T梁模型的設(shè)計(jì)與制作

摘要：本文主要介紹府淪河特大橋預(yù)制T梁的模型設(shè)計(jì)構(gòu)思與加工制作經(jīng)驗(yàn)，以及在公路橋梁施工中預(yù)制梁臺(tái)座與模型的搭配經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞： T梁模型設(shè)計(jì) 制作

府淪河大橋全橋預(yù)制T 梁共2352片，是整個(gè)合同段施工的關(guān)鍵控制工序工程，因此除必須具備有配套的、專業(yè)的施工起重機(jī)械設(shè)備及足夠的勞動(dòng)力外，還要求有成套的質(zhì)量及精度符合要求且倒用周期長的模型，故而，在模型設(shè)計(jì)上，先是參照其它前期已使用過的模型設(shè)計(jì)初坯，結(jié)合該橋預(yù)制數(shù)量多這一特點(diǎn)，幾經(jīng)比選后定出了最后的設(shè)計(jì)方案，其設(shè)計(jì)意圖滿足組拼及拆裝容易，重量輕便，穩(wěn)固性能好，倒用周轉(zhuǎn)周期長等特點(diǎn)。其拼裝后截面形狀，分底板模型和側(cè)板模型兩大部分。

1、模板設(shè)計(jì)荷載計(jì)算資料

本橋模板在設(shè)計(jì)過程中，模板及支架的容重按0.75KN/m3考慮，混凝土容重按26KN/m3計(jì)算，振搗混凝土?xí)r對水平面模板產(chǎn)生的荷載為2.0KPa，對垂直面模板產(chǎn)生的荷載為4.0KPa.

澆注混凝土?xí)r對側(cè)板模板產(chǎn)生的側(cè)壓力：

插入式搗固棒振搗時(shí)： Pmax=kγh

當(dāng) v/t＜0.035時(shí)，h=0.22+24.9 v/t 當(dāng) v/t＞0.035時(shí)，h=1.53+3.8 v/t

式中 Pmax——澆注混凝土對模板的最大側(cè)壓力（KPa）

h——有效壓頭高度（m）

v——混凝土的澆注速度（m/h）

t——混凝土入模時(shí)的溫度（℃）

γ——混凝土的容重（KN/m3）

k——修正系數(shù) k=1.2

附著式搗固器振搗時(shí)

當(dāng) v＜4.5，h≤2R時(shí) Pmax=γh；當(dāng) v≥4.5，h≤2R時(shí)

Pmax=γ（0.27v+0.78）k1k2

式中 H——對模板產(chǎn)生壓力的混凝土灌注層高度（m）

R——附著式震動(dòng)器的作用半徑（m）R=1

k1——混凝土坍落度影響系數(shù) k=1.2

k2——混凝土拌和物溫度系數(shù)，5℃～7℃為1.15，12℃～17℃為1.0，28℃～32℃為0.85.

傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載按4.0KPa進(jìn)行計(jì)算

1.1 剛度模板設(shè)計(jì)剛度以下列限值作為控制指標(biāo)：

（1）模型面板變形為1.5mm；

（2）主骨架及加勁肋變形為3.0mm；

（3）撓度為模板構(gòu)件跨度的1/400.

1.2 強(qiáng)度驗(yàn)算模型設(shè)計(jì)采用如下荷載組合對強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算：

1.2.1 底板模型

① 施工人員及機(jī)料具堆放荷載；

② 張拉時(shí)產(chǎn)生的分力；

③ 混凝土結(jié)構(gòu)自身重力；

④ 振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載；

⑤ 模板及支架自身的自重；

⑥ 冬季施工中保溫設(shè)施荷載。

1.2.2 側(cè)板模型

① 施工人員及機(jī)料具堆放荷載；

② 傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載；

③ 混凝土水化熱釋放產(chǎn)生的荷載；

④ 振搗時(shí)產(chǎn)生的荷載；

⑤ 模板與混凝土表面的粘結(jié)力；

⑥ 新澆混凝土對側(cè)板模型產(chǎn)生的側(cè)壓力。

另外還綜合考慮其他一些對模型有影響的不利因素并計(jì)算模型的整體穩(wěn)定性，通過計(jì)算后確定模型所需的各種規(guī)格類型的材料。

2. 材料選型

通過計(jì)算后，府淪河大橋模型在設(shè)計(jì)過程中，其主要結(jié)構(gòu)型為如下幾種材料：

2.1 底板模型：

模型面板為δ=8mm厚A3鋼板，骨架為[12槽鋼與∠75×75×5角鋼焊接形成整體后再通過螺栓與底部[14槽鋼座架連接，面板與骨架通過沉頭螺栓進(jìn)行連接。

2.2 側(cè)板模型

模型面板為δ=6mm厚A3鋼板，主骨架豎向?yàn)棰?4工字鋼，橫向加勁肋為[14槽鋼，模板塊件與塊件間采用∠75×75×5角鋼配以螺栓進(jìn)行連接，模型底部為定位緊固[18槽鋼，模型上部邊緣設(shè)置

有δ=6mm厚A3鋼板割制而成的安放行車道板鋼筋的梳形板，且每隔一定距離設(shè)有一Ⅰ14工字鋼與[12槽鋼焊接組成的拉桿骨架，模板中部適當(dāng)位置（通過計(jì)算確定）布設(shè)有由[12槽鋼與模上橫向加勁肋[14槽鋼焊接組成的震動(dòng)器座架，詳見圖3.側(cè)面模板設(shè)計(jì)為5m一塊，相鄰兩塊模板間接縫通過沉頭螺栓配以扁鋼及槽形止?jié){膠條固定于另一面后達(dá)到止?jié){效果。

在設(shè)計(jì)過程中，為了便于脫模，一方面，將所有轉(zhuǎn)角處折線過渡均設(shè)計(jì)為圓弧形過渡，減小脫模時(shí)混凝土對模型的切向及法向粘結(jié)力，降低操作時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面將橫隔板外露于行車道板的部分截除，留待吊裝后再進(jìn)行整體封閉，通過減少模板與橫隔板的接觸面積來減小模板與混凝土之間的粘結(jié)力，節(jié)約了后期梁片吊裝后焊接兩片梁間橫隔板連接處的連接鋼板，以同規(guī)格的短鋼筋節(jié)來焊接替代。在考慮安裝及拆除行車道板邊緣模型（梳形板）的難易程度時(shí)，將原采用焊接連接的梳形板改為螺栓連接形式，方便了模型的拆除，同時(shí)減少了因模型拆除困難而過早損壞梳形板，降低了因操作不當(dāng)或難于操作而帶來的材料損耗。

在設(shè)計(jì)過程中底板模型還必須設(shè)置有留待提移梁的吊裝孔活動(dòng)段，其設(shè)置位置必須在梁體支承線范圍內(nèi)，設(shè)置長度為30cm～50cm，該位置拼裝后必須經(jīng)過嚴(yán)格檢查保證其接縫嚴(yán)密，不得有漏將現(xiàn)象。模型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)置預(yù)留拱度，預(yù)拱度的設(shè)置可按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定設(shè)置（若圖紙未作明確規(guī)定，則按結(jié)構(gòu)自重和1/2汽車荷載不計(jì)（沖擊力）所產(chǎn)生的撓度來設(shè)置預(yù)拱度），預(yù)拱度設(shè)成圓曲線或拋物線形，底板模型在拼裝時(shí)設(shè)置，側(cè)板模型在設(shè)計(jì)過程中均應(yīng)將預(yù)拱度考慮設(shè)置成型。

模型初期方案設(shè)計(jì)好后，由于本橋工期緊，故而部分模型在設(shè)計(jì)圖出圖過程中就交于兄弟單位進(jìn)行制作加工，另一部分則在模型設(shè)計(jì)圖完全出圖后通過招投標(biāo)競爭的方式擇優(yōu)選加工制作單位。

在模型制作過程中，隨時(shí)委派專人進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)、監(jiān)督和檢查，及時(shí)解答對設(shè)計(jì)圖紙不明了的地方，杜絕加工過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，使加工精度誤差嚴(yán)格控制在允許范圍內(nèi)，對于一些重要部位及加工過程中的難點(diǎn)，均在現(xiàn)場通過繪制大樣詳圖的方式仔細(xì)地進(jìn)行講解及交底，一是對于模型接縫處槽形止?jié){膠條的預(yù)留特別關(guān)鍵，它是控制模型止?jié){好壞的重要環(huán)節(jié)，預(yù)留過大則起不到止?jié){作用，反之則影響整個(gè)梁體長度，導(dǎo)致梁體偏長，直接關(guān)系到預(yù)制出的成品質(zhì)量的好壞。二是兩模型連接處的連接角鋼，其焊接后與模型面板的垂直與否是整套模型拼裝連接后整個(gè)縱向線型順暢的關(guān)鍵，一旦稍有偏差，最后預(yù)制出的梁線型必然是一波三折，尤其是邊梁模型，一旦成型后將直接影響整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的開展及后續(xù)施工工序的順利進(jìn)行。

模型加工過程中，側(cè)板模型與混凝土接觸之板面接縫均進(jìn)行雙面滿焊后，焊縫打磨平滑或打磨成R= 30mm光滑圓弧，焊接均采用合理工藝進(jìn)行，以保證焊后變形量最小，對于焊后變形較大的，均及時(shí)進(jìn)行修正使之滿足斷面尺寸要求。豎向主工字鋼骨架采用兩邊滿焊于模板面上，焊角高h(yuǎn)=6mm，橫向加勁槽鋼則采用間隔焊接于模板面上，焊縫長100mm，間隔100mm，焊角高h(yuǎn)=6mm；連接角鋼與模面板連接采用φ20塞焊，間距200mm，其余部位均采用間隔焊，焊100 mm，間隔200mm，焊角高h(yuǎn)=6mm.底板模型兩側(cè)止?jié){扁鋼（D4×40）及槽形止?jié){膠條用沉頭螺釘帶母（M10×50）固定于[12槽鋼之上，其眼孔間隔距離不得大于200mm，端部眼孔距離模板端頭不得大于30mm，扁鋼以壓緊槽形止?jié){膠條不翹曲為度，底板模型面板與下部骨架連接采用間隔焊接，焊100 mm，間隔200mm，焊角高h(yuǎn)=6mm.

橫隔板模型的加工制作在整個(gè)梁模制作中是一難度最大的工序之一，首先，其與大面模板連接近于90° 但略大于90°，其次，其拼裝后上下、內(nèi)外尺寸均不一致，形狀為一四邊形楔體，上下尺寸相差20mm，內(nèi)外尺寸相差10mm，第三，橫隔板還有一定的坡度（隨梁體坡度一致）。因此，如何加工好滿足梁體尺寸要求的橫隔板是操作者最感棘手的問題，通過前期加工過程中的再三摸索，采用制作標(biāo)準(zhǔn)模具的方法來進(jìn)行下料及組拼，每一道工序均進(jìn)行嚴(yán)格檢查和計(jì)算，嚴(yán)格控制下料及加工誤差，使最后加工出的產(chǎn)品達(dá)到了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

加工過程中對于所下料具應(yīng)分類堆放，標(biāo)識清楚。因受梁體坡度的影響，同套梁模板下料塊件左右面形狀看似相同，但具體尺寸卻大不一樣，一旦用錯(cuò)，加工出來后因高低不一或?qū)捳灰欢鵁o法進(jìn)行拼裝作業(yè)，或者拼裝出后的模型空間尺寸與所設(shè)計(jì)的空間尺寸出現(xiàn)較大的差異，這樣材料無形中被浪費(fèi)掉，同時(shí)還浪費(fèi)了不少的時(shí)間，使效益白白地流失。

模型加工制作完畢后，需進(jìn)行拼裝自行檢查其各部位加工質(zhì)量及組拼后的實(shí)際尺寸，以便與設(shè)計(jì)尺寸相比較，對誤差較大者，及時(shí)作好標(biāo)記并進(jìn)行整修滿足加工精度的要求后，報(bào)現(xiàn)場監(jiān)理檢查驗(yàn)收簽認(rèn)合格后方可投入使用。府淪河大橋T梁模型的設(shè)計(jì)制作經(jīng)過近兩年多時(shí)間的使用證明，其設(shè)計(jì)是合理的，加工精度也滿足湖北省京珠高速公路指揮部所提出的創(chuàng)建精品工程這一質(zhì)量目標(biāo)要求，整個(gè)制梁場所使用的模型倒用次數(shù)到目前為止均達(dá)到100片/套，真正體現(xiàn)了模型設(shè)計(jì)要滿足的拆裝方便快捷、重量輕、穩(wěn)固性能好、倒用周期長等意圖，與外購相比，節(jié)約了資金，同時(shí)在初期亦達(dá)到業(yè)主制訂的生產(chǎn)目標(biāo)要求，取得了較好的社會(huì)效益。