后張法空心板芯模形式研究及改進(jìn)

趙國晨 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

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后張法空心板芯模形式研究及改進(jìn)

趙國晨 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

結(jié)合某橋梁的工程實(shí)況，選取了一種最優(yōu)的板梁芯模形式，并闡述了傘形骨支撐裝配式芯模預(yù)制后張空心板的工藝流程及操作要點(diǎn)，有效解決了后張法板梁預(yù)制過程中芯模難以拆除與頂板偏薄的問題。

空心板梁，芯模，后張法，傘形骨支撐

0 引言

空心板梁具有受力明確，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，可大批量集中預(yù)制等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在我國橋梁建設(shè)中應(yīng)用廣泛。

城市橋梁對橋下凈空要求高，空心板梁橋成為主要應(yīng)用形式。在以往的工程實(shí)踐中[1-5]，由于技術(shù)人員比較注意混凝土強(qiáng)度及外觀尺寸等方面的質(zhì)量問題，而對內(nèi)腔尺寸重視不夠，特別在使用氣囊內(nèi)模時(shí)，經(jīng)常會出現(xiàn)由于操作不當(dāng)導(dǎo)致的頂板偏薄，如果安裝梁標(biāo)高偏高，以致橋面鋪裝厚度不夠，加之鋪裝中往往采用構(gòu)造鋼筋網(wǎng)，這樣在長期車輪作用下就會產(chǎn)生局部破壞而影響使用，甚至發(fā)生車輪下陷造成事故。同時(shí)，在城市道路中應(yīng)用的空心板梁，絕大多數(shù)高度較小，施工人員無法進(jìn)入板梁內(nèi)部拆除芯模，采用異型氣囊也非常容易破壞板梁腔內(nèi)混凝土，造成施工質(zhì)量缺陷。針對此問題，本文對同類型后張法板梁芯模形式進(jìn)行了研究并改進(jìn)，以期對同類工程有所幫助。

1 工程背景

柬埔寨57B號國家公路位于柬埔寨王國的西部，是連接柬埔寨國道主干線5號公路的國道次干線，全長約90.2 km。本項(xiàng)目有后張法板梁橋一座，上部結(jié)構(gòu)為10 m×10 m預(yù)應(yīng)力后張簡支空心板，共100片。該橋預(yù)應(yīng)力空心板預(yù)應(yīng)力配筋為：中板4-φs15.2，邊板5-φs15.2。采用高強(qiáng)度低松馳鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk=1 860 MPa,Ey=1.95×105MPa,張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fpk,預(yù)應(yīng)力筋孔道采用預(yù)埋塑料波紋管成孔。板梁為變截面后張空心板，“口小里大”，且梁高僅為60 cm。

2 芯模方案比選及優(yōu)化

2.1 方案比選

常規(guī)的板梁芯模主要包括以下幾種：木芯模、氣囊芯模以及定制鋼芯模。使用木芯模，芯模容易損壞，需要經(jīng)常維修。制作成本高，且無法保證梁體尺寸及板梁預(yù)制質(zhì)量；使用氣囊芯模，購置價(jià)格高，周轉(zhuǎn)次數(shù)低，超過一定周轉(zhuǎn)次數(shù)后，維修費(fèi)用高。使用較長時(shí)間后的橡膠芯模容易漏氣，造成質(zhì)量隱患。對于本工程的板梁截面形式，需要訂購異型氣囊，經(jīng)過實(shí)際考察，異型氣囊在拆模時(shí)容易損傷板梁內(nèi)箱混凝土，無法保證板梁預(yù)制質(zhì)量。

且方型氣囊易變形，不能保證梁體尺寸；使用定制鋼芯模，由于本工程板梁形式特殊，“口小里大”，工人無法進(jìn)入板梁內(nèi)箱進(jìn)行作業(yè)，拆模困難。若強(qiáng)行采用機(jī)械拆模，容易損壞板梁內(nèi)部混凝土，無法保證板梁質(zhì)量。

2.2 方案優(yōu)化

鑒于常規(guī)芯模形式存在的種種缺點(diǎn)，根據(jù)本工程板梁特殊形式，本著保證質(zhì)量，施工方便，節(jié)約成本的原則，設(shè)計(jì)了一種適用于本工程板梁的芯模。

1)設(shè)計(jì)原理。

根據(jù)內(nèi)模的使用要求,內(nèi)模必須能夠有很好的靈活性。要實(shí)現(xiàn)內(nèi)模拆卸的靈活性,關(guān)鍵在于內(nèi)模支撐的靈活性。因此,重點(diǎn)是要解決內(nèi)模支撐方案。在本工程中，運(yùn)用了傘形骨支撐的方案。

傘形骨內(nèi)模支撐是參考借鑒國內(nèi)外內(nèi)模施工中可調(diào)角鋼拱架支撐加固內(nèi)模等施工工藝,結(jié)合實(shí)際運(yùn)用中雨傘開合的原理而形成的。該支撐方案運(yùn)用雨傘開合的原理,支撐框架(傘骨)通過合頁與軸心骨架(傘把)連接,起到推撐和拉合的效果。

確定支撐系統(tǒng)后，根據(jù)本工程板梁構(gòu)造特點(diǎn)，選定用4 cm×4 cm方形鋼管作為芯模組裝件，由于板梁梁長較短，芯?？v向不分塊。

2)具體構(gòu)造形式。

a.傘形骨支撐。利用4 cm×4 cm方形鋼管作為軸心骨架，骨架上焊接加強(qiáng)方鋼套，在加強(qiáng)方鋼套上焊接帶轉(zhuǎn)動合頁的支撐框架，支撐框架由鋼片及鋼筋組裝而成，通過合頁旋轉(zhuǎn)收張，在旋轉(zhuǎn)合頁一端焊接角鋼保證支撐框架單向旋轉(zhuǎn)。支撐框架可以根據(jù)梁長調(diào)整數(shù)量及位置。

b.傘形骨架裝配式芯模組裝件。傘形支撐框架外形決定了芯模的外形，因而加工尺寸要準(zhǔn)確。加工試拼驗(yàn)收誤差要在梁體混凝土尺寸容許誤差的1/3之內(nèi)。

根據(jù)板梁截面形式，利用方形鋼管進(jìn)行拼裝。傘形骨架根據(jù)內(nèi)箱截面按照尺寸進(jìn)行加工，尤其要注意倒角變截面部分，保證截面尺寸準(zhǔn)確。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

傘形骨支撐裝配式芯模預(yù)制后張空心板施工工藝流程:

制作、組裝芯?！壴装寮案拱邃摻睢惭b波紋管→安裝芯?！壴敯邃摻睢惭b側(cè)?！０逍ｒ?yàn)、調(diào)整→灌注混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆?！╊A(yù)應(yīng)力鋼絞線→張拉、壓漿→封端。

3.2 操作要點(diǎn)

1)制作、組裝芯模。制作、組裝芯模。首先，利用方形鋼管根據(jù)板梁端部截面形式進(jìn)行試拼，確定方形鋼管數(shù)量及布置形式。再根據(jù)板梁變截面部分對方形鋼管進(jìn)行加工，形成完整芯模輪廓。再根據(jù)內(nèi)箱截面制作支撐框架，支撐框架制作好后通過合頁焊接在軸心骨架的加強(qiáng)方鋼套上，為保證其在固定方向開合，支撐框架一側(cè)加限向片固定。具體構(gòu)造如圖1所示。支撐框架制作好后，安裝到軸心骨架上。然后先布設(shè)芯模底層方形鋼管、下部兩側(cè)方形鋼管、倒角構(gòu)件，再安裝支撐裝置調(diào)整并進(jìn)行固定。然后安裝芯模上部兩側(cè)方形鋼管、倒角構(gòu)件及頂部方形鋼管。用鋼制打包帶打包成整體，裹覆塑料膜，形成整體芯模。截面倒角部分及變截面部分加工要精細(xì)，保證截面尺寸準(zhǔn)確。

2)綁扎底板及腹板鋼筋。首先要修整底模，底模為混凝土臺座，鋪設(shè)10 mm鋼板，平整光滑，澆筑混凝土前進(jìn)行檢查和修整，均勻涂脫模劑。對進(jìn)場的鋼筋進(jìn)行檢查驗(yàn)收，并進(jìn)行調(diào)直、除銹、除油污。鋼筋場內(nèi)下料成型，人工底模上綁扎，扎點(diǎn)要牢固。鋼筋骨架與底模之間設(shè)置高強(qiáng)砂漿墊塊，間距60 cm×60 cm交錯(cuò)布置。

3)安裝波紋管。在腹板鋼筋安裝完畢后，沿板梁長度方向每0.5 m設(shè)置一定位鋼筋，定位鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)坐標(biāo)控制，并與腹板箍筋點(diǎn)焊連接。波紋管(已穿入鋼絞線)就架設(shè)在定位鋼筋之上，其接頭用直徑大一號的波紋管連接，并用膠帶纏繞密封。

4)安裝芯模，綁扎頂板鋼筋。將綁扎緊實(shí)的芯模用塑料薄膜整體包裹，然后用龍門吊吊入。按照圖紙要求綁扎板梁頂板鋼筋。

5)側(cè)模安裝。側(cè)模安裝前進(jìn)行除銹并涂刷特種脫模劑，模板安裝后，要檢查接縫處止?jié){墊、拉桿、支撐，防止混凝土澆筑中的跑模、漏漿、變形等，端模要預(yù)留鋼絞線張拉孔，連接在側(cè)模上。

6)澆筑混凝土。鋼筋和模板安裝完畢，經(jīng)檢驗(yàn)合格后澆筑混凝土?；炷良邪柚?，罐車運(yùn)輸，門式起重機(jī)吊斗入模，混凝土自由下落高度不大于2 m，采用插入式振搗器?；炷翝仓r(shí)，按照“先底腹板，最后頂板”的順序，澆筑底板混凝土?xí)r應(yīng)先從腹板一側(cè)放入混凝土，并及時(shí)插入振搗棒振搗，待從腹板另一側(cè)觀察到混凝土后再向前推進(jìn)，保證底板密實(shí)。梁體腹板、底板、頂板連接處，以及兩端等鋼筋稠密部位，要加強(qiáng)振搗。

7)養(yǎng)生。混凝土終凝后覆蓋灑水養(yǎng)生，內(nèi)層使用飽水性較強(qiáng)的土工織物，灑水后，全面接觸包裹在混凝土的表面，外層覆蓋塑料布保濕，包裹時(shí)用膠帶纏緊。根據(jù)溫度情況，適當(dāng)灑水，灑水次數(shù)以能保證混凝土表面濕潤為度，養(yǎng)生不少于7 d。

8)模板的拆除。拆模時(shí)要保證模板表面與棱角不致?lián)p壞，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa時(shí)方可拆除內(nèi)模和側(cè)模。芯模拆除時(shí)，拉動軸心骨架，帶動支撐框架閉合，截面上部方形鋼管自行脫落，拼裝好的芯?！盎麨榱恪保斯⒎叫武摴芊謩e抽出，完成拆模。利用人工拆卸側(cè)模，門式起重機(jī)吊至模板堆場。

9)張拉、壓漿。預(yù)應(yīng)力鋼絞線由人工從孔道一端穿入。穿束前應(yīng)將鋼絞線穿入端用膠帶和電工膠布纏牢，以防在穿束時(shí)捅破

波紋管。穿束應(yīng)均勻用力。混凝土澆筑完畢7 d后，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%以上時(shí)(設(shè)計(jì)有規(guī)定時(shí)需不小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度)方可進(jìn)行張拉。張拉時(shí)按照0→15%σcon→30%σcon→σcon(持荷5 min錨固)進(jìn)行。張拉應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)順序兩端對稱張拉，并采用應(yīng)力控制法張拉，以鋼絲束的伸長量做校核。張拉時(shí)鋼絞線的實(shí)際伸長值與理論伸長值之差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)。張拉完成后，應(yīng)首先進(jìn)行孔道壓漿，啟動真空泵進(jìn)行抽真空，真空度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)(-0.09 MPa～-0.1 MPa，最低不小于-0.06 MPa)，將水泥漿加到灌漿泵中，打出一部分漿體，待這些漿體的濃度與灌漿泵中的濃度一樣時(shí)，將輸漿管接到孔道的灌漿管上，扎牢，啟動灌漿泵，開始灌漿，保持真空泵的開啟狀態(tài)，當(dāng)觀察到透明鋼絲管有漿體經(jīng)過時(shí)，關(guān)掉真空泵，后觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之前稠度一樣，關(guān)掉排氣閥，仍繼續(xù)灌漿使管道內(nèi)有不小于0.5 MPa的壓力，持壓3 min～5 min。

10)移梁存放。壓漿完畢待漿體強(qiáng)度達(dá)到100%后，用門式起重機(jī)起吊，吊繩與梁體交角不小于60°時(shí)，運(yùn)至存放臺座，梁體存放可疊放，最高不得超過3層。

11)梁體封端。梁體在存梁場封端，封端模板安裝完畢后要檢查板梁角度和長度，符合要求后方可進(jìn)行封端，也可按批封端。

4 結(jié)語

本文以柬埔寨57B號國家公路為工程背景，設(shè)計(jì)了一種新型的后張板芯模，對這種芯模的構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對利用此芯模預(yù)制后張空心板的施工工藝作了具體的闡述。利用“傘形骨支撐裝配式芯?！鳖A(yù)制后張空心板，芯模利用方形鋼管根據(jù)板梁截面形式加工后拼裝而成，適用性強(qiáng)。支撐裝置由軸心骨架和支撐框架組成，利用雨傘開合的原理，在芯模預(yù)制的過程中，支撐框架打開，支撐方形鋼管組拼的芯模在板梁預(yù)制的過程中不發(fā)生影響截面尺寸的變形。板梁預(yù)制完成具備拆模條件后，拉動軸心骨架，帶動支撐框架閉合，截面上部方形鋼管自行脫落，拼裝好的芯?！盎麨榱恪保斯⒎叫武摴芊謩e抽出，完成拆模。該芯模剛度較大，配合壓杠使用，可以避免在混凝土澆筑中出現(xiàn)上浮。該方法施工便捷，節(jié)約成本，有效解決了后張法板梁預(yù)制過程中芯模難以拆除及頂板偏薄的問題，具有廣泛的社會經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 呂志濤，劉 釗，孟少平.淺論我國預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的技術(shù)與發(fā)展[J].橋梁建設(shè)，2013(20)：190-191.

[2] 呂志濤,孟少平.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[3] 王有志.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京：中國水利水電出版社,1999.

[4] 張樹仁,鄭紹蛙,黃 僑,等.鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社，2004.

[5] 劉山洪,李 放.簡明預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工手冊[M].北京：人民交通出版社,2006.

Research and improvement of core form of post-tensioned slab girder

Zhao Guochen Niu Hao

(CCCCFourthHighwayEngineeringCo.,Ltd,Beijing100022,China)

Combining with the engineering status of some bridge, the paper selects the optimal slab core model, illustrates the craft procedure and operation of the umbrella bone supported precast post-tensioned hollow plate, so as to solve some problems in the precast process of the post-tensioned slab beam including the difficulty in demolishing and thin top plate.

hollow plate beam, core model, post-tensioned method, umbrella bone support

1009-6825(2017)13-0180-02

2017-02-26

趙國晨(1985- )，男，工程師; 牛 浩(1987- )，男，工程師

U445

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