砂槽加載現(xiàn)澆混凝土梁模板預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用

李 華

(中鐵三局建安公司，山西 太原 030006)

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砂槽加載現(xiàn)澆混凝土梁模板預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用

李 華

(中鐵三局建安公司，山西 太原 030006)

以解決鄯善北車站屋面混凝土大梁模板鋼管支架預(yù)壓難題為基點，研究采用新型的加載裝置，加載卸載方法和沉降觀測方法，以達(dá)到以現(xiàn)場的原材料，方便快捷地進(jìn)行梁模板鋼管支架預(yù)壓的目的，為今后類似工程的施工提供寶貴的經(jīng)驗和參考。

砂槽加載，鋼管支架，預(yù)壓技術(shù)

1 工程概況

蘭新鐵路第二雙線鄯善北車站站房建筑面積4 998.96 m2，平面尺寸約113 m×28 m，建筑高度16.0 m，站房中部候車大廳為一層的大跨度(27.2 m)后張預(yù)應(yīng)力有粘結(jié)梁屋面結(jié)構(gòu)體系，此部分采用高大模板滿堂鋼管支架體系。根據(jù)住建部的建質(zhì)[2009]87號文《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》，該區(qū)域必須通過預(yù)壓來驗證滿堂支架搭設(shè)的穩(wěn)定性及安全性，保證施工的安全和質(zhì)量。

2 砂槽設(shè)計

本工程選取YKL2作為預(yù)壓試驗的對象，截面尺寸600 mm×1 600 mm。由于梁底較窄，梁身較高，荷載較大，所以采用傳統(tǒng)的方法難以實施對梁模支架的預(yù)壓。為解決這個難題，保證現(xiàn)澆混凝土梁模板鋼管支架預(yù)壓施工加載安全方便進(jìn)行，進(jìn)行了采用砂槽來加載的現(xiàn)澆混凝土梁模板鋼管支架預(yù)壓技術(shù)研究。

2.1 砂槽構(gòu)造設(shè)計

加載砂槽由槽底橫梁、砂槽底板、砂槽端板、砂槽側(cè)板、對拉螺栓和斜撐等六部分組成。

砂槽端板、砂槽側(cè)板用木板或小鋼模拼裝而成。砂槽端板、砂槽側(cè)板的高度根據(jù)預(yù)壓總荷載值、底板寬度和實測的砂容重計算確定。砂槽側(cè)板內(nèi)壁上通常標(biāo)有分級加載的標(biāo)志線。標(biāo)志線的高度根據(jù)分級加載值、底板寬度和實測的砂容重計算確定。標(biāo)志線以油漆或拉線的方法明確標(biāo)出。砂槽底板、砂槽端板和砂槽側(cè)板通過對拉螺栓和斜撐連接緊固成整體。加載砂槽示意圖見圖1。

2.2 卸料口構(gòu)造設(shè)計

由于采用散砂加載材料，且受場地限制，散砂卸載有很大困難。砂槽側(cè)板下部按每隔3 m間隔對稱留置兩塊臨時用楔塊固定的活板卸料口(10 cm×10 cm)，預(yù)壓施工完成后，敲掉支撐楔塊，利用砂體側(cè)壓力，頂開活板，砂槽內(nèi)散砂即通過卸料口流出。

2.3 荷載計算

支架預(yù)壓荷載不應(yīng)小于支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)荷載與模板重量之和的1.1倍，預(yù)壓荷載采用均布形式。

滿堂支架預(yù)壓荷載=(梁體混凝土重量+梁體鋼筋重量+施工附加荷載)×1.1。

2.4 砂槽結(jié)構(gòu)設(shè)計與分級標(biāo)志線高度計算

采用砂槽加載，無其他附加荷載，只是在原結(jié)構(gòu)荷載上提高10%。砂槽側(cè)模高度不變，砂槽結(jié)構(gòu)設(shè)計與模板設(shè)計原理相同。

現(xiàn)場采用竹膠板制作簡易的測量砂盒，現(xiàn)場稱重，測算出粗砂的容重。根據(jù)規(guī)范規(guī)定加載分三級進(jìn)行，依次為預(yù)壓荷載值的60%，80%和100%，計算出分級加載標(biāo)志線高度。

2.5 沉降觀測裝置設(shè)計

沉降測量定位桿采用鋼管制作，分為架頂和架底兩種。架頂測量定位桿上焊有一掛鉤，架底測量定位桿上焊有一短鋼筋。兩種測量定位桿垂直于梁的縱向軸線安裝，分別用鋼管扣件固定在支架頂部和底部，架頂測量定位桿的掛鉤向下，架底測量定位桿的短鋼筋向上，以為測量設(shè)備提供定位測量點。

3 現(xiàn)場預(yù)壓情況

3.1 監(jiān)測點布置

預(yù)壓前先在梁底模的支架上部及支架下部安裝測量定位架。觀測斷面設(shè)在梁跨的兩端，梁跨的1/4，1/2及3/4處。觀測點1和點2測量時在架頂測量定位架的掛鉤上懸掛鋼卷尺，鋼卷尺下部離地50 cm，并加5 kg配重使鋼卷尺垂直、穩(wěn)定，便于測量。觀測點3和點4設(shè)在架底測量定位架的鋼筋頭上，測量時立尺斷面必須水平，以保證測量的精確度。

3.2 加載與卸載

預(yù)壓材料(粗砂)加載時，使用塔吊配合吊斗將粗砂裝入砂槽內(nèi)，從跨中向梁端對稱布載。根據(jù)每級的加載高度線人工用刮板扒平，使粗砂表面與加載高度線下口齊平即可。

每級加載完成后，應(yīng)停止下一級加載，并應(yīng)間隔12 h對支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測；當(dāng)支架頂部監(jiān)測點12 h的沉降量平均值均小于2 mm時，方可進(jìn)行下一級加載。卸載采用一次性卸載。卸載時打開砂槽下部的卸載口，使砂從兩側(cè)對稱、均衡、同步卸出，并用人工將砂槽內(nèi)砂清掃干凈。

3.3 預(yù)壓監(jiān)測

支架變形監(jiān)測工作應(yīng)按以下順序進(jìn)行：

1)在支架搭設(shè)完成之后，預(yù)壓荷載施加之前，測量記錄支架頂部和底部各測點的原始標(biāo)高h(yuǎn)0；2)每級荷載施加完成之后，應(yīng)每間隔12 h對支架沉降量進(jìn)行監(jiān)測，記錄各測點的標(biāo)高h(yuǎn)j；3)全部荷載施加完畢后，每間隔24 h觀測一次，記錄各測點標(biāo)高h(yuǎn)i；4)卸載6 h后觀測各測點標(biāo)高h(yuǎn)c，計算前后兩次沉降差，即彈性變形；5)計算支架總沉降量，即非彈性變形。

3.4 合格判定

在全部加載完成后的支架預(yù)壓監(jiān)測過程中，當(dāng)滿足下列條件之一時，應(yīng)判定支架預(yù)壓合格：

1)各測點沉降量平均值小于1 mm；2)連續(xù)三次各測點沉降量平均值累計小于5 mm。

3.5 沉降量和變形值計算

1)總沉降量計算。設(shè)支架頂部和底部各測點的原始標(biāo)高為h01和h02，支架頂部和底部各測點的最終標(biāo)高為hj1和hj2。

a.支架總沉降量H=h01-hj1。

b.地基總沉降量H1=h02-hj2。

2)非彈性變形計算。設(shè)卸載6 h后，架頂各測點標(biāo)高平均值hc1，支架非彈性變形H2=h01-hc1。

3)彈性變形計算。支架彈性變形H3=H-H2。

3.6 支架調(diào)整

架體預(yù)壓前，支架(底模)按照計算標(biāo)高調(diào)整，確保支架各桿件均勻受力。預(yù)壓后架體在預(yù)壓荷載作用下基本消除了地基和支架豎向各桿件的間隙即非彈性變形，并通過預(yù)壓得出支架彈性變形值。

根據(jù)實測的支架變形值，結(jié)合設(shè)計標(biāo)高，確定和調(diào)整梁底標(biāo)高。

經(jīng)過預(yù)壓的梁底立模標(biāo)高=設(shè)計梁底標(biāo)高+支架彈性變形值。

未經(jīng)預(yù)壓的梁底立模標(biāo)高=設(shè)計梁底標(biāo)高+支架彈性變形值+非彈性變形。

4 結(jié)語

現(xiàn)澆混凝土梁模板鋼管支架預(yù)壓加載砂槽構(gòu)思新穎，首創(chuàng)采用加載砂槽裝散砂作為加載裝置來進(jìn)行模板鋼管支架預(yù)壓施工，解決梁底較窄，梁身較高，荷載較大難以堆載的難題，使梁模鋼管支架預(yù)壓施工得以方便安全進(jìn)行；巧妙地采用加寬砂槽底板的方法，克服了散砂容重較小的缺陷，降低了砂槽高度，提高了加載裝置的穩(wěn)定性和安全性。且在砂槽側(cè)板下部設(shè)置了活板卸料口，可以在預(yù)壓后對稱、快捷、方便地流出砂料，因此大大降低了卸載的勞動強(qiáng)度，加快了卸載的速度；加載砂槽的側(cè)板內(nèi)壁設(shè)置了分級加載的標(biāo)志線，該標(biāo)志線通過實測砂容重計算而來。從而避免了砂稱重的麻煩，又保證了分級加載的準(zhǔn)確，實為一舉兩得。

隨著社會的進(jìn)步，建筑工程中采用大跨空間的結(jié)構(gòu)體系越來越多。規(guī)范要求這種結(jié)構(gòu)模板支撐支架必須采取預(yù)壓來抵消支架體系的非彈性變形與驗證支架體系的安全性。因此本技術(shù)成果具有廣闊的推廣及應(yīng)用前景。

建質(zhì)[2009]87號，危險性較大的分部分項工程安全管理辦法.

JGJ/T 194—2009，鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程.

Application of sandy-tank loading cast-in-situ concrete beam board preloading technology

Li Hua

(ChinaRailway3rdBureauJian’anCompany,Taiyuan030006,China)

Taking solving Shanshanbei station roof concrete beam template steel-tube support preloading difficulty as the base, the paper studies new loading device, loading methods and subsidence detection methods, so as to carry out beam template steel-tube support preload with in-situ raw materials, which has accumulated valuable experience and guidance for similar engineering construction in future.

sandy-tank loading, steel-tube support, preloading technology

1009-6825(2015)18-0111-02

2015-04-15

李 華(1982- )，男，工程師

TU755.2

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