预制空芯板梁钢芯模应用技术探讨

□文/杨 云 赵金国 王正军

目前预应力板梁采用空气胶囊芯模施工技术，但施工成本较高，操作中由于出现胶囊上浮、偏位和脱模时间不好控制等因素，容易出现空心板顶板厚度和腹板厚度不足等问题，导致空心板梁的几何尺寸得不到保证，直接影响工程质量[1～3]。为解决上述问题，本文结合天津市武清区东环线工程和青龙湾大桥应急养护工程预应力空心板梁钢芯模制作的工程实践，对预制空芯板梁钢芯模应用技术进行阐述。

1 钢芯模

1.1 组成

钢芯模是一种采用非静定结构设计理念的空心板梁内模具[4]，具有易于安装、拆卸和重复利用率高等特点；设计采用硬度大、不易变形的钢板材质制作而成，每组钢芯模由4 块钢面板组成，配有螺栓孔、法兰片、牵引件等辅助配件，每组钢芯模通过螺栓，连接成板梁设计长度的内膜钢芯模。

1.2 设计原则

为进一步保证组装、拆卸便捷，采用内膜分段、分块设计。由于预制空芯板梁构件相对箱梁几何尺寸内膜截面小，人工拆除内模困难，本着经济、合理、便捷的原则[5～6]采用可拖拉的挂倒角的折叠型钢芯模。

1.3 设计参数

钢芯内膜按照非静定结构设计，以20 m预制板梁所用钢芯模为例进行说明，每节钢芯模由4 块钢面板组成，每节面板头部焊有带螺栓孔的法兰片，内模面板采用4 mm厚的钢板，钢芯模每节长度为1.5 m、质量约为300 kg，纵向用8 mm厚的角钢平均设置8道、横向加劲肋用8 mm厚的角钢每隔30 cm一道。4块模板中横向接口为45°斜向活接口，接口处设有带螺栓孔的折页，竖向接口为垂直活接口，接口处设有带螺栓孔的耳板。上下两块膜板均有尺寸为310 mm×50 mm×10 mm（长度根据梁内膜设计高度确定）的钢质牵引板连接，牵引板设置间距为每1 000 mm 一道，两头分别开φ13 mm的孔，两孔间距为270 mm，牵引板通过螺栓分别与中间纵向的尺寸为40 mm×40 mm×4mm 的牵引杆连接板连接，形成一个整体，在牵引杆的端部设置φ10 mm的牵引环。见图1和图2。

图1 肋整体钢芯模非静定结构内部牵引结构

图2 钢芯模正面

1.4 工艺流程

预制场地铺设垫板→底板和腹板钢筋绑扎→侧模支设→底板混凝土浇筑→内模安装（包括安装前内模检查、修整与拼接）→顶板钢筋绑扎→腹板和顶板混凝土浇筑→抽拔钢芯模和侧模→混凝土养护→张拉预应力筋→封端处理。

2 工程应用

2.1 工程概况

天津市武清区东环线工程全长15.5 km，按照一级公路双向六车道的特重交通设计，沿线共计9座桥梁，大桥3 座，中桥4 座、小桥2 座。武香公路青龙湾大桥应急养护工程桥梁总长312 m，荷载标准为公路I 级，要求更换全桥后张预应力空芯板梁共计144 片（20 m的126 片、16 m 的18 片）。其中东环线工程的朱家码头桥、机场排污河桥和港北连接渠桥共计104 片后张预制空芯板梁，武香公路青龙湾大桥应急养护工程全桥后张预应力空芯板梁在制作过程中均使用的是钢芯模制作完成。

2.2 现场操作

2.2.1 内模安装

模板拼接、安装前需进行检修，观察法兰片、螺栓、折页及牵引环等是否完好，在完成拼接后还要进行试拉，均无异常后才能进行整体安装。

安装时将每片模与模接口处、牵引板与牵引杆用螺栓连接好，将每节芯模接口处的法兰片用螺栓连接好拼成一个整体，确保芯模外部尺寸与空心板梁内部尺寸一致，为避免接口处漏浆，用塑料薄膜将芯模环状包裹严密。底板混凝土浇筑完成后，用龙门吊将已经拼接并用塑料薄膜包裹好的芯模整体吊入梁内就位，然后进行顶板钢筋绑扎、腹板和顶板混凝土浇筑等工序。

2.2.2 内膜拆除

为保证混凝土的质量，严格控制拆模时间，在保证混凝土表面不发生裂缝的前提下方可进行拆除内膜工序，拆内模时只需将上下45°斜向活接口和每节面板头部法兰片的螺栓松开，再用2 t卷扬机拖住牵引杆上的牵引环向外拉动，第一节芯模的一半延折页合龙，另一半也能顺势落下整体出梁，其余各节均采用同样的方法进行拆除。

2.3 注意事项

1）钢芯模模板材质选用原则上采用硬度大、不易变形的钢板，内膜分段、分块设计时一定要综合考虑梁长的实际需要来确定每段内模板设计长度。

2）模板拼接、安装前必须进行检查，观察各部件是否完好，在完成拼接后还要进行试拉，均无异常后进行整体安装。

3）为避免接口处漏浆，用塑料薄膜将芯模环状包裹严密，用龙门吊吊装整体芯模时不宜过高，尽量控制在2 m以内。

4）根据预制梁的实际情况选择卷扬机的吨位，卷扬机轴向拉动方向与预制梁轴线平行，拉动速度应缓慢前行。

2.4 效果分析

248片采用钢芯模成型的空心板梁，在保证板梁的几何尺寸、确保板梁的钢筋保护层厚度满足规范要求的前提下，梁体内侧光滑平整、内腔表面无错台、无偏位、无露筋、无漏浆，顶板和腹板的几何尺寸均符合要求[7～8]。

3 结语

钢芯模安装、拆卸简捷、快速，可循环利用空间大，可大幅度降低工人劳动力和工作强度，彻底解决空气胶囊芯模成型预制板梁空心板顶板厚度和腹板厚度不足问题。钢芯模的应用保证了工程质量，提高了模板的周转率，节省了劳动力，大大缩短了空芯板梁的预制工期，在经济效益和社会效益上取得了显著效果。