拼裝式混凝土構(gòu)件模板設(shè)計(jì)

袁俊青

(中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司,河北 石家莊 050081)

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拼裝式混凝土構(gòu)件模板設(shè)計(jì)

袁俊青

(中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司,河北 石家莊 050081)

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的鋼模板面板易損壞、支撐系統(tǒng)不易損壞，從而導(dǎo)致模板壽命下降、材料浪費(fèi)的問(wèn)題，提出了拼裝式模板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)說(shuō)明了平面模板及弧形模板兩類(lèi)模板的拼裝工藝。拼裝式混凝土構(gòu)件模板實(shí)現(xiàn)了鋼模板面板和型鋼支撐系統(tǒng)的分離，對(duì)局部損毀模板可進(jìn)行修復(fù)和更換，極大的提高了型鋼支撐的利用率；同時(shí)模板的通用性強(qiáng)，適用于不同混凝土結(jié)構(gòu)尺寸，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：平面模板；弧形模板；面板；支撐系統(tǒng)；連接板；拼裝；設(shè)計(jì)

1 模板設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

模板是新澆混凝土成型的模具以及支承模具的一整套構(gòu)造體系。模板按制作材料劃分有工字木梁模板、木膠合板模板、竹膠合板模板、鋼模板等，其中木梁模板采用工字木梁與面板組合式設(shè)計(jì)[1-3]。目前，建筑工程施工多采用鋼模板，一般采用型鋼作為支撐系統(tǒng)以支撐模板面板。換言之，模板由型鋼支撐和面板組成。鋼模板均根據(jù)混凝土構(gòu)件的尺寸進(jìn)行加工，為確?；炷两Y(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量及尺寸，模板須具有足夠的剛度以確保其穩(wěn)定性。理論上，鋼模板可多次周轉(zhuǎn)使用，但實(shí)際上鋼模板周轉(zhuǎn)期次數(shù)非常有限，往往一個(gè)工點(diǎn)工程完工后，模板隨之報(bào)廢。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)行的鋼模板存在如下弊端：①模板面板經(jīng)多次使用后，容易發(fā)生翹曲變形，在使用加固過(guò)程中，常因設(shè)置對(duì)拉桿而留下孔洞；②使用過(guò)程受空氣侵蝕，面板很容易發(fā)生銹蝕；③所需加工的混凝土構(gòu)件尺寸不同時(shí)，需要使用不同尺寸規(guī)格的模板，導(dǎo)致模板的制作量加大，不斷需要加工不同尺寸的模板，增加工程建設(shè)成本。④由于面板與型鋼支撐焊接在一起，多數(shù)模板在使用過(guò)程中因面板出現(xiàn)變形、嚴(yán)重銹蝕、損毀等狀況時(shí)，雖然型鋼支撐依然狀況良好，但卻無(wú)法重復(fù)利用，造成了鋼材的浪費(fèi)。為提高混凝土模板使用率、減少鋼材損耗，針對(duì)以上問(wèn)題，筆者提出了一種新型的拼裝式混凝土構(gòu)件模板設(shè)計(jì)及拼裝工藝，以期對(duì)類(lèi)似工程提供借鑒和參考。

2 拼裝式混凝土構(gòu)件模板設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)工程施工中的模板可分為平面模板和弧形(曲面)模板兩大類(lèi)型，拼裝式混凝土構(gòu)件模板的設(shè)計(jì)原理是將模板面板與型鋼支撐采用分離式設(shè)計(jì)，采用螺栓連接，以實(shí)現(xiàn)替換損壞面板的目的?？紤]到拼裝對(duì)接的問(wèn)題，平面模板與弧形模板連接部的設(shè)計(jì)有所不同，下面分別予以說(shuō)明。

2.1 平面拼裝模板

拼裝式混凝土構(gòu)件模板由型鋼支撐、連接板、面板、螺桿、螺母和墊片6部分組成，模板面板與連接板焊接在一起，螺桿焊接在連接板上，然后采用螺母與型鋼支撐連接成一個(gè)整體，如圖1所示。

圖1　拼裝式混凝土構(gòu)件模板

2.1.1 型鋼支撐

型鋼支撐由模板豎向背楞和橫向背楞按“井”字形布置組成，橫、豎向背楞可采用∠100×63角鋼、槽鋼100×48×5.3等材料加工,間距一般設(shè)置為30～50 cm；為防止型鋼支撐變形，其必須滿(mǎn)足一定的剛度?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土面澆筑面積，適當(dāng)調(diào)整橫豎向背楞間距，必要時(shí)增加斜撐。

2.1.2 連接板

連接板的主要作用是加強(qiáng)安裝螺栓連接部面板處的剛度，以防止在模板安裝過(guò)程中緊固螺栓時(shí)造成面板的凹陷變形；同時(shí)保證型鋼支撐與面板無(wú)間隙連接，防止混凝土澆筑過(guò)程中引起面板變形。連接板設(shè)計(jì)可采用以下兩種方式：

(1)投影布置方案是連接板按型鋼支撐在面板上的垂直投影設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2　連接板布置示意圖

(2)排列布置是在每個(gè)螺栓連接部設(shè)置一個(gè)方形連接板，型鋼支撐與連接板之間間隙部分采用木板、竹板或塑料板充填，以確保模板面板與型鋼支撐緊密貼合。為方便模板制作，充填材料按其對(duì)照位置粘接在型鋼支撐上，如圖3所示。

圖3 排列布置空隙填充示意圖

2.2 弧形拼裝模板

由于弧形模板面板為曲面，在制作弧形拼裝模板時(shí)，采用平面拼裝模板的連接方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)面板與型鋼支撐的連接，因此對(duì)弧形拼裝模板連接方式進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)連接方案是：首先，在連接板上焊接長(zhǎng)1～2 cm螺栓套筒，型鋼支撐與面板之間空隙部分采用充填材料填充，充填材料與螺栓套筒、連接板對(duì)應(yīng)位置預(yù)留孔洞和凹槽。為方便安裝，預(yù)留孔直徑略大于螺栓套管，充填材料厚度需保證模板拼接完成后，在螺栓套筒頂部與型鋼支撐之間保留一定的間隙，間隙設(shè)定根據(jù)填充材料變形量控制，一般可設(shè)置為2～3 mm,充填填料與型鋼支撐粘合固定。然后，將帶螺栓套筒連接板的面板與型鋼支撐拼接，安裝與螺栓套筒配套的螺母，螺母長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)滿(mǎn)足緊固要求?；⌒纹囱b模板連接構(gòu)造如圖4所示。

3 模板拼裝工藝

模板拼裝和更換過(guò)程中，為提高工作效率，避免在模板組合拼裝、分離過(guò)程中造成對(duì)模板型鋼支撐和面板的損壞，針對(duì)平面模板和圓弧形模板分別采用不同的拼接工藝。

圖4 弧形拼裝模板連接部構(gòu)造示意圖

3.1 平面模板拼裝工藝

在施工現(xiàn)場(chǎng)選取較為平整的場(chǎng)地，必要時(shí)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行硬化、平整。采用方木支撐，保證方木上表面平整，需要更換面板的模板平放在方木上，拆卸螺栓，分離面板和型鋼支撐并移除。將替換的面板置于方木平臺(tái)上，人工將分離后的型鋼支撐與替換面板對(duì)齊拼裝，緊固螺栓，拼裝完成后，采用靠尺對(duì)面板平整度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)緊固螺栓進(jìn)行微調(diào)。

3.2 弧形模板拼裝工藝

弧形模板由于面板具有一定的弧度，采用垂直對(duì)接方式拼裝很容易導(dǎo)致弧形面板和型鋼支撐的變形，因此，對(duì)于弧形模板的拼裝，應(yīng)采用水平對(duì)接的方式。拼裝工藝如圖5所示。

圖5 弧形模板拼裝示意圖

拼裝弧形模板前，根據(jù)模板曲面半徑，在安裝場(chǎng)地固定3～5根立柱，將型鋼支撐緊靠立柱。型鋼支撐底部采用方木支墊，以保證型鋼支撐底部平整。采用吸盤(pán)吸附在面板曲面內(nèi)側(cè)，人工移動(dòng)至型鋼支撐內(nèi)，面板與型鋼支撐上下錯(cuò)開(kāi)橫向填充材料的寬度，對(duì)齊面板和型鋼支撐，沿型鋼支撐上預(yù)留的對(duì)應(yīng)槽道滑移，對(duì)齊螺栓孔，安裝螺栓。豎向模板面板和型鋼支撐空隙，采用帶有相應(yīng)弧度的木條填充，在型鋼支撐豎向支撐上預(yù)留小孔，采用螺絲釘固定。模板拼裝完成后，采用靠尺對(duì)面板平整度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)緊固螺栓進(jìn)行微調(diào)。

4 效益分析

4.1 降低了模板用料

根據(jù)測(cè)算，一般鋼模板面料用量占整體模板1/7～1/6的重量。由于拼裝組合模板其面板與型鋼支撐是通過(guò)連接板螺栓連接的，因此，當(dāng)面板損壞后，可以將型鋼支撐拆卸下來(lái)繼續(xù)使用，避免了重新加工或二次改造模板而增加工程成本，降低了鋼材用量。對(duì)于局部損壞模板面板，可切除損壞部分，僅加工損壞區(qū)域的面板替換安裝，間接提高了模板面板的使用率。

4.2 提高了模板的通用性和改造效率

由于模板型鋼支撐與面板是分離的，可根據(jù)所需加工的混凝土構(gòu)件尺寸，隨意組合成不同尺寸的模板，適用不同規(guī)格的混凝土構(gòu)件施工，其通用性極強(qiáng)。模板改造過(guò)程中，無(wú)須借助電器設(shè)備，不用調(diào)運(yùn)至模板加工場(chǎng)地，施工現(xiàn)場(chǎng)人工配合即可完成模板的改造，方便快捷，改造效率高。

5 結(jié)論與建議

拼裝式混凝土構(gòu)件模板實(shí)現(xiàn)了鋼模板面板和型鋼支撐的分離，對(duì)局部損毀模板可進(jìn)行修復(fù)和更換，極大的提高了型鋼支撐的利用率；同時(shí)模板的通用性強(qiáng)，適用于不同混凝土結(jié)構(gòu)尺寸。由于更換操作簡(jiǎn)便，無(wú)須借助電器設(shè)備，施工現(xiàn)場(chǎng)即可對(duì)模板進(jìn)行改造，提高了模板改造效率。對(duì)于拼裝模板的面板，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)施工要求的前提下，可以采用輕質(zhì)材料，降低模板自重，便于施工操作。由于拼裝式模板要求精度高，在實(shí)際工程施工過(guò)程中，應(yīng)規(guī)范模板使用，防止操作不當(dāng)造成型鋼支撐變形。此外，模板面板與填充材料之間為貼合連接，為確保密貼，可在填充材料與面板之間增加橡膠墊片。

參考文獻(xiàn)

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[3]吳若明.新型工字木梁模板在高墩施工中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2013(S1):191-193，197

收稿日期：2016-04-15

作者簡(jiǎn)介：袁俊青(1983—)，男，工程師，主要從事橋梁、隧道工程施工技術(shù)管理工作543964076@qq.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.020

中圖分類(lèi)號(hào)：TU755.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-3953(2016)04-0078-03

On the Design of the Assembled Form for Concrete Members

Yuan Junqing

(3rd Engineering Co. Ltd. of the 17th Bureau Group of China Railway,Shijiazhuang 050081,China)

Abstract:Aiming at solving the problem of the surface of the traditional steel form being liable to being damaged but the supporting system not being liable to being damaged, which often results in the service life of the form being shortened and wasting materials,a new design scheme for an assembled form structure is put forward in the paper,with the assembling processes for both the plane form and the circular form dealt with in detail.The assembled form for concrete members makes it possible that the surface forming plates are separable from the supporting systems made up of section steel members. When local sections of a form are damaged, they can be repaired or replaced,which helps greatly improve the utilization rate of the steel support made up of section steel members. In the meantime, this kind of forms is very powerful in universality, widely applicable to concrete structures of different sizes.The application of the form may help achieve outstanding economic benefits.

Key words:plane form;circular form;panel;support system;connection plate;assemble;design