王軍管昱華中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

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大噸位非對稱預制箱梁模板設計制造及施工技術研究

王軍管昱華
中鐵二局集團新運工程有限公司（610031）

摘要:結合某高速公路項目，對于非對稱大噸位預制箱梁施工的底模、外側模、液壓內模、端模結構設計方案和制造施工技術進行了詳細的介紹，可供類似工程參考借鑒。

關鍵詞:大噸位;預制箱梁;模板設計;施工技術

1工程概況

1.1箱梁結構設計簡介

某高速公路采用大噸位非對稱，預制箱梁采用單箱單室截面，預制梁頂寬12.45 m，底寬4.55 m，箱梁底板保持水平，頂板設計成2%的橫坡，內、外側腹板高度不同，內側腹板高于外側腹板。預制梁采用內外懸臂不等的不對稱截面，外側懸臂3.8 m，內側懸臂1.7 m。箱梁結構特點是:箱內齒塊多，腹板為斜腹板，35 m預制箱梁典型斷面如圖1所示。

1.2模型設計制造施工特點及難點

1）箱梁跨徑長度有35 m、32.5 m、30 m、27.5 m四種，均有中、邊跨箱梁和左、右幅之分，每聯(lián)預制箱梁邊跨還有前、后端之分。受場地及工期限制，制梁臺座及模型需考慮共用性。

2）箱梁內箱頂、底板錨固齒塊對內模整體液壓設計及后期施工造成困難。

3）橋面橫坡通過腹板調整，箱梁兩側腹板不等高，內箱不對稱，左右幅箱梁內模不通用。

4）邊梁非連續(xù)端與連續(xù)端結構不一致，非連續(xù)端梁端1.3 m范圍內懸臂有加厚、內外端橫梁與梁體一同預制，非連續(xù)端孔口段內模只能采用人工安裝，施工難度大。

2模板系統(tǒng)結構設計與制造

圖1 35 m典型邊跨立面圖

2.1模板設計思路

模板設計按照施工方便、結構簡單、經濟合理的原則，根據預制箱梁結構設計的形狀和特點，模板設計分為底模、側模、內模及端模四部分進行，采用底側模焊接連接,底模、側模、內模包端模的組合方式。內模采用單元節(jié)段式液壓系統(tǒng)、折臂收縮、輪下軌上的設計理念，外模設計采用整體式、高剛度的外模，減小維修量。

圖3變截面斷面圖

2.2底模系統(tǒng)結構設計

底模由端節(jié)和通用節(jié)組成。為便于端模的安裝加固，底模長度設計比箱梁長。邊跨底模共用非連續(xù)端，另一端調整端模位置進行預制梁變跨，實現(xiàn)不同長度的箱梁預制。中跨底模一端為共用端,另一端調整端模位置可共用預制不同長度的箱梁。

底模板通過橫向扁擔梁支撐在制梁臺位上。模板采用22#B槽鋼及12#槽鋼焊接成網狀骨架，骨架上面貼焊10 mm熱軋鋼板制成。扁擔梁使用22#B雙槽鋼背面組焊而成,在扁擔梁兩側設置預留孔,待側模安裝到位后，用螺絲使底、側模連接，之后焊接為整體模板。底模板上設置預留孔，內模支架與底模采用螺絲連接。底模結構安裝如圖4所示。

邊跨底模在非連續(xù)端按支座設計位置設置可裝卸活動式預留孔,以安裝有坡度的支座預埋鋼板。預留孔四周鑲填橡膠板，避免箱梁在預、初張拉時損傷箱梁混凝土。

2.3側模系統(tǒng)結構設計

側模設計以剛度控制為主,并有一定富余量。由于受橋面橫坡的影響，外側模分高、底邊。高、底邊模板除傾斜角度有所區(qū)別外,其余結構基本相同，如圖5所示。

圖5底側模安裝結構圖

圖4底模結構安裝圖

側模面板選用8 mm鋼板，橫框由角鋼和12 mm鋼板組成，豎框選用12 mm鋼板，橫肋選用12#槽鋼，豎肋選用8 mm鋼板，模架由12#、14#工字鋼焊接而成。側模與底模通過螺栓連接后焊接成整體，如圖6所示。

箱梁兩側翼緣板處均安裝梳型板，長懸臂側預留出橫向管道位置、護欄鋼筋。短懸臂側預留出橫向管道位置、濕接縫鋼筋。

圖6底側模連接示意圖

2.4內模系統(tǒng)結構設計

箱梁內模系統(tǒng)結構采用單元節(jié)段液壓臺車內模，內模板采用大塊鋼模組拼結構。為滿足不同跨徑要求，內模長度按35 m設計，各跨徑箱梁僅中間通用節(jié)長度不一致。35 m箱梁中間通用節(jié)共13.5 m，由5 m節(jié)、2.5 m×2節(jié)、1.75 m×2節(jié)組成。通過抽換中間不同長度的通用節(jié)，滿足不同跨徑要求。由于每種跨徑均有邊跨、中跨之分，中跨兩端均為連續(xù)端。邊跨一端為連續(xù)端，另一端為伸縮端，伸縮端設有內隔梁。為了通用，兩端均設計成連續(xù)端，伸縮端可以調換模板，滿足邊跨、中跨的預制要求。

內模主要由模板系統(tǒng)、內模車、走行系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等組成。

2.4.1模板系統(tǒng)結構設計

內模系統(tǒng)分為通用節(jié)段，A齒板節(jié)段，B齒板節(jié)段，C、D齒板節(jié)段及端口節(jié)段。

1）通用節(jié)段

不同跨徑的預制箱梁僅中間長度不一致，截面尺寸完全相同，僅調整中間段長度。中間標準截面段采用全液壓收、支內模，如圖7所示。

圖7內模通用節(jié)支模狀態(tài)圖

2）齒板A、B節(jié)段

齒板A、B節(jié)段內模單獨液壓收支，下角模采用人工收支。為了滿足液壓收支模板，在腹板處采用了三角補塊，三角補塊人工組拆，如圖8所示。為了滿足連續(xù)端、非連續(xù)端的共用要求，在內模齒板A、齒板B處設計成活動式填塊。預制連續(xù)端時，去掉填塊，形成齒板。預制非連續(xù)端時，安裝上填塊，沒有齒板形成。

圖8內模A、B齒塊支模狀態(tài)

3）齒板C、D節(jié)段

齒塊C、齒塊D位于同一斷面上。

齒板C處于兩個漸變節(jié)段上，頂側板采用液壓收支，其他部分采用人工組拆。其吊裝孔部分為整體，保證吊裝孔的底部平整度。齒板C設計有活動式填塊，預制連續(xù)端時，去掉填塊形成齒板，非連續(xù)端，安裝上填塊，沒有齒板形成。C、D齒塊支模狀態(tài)如圖9所示。

圖9內模C、D齒塊支模狀態(tài)

齒板D為箱梁底板齒板。連續(xù)端有齒板，非連續(xù)端沒有齒板。連續(xù)端、非連續(xù)端單獨制作。預制連續(xù)端時，安裝齒板D的模板。預制非連續(xù)端時，去掉齒板D的模板，安裝非連續(xù)端的下角模，兩者均采用組合鋼模板，人工組拆。

4）端口模板

端口模板分為連續(xù)端口模板和非連續(xù)端口模板，端口段單獨分節(jié)段制造，連續(xù)端、非連續(xù)段可組拆互換。連續(xù)端口模板采用液壓收、支模板。非連續(xù)端口由于有內端橫隔梁,采用組合鋼模板人工組拆。端橫隔梁如圖10所示。

2.4.2內模車設計

內模車支撐整個內模的重量，采用輪下軌上結構。車架底部設有軌道，內模出、入梁的內腔時，軌道沿支撐滾輪縱向移動。調節(jié)支撐作用于內模車上，平衡澆注混凝土時兩側產生的側壓力。主油缸固定在內模車上，保證內模整體升降。內模走行靠外部卷揚機拖拉。

2.4.3支撐系統(tǒng)結構設計

支撐系統(tǒng)包括模板支撐桿和內模車主油缸支撐。模板支撐主要是支撐時調節(jié)模板的位置，澆筑時平衡混凝土對模板產生的側壓力。拆模時首先拆除模板支撐桿，再收內模車液壓主油缸支撐。內模車支撐整個內模重量，支撐設有滾輪保證模板輕松行走。

2.4.4液壓系統(tǒng)設計

液壓內模的液壓系統(tǒng)為獨立的系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括液壓油缸、泵站、控制閥及管路等，為內模收支提供動力。

2.5端模系統(tǒng)結構設計

端模系統(tǒng)結構設計時，除考慮強度、剛度要求外，還需特別考慮以下幾個方面:一是安裝和拆卸方便；二是分塊與其他模板、工序施工的配合，要考慮到其他模板和預埋件的安裝誤差；三是加固方式必須考慮與側模、底模、內模栓連成整體；四是確保預應力孔道、鋼筋的位置尺寸要準確。

端模面板選用10 mm鋼板，在與側模連接的位置加設8 mm補強板，用螺栓與側模連接。

2.5.1非連續(xù)端端模

非連續(xù)端端模由兩側翼緣板堵板和中間堵板組成，三塊堵板采用螺栓連接，如圖11所示。

1）兩側翼緣板堵板與中間堵板接縫處設為斜口，脫模時可單塊拆除。

2）錨盆用螺栓連接在端模上，根據預制不同跨徑的箱梁進行更換。

圖10端橫隔梁模板圖

圖11非連續(xù)端端模結構圖

圖12連續(xù)端端模結構圖

2.5.2連續(xù)端端模

連續(xù)端端模由頂部角鋼、兩側翼緣板堵板、中間堵板和底部角鋼組成，各部件間均采用螺栓連接，如圖12所示。

1）頂部角鋼在梁端預留鋼筋位置開槽口，共分為8節(jié)，方便人工裝拆。

2）兩側翼緣板堵板脫模時可單塊拆除。

3）中間堵板在梁端預留鋼筋位置開孔，保證預留鋼筋設置齊全，位置正確。為了便于混凝土堵漏，在鋼筋預留孔處焊接長5 cm、比鋼筋直徑大2 cm的鋼管。錨盆用螺栓連接在端模上，根據預制不同跨徑的箱梁進行更換。

4）底部角鋼在梁端預留鋼筋位置開槽口，與中間堵板螺栓連接。

3模板的安裝

鋼模板安裝前，做好各項準備和機具檢查工作。模板及配件應按規(guī)格數(shù)量逐項清點，并檢查模板的加工質量及幾何尺寸。檢查合格后，工作板面應涂刷脫模劑，其余地方必須除銹后涂刷防銹漆。檢查吊裝模型使用的吊具、穿銷及鋼絲繩是否安全齊備，檢查模板安裝前所需的各類聯(lián)接件、緊固件是否安全。

1）底模安裝

制梁臺座基礎驗收合格后即可安裝底模，從中部向兩端分塊安裝，根據預留反拱值設置反拱。每片箱梁吊離臺座后應及時復核底模標高、全長和反拱偏差。

2）側模安裝

側模采用分節(jié)焊接組裝方式，然后在配套底模上安裝就位，將焊縫磨平使模型側面形成一個無縫平面。側模細調時采用螺旋撐桿交替頂升就位，側模下緣與底模必須密貼，且焊接成整體。側模上設有走行道板和欄桿，保證施工安全。

3）內模安裝

在主筋安裝到位后進行內模安裝。首先在內模臺位上分節(jié)整修好，然后拼裝成整體，驗收合格后整體吊裝；待內模就位時，應重點控制好內模中心位置和頂面高程，支撐螺旋桿旋轉受力，以確保內模穩(wěn)定。

4）端模安裝

端模采用龍門吊配合人工安裝，由于受內模安裝、預應力管道、預留鋼筋定位等方面的影響，端模應在頂板鋼筋及內模安裝到位后進行安裝。安裝過程中重點控制端模中線和底模中線重合以及保證梁體高度和設計垂直度，端模與底模、側模采用螺栓連接。

4結語

這里系統(tǒng)完整的介紹了預制箱梁全套模板設計方案及特點，以及模板安裝工藝，通過預制箱梁規(guī)?；a，驗證了該方案及工藝均達到了預期效果，可供類似工程參考借鑒。

參考文獻:

[1] JTG/TF 50- 2011,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[2] JTGF 80/1- 2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].