后張法空心板芯模形式研究及改進

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

趙國晨 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

結合某橋梁的工程實況，選取了一種最優的板梁芯模形式，并闡述了傘形骨支撐裝配式芯模預制后張空心板的工藝流程及操作要點，有效解決了后張法板梁預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，結構簡單，施工方便，可大批量集中預制等諸多優點，因此在我國橋梁建設中應用廣泛。

城市橋梁對橋下凈空要求高，空心板梁橋成為主要應用形式。在以往的工程實踐中[1-5]，由于技術人員比較注意混凝土強度及外觀尺寸等方面的質量問題，而對內腔尺寸重視不夠，特別在使用氣囊內模時，經常會出現由于操作不當導致的頂板偏薄，如果安裝梁標高偏高，以致橋面鋪裝厚度不夠，加之鋪裝中往往采用構造鋼筋網，這樣在長期車輪作用下就會產生局部破壞而影響使用，甚至發生車輪下陷造成事故。同時，在城市道路中應用的空心板梁，絕大多數高度較小，施工人員無法進入板梁內部拆除芯模，采用異型氣囊也非常容易破壞板梁腔內混凝土，造成施工質量缺陷。針對此問題，本文對同類型后張法板梁芯模形式進行了研究并改進，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。本項目有后張法板梁橋一座，上部結構為10 m×10 m預應力后張簡支空心板，共100片。該橋預應力空心板預應力配筋為：中板4-φs15.2，邊板5-φs15.2。采用高強度低松馳鋼絞線作為預應力筋，其技術標準強度為fpk=1 860 MPa,Ey=1.95×105MPa,張拉控制應力σcon=0.75fpk,預應力筋孔道采用預埋塑料波紋管成孔。板梁為變截面后張空心板，“口小里大”，且梁高僅為60 cm。

2 芯模方案比選及優化

2.1 方案比選

常規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，需要經常維修。制作成本高，且無法保證梁體尺寸及板梁預制質量；使用氣囊芯模，購置價格高，周轉次數低，超過一定周轉次數后，維修費用高。使用較長時間后的橡膠芯模容易漏氣，造成質量隱患。對于本工程的板梁截面形式，需要訂購異型氣囊，經過實際考察，異型氣囊在拆模時容易損傷板梁內箱混凝土，無法保證板梁預制質量。

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”，工人無法進入板梁內箱進行作業，拆模困難。若強行采用機械拆模，容易損壞板梁內部混凝土，無法保證板梁質量。

2.2 方案優化

鑒于常規芯模形式存在的種種缺點，根據本工程板梁特殊形式，本著保證質量，施工方便，節約成本的原則，設計了一種適用于本工程板梁的芯模。

1)設計原理。

根據內模的使用要求,內模必須能夠有很好的靈活性。要實現內模拆卸的靈活性,關鍵在于內模支撐的靈活性。因此,重點是要解決內模支撐方案。在本工程中，運用了傘形骨支撐的方案。

傘形骨內模支撐是參考借鑒國內外內模施工中可調角鋼拱架支撐加固內模等施工工藝,結合實際運用中雨傘開合的原理而形成的。該支撐方案運用雨傘開合的原理,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。

確定支撐系統后，根據本工程板梁構造特點，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，芯模縱向不分塊。

2)具體構造形式。

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

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，因而加工尺寸要準確。加工試拼驗收誤差要在梁體混凝土尺寸容許誤差的1/3之內。

根據板梁截面形式，利用方形鋼管進行拼裝。傘形骨架根據內箱截面按照尺寸進行加工，尤其要注意倒角變截面部分，保證截面尺寸準確。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

傘形骨支撐裝配式芯模預制后張空心板施工工藝流程:

制作、組裝芯模→綁扎底板及腹板鋼筋→安裝波紋管→安裝芯模→綁扎頂板鋼筋→安裝側模→模板校驗、調整→灌注混凝土→混凝土養護→拆模→穿預應力鋼絞線→張拉、壓漿→封端。

3.2 操作要點

1)制作、組裝芯模。制作、組裝芯模。首先，利用方形鋼管根據板梁端部截面形式進行試拼，確定方形鋼管數量及布置形式。再根據板梁變截面部分對方形鋼管進行加工，形成完整芯模輪廓。再根據內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方鋼套上，為保證其在固定方向開合，支撐框架一側加限向片固定。具體構造如圖1所示。支撐框架制作好后，安裝到軸心骨架上。然后先布設芯模底層方形鋼管、下部兩側方形鋼管、倒角構件，再安裝支撐裝置調整并進行固定。然后安裝芯模上部兩側方形鋼管、倒角構件及頂部方形鋼管。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，保證截面尺寸準確。

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10 mm鋼板，平整光滑，澆筑混凝土前進行檢查和修整，均勻涂脫模劑。對進場的鋼筋進行檢查驗收，并進行調直、除銹、除油污。鋼筋場內下料成型，人工底模上綁扎，扎點要牢固。鋼筋骨架與底模之間設置高強砂漿墊塊，間距60 cm×60 cm交錯布置。

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設置一定位鋼筋，定位鋼筋嚴格按照設計坐標控制，并與腹板箍筋點焊連接。波紋管(已穿入鋼絞線)就架設在定位鋼筋之上，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)側模安裝。側模安裝前進行除銹并涂刷特種脫模劑，模板安裝后，要檢查接縫處止漿墊、拉桿、支撐，防止混凝土澆筑中的跑模、漏漿、變形等，端模要預留鋼絞線張拉孔，連接在側模上。

6)澆筑混凝土。鋼筋和模板安裝完畢，經檢驗合格后澆筑混凝土。混凝土集中拌制，罐車運輸，門式起重機吊斗入模，混凝土自由下落高度不大于2 m，采用插入式振搗器。混凝土澆筑時，按照“先底腹板，最后頂板”的順序，澆筑底板混凝土時應先從腹板一側放入混凝土，并及時插入振搗棒振搗，待從腹板另一側觀察到混凝土后再向前推進，保證底板密實。梁體腹板、底板、頂板連接處，以及兩端等鋼筋稠密部位，要加強振搗。

7)養生。混凝土終凝后覆蓋灑水養生，內層使用飽水性較強的土工織物，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，包裹時用膠帶纏緊。根據溫度情況，適當灑水，灑水次數以能保證混凝土表面濕潤為度，養生不少于7 d。

8)模板的拆除。拆模時要保證模板表面與棱角不致損壞，混凝土抗壓強度達到2.5 MPa時方可拆除內模和側模。芯模拆除時，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，拼裝好的芯模“化整為零”，人工將方形鋼管分別抽出，完成拆模。利用人工拆卸側模，門式起重機吊至模板堆場。

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

波紋管。穿束應均勻用力。混凝土澆筑完畢7 d后，且強度達到設計強度的85%以上時(設計有規定時需不小于設計強度)方可進行張拉。張拉時按照0→15%σcon→30%σcon→σcon(持荷5 min錨固)進行。張拉應嚴格按照設計順序兩端對稱張拉，并采用應力控制法張拉，以鋼絲束的伸長量做校核。張拉時鋼絞線的實際伸長值與理論伸長值之差應控制在±6%以內。張拉完成后，應首先進行孔道壓漿，啟動真空泵進行抽真空，真空度達到穩定時(-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，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，當觀察到透明鋼絲管有漿體經過時，關掉真空泵，后觀察排氣管的出漿情況，當漿體稠度和灌入之前稠度一樣，關掉排氣閥，仍繼續灌漿使管道內有不小于0.5 MPa的壓力，持壓3 min～5 min。

10)移梁存放。壓漿完畢待漿體強度達到100%后，用門式起重機起吊，吊繩與梁體交角不小于60°時，運至存放臺座，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，符合要求后方可進行封端，也可按批封端。

4 結語

本文以柬埔寨57B號國家公路為工程背景，設計了一種新型的后張板芯模，對這種芯模的構造進行了詳細的介紹，對利用此芯模預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模”預制后張空心板，芯模利用方形鋼管根據板梁截面形式加工后拼裝而成，適用性強。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制的過程中不發生影響截面尺寸的變形。板梁預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，拼裝好的芯模“化整為零”，人工將方形鋼管分別抽出，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上浮。該方法施工便捷，節約成本，有效解決了后張法板梁預制過程中芯模難以拆除及頂板偏薄的問題，具有廣泛的社會經濟效益。

[1] 呂志濤，劉 釗，孟少平.淺論我國預應力混凝土梁橋的技術與發展[J].橋梁建設，2013(20)：190-191.

[2] 呂志濤,孟少平.現代預應力設計[M].北京：中國建筑工業出版社,1998.

[3] 王有志.預應力混凝土結構[M].北京：中國水利水電出版社,1999.

[4] 張樹仁,鄭紹蛙,黃 僑,等.鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，2004.

[5] 劉山洪,李 放.簡明預應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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