大噸位非對稱預(yù)制箱梁模板設(shè)計制造及施工技術(shù)研究

王軍管昱華中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

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大噸位非對稱預(yù)制箱梁模板設(shè)計制造及施工技術(shù)研究

王軍管昱華
中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

摘要:結(jié)合某高速公路項目，對于非對稱大噸位預(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)計方案和制造施工技術(shù)進行了詳細的介紹，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;施工技術(shù)

1工程概況

1.1箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介

某高速公路采用大噸位非對稱，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)計制造施工特點及難點

1）箱梁跨徑長度有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。受場地及工期限制，制梁臺座及模型需考慮共用性。

2）箱梁內(nèi)箱頂、底板錨固齒塊對內(nèi)模整體液壓設(shè)計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)計與制造

圖1 35 m典型邊跨立面圖

2.1模板設(shè)計思路

模板設(shè)計按照施工方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟合理的原則，根據(jù)預(yù)制箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的形狀和特點，模板設(shè)計分為底模、側(cè)模、內(nèi)模及端模四部分進行，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)計理念，外模設(shè)計采用整體式、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

底模由端節(jié)和通用節(jié)組成。為便于端模的安裝加固，底模長度設(shè)計比箱梁長。邊跨底模共用非連續(xù)端，另一端調(diào)整端模位置進行預(yù)制梁變跨，實現(xiàn)不同長度的箱梁預(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)制不同長度的箱梁。

底模板通過橫向扁擔梁支撐在制梁臺位上。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。扁擔梁使用22#B雙槽鋼背面組焊而成,在扁擔梁兩側(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)計位置設(shè)置可裝卸活動式預(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)、初張拉時損傷箱梁混凝土。

2.3側(cè)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

側(cè)模設(shè)計以剛度控制為主,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，長懸臂側(cè)預(yù)留出橫向管道位置、護欄鋼筋。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

箱梁內(nèi)模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用單元節(jié)段液壓臺車內(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)模長度按35 m設(shè)計，各跨徑箱梁僅中間通用節(jié)長度不一致。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

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)制箱梁僅中間長度不一致，截面尺寸完全相同，僅調(diào)整中間段長度。中間標準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塊，三角補塊人工組拆，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)計成活動式填塊。預(yù)制連續(xù)端時，去掉填塊，形成齒板。預(yù)制非連續(xù)端時，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)計有活動式填塊，預(yù)制連續(xù)端時，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)端單獨制作。預(yù)制連續(xù)端時，安裝齒板D的模板。預(yù)制非連續(xù)端時，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

內(nèi)模車支撐整個內(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，軌道沿支撐滾輪縱向移動。調(diào)節(jié)支撐作用于內(nèi)模車上，平衡澆注混凝土時兩側(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)模走行靠外部卷揚機拖拉。

2.4.3支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

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調(diào)節(jié)模板的位置，澆筑時平衡混凝土對模板產(chǎn)生的側(cè)壓力。拆模時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

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

2.5端模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

端模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除考慮強度、剛度要求外，還需特別考慮以下幾個方面: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補強板，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，做好各項準備和機具檢查工作。模板及配件應(yīng)按規(guī)格數(shù)量逐項清點，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

制梁臺座基礎(chǔ)驗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。每片箱梁吊離臺座后應(yīng)及時復(fù)核底模標高、全長和反拱偏差。

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)面形成一個無縫平面。側(cè)模細調(diào)時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行內(nèi)模安裝。首先在內(nèi)模臺位上分節(jié)整修好，然后拼裝成整體，驗收合格后整體吊裝；待內(nèi)模就位時，應(yīng)重點控制好內(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)模安裝到位后進行安裝。安裝過程中重點控制端模中線和底模中線重合以及保證梁體高度和設(shè)計垂直度，端模與底模、側(cè)模采用螺栓連接。

4結(jié)語

這里系統(tǒng)完整的介紹了預(yù)制箱梁全套模板設(shè)計方案及特點，以及模板安裝工藝，通過預(yù)制箱梁規(guī)模化生產(chǎn)，驗證了該方案及工藝均達到了預(yù)期效果，可供類似工程參考借鑒。

參考文獻:

[1] JTG/TF 50- 2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTGF 80/1- 2004,公路工程質(zhì)量檢驗評定標準[S].