后张法空心板芯模形式研究及改进

赵国晨 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)



后张法空心板芯模形式研究及改进

赵国晨 牛 浩

(中交第四公路工程局有限公司，北京 100022)

结合某桥梁的工程实况，选取了一种最优的板梁芯模形式，并阐述了伞形骨支撑装配式芯模预制后张空心板的工艺流程及操作要点，有效解决了后张法板梁预制过程中芯模难以拆除与顶板偏薄的问题。

空心板梁，芯模，后张法，伞形骨支撑

0 引言

空心板梁具有受力明确，结构简单，施工方便，可大批量集中预制等诸多优点，因此在我国桥梁建设中应用广泛。

城市桥梁对桥下净空要求高，空心板梁桥成为主要应用形式。在以往的工程实践中[1-5]，由于技术人员比较注意混凝土强度及外观尺寸等方面的质量问题，而对内腔尺寸重视不够，特别在使用气囊内模时，经常会出现由于操作不当导致的顶板偏薄，如果安装梁标高偏高，以致桥面铺装厚度不够，加之铺装中往往采用构造钢筋网，这样在长期车轮作用下就会产生局部破坏而影响使用，甚至发生车轮下陷造成事故。同时，在城市道路中应用的空心板梁，绝大多数高度较小，施工人员无法进入板梁内部拆除芯模，采用异型气囊也非常容易破坏板梁腔内混凝土，造成施工质量缺陷。针对此问题，本文对同类型后张法板梁芯模形式进行了研究并改进，以期对同类工程有所帮助。

1 工程背景

柬埔寨57B号国家公路位于柬埔寨王国的西部，是连接柬埔寨国道主干线5号公路的国道次干线，全长约90.2 km。本项目有后张法板梁桥一座，上部结构为10 m×10 m预应力后张简支空心板，共100片。该桥预应力空心板预应力配筋为：中板4-φs15.2，边板5-φs15.2。采用高强度低松驰钢绞线作为预应力筋，其技术标准强度为fpk=1 860 MPa,Ey=1.95×105MPa,张拉控制应力σcon=0.75fpk,预应力筋孔道采用预埋塑料波纹管成孔。板梁为变截面后张空心板，“口小里大”，且梁高仅为60 cm。

2 芯模方案比选及优化

2.1 方案比选

常规的板梁芯模主要包括以下几种：木芯模、气囊芯模以及定制钢芯模。使用木芯模，芯模容易损坏，需要经常维修。制作成本高，且无法保证梁体尺寸及板梁预制质量；使用气囊芯模，购置价格高，周转次数低，超过一定周转次数后，维修费用高。使用较长时间后的橡胶芯模容易漏气，造成质量隐患。对于本工程的板梁截面形式，需要订购异型气囊，经过实际考察，异型气囊在拆模时容易损伤板梁内箱混凝土，无法保证板梁预制质量。

且方型气囊易变形，不能保证梁体尺寸；使用定制钢芯模，由于本工程板梁形式特殊，“口小里大”，工人无法进入板梁内箱进行作业，拆模困难。若强行采用机械拆模，容易损坏板梁内部混凝土，无法保证板梁质量。

2.2 方案优化

鉴于常规芯模形式存在的种种缺点，根据本工程板梁特殊形式，本着保证质量，施工方便，节约成本的原则，设计了一种适用于本工程板梁的芯模。

1)设计原理。

根据内模的使用要求,内模必须能够有很好的灵活性。要实现内模拆卸的灵活性,关键在于内模支撑的灵活性。因此,重点是要解决内模支撑方案。在本工程中，运用了伞形骨支撑的方案。

伞形骨内模支撑是参考借鉴国内外内模施工中可调角钢拱架支撑加固内模等施工工艺,结合实际运用中雨伞开合的原理而形成的。该支撑方案运用雨伞开合的原理,支撑框架(伞骨)通过合页与轴心骨架(伞把)连接,起到推撑和拉合的效果。

确定支撑系统后，根据本工程板梁构造特点，选定用4 cm×4 cm方形钢管作为芯模组装件，由于板梁梁长较短，芯模纵向不分块。

2)具体构造形式。

a.伞形骨支撑。利用4 cm×4 cm方形钢管作为轴心骨架，骨架上焊接加强方钢套，在加强方钢套上焊接带转动合页的支撑框架，支撑框架由钢片及钢筋组装而成，通过合页旋转收张，在旋转合页一端焊接角钢保证支撑框架单向旋转。支撑框架可以根据梁长调整数量及位置。

b.伞形骨架装配式芯模组装件。伞形支撑框架外形决定了芯模的外形，因而加工尺寸要准确。加工试拼验收误差要在梁体混凝土尺寸容许误差的1/3之内。

根据板梁截面形式，利用方形钢管进行拼装。伞形骨架根据内箱截面按照尺寸进行加工，尤其要注意倒角变截面部分，保证截面尺寸准确。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

伞形骨支撑装配式芯模预制后张空心板施工工艺流程:

制作、组装芯模→绑扎底板及腹板钢筋→安装波纹管→安装芯模→绑扎顶板钢筋→安装侧模→模板校验、调整→灌注混凝土→混凝土养护→拆模→穿预应力钢绞线→张拉、压浆→封端。

3.2 操作要点

1)制作、组装芯模。制作、组装芯模。首先，利用方形钢管根据板梁端部截面形式进行试拼，确定方形钢管数量及布置形式。再根据板梁变截面部分对方形钢管进行加工，形成完整芯模轮廓。再根据内箱截面制作支撑框架，支撑框架制作好后通过合页焊接在轴心骨架的加强方钢套上，为保证其在固定方向开合，支撑框架一侧加限向片固定。具体构造如图1所示。支撑框架制作好后，安装到轴心骨架上。然后先布设芯模底层方形钢管、下部两侧方形钢管、倒角构件，再安装支撑装置调整并进行固定。然后安装芯模上部两侧方形钢管、倒角构件及顶部方形钢管。用钢制打包带打包成整体，裹覆塑料膜，形成整体芯模。截面倒角部分及变截面部分加工要精细，保证截面尺寸准确。

2)绑扎底板及腹板钢筋。首先要修整底模，底模为混凝土台座，铺设10 mm钢板，平整光滑，浇筑混凝土前进行检查和修整，均匀涂脱模剂。对进场的钢筋进行检查验收，并进行调直、除锈、除油污。钢筋场内下料成型，人工底模上绑扎，扎点要牢固。钢筋骨架与底模之间设置高强砂浆垫块，间距60 cm×60 cm交错布置。

3)安装波纹管。在腹板钢筋安装完毕后，沿板梁长度方向每0.5 m设置一定位钢筋，定位钢筋严格按照设计坐标控制，并与腹板箍筋点焊连接。波纹管(已穿入钢绞线)就架设在定位钢筋之上，其接头用直径大一号的波纹管连接，并用胶带缠绕密封。

4)安装芯模，绑扎顶板钢筋。将绑扎紧实的芯模用塑料薄膜整体包裹，然后用龙门吊吊入。按照图纸要求绑扎板梁顶板钢筋。

5)侧模安装。侧模安装前进行除锈并涂刷特种脱模剂，模板安装后，要检查接缝处止浆垫、拉杆、支撑，防止混凝土浇筑中的跑模、漏浆、变形等，端模要预留钢绞线张拉孔，连接在侧模上。

6)浇筑混凝土。钢筋和模板安装完毕，经检验合格后浇筑混凝土。混凝土集中拌制，罐车运输，门式起重机吊斗入模，混凝土自由下落高度不大于2 m，采用插入式振捣器。混凝土浇筑时，按照“先底腹板，最后顶板”的顺序，浇筑底板混凝土时应先从腹板一侧放入混凝土，并及时插入振捣棒振捣，待从腹板另一侧观察到混凝土后再向前推进，保证底板密实。梁体腹板、底板、顶板连接处，以及两端等钢筋稠密部位，要加强振捣。

7)养生。混凝土终凝后覆盖洒水养生，内层使用饱水性较强的土工织物，洒水后，全面接触包裹在混凝土的表面，外层覆盖塑料布保湿，包裹时用胶带缠紧。根据温度情况，适当洒水，洒水次数以能保证混凝土表面湿润为度，养生不少于7 d。

8)模板的拆除。拆模时要保证模板表面与棱角不致损坏，混凝土抗压强度达到2.5 MPa时方可拆除内模和侧模。芯模拆除时，拉动轴心骨架，带动支撑框架闭合，截面上部方形钢管自行脱落，拼装好的芯模“化整为零”，人工将方形钢管分别抽出，完成拆模。利用人工拆卸侧模，门式起重机吊至模板堆场。

9)张拉、压浆。预应力钢绞线由人工从孔道一端穿入。穿束前应将钢绞线穿入端用胶带和电工胶布缠牢，以防在穿束时捅破

波纹管。穿束应均匀用力。混凝土浇筑完毕7 d后，且强度达到设计强度的85%以上时(设计有规定时需不小于设计强度)方可进行张拉。张拉时按照0→15%σcon→30%σcon→σcon(持荷5 min锚固)进行。张拉应严格按照设计顺序两端对称张拉，并采用应力控制法张拉，以钢丝束的伸长量做校核。张拉时钢绞线的实际伸长值与理论伸长值之差应控制在±6%以内。张拉完成后，应首先进行孔道压浆，启动真空泵进行抽真空，真空度达到稳定时(-0.09 MPa～-0.1 MPa，最低不小于-0.06 MPa)，将水泥浆加到灌浆泵中，打出一部分浆体，待这些浆体的浓度与灌浆泵中的浓度一样时，将输浆管接到孔道的灌浆管上，扎牢，启动灌浆泵，开始灌浆，保持真空泵的开启状态，当观察到透明钢丝管有浆体经过时，关掉真空泵，后观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样，关掉排气阀，仍继续灌浆使管道内有不小于0.5 MPa的压力，持压3 min～5 min。

10)移梁存放。压浆完毕待浆体强度达到100%后，用门式起重机起吊，吊绳与梁体交角不小于60°时，运至存放台座，梁体存放可叠放，最高不得超过3层。

11)梁体封端。梁体在存梁场封端，封端模板安装完毕后要检查板梁角度和长度，符合要求后方可进行封端，也可按批封端。

4 结语

本文以柬埔寨57B号国家公路为工程背景，设计了一种新型的后张板芯模，对这种芯模的构造进行了详细的介绍，对利用此芯模预制后张空心板的施工工艺作了具体的阐述。利用“伞形骨支撑装配式芯模”预制后张空心板，芯模利用方形钢管根据板梁截面形式加工后拼装而成，适用性强。支撑装置由轴心骨架和支撑框架组成，利用雨伞开合的原理，在芯模预制的过程中，支撑框架打开，支撑方形钢管组拼的芯模在板梁预制的过程中不发生影响截面尺寸的变形。板梁预制完成具备拆模条件后，拉动轴心骨架，带动支撑框架闭合，截面上部方形钢管自行脱落，拼装好的芯模“化整为零”，人工将方形钢管分别抽出，完成拆模。该芯模刚度较大，配合压杠使用，可以避免在混凝土浇筑中出现上浮。该方法施工便捷，节约成本，有效解决了后张法板梁预制过程中芯模难以拆除及顶板偏薄的问题，具有广泛的社会经济效益。

[1] 吕志涛，刘 钊，孟少平.浅论我国预应力混凝土梁桥的技术与发展[J].桥梁建设，2013(20)：190-191.

[2] 吕志涛,孟少平.现代预应力设计[M].北京：中国建筑工业出版社,1998.

[3] 王有志.预应力混凝土结构[M].北京：中国水利水电出版社,1999.

[4] 张树仁,郑绍蛙,黄 侨,等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2004.

[5] 刘山洪,李 放.简明预应力混凝土桥梁施工手册[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

赵国晨(1985- )，男，工程师; 牛 浩(1987- )，男，工程师

U445

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