另一端調(diào)整端模位置進(jìn)行預(yù)制梁變跨，實(shí)現(xiàn)不同長(zhǎng)度的箱梁預(yù)制。中跨底模一端為共用端,另一端調(diào)整端模位置可共用預(yù)制不同長(zhǎng)度的箱梁。

底模板通過橫向扁擔(dān)梁支撐在制梁臺(tái)位上。模板采用22#B槽鋼及12#槽鋼焊接成網(wǎng)狀骨架，骨架上面貼焊10 mm熱軋鋼板制成。扁擔(dān)梁使用22#B雙槽鋼背面組焊而成,在扁擔(dān)梁兩側(cè)設(shè)置預(yù)留孔,待側(cè)模安裝到位后，用螺絲使底、側(cè)模連接，之后焊接為整體模板。底模板上設(shè)置預(yù)留孔，內(nèi)模支架與底模采用螺絲連接。底模結(jié)構(gòu)安裝如圖4所示。

邊跨底模在非連續(xù)端按支座設(shè)計(jì)位置設(shè)置可裝卸活動(dòng)式預(yù)留孔,以安裝有坡度的支座預(yù)埋鋼板。預(yù)留孔四周鑲填橡膠板，避免箱梁在預(yù)、初張拉時(shí)損傷箱梁混凝土。

2.3側(cè)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

側(cè)模設(shè)計(jì)以剛度控制為主,并有一定富余量。由于受橋面橫坡的影響，外側(cè)模分高、底邊。高、底邊模板除傾斜角度有所區(qū)別外,其余結(jié)構(gòu)基本相同，如圖5所示。

圖5底側(cè)模安裝結(jié)構(gòu)圖

圖4底模結(jié)構(gòu)安裝圖

側(cè)模面板選用8 mm鋼板，橫框由角鋼和12 mm鋼板組成，豎框選用12 mm鋼板，橫肋選用12#槽鋼，豎肋選用8 mm鋼板，模架由12#、14#工字鋼焊接而成。側(cè)模與底模通過螺栓連接后焊接成整體，如圖6所示。

箱梁兩側(cè)翼緣板處均安裝梳型板，長(zhǎng)懸臂側(cè)預(yù)留出橫向管道位置、護(hù)欄鋼筋。短懸臂側(cè)預(yù)留出橫向管道位置、濕接縫鋼筋。

圖6底側(cè)模連接示意圖

2.4內(nèi)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

箱梁內(nèi)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用單元節(jié)段液壓臺(tái)車內(nèi)模，內(nèi)模板采用大塊鋼模組拼結(jié)構(gòu)。為滿足不同跨徑要求，內(nèi)模長(zhǎng)度按35 m設(shè)計(jì)，各跨徑箱梁僅中間通用節(jié)長(zhǎng)度不一致。35 m箱梁中間通用節(jié)共13.5 m，由5 m節(jié)、2.5 m×2節(jié)、1.75 m×2節(jié)組成。通過抽換中間不同長(zhǎng)度的通用節(jié)，滿足不同跨徑要求。由于每種跨徑均有邊跨、中跨之分，中跨兩端均為連續(xù)端。邊跨一端為連續(xù)端，另一端為伸縮端，伸縮端設(shè)有內(nèi)隔梁。為了通用，兩端均設(shè)計(jì)成連續(xù)端，伸縮端可以調(diào)換模板，滿足邊跨、中跨的預(yù)制要求。

內(nèi)模主要由模板系統(tǒng)、內(nèi)模車、走行系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等組成。

2.4.1模板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)模系統(tǒng)分為通用節(jié)段，A齒板節(jié)段，B齒板節(jié)段，C、D齒板節(jié)段及端口節(jié)段。

1）通用節(jié)段

不同跨徑的預(yù)制箱梁僅中間長(zhǎng)度不一致，截面尺寸完全相同，僅調(diào)整中間段長(zhǎng)度。中間標(biāo)準(zhǔn)截面段采用全液壓收、支內(nèi)模，如圖7所示。

圖7內(nèi)模通用節(jié)支模狀態(tài)圖

2）齒板A、B節(jié)段

齒板A、B節(jié)段內(nèi)模單獨(dú)液壓收支，下角模采用人工收支。為了滿足液壓收支模板，在腹板處采用了三角補(bǔ)塊，三角補(bǔ)塊人工組拆，如圖8所示。為了滿足連續(xù)端、非連續(xù)端的共用要求，在內(nèi)模齒板A、齒板B處設(shè)計(jì)成活動(dòng)式填塊。預(yù)制連續(xù)端時(shí)，去掉填塊，形成齒板。預(yù)制非連續(xù)端時(shí)，安裝上填塊，沒有齒板形成。

圖8內(nèi)模A、B齒塊支模狀態(tài)

3）齒板C、D節(jié)段

齒塊C、齒塊D位于同一斷面上。

齒板C處于兩個(gè)漸變節(jié)段上，頂側(cè)板采用液壓收支，其他部分采用人工組拆。其吊裝孔部分為整體，保證吊裝孔的底部平整度。齒板C設(shè)計(jì)有活動(dòng)式填塊，預(yù)制連續(xù)端時(shí)，去掉填塊形成齒板，非連續(xù)端，安裝上填塊，沒有齒板形成。C、D齒塊支模狀態(tài)如圖9所示。

圖9內(nèi)模C、D齒塊支模狀態(tài)

齒板D為箱梁底板齒板。連續(xù)端有齒板，非連續(xù)端沒有齒板。連續(xù)端、非連續(xù)端單獨(dú)制作。預(yù)制連續(xù)端時(shí)，安裝齒板D的模板。預(yù)制非連續(xù)端時(shí)，去掉齒板D的模板，安裝非連續(xù)端的下角模，兩者均采用組合鋼模板，人工組拆。

4）端口模板

端口模板分為連續(xù)端口模板和非連續(xù)端口模板，端口段單獨(dú)分節(jié)段制造，連續(xù)端、非連續(xù)段可組拆互換。連續(xù)端口模板采用液壓收、支模板。非連續(xù)端口由于有內(nèi)端橫隔梁,采用組合鋼模板人工組拆。端橫隔梁如圖10所示。

2.4.2內(nèi)模車設(shè)計(jì)

內(nèi)模車支撐整個(gè)內(nèi)模的重量，采用輪下軌上結(jié)構(gòu)。車架底部設(shè)有軌道，內(nèi)模出、入梁的內(nèi)腔時(shí)，軌道沿支撐滾輪縱向移動(dòng)。調(diào)節(jié)支撐作用于內(nèi)模車上，平衡澆注混凝土?xí)r兩側(cè)產(chǎn)生的側(cè)壓力。主油缸固定在內(nèi)模車上，保證內(nèi)模整體升降。內(nèi)模走行靠外部卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉。

2.4.3支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

支撐系統(tǒng)包括模板支撐桿和內(nèi)模車主油缸支撐。模板支撐主要是支撐時(shí)調(diào)節(jié)模板的位置，澆筑時(shí)平衡混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力。拆模時(shí)首先拆除模板支撐桿，再收內(nèi)模車液壓主油缸支撐。內(nèi)模車支撐整個(gè)內(nèi)模重量，支撐設(shè)有滾輪保證模板輕松行走。

2.4.4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓內(nèi)模的液壓系統(tǒng)為獨(dú)立的系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括液壓油缸、泵站、控制閥及管路等，為內(nèi)模收支提供動(dòng)力。

2.5端模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

端模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮強(qiáng)度、剛度要求外，還需特別考慮以下幾個(gè)方面:一是安裝和拆卸方便；二是分塊與其他模板、工序施工的配合，要考慮到其他模板和預(yù)埋件的安裝誤差；三是加固方式必須考慮與側(cè)模、底模、內(nèi)模栓連成整體；四是確保預(yù)應(yīng)力孔道、鋼筋的位置尺寸要準(zhǔn)確。

端模面板選用10 mm鋼板，在與側(cè)模連接的位置加設(shè)8 mm補(bǔ)強(qiáng)板，用螺栓與側(cè)模連接。

2.5.1非連續(xù)端端模

非連續(xù)端端模由兩側(cè)翼緣板堵板和中間堵板組成，三塊堵板采用螺栓連接，如圖11所示。

1）兩側(cè)翼緣板堵板與中間堵板接縫處設(shè)為斜口，脫模時(shí)可單塊拆除。

2）錨盆用螺栓連接在端模上，根據(jù)預(yù)制不同跨徑的箱梁進(jìn)行更換。

圖10端橫隔梁模板圖

圖11非連續(xù)端端模結(jié)構(gòu)圖

圖12連續(xù)端端模結(jié)構(gòu)圖

2.5.2連續(xù)端端模

連續(xù)端端模由頂部角鋼、兩側(cè)翼緣板堵板、中間堵板和底部角鋼組成，各部件間均采用螺栓連接，如圖12所示。

1）頂部角鋼在梁端預(yù)留鋼筋位置開槽口，共分為8節(jié)，方便人工裝拆。

2）兩側(cè)翼緣板堵板脫模時(shí)可單塊拆除。

3）中間堵板在梁端預(yù)留鋼筋位置開孔，保證預(yù)留鋼筋設(shè)置齊全，位置正確。為了便于混凝土堵漏，在鋼筋預(yù)留孔處焊接長(zhǎng)5 cm、比鋼筋直徑大2 cm的鋼管。錨盆用螺栓連接在端模上，根據(jù)預(yù)制不同跨徑的箱梁進(jìn)行更換。

4）底部角鋼在梁端預(yù)留鋼筋位置開槽口，與中間堵板螺栓連接。

3模板的安裝

鋼模板安裝前，做好各項(xiàng)準(zhǔn)備和機(jī)具檢查工作。模板及配件應(yīng)按規(guī)格數(shù)量逐項(xiàng)清點(diǎn)，并檢查模板的加工質(zhì)量及幾何尺寸。檢查合格后，工作板面應(yīng)涂刷脫模劑，其余地方必須除銹后涂刷防銹漆。檢查吊裝模型使用的吊具、穿銷及鋼絲繩是否安全齊備，檢查模板安裝前所需的各類聯(lián)接件、緊固件是否安全。

1）底模安裝

制梁臺(tái)座基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后即可安裝底模，從中部向兩端分塊安裝，根據(jù)預(yù)留反拱值設(shè)置反拱。每片箱梁吊離臺(tái)座后應(yīng)及時(shí)復(fù)核底模標(biāo)高、全長(zhǎng)和反拱偏差。

2）側(cè)模安裝

側(cè)模采用分節(jié)焊接組裝方式，然后在配套底模上安裝就位，將焊縫磨平使模型側(cè)面形成一個(gè)無(wú)縫平面。側(cè)模細(xì)調(diào)時(shí)采用螺旋撐桿交替頂升就位，側(cè)模下緣與底模必須密貼，且焊接成整體。側(cè)模上設(shè)有走行道板和欄桿，保證施工安全。

3）內(nèi)模安裝

在主筋安裝到位后進(jìn)行內(nèi)模安裝。首先在內(nèi)模臺(tái)位上分節(jié)整修好，然后拼裝成整體，驗(yàn)收合格后整體吊裝；待內(nèi)模就位時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)控制好內(nèi)模中心位置和頂面高程，支撐螺旋桿旋轉(zhuǎn)受力，以確保內(nèi)模穩(wěn)定。

4）端模安裝

端模采用龍門吊配合人工安裝，由于受內(nèi)模安裝、預(yù)應(yīng)力管道、預(yù)留鋼筋定位等方面的影響，端模應(yīng)在頂板鋼筋及內(nèi)模安裝到位后進(jìn)行安裝。安裝過程中重點(diǎn)控制端模中線和底模中線重合以及保證梁體高度和設(shè)計(jì)垂直度，端模與底模、側(cè)模采用螺栓連接。

4結(jié)語(yǔ)

這里系統(tǒng)完整的介紹了預(yù)制箱梁全套模板設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)，以及模板安裝工藝，通過預(yù)制箱梁規(guī)?；a(chǎn)，驗(yàn)證了該方案及工藝均達(dá)到了預(yù)期效果，可供類似工程參考借鑒。

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