黃抒琳

摘 要：組合鋼模板目前在水利水電建設(shè)中的通用性較強(qiáng)，為了加快施工速度，提高混凝土表面質(zhì)量，采用大面板、模板豎拼裝的形式，通過對(duì)組合鋼模板體系的優(yōu)化來保證模板在力學(xué)結(jié)構(gòu)上的要求。

關(guān)鍵詞：組合鋼模板；水利水電施工；優(yōu)化

1. 概述

模板工程在水利水電建筑現(xiàn)澆混凝土工程中占有重要的位置，費(fèi)用約占混凝土總造價(jià)的15～20％。近幾年來，模板工程有了很大的變化，對(duì)加快水利水電建設(shè)施工速度、保證施工質(zhì)量、節(jié)約木材和降低模板成本，均起到了很大的作用。隨著我國水利水電建筑的不斷發(fā)展，對(duì)工程質(zhì)量要求越來越高，一方面混凝土工程要具有優(yōu)良的內(nèi)部質(zhì)量，另一方面混凝土表面要整潔、光滑美觀，這對(duì)模板技術(shù)提出了更高的要求。

組合鋼模板在模板的工具化、定型化方面的的通用性較強(qiáng)，是目前使用較廣泛的一種通用性組合模板。組合鋼模板的部件主要由鋼模板、連接件和支承件三部分組成，平面模板的規(guī)格最大尺寸為300mm×1500mm×55mm。為了使水利水電工程能高質(zhì)量、高速度、高效率地完成，我們?cè)趯?shí)踐采用的組合鋼模板體系改變傳統(tǒng)體系的做法，采取大面板（600mm×1500mm×55mm）、模板豎拼裝的形式。這種做法在混凝土外觀上取得了較好的效果，但在力學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)部上存在欠缺的地方。為了使大面板模板具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能夠承受新澆混凝土的重量和側(cè)壓力，以及各種施工荷載，需要對(duì)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2. 組合鋼模板體系的優(yōu)化

2.1 支承系統(tǒng)的鋼楞用雙拼方鋼(2□80mm×40mm×2.0mm)代替雙拼圓鋼管(2φ48mm×3.5mm)

支承系統(tǒng)中的鋼楞主要用于支承鋼模板并加強(qiáng)其整體剛度。內(nèi)鋼楞與鋼模板的長(zhǎng)度方向相垂直，直接承受鋼模板傳來的荷載，外鋼楞與內(nèi)鋼楞垂直，承受內(nèi)鋼楞傳來的荷載。鋼楞的選擇直接影響到整個(gè)體系性能，下面將這兩者的規(guī)格和力學(xué)性能列于表1。

表1

從表1我們可以得出這樣的結(jié)論：

1. 從技術(shù)角度看，雙拼方鋼的截面慣性矩I 和截面最小抵抗矩W 均大于雙拼圓鋼管；

2. 從經(jīng)濟(jì)角度看，雙拼方鋼每米重量比雙拼圓鋼管輕；

3. 從施工角度看，雙拼方鋼重量輕有利于高空作業(yè)，同時(shí)由于剛度好不易發(fā)生彎曲變形。

通過上面的比較，我們認(rèn)為雙拼方鋼(2□80mm×40mm×2.0mm)優(yōu)于雙拼圓鋼管(2φ48mm×3.5mm)。

雙拼方鋼拼接時(shí)拼縫不能太寬，若拼縫太寬，則由于孔口應(yīng)力集中區(qū)加大會(huì)影響螺栓墊片強(qiáng)度的正常發(fā)揮，造成螺栓墊片凹陷變形，致使模板變形破壞，造成工程事故。目前普遍采用規(guī)格為100mm×80mm×10mm的鋼墊片，螺栓直徑為φ16mm。這樣拼縫寬比16mm稍大即可，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用φ20mm的鋼筋來進(jìn)行拼接。

2.2 對(duì)拉螺栓位置的優(yōu)化選擇

對(duì)拉螺栓的作用是連接內(nèi)、外模板，保持內(nèi)、外模板的間距，承受新澆混凝土的側(cè)壓力和其他荷載，使模板具有足夠的剛度和強(qiáng)度。對(duì)拉螺栓位置的布置直接影響到組合鋼模板體系中各種材料性能的發(fā)揮，我們?cè)诓贾脮r(shí)既要做到技術(shù)上可行，同時(shí)又節(jié)省材料降低成本。

根據(jù)力學(xué)模型的計(jì)算的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，對(duì)拉螺栓的豎向位置宜布置在距離每塊模板上邊和下邊各350mm的地方，橫向螺栓位置間距為1200mm，如圖1為優(yōu)化后的平面模板簡(jiǎn)圖。這樣布置使模板的整體力學(xué)性能得到充分的發(fā)揮，而且能使壓力均勻分布，體系整體受力效果較好；由于橫向間距比現(xiàn)有間距600mm增大一倍，可以節(jié)省一半的對(duì)拉螺栓和一半的外鋼楞，同時(shí)簡(jiǎn)化施工，加快了工程進(jìn)度。

2.3 扁鐵代替穿墻部分螺栓

對(duì)拉螺栓穿過模板，一方面給拆模帶來困難，后期螺栓的割除切補(bǔ)也極不方便，費(fèi)時(shí)費(fèi)工；另一方面還會(huì)給混凝土面留下“疤痕”，影響外觀。

用扁鐵代替穿墻部分螺栓可以克服以上的不利影響，扁鐵的規(guī)格常用40mm×200mm×3.0mm。它夾在模板的拼縫中，經(jīng)砂輪深層割除，高強(qiáng)混凝土修補(bǔ)后隱藏在板縫中還會(huì)留下任何明顯痕跡，給混凝土的外觀帶來較好的效果。

2.4 組合鋼模板體系的優(yōu)化計(jì)算

下面對(duì)圖1進(jìn)行力學(xué)分析，驗(yàn)證其可行性。

2.4.1內(nèi)鋼楞（2□80mm×40mm×2.0mm）的結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.4.1.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

（1） 荷載計(jì)算

新澆混凝土側(cè)壓力F1＝24.73KN/m2

混凝土傾倒產(chǎn)生的側(cè)壓力F2＝2.8KN/m2

側(cè)壓力合力F＝F1＋F2＝27.53 KN/m2

如圖1，每一單元內(nèi)鋼楞承受來自1200mm×750mm鋼模板傳來的側(cè)壓力，將F轉(zhuǎn)化為對(duì)內(nèi)鋼楞的均布荷載（調(diào)整系數(shù)取0.85）：

q＝0.85×27.53×0.75＝17.55 KN/m

（2）強(qiáng)度驗(yàn)算

跨中彎矩M＝ql2＝×17.55×1.22＝3.16×106 N·mm

由表1，內(nèi)鋼楞的截面最小抵抗矩 Wx＝18.56×103 mm3

內(nèi)鋼楞的最大應(yīng)力＝ ＝169.72N/mm2＜［ ］=210N/mm2滿足強(qiáng)度要求。

2.4.1.2剛度驗(yàn)算

這里只需驗(yàn)算鋼模板的剛度。

荷載q＝0.85×24.73＝21.02KN/m

慣性矩Ix＝2×26.97×104mm4

彈性模量E＝2.1×105 N/mm2

撓度＝ = ＝0.313mm

＜［ ］＝1.5mm

滿足剛度要求。

2.4.2外鋼楞與內(nèi)鋼楞同一規(guī)格，支座的最大反力為：

Rmax＝0.85×27.53×1.2×0.75＝21.06KN

2.4.3對(duì)拉螺栓選用?椎16mm圓鋼，其容許拉力為24.5KN，大于21.06KN，所以?椎16mm圓鋼能滿足體系對(duì)拉螺栓的要求。

通過計(jì)算，優(yōu)化后的組合鋼模板體系是可行的。

4. 施工注意事項(xiàng)

優(yōu)化后的組合鋼模板體系在制作和施工時(shí)除了要符合國家標(biāo)準(zhǔn)《組合鋼模板技術(shù)規(guī)范》外，還要注意以下事項(xiàng)：

（1）雙拼方鋼的長(zhǎng)度以3m～4m為最佳，適當(dāng)情況下也可稍稍加長(zhǎng)，拼接時(shí)一定分注意連接鋼筋與方鋼的焊接質(zhì)量；

（2） 模板提升時(shí)，上、下層外鋼楞間必須有足夠的搭接長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度約50cm。否則，應(yīng)設(shè)置短鋼楞以保證其整體剛度；

（3） 由于扁鐵較薄，在螺栓和扁鐵焊接時(shí)，一定要注意調(diào)節(jié)好焊接電流的大小，各項(xiàng)指標(biāo)均要達(dá)到規(guī)范要求，其焊接長(zhǎng)度不得小于50cm。對(duì)有防滲要求的結(jié)構(gòu)必須在螺栓上設(shè)置截水環(huán)。

5． 結(jié)語

采用大模板、模板豎拼裝的形式可以加快施工速度，提高混凝土的外觀質(zhì)量，通過對(duì)組合鋼模板體系的優(yōu)化能保證混凝土的內(nèi)部質(zhì)量。

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