24米箱梁模板設(shè)計制作及安裝

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24米箱梁模板設(shè)計制作及安裝
　　一、工程概況 　　沈客運專線是我國第一條按200Km/h行車速度設(shè)計的新建鐵路，其客車最大時速可達250Km/h以上，是我國鐵路建設(shè)史上的標志性工程。中鐵大橋局谷城橋梁廠承擔(dān)了該線上月牙河特大橋的319孔箱梁的制造任務(wù)。其中24m雙線箱梁309孔，20m雙線箱梁10孔。 　　秦沈客運專線后張法雙線箱梁是我國首次在鐵路上采用大截面、大體積結(jié)構(gòu)。因此，針對后張法雙線箱梁，鐵道部制定了《預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁技術(shù)條件》、《橋梁制造與架設(shè)施工技術(shù)細則》、《秦沈客運專線橋梁工程質(zhì)量檢驗評定標準》及《預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁靜載試驗方法及評定標準》等。這些標準和規(guī)范與原T梁箱比，具有設(shè)計和制造標準新，科技含量高，吊梁、運梁、存梁的精度要求高，檢驗驗收標準嚴等特點。因此，對箱梁模板的設(shè)計，制造與安裝，提出了較高的要求。 　　二、24米箱梁的主要技術(shù)參數(shù) 　　秦沈客運專線24m雙線后張法預(yù)應(yīng)力混凝土單箱簡支梁,為單箱單室等高度箱梁。梁全長24.6m；跨度24.0m；梁高為2.0m；橋面寬 度 為12.40m。梁體腹板采用斜截面形式，其坡度為1:10。箱梁底板寬度：中間部分為6.12m，梁端為6.52m。頂板厚度為30cm，底板厚度25cm，梁端底板加厚至55cm。腹板中段厚度為45cm，梁端加厚至85cm，箱梁內(nèi)最大凈空高度145cm。梁端設(shè)橫隔墻，隔墻上進人孔凈高為90cm。其跨中截面尺寸如圖1.1： 　　梁體混凝土強度等級為C48，彈性模量為35GPa，一片(孔)梁混凝土體積為204.3m3。橋面防水層采用氯化聚乙烯防水卷材和聚氨脂防水涂料共同構(gòu)成的TQF-I型防水層，橋面保護層采用C38纖維混凝土。一片(孔)梁設(shè)計總重達567.1t。  　　三、箱梁模板 　　24m雙線整孔預(yù)制箱梁模板由底模、內(nèi)模、外側(cè)模和端模組成。內(nèi)模、外模、臺座總體布置見圖1.2。 　　(一)、制梁模板制造及安裝要求 　　模板應(yīng)具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，確保箱梁在施工過程中，各部位尺寸及預(yù)埋件的準確，并在多次反復(fù)使用下不產(chǎn)生影響梁體外形的剛度。模板的支撐必須支承在可靠的基礎(chǔ)上，做好基底的防水和防凍措施，模板及支撐的彈性壓縮和下沉度必須滿足設(shè)計要求。后張梁應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求及制梁的實際情況設(shè)置反拱。
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　　根據(jù)秦沈客運專線預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁技術(shù)條件和橋梁工程質(zhì)量檢驗評定標準規(guī)定的模板安裝允許偏差如下：  　　a、全長：±10mm； 　　b、高度：±5mm； 　　c、上翼緣(橋面板)內(nèi)外側(cè)偏離設(shè)計位置：+10mm，-5mm； 　　d、底板、頂板厚度：+10mm，0； 　　e、腹板厚度：+10mm，-5mm； 　　f、腹板中心偏離設(shè)計位置：10mm； 　　g、底板平整度(每米)：2mm； 　　h、模板垂直度(每米)：3mm； 　　I、相鄰模板錯臺：2mm； 　　j、模板表面平整度(2米)：3mm； 　　k、模板接縫處縫隙：≤1mm； 　　l、支座板位置處任意兩點高差：≤1mm； 　　m、四支座中心相對高差：≤2mm；  　　n、底板反拱度：±2mm； 　　o、端模預(yù)留孔道偏離設(shè)計位置：≤3mm。 　　(二)、底模 　　箱梁一次灌注混凝土重量達530多噸，加上梁體模板重達90多噸和每平方米1.5KN的施工荷載，底模每延米荷載達27噸以上。為使底模板剛度大且滿足受力均勻的要求，底模面板采用12mm厚的鋼板與槽鋼組成井字型整體焊接結(jié)構(gòu)，利用鋼結(jié)構(gòu)底橫梁將底模受力傳遞到臺座基礎(chǔ)。 　　井字型結(jié)構(gòu)分段制作，便于調(diào)整其平整度和底模的反拱度。底模的反拱設(shè)置根據(jù)底模的分段呈折線布置，同時為了將模板受力均勻地傳遞給基礎(chǔ)，采用了三點支撐的工字型底橫梁，與混凝土地基有效地結(jié)合成整體，既增加了底模的剛度，也增加了混凝土條形地基的橫向剛度，同時節(jié)約了鋼材的用量。橫梁的間距為800mm。底模板斷面見圖　　　　　1.3。底模與側(cè)模的密封采用燕尾橡膠條進行密封, 底模與端模的密封采用海綿橡膠條進行密封。 
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　　箱梁的梁高2m，上翼板懸挑寬度達3m，側(cè)模板同時承受灌注混凝土的側(cè)向壓力和上翼板混凝土的豎向壓力以及施工荷載。為保證混凝土的密實，還須在側(cè)模上設(shè)置振動器。 　　為保證梁體混凝土外側(cè)的平整和光滑，采用剛度較大的整體側(cè)模。側(cè)模由面板、面板加勁槽鋼、面板加勁立帶、側(cè)模支腿、調(diào)節(jié)支撐和調(diào)節(jié)拉桿組成。模板加勁立帶的設(shè)置，確保了側(cè)模雙向受力的剛度；面板加勁槽鋼的采用，節(jié)約了鋼材的用量，還增加了側(cè)模的縱向剛度；側(cè)模立腿的使用，改變了側(cè)模上翼的懸挑受力為簡支受力的受力方式。 　　考慮到側(cè)模剛度大，側(cè)模立腿受力不勻，為保證在上翼板混凝土灌注時側(cè)模不發(fā)生變形，增設(shè)立腿調(diào)節(jié)支撐和調(diào)節(jié)拉桿， 通過調(diào)節(jié)支撐來保證側(cè)模立腿的支撐高度，通過調(diào)節(jié)拉桿來對側(cè)模立腿預(yù)施荷載壓力，來保證側(cè)模在混凝土灌注施工時的雙向受力穩(wěn)定。外模結(jié)構(gòu)見圖1.4。 　　外側(cè)模板的分塊和安裝：  　　為減少模板拼裝時間，外側(cè)模兩端變截面4.3m段做成一段，中間16m作一節(jié)，不再拆除。只在梁體起吊前，將外側(cè)模立腿調(diào)節(jié)支撐松掉，模板向外略傾斜，使模板脫離梁體混凝土面。待梁體張拉、吊運后外側(cè)模復(fù)位，復(fù)位時不再用吊機，只需用立腿支撐調(diào)節(jié)，打緊鋼楔, 模板即安裝到位. 　　端部變截面4.3m段因梁體張拉壓縮，變截面模板須脫開混凝土面，以免造成梁體混凝土外觀克損，其方法是將橫梁上支承側(cè)模板的活動刀口鐵的銷軸抽掉，使活動刀口鐵向下轉(zhuǎn)動，即可使模板完全脫離梁體。模板復(fù)位只需用千斤頂將模板頂起，轉(zhuǎn)動活動刀口鐵，插上銷軸后模板落位，然后調(diào)節(jié)支腿高度，打緊鋼楔，模板即安裝到位。 　　側(cè)模面板端部采用刨光，使模板接縫密合。模板接縫外側(cè)用海綿橡膠條加木板條，木楔進行密封。 　　外模特點: 　　1、外側(cè)模采用了整體連接的方式（除兩端塊外），施工方便快捷。減少了側(cè)模之間的連接工作量，縮短了立模、拆模工序作業(yè)時間。避免了連接件易丟失的現(xiàn)象。 　　2、降低了工人的勞動強度，消除了原分塊模板縫易漏漿等質(zhì)量問題，因而改善了梁體外觀。 　　3、外側(cè)模立柱撐桿的使用，使立模、拆模更加方便，模板的垂直度、高度等調(diào)節(jié)更加快速，并精確度高。 　　4、采用了刀口鐵與鋼楔聯(lián)合組件，避免了跑模的問題。
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　　5、側(cè)模面兩端刨光，使模板之間的接縫均小于1mm，并且采用燕尾橡膠條和海綿橡膠條密封，使箱梁表面基本上沒有漏漿、接縫及錯臺。箱梁表面質(zhì)量較好。 　　(四)、內(nèi)模 　　24m箱梁的中間段箱室高度為1450mm，箱室凈寬卻達5500mm，箱頂混凝土高度達387mm，箱室底寬為4670mm；梁端箱口高度為900mm，梁端箱口凈寬為4070mm，箱室截面尺寸變化大，中間17.4m為等截面段，梁端3.6m段為變截面段，同時秦沈客運專線預(yù)制后張法箱形梁技術(shù)條件規(guī)定：模板的最大變形不大于2mm，箱梁底板、頂板厚度的誤差+10，0mm，腹板為+10，-5mm，因此給內(nèi)模制造和安裝帶來很大困難?，F(xiàn)場采用兩種內(nèi)模方案。 　　1、液壓式內(nèi)模 液壓式內(nèi)模有二種.一種是液壓整體收縮抽拔式內(nèi)模。其方案是設(shè)立內(nèi)?？v梁，把整個內(nèi)模按頂板和側(cè)模鉸接為三大塊或多塊，利用液壓頂伸縮完成內(nèi)模支模和拆模，利用整體內(nèi)模床來支撐內(nèi)模。它的優(yōu)點是：鋼模整體性好；整體剛度大；表面平整光潔；混凝土表面平整、美觀；容易保證梁體外觀尺寸；支模和拆模時可一次整體完成，減少勞動用工和減輕工人的勞動強度。其缺點是：由于精度高，帶來加工制造困難，用鋼量大，使用維修難度大，模板投資大，其箱體內(nèi)油頂設(shè)置多，難以保持同步運動，因而使內(nèi)模易變形，模板變形后難以修復(fù)；由于箱梁的兩端帶有隔墻，其整體內(nèi)模脫模時須完全折疊，造成內(nèi)模豎向剛度減小，移動時若支點不勻容易產(chǎn)生變形；因為箱室凈空低，加上內(nèi)模的油頂和支撐，減小了箱室的空間，給箱底混凝土灌注帶來困難；立模時，只能在臺座上完成，其工序時間較長。 　　 一種是分段液壓拼裝式內(nèi)模。其方式是不設(shè)內(nèi)模縱梁，按梁體的長度和箱室的變截面段把內(nèi)模分成數(shù)段，內(nèi)模的橫截面與整體內(nèi)模相同，頂板和側(cè)模鉸接為三大塊或多塊，采用可與內(nèi)模分離的液壓內(nèi)模車來完成內(nèi)模的支模和拆模。其優(yōu)點同液壓整體抽拔式內(nèi)模。因內(nèi)模縱向分段，解決了內(nèi)模折疊的豎向剛度問題，減少了內(nèi)?？v梁，但也產(chǎn)生了模板縱向拼接接縫多, 易錯臺，在灌注時受混凝土擠壓內(nèi)模變形大，容易產(chǎn)生箱梁內(nèi)箱尺寸誤差超標；還存在用鋼量大，生產(chǎn)人員增加，使用維修難度大，模板投資較大。同時，立模時其工序時間較長。 　　2、拼裝式內(nèi)模 　　工具式拼裝內(nèi)模：其方法是采用工字型斷面的鋼梁及節(jié)點板拼成環(huán)形骨架，以螺旋支撐桿組成穩(wěn)定的三角體系，消除環(huán)形骨架拼裝接點的微量變形；面板采用工具式鋼模板拼裝，在環(huán)形鋼結(jié)構(gòu)骨架上形成整體內(nèi)模。 　　拼裝式內(nèi)模安裝使用方法： 　　先拼裝骨架，后鋪設(shè)面板。骨架的拼裝精度直接影響內(nèi)模的整體精度。拼裝時控制好四個點的位置準確，上下兩條線互相平行即可保證骨架精度，為此，先特制了四種骨架的拼裝胎具。骨架分段吊運，對位好后，用正反絲桿調(diào)節(jié)骨架。這樣做的優(yōu)點：快速、方便、精度高。
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　　內(nèi)模拼裝在拼裝臺位上拼裝，拼裝臺位按箱梁底板變截面坡度設(shè)置相同高度的支承臺位，在臺位上首先固定相應(yīng)變截面位置的內(nèi)模骨架，以骨架來控制內(nèi)模橫截面的結(jié)構(gòu)尺寸，在骨架上拼裝工具式內(nèi)模板塊，以工具式內(nèi)模板塊來控制內(nèi)模的縱向尺寸，內(nèi)模采用一次拼裝，整體成形，用整體來保證內(nèi)模的剛度。在側(cè)模、梁體鋼筋、端模安裝完后，將內(nèi)模整體吊裝至制梁臺位安裝。內(nèi)模在臺座上的安裝對位：由兩臺10t門吊抬吊內(nèi)模至制梁臺位上，門吊初步對準臺位，內(nèi)模緩緩下落，當(dāng)內(nèi)?？煲轿粫r，吊鉤停止下落，檢查縱向及橫向位置，縱向以一端的端模為基準，調(diào)整另一端內(nèi)模安裝尺寸。橫向以一側(cè)側(cè)模為基準，對角進行調(diào)整，以保證精確對位。內(nèi)模與外側(cè)模的相對位置利用通風(fēng)孔穿M28螺栓拉結(jié)，以確保內(nèi)模與外模的相對位置不變。內(nèi)模在底模上的固定，利用預(yù)制的混凝土墊塊支承內(nèi)模，其墊塊中間預(yù)留孔洞以便穿螺栓，使內(nèi)模與底模連結(jié)防止內(nèi)模上浮。 　　拼裝內(nèi)模的特點： 　　模板在分塊上，考慮箱內(nèi)施工的勞動強度和結(jié)構(gòu)形式，把轉(zhuǎn)角處模板分塊減小，平、側(cè)面模板分塊的原則是，單塊重量不超過35Kg，分塊尺寸統(tǒng)一，可以互換。由此帶來制造加工快而且方便，鋼結(jié)構(gòu)用料少，造價低，便于梁體換型。拼裝式內(nèi)模制造費用低廉，只相當(dāng)于液壓式整體內(nèi)模的1/5～1/10。施工時可在臺座外拼裝成整體后吊運至制梁臺位整體安裝，占用臺座的工序時間短，容易維修。缺點是投入勞動力多，工人的勞動強度大。  　　與液壓內(nèi)模相比, 箱梁內(nèi)室表面接縫多，混凝土表面不太平整、不 太光滑。 　　(五)、箱梁模板安裝順序 　　箱梁的立模順序為：檢查、維修底模→安裝側(cè)模→安裝支座板→涂脫模劑→吊裝梁體鋼筋骨架→安裝端模→穿制孔膠管→吊裝內(nèi)模→吊裝橋面板鋼筋→吊裝橋面聯(lián)結(jié)系。 　　 四、立模注意事項 　　1、模板應(yīng)清理干凈，脫模劑應(yīng)涂刷均勻，不能漏刷或多涂。 　　2、模板的接縫應(yīng)平順，其錯臺不大于1mm，要嚴密不漏漿。 　　3、安裝底模時應(yīng)在底模上準確標出梁體的中軸線，并調(diào)整底模的反拱度。 　　4、安裝外模時，要保證箱梁底板、腹板及腹板的傾斜度、隔墻的尺寸誤差。 　　5、內(nèi)模安裝前，其內(nèi)模骨架要在固定的胎模上校正。 　　 五、結(jié)尾： 　　中鐵大橋局谷城橋梁廠月牙河梁場，外側(cè)模采用兩端塊加中間16m整段。內(nèi)側(cè)模全部采用拼裝式內(nèi)模，通過319孔箱梁生產(chǎn)實踐的檢驗，使用效果良好。梁體外表面光滑、平整，顏色基本一致；內(nèi)模節(jié)省投資約70萬/套。并且生產(chǎn)周期快，曾創(chuàng)造了3天生產(chǎn)5孔梁的最高記錄。提前一個月完成了全部生產(chǎn)任務(wù)，為秦沈客運專線早日完成作出了貢獻。