不可展錐曲線面構筑物樹脂襯鋼模板制作技術

宋寶平

（蘭州市政建設集團有限責任公司，甘肅蘭州730030）

不可展錐曲線面構筑物樹脂襯鋼模板制作技術

宋寶平

（蘭州市政建設集團有限責任公司，甘肅蘭州730030）

通過嘉峪關市南市區至新火車站道路工程（二標段）討賴河大橋主橋墩模板的加工制作施工，闡述了一種利用鋼模板和環氧樹脂的特點，采取以直代曲、近似展開下料、條塊簡易拼裝的方法，將鋼骨架焊接成相似于各種異型形狀，以環氧樹脂作為內襯，獲得既有強度和剛度，又符合構筑物設計表面形狀的大型鋼骨架樹脂襯鋼模板的加工技術。

不可展錐曲線面；構筑物；樹脂襯鋼模板；制作技術；以直代曲

0 引言

隨著城市基礎設施建設的飛速發展，城市道路立交、過街天橋等大型構筑物越來越多地聳立于各個城區之間，人們對于這些構筑物的追求不單單是功能上的需求，更多的開始關注其景觀效果，城市管理者向建設者們提出了功能一流、一橋一景的建造理念，以滿足日益提升的城市美化需求，從而造就了花樣繁多的異型構筑物，特別是城市橋梁下部結構尤為凸顯，四方花瓶式、橢圓花瓶式、雙曲線圓臺式、錐狀曲線花瓶式等各式花樣的不規則異型墩柱應運而生。這些構筑物一般要求是清水混凝土結構，為此，研究制作符合異型構筑物表面的表面光滑、線性流暢，穩固性強的建筑模板勢在必行。

近年來在建筑領域，已經形成了非常成熟的清水混凝土構筑物模板施工技術，從木模板、竹膠模板、玻璃鋼模板到鋼模板等施工技術應有盡有，各有其優缺點。由于鋼模板自身強度、剛度高，周轉次數多，支護容易等特殊優點，在大型構筑物特別是大型橋梁中，有其不可替代的地位。利用鋼模板和環氧樹脂的特點，以較簡單的制作工藝，即可獲得既有強度和剛度，又符合構筑物表面形狀的大型鋼骨架樹脂襯鋼模板，較好的設計圖紙變成實體構筑物。

1 工藝原理

不可展曲面構筑物樹脂襯鋼模板施工，就是借用鋼模板做骨架，利用鋼的強度做支撐，模板鋼骨架的制作按構筑物施工條件設計，采取以直代曲、近似展開下料、條塊簡易拼裝的方法，將鋼骨架焊接成相似于各種異型形狀。基于樹脂原態為液體，有易流動成形、黏結力強、固化后強度高的特性，在模板鋼骨架表面制作厚度僅為2～3 mm的樹脂襯，形成與設計意圖相似度極高的構筑物形狀模板。模板整體吊裝拆卸，常規方法支護，內部機械振搗，較好地適應大型不可展曲面模板施工。

2 工藝流程及操作要點

2.1 模板加工制作工藝流程

按不同的截面圓下料→平板上放樣做連接板→焊接鋼骨架→剪梯形骨架面板料→焊接骨架面板→清潔面板→粘貼板縫→制作環氧樹脂玻璃纖維層→打磨→涂環氧樹脂→完工檢驗。

2.2 操作要點

根據該基坑的基本情況建立數值模型。

2.2.1 按不同截面元下料

為便于涂刷樹脂襯，減少接縫，將圓端錐臺花瓶模板作為獨立單元制作模板。首先按模板豎向等分十等份，間距350 mm，如圖1所示。該等份的位置即為肋筋圓的位置，將每個等份點位置圓截面半徑尺寸計算出，然后按計算的不同截面圓半徑尺寸下料。

設截面圓半徑為Xi（i=1，2，3，4，…，10），則

也可以直接通過C A D作圖獲得相關截面圓半徑尺寸（圖1即為作圖所獲得的尺寸）。由于計算出的尺寸是結構凈尺寸，還要將每一截面圓半徑加大7mm或更多，即6mm厚的面板尺寸和2～3mm厚的樹脂襯尺寸，組成肋筋圓環內尺寸。寬度視模板大小及剛度而定，一般取80～100 mm，肋筋厚度取8～10 mm，然后焊成肋筋圓環。

圖1 模板豎向十等份（單位：cm）

2.2.2 平板上放樣做連接體模板

如圖2所示，按照圖紙給出的花瓶圓投影曲線2曲率半徑613.8c m，在平板上放樣，再根據計算出的截面圓尺寸畫出連接板圓弧5，以此做連接板和連接體4模板。然后把連接體4模板固定在平臺上（曲面朝上）。放樣圖如圖3所示。

圖2 平板上放樣做連接體模板

圖3 放樣圖

2.2.3 焊接鋼骨架

將做好的連接板與固定好的連接體4模板用螺釘連接，并在連接板上按等分截面圓的等份畫線；把截面圓肋筋從中間分開，注意斷口處要多去掉10 mm連接板的厚度。然后把不同的截面圓肋筋對應等分線安裝焊接，同時把豎筋按300 mm× 300 mm一格均勻布好焊接牢靠。焊接的豎筋邊緣不得高出截面圓肋筋邊緣。

2.2.4 剪梯形面板料

為了降低模板制作難度，將不可展曲面弧形錐臺看作圓錐臺對待，用“以直代曲”的方法把面板分成梯形長條狀，便于剪板機下料。板條計算圖如圖4所示。

圖4 板條計算圖

在鋼板上用計算好的弦長作為參考，以中間圓弦長尺寸為寬度向大小圓方向傾斜一定的角度畫線，形成梯形，上下口寬度不得大于上口大圓和下口小圓弦長，一般比計算出的弦長窄3～4 mm，梯形高度為模板圖中R613.8 c m高350 c m的弧長，應視材料、剪切設備具體情況來定，一般取該段弧長的一半，然后通過剪板機下料。板條下料圖如圖5所示。

首先將模板下口小圓、中間圓及上口大圓按弦高a≤2 mm計算弦長X：

圖5 板條下料圖

剪好兩條板料后要在鋼骨架上試拼：將板條中部貼緊，向模板上下口方向，緊貼鋼骨架沿曲線滾動，此時面板條將從緊貼處向兩邊分開，察看條板之間分開的間隙，最寬處控制在20 mm之內。如果過寬應進行梯形斜度的調整，然后確定下料尺寸。如果板料過長、間隙過寬而無法調整，則可以將梯形板料沿長度方向分段下料。本例即采用分兩段下料的方法。

2.2.5 焊接骨架面板

將剪好的梯形板條料輕微壓圓弧，目的是為了便于與鋼骨架圓弧粘貼容易。再將其逐條焊接在鋼骨架上，順序是從中間到兩邊，焊接時需要注意從端部逐步點焊，使條板圓滑過渡，較好地粘貼到鋼骨架上，板條與骨架能接觸的點都將其施焊，焊縫長度10～20 mm。接觸不到的點不要強行焊接，留待最后加固焊接時增加連接塊后焊接，避免強行焊接引起的曲線不流暢的問題。

把板條全部粘貼完畢后，就可以把骨架翻轉過來，將未焊接到的點用小連接塊逐一加強焊接，連接板的位置按300 mm×300 mm框架中點確定,如圖6所示。

另外，為了增加面板剛度，在面板背面模板外側處，對于縫隙大的地方可以用小板條將縫隙兩邊的面板條連接，小板條間隔可以按肋筋條間隔適當放寬即可。

圖6 小連接塊示意圖

2.2.6 清潔面板

將焊接好的鋼骨架面板朝上，用濕布擦拭干凈，有油污的地方需要用香蕉水清洗后擦干，同時將面板上的焊點渣、毛刺清除干凈，必要時用磨光機打磨干凈。

2.2.7 透明膠帶粘貼板縫

用40 mm寬的透明膠帶，將板條之間的縫隙逐個粘貼，注意粘貼時透明膠帶不能產生皺褶。

2.2.8 刷涂環氧樹脂

在梯形面板上刷涂環氧樹脂：放置好鋼骨架，人站在鋼骨架內弧面下部，在鋼骨架的梯形面板的正面上涂刷樹脂涂料。

環氧樹脂涂料為6101號E44環氧樹脂與T31-B5固化劑的混合物，按質量百分比計，環氧樹脂∶固化劑為95∶15～105∶25，然后加入總質量20%～30%的丙酮稀釋劑進行稀釋。將6101號環氧樹脂和T31-B5固化劑調配成混合料，每次調和量以30 m in涂刷完畢為限，多用多配，少用少配。丙酮稀釋劑以樹脂黏稠度適宜涂刷為準，切勿超量，否則樹脂層難以固化。可以視工作時間長短和黏稠度，按比例逐漸加入。經混合攪拌均勻后，用毛刷依次涂抹，要把涂抹的樹脂層反復多抹刷幾遍，直至樹脂層膜均勻分布，層厚達到要求。每一遍涂層厚度以液態樹脂無自流痕跡為宜。

2.2.9 粘貼玻璃鋼纖維

待環氧樹脂基本固化后（約4～6 h,有時需要更長），在其上涂一層樹脂，然后開始粘貼玻璃鋼纖維，用E W200-90玻纖布粘貼到基本固化的樹脂層表面，玻璃纖維布要平整，用涂料輥進行滾壓將氣泡擠出，初凝固化后（以不粘手為宜）再涂樹脂粘貼第二層玻纖布，待初凝固化，用原子灰填料將凹陷處（接縫處）填平，固化后打磨，再填料再打磨直至面板圓滑過渡，完成后涂一層樹脂待其完全固化（約12～14 h），完成“四油兩布”的環氧樹脂玻璃纖維層。進入整體打磨工序。

2.2.10 打磨

將模板面板朝上放置平穩支撐牢靠，用砂帶機全面打磨，使表面光滑無收縮凹坑，然后用濕布將表面粉塵擦拭干凈，檢查有否不圓滑和氣泡凹坑的地方，同時進行原子灰補填及打磨，確認無誤后進入下道工序。

2.2.11 涂環氧樹脂

將模板翻轉過來并支穩，進行最后一次涂刷樹脂，反復用毛刷推拉幾遍一定要涂抹均勻，樹脂厚度越薄越好，這是非常關鍵的一道工序，關系到模板的成形質量，如果固化后發現有收縮凹坑和流淌痕跡必須重新打磨涂刷，直至合格為止。完成“五油兩布”的環氧樹脂玻璃纖維層。其總厚度約2.0～3.0 mm。

2.2.12 完工檢驗

全部工序完成后進行完工檢驗，檢驗的項目重點有尺寸、外觀、表面成型質量及邊緣粘貼缺陷，發現問題及時糾正，合格后交付使用。

3 結語

該不可展錐曲線面構筑物用樹脂襯鋼模板在蘭州制作完成后，運抵嘉峪關現場，經過近800k m的長途運輸考驗，樹脂襯鋼模板沒有發生永久變形，樹脂襯沒有脫落現象。經過嘉峪關市機場南路向南延伸段路橋工程（二期）討賴河大橋工程使用驗證，樹脂襯鋼模板制作簡單，成型容易，處理后表面光滑，該技術結合了環氧樹脂與鋼材兩種材料的優點，使復雜的不可展錐曲線面形狀模板的制作變為易事，澆筑出的構筑物表面光滑、曲線流暢、整體形狀符合性較好。樹脂襯鋼模板曲面段采用整體制作與吊裝，降低了樹脂襯鋼模板安裝支護的難度，提高了施工效率。另外，樹脂襯中加入了玻璃纖維材料作為骨料，提高了樹脂襯的強度和抗裂性能，從而增加了樹脂襯鋼模板的周轉次數。樹脂襯對鋼模板實際形成了一層保護膜，提高了模板的抗腐蝕性能，延長了其使用壽命。樹脂襯有損傷時極易修復，大大減少了報廢的可能和對施工進度的影響。

[1]CJJ 2—2008，城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].

[2]G B/T 700—2006，碳素結構鋼[S].

[3]G B/T 8237—2005，纖維增強塑料用液體不飽和聚酯樹脂[S].

[4]楊文淵，徐犇.橋梁施工工程師手冊[M].北京:人民交通出版社, 1997.

U445

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1009-7716（2017）06-0228-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.068

2017-03-13

宋寶平（1977-），男，甘肅定西人，高級工程師，從事市政道橋施工工作。