T 梁翼緣橫坡可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板研究與應(yīng)用

萬(wàn)飛，滕正偉，張慶明，呂國(guó)軍

（1 重慶交通建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401122；2 重慶路投科技有限公司，重慶 401147）

隨著工程建設(shè)的推進(jìn)，大型橋梁或者城市高架軌道交通結(jié)構(gòu)大量增加，建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種新穎、奇特的梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相繼出現(xiàn)，其施工難度逐步增大，因此作為整個(gè)工程最基礎(chǔ)也是最重要的受力部分——梁體的施工質(zhì)量就越來(lái)越不易控制，對(duì)模板工程的要求也越來(lái)越苛刻，越來(lái)越精細(xì)[1-5]。工程梁體結(jié)構(gòu)主要受鋼筋、模板及混凝土3 個(gè)主要因素影響，其中模板工程是質(zhì)量保障的首要環(huán)節(jié)。特別是模板的制作與安裝質(zhì)量，對(duì)于構(gòu)件的外觀、尺寸精度、結(jié)構(gòu)性能起到非常重要的作用，并且制約工期進(jìn)度和施工安全。

目前現(xiàn)澆T 梁模板工程中，傳統(tǒng)的T 梁定型鋼模板體系通過剛性約束原理進(jìn)行制作、安裝，若梁體翼緣板處橫坡截面尺寸漸變，則需要多套模板進(jìn)行安裝制作，且會(huì)占用大量施工場(chǎng)地[6-8]。

傳統(tǒng)T 梁定型鋼模板本身自重大，造價(jià)高，需要垂直運(yùn)輸設(shè)備吊運(yùn)，費(fèi)工費(fèi)時(shí)[9-11]。因此，提出一種T 梁翼緣橫坡可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板，通過調(diào)節(jié)T 梁翼緣板處橫坡來(lái)適應(yīng)不同外形及結(jié)構(gòu)的T 梁施工，有效控制施工成本，提高工作效率。

這種特殊鋼質(zhì)模板總體形式與傳統(tǒng)定型鋼模板無(wú)明顯差異，但通過優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)，翼緣板處模板與側(cè)模板之間的活動(dòng)鉸連接，配合可調(diào)螺桿的支撐，采用刻度計(jì)，實(shí)現(xiàn)T 梁翼緣板處橫坡的自由、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。施工工藝與傳統(tǒng)固定模板差異小，使用方便，能有效保證梁體成型質(zhì)量[12-13]。

1 可調(diào)節(jié)橫坡模板工藝原理

該工藝通過制作一套采用活動(dòng)鉸連接的翼緣模板與側(cè)模板，其中活動(dòng)鉸為滿足受力要求的商品化構(gòu)件，焊接在側(cè)模和翼緣板底板上，形成可轉(zhuǎn)動(dòng)的整體。待側(cè)模板垂直安裝后，翼緣模板即可按T 梁翼緣板設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行調(diào)節(jié)；翼緣模板底部采用可調(diào)螺桿進(jìn)行支撐，可調(diào)螺桿設(shè)置于模板外側(cè)最上層支撐橫桿上，螺桿頂部與翼緣模板底部連接，采用螺栓錨固；支撐橫桿采用鋼墊板錨固于支撐立柱與側(cè)模板外側(cè)，從而形成一套完整穩(wěn)固的模板支撐體系。如圖1、圖2 所示。

圖2 T 梁翼緣板可調(diào)式模板構(gòu)造詳細(xì)構(gòu)造斷面圖

模板支撐立柱上設(shè)置刻度計(jì)，有效保證可調(diào)螺桿調(diào)節(jié)翼緣模板橫坡坡度的統(tǒng)一性。橫隔板處的側(cè)模板與T 梁翼緣模板連接處采用特殊設(shè)計(jì)扣接形式，因調(diào)整翼緣板模板橫坡時(shí)留下的空隙處可用膠布進(jìn)行橫向封堵，進(jìn)一步保證T 梁梁體外觀整體的流線性。如圖3、圖4 所示。

圖3 橫隔板處可調(diào)式模板斷面圖

圖4 橫隔板處可調(diào)式模板(A-A)斷面圖

2 可調(diào)式支撐架性能研究

2.1 數(shù)值模型及荷載工況

模板支撐架的豎桿為10#槽鋼，橫桿及斜桿為8#槽鋼，可調(diào)節(jié)螺桿為φ16絲桿，材料均為Q235 鋼材。建立有限元模型，對(duì)每一榀支撐架的受力機(jī)理進(jìn)行數(shù)值分析，為工程應(yīng)用提出理論支撐。采用MIDAS CIVIL 建立有限元模型，豎桿、斜桿、螺桿均采用梁?jiǎn)卧?，活?dòng)鉸位置釋放梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠刃纬摄q接，如圖5 所示。

圖5 可調(diào)式支撐架有限元模型

施工恒載為現(xiàn)澆混凝土和模板系統(tǒng)自重?，F(xiàn)澆混凝土荷載按翼緣板厚度0.2～0.4 m 計(jì)算，模板系統(tǒng)自重由軟件計(jì)算。施工活載為施工人員、材料、設(shè)備等施工荷載，取2.0 kN/m2；振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取2.0 kN/m2；澆筑混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載取2.0 kN/m2。根據(jù)規(guī)范，恒載的組合系數(shù)取1.3，活載的組合系數(shù)取1.5，采用均布荷載的形式施加于可調(diào)節(jié)坡度的頂部活動(dòng)橫梁。

2.2 模板系統(tǒng)受力性能分析

經(jīng)數(shù)值計(jì)算分析，模板支撐架受力和變形分布見圖6 所示。

圖6 模板支撐架應(yīng)力及變形圖

可以看出，模板支撐架承受最大應(yīng)力位于外側(cè)螺桿，為38 MPa，立桿最大受力為18 MPa，橫桿最大受力為23 MPa，模板桿件的承載能力均滿足要求。支撐架最大變形為0.14 mm，變形較小。所以，該可調(diào)式活動(dòng)模板支撐架滿足使用要求?；顒?dòng)鉸內(nèi)力為22.4 kN，采購(gòu)活動(dòng)鉸商品時(shí)，考慮連接點(diǎn)應(yīng)力集中因素，建議活動(dòng)鉸承載力不小于45 kN。在設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板時(shí)，應(yīng)經(jīng)計(jì)算后確定主要承載構(gòu)件的材料型號(hào)。

3 模板安裝要點(diǎn)

1）T 梁模板在工廠加工完成后運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，施工時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組拼成型。所有鋼模在正式使用之前都需進(jìn)行打磨、拋光處理，并洗凈除銹。然后用潔凈的海綿將模板表面的水分擦干，均勻涂抹脫模劑[14-15]。

2）安裝T 梁底模時(shí)必須控制好標(biāo)高與底模面板水平控制。為滿足底模板受力均勻的要求，底模面板采用12 mm 厚鋼板與8#槽鋼組成井字形整體焊接結(jié)構(gòu)，利用鋼結(jié)構(gòu)底橫梁將底模受力傳遞到臺(tái)座基礎(chǔ)。井字形結(jié)構(gòu)分段制作，便于調(diào)整其平整度和底模的反拱度。同時(shí)為了將模板受力均勻地傳遞給基礎(chǔ)，采用了三點(diǎn)支撐的工字型底橫梁，與混凝土地基有效地結(jié)合成整體，既增加了底模的剛度，也增加了混凝土條形基礎(chǔ)的橫向剛度，同時(shí)節(jié)約了鋼材的用量，橫梁的間距為800 mm。

3）安裝側(cè)T 梁模板，使用小門吊將模板轉(zhuǎn)運(yùn)到位，然后配合人工進(jìn)行安裝。模板塊件之間的拼縫處用雙面海綿膠整齊粘貼，雙面海綿膠表面不褶皺、無(wú)遺漏，保證澆筑時(shí)不漏漿。雙面海綿膠露出模板表面的部分用小刀刮平，保證模板拼縫處混凝土外觀平整光潔。模板塊件間連接用M16 螺栓連接，外側(cè)模板由設(shè)置在頂部和下部2 排φ25 mm 拉桿對(duì)拉固定。上排拉桿設(shè)置再外側(cè)模板的豎向肋上端，下層拉桿間距為50 cm，通過臺(tái)座預(yù)留孔設(shè)置。

4）T 梁側(cè)模從一端開始支立，一片吊立就位后用木楔支墊初步定位，然后吊裝對(duì)面一側(cè)的側(cè)模，依次安裝拉桿，找好上口尺寸及垂直度，接著安裝相鄰的一片模板，在梁底座穿入拉桿，通過夾板將側(cè)模與梁底模緊貼，與底座聯(lián)成一整體，模板頂部用拉桿拉緊，并通過設(shè)置在模板下面的對(duì)口楔進(jìn)行微調(diào)，保證模板精確定位。

5）T 梁模板支撐橫桿，立柱以及支撐肋等槽鋼、方通等鋼結(jié)構(gòu)材料必須按《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661 嚴(yán)格進(jìn)行焊接。

6）預(yù)制T 梁頂板按照不同墩位的設(shè)計(jì)調(diào)整橫坡及邊梁翼緣板寬度。澆筑混凝土前，根據(jù)預(yù)制T 梁的類型調(diào)整模板高度，T梁模板的翼緣板通過可調(diào)螺桿，配合支撐立柱上的刻度計(jì)觀測(cè)把控，進(jìn)行對(duì)翼緣板橫坡設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確設(shè)置。

7）橫隔板面板頂部與翼緣板模板扣接，因翼緣板橫坡的調(diào)整而造成的接扣空隙處可采用膠帶進(jìn)行密封，可避免漏漿與橫隔板澆筑成型后脫模而留下的凸點(diǎn)。

4 應(yīng)用案例分析

4.1 工程概況

重慶奉節(jié)到湖北建始（奉建高速）TJ07 標(biāo)施工中，T 梁斷面根據(jù)路線設(shè)計(jì)要求，翼緣板橫坡有變化。預(yù)制T 梁共計(jì)1 141 片，均為后張拉法施工。T 梁采用預(yù)制場(chǎng)集中預(yù)制，預(yù)制場(chǎng)設(shè)在廟宇服務(wù)區(qū)內(nèi)，占地29 畝。由于橋面橫坡變化，T 梁模板的施工技術(shù)對(duì)預(yù)制T 梁的施工質(zhì)量起著決定性的作用，故采用可調(diào)節(jié)式活動(dòng)鋼模板澆筑。鋼模安裝見圖7 所示。

圖7 可調(diào)式活動(dòng)模板安裝現(xiàn)場(chǎng)

4.2 模板精度影響因素及控制要點(diǎn)

1）底模的標(biāo)高：底模安裝應(yīng)配合測(cè)量進(jìn)行，控制好標(biāo)高及水平精度。

2）側(cè)模的精度：側(cè)模應(yīng)使用小門吊將模板轉(zhuǎn)運(yùn)到位，然后配合人工進(jìn)行安裝，控制好安裝位置的精度。支撐橫桿、立柱以及支撐肋等槽鋼、方通等鋼結(jié)構(gòu)材料性能應(yīng)符合要求。焊接工藝應(yīng)按照《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661—2011 嚴(yán)格進(jìn)行。

3）活動(dòng)鉸及支撐桿的安裝：活動(dòng)鉸應(yīng)購(gòu)買滿足強(qiáng)度要求的產(chǎn)品，在模板相應(yīng)連接處焊接，把翼緣板底模和腹板側(cè)模連接成可轉(zhuǎn)動(dòng)的整體。支撐螺桿調(diào)節(jié)橫坡時(shí)，配合支撐立柱上的刻度計(jì)觀測(cè)控制，達(dá)到翼緣板設(shè)計(jì)橫坡的準(zhǔn)確位置后，應(yīng)檢查模板的穩(wěn)定性。如果存在松動(dòng)，應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)固定。

4）其余部件的安裝精度：應(yīng)符合模板工程相關(guān)規(guī)范的要求。

4.3 應(yīng)用效果及效益分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，該橋梁預(yù)制T 梁澆筑成形質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，橫坡控制精度較高，通過了工程驗(yàn)收，達(dá)到了與固定模板相同的澆筑成型質(zhì)量。預(yù)制梁場(chǎng)共設(shè)置2 個(gè)生產(chǎn)區(qū)，根據(jù)不同梁長(zhǎng)共設(shè)置7 套模板，均采用可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板。其中1#生產(chǎn)區(qū)配置20 mT 梁模板2 套，30 mT 梁模板1 套。2#生產(chǎn)區(qū)配置20 mT 梁模板1 套，30 mT 梁模板2 套，40 mT 梁模板1 套。每一種長(zhǎng)度的模板，均能適應(yīng)不同的橫坡要求，能完成該長(zhǎng)度的全部梁體澆筑。與傳統(tǒng)的固定鋼膜對(duì)比，減少了約三分之一鋼膜數(shù)量，有效降低了成本，并且減小了作業(yè)占地面積，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)論

提出并研究了一種T 梁翼緣橫坡可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板，通過優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)，翼緣板處模板與側(cè)模板之間的活動(dòng)鉸連接，配合可調(diào)螺桿的支撐，采用刻度計(jì)，實(shí)現(xiàn)T 梁翼緣板處橫坡的自由、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同外形及結(jié)構(gòu)的T 梁施工。經(jīng)計(jì)算分析和工程應(yīng)用，證明此種橫坡可調(diào)節(jié)式活動(dòng)模板具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）施工工藝簡(jiǎn)單，便于掌握，質(zhì)量容易控制，選用常規(guī)建筑材料及機(jī)具設(shè)備，施工成本易控制；

2）操作無(wú)需特殊培訓(xùn)，普通模板工即可實(shí)現(xiàn)輕松掌握與操作；

3）克服了施工期間可能因需多套傳統(tǒng)的T 梁定型鋼模板調(diào)度困難，模板堆放場(chǎng)地周轉(zhuǎn)次數(shù)多的難題；

4）刻度計(jì)與橫隔板處特殊模板細(xì)部構(gòu)造等更人性化設(shè)計(jì)，使繁雜的施工程序變得簡(jiǎn)單化。