浅析变截面节段梁预制模板的设计

浅析变截面节段梁预制模板的设计

张延军 【 1 】 郭凯 【 2 】 张国学 【 3 】 周剑 【 4 】 李小军 【 5 】 张志超 【 6 】

山东淄博环宇桥梁模板有限公司 【 1 】【 2 】【 4 】 西安德信北路建设工程有限公司 【 3 】 中铁建安工程设计院有限公司 【 5 】 陕西虹程钢结构工程有限公司 【 6 】

摘要：本文依托《南京至句容城际轨道交通工程--悬拼连续U梁》预制模板的设计过程中，形成了针对变截面节段预制梁模板设计理念,通过本工程顺利验收，更加充分的体现了本设计的推广价值。

关键词：结合截面，变截面，节段梁模板

随着现代化施工技术的发展，混凝土节段预制梁采用模块化设计、工厂化施工、规范化建设，使施工更便捷，降低了施工现场环境控制的因素。短线法施工^[1]能更好的控制梁体的平面曲线、立面曲线及梁体的截面变化等设计因素，适应国家现代化规划要求，从而得到了长足的发展。

本文依托《南京至句容城际轨道交通工程--悬拼连续U梁》预制模板的设计过程中，形成了针对变截面节段预制梁模板设计理念,通过本工程顺利验收，更加充分的体现了本设计的推广价值。

1、依托项目概述

该工程为30.5+50+30m连续U型与多箱型结合截面，全宽10.88m，主要由箱梁结构+U型护栏板共同组成^[2]；其中：3.0m节段24节，2.9m节段4节，边跨现浇段2节，中跨现浇段2节，全桥设置了7道0.2m湿接缝。（见图1，图2）

图1 U型节段梁立面图

图2 U型节段梁断面图

2、模板设计原则

预制梁要求精度高，对钢模板制作精度也提出了更高的要求。模板设计时需考虑以下几点要求：

1）设计时考虑模板的刚度、强度、稳定性满足《钢结构设计标准》^[3]要求。

2）考虑模板的远程运输及组拼精度，要求模板安装方便，便于尺寸控制。

3）考虑模板成型效果，对于异型拐角处要设置好脱模倒角，要求顺滑。特别注意端模剪力键、外模滴水槽等位置的脱模。

4）根据脱模荷载，设置好脱模液压油缸，做到省力易操作，从而降低工人的施工强度。

5）U型断面随着梁段变化，其腹板高度亦随着变化，则模板要做到可调整，满足预拱度要求。

以上为U型与多箱型结合变截面模板的设计原则，在满足规范要求的前提下，利用madis软件力学建模计算，做到模板设计的优化。

3、模板体系构成

3.1总体配置情况

整套模板系统由以下部分组成（见图3、图4）。

1）侧模模板：按照最大梁段长度设计，数量配置1套。

2）内模模板：数量配置1套，包括可纵向移动的门型桁架梁。

3）底模模板：数量配置3套，满足预制梁养护周期要求。

4）端模模板：固定端模1套，活动端模1套。

5）底模台车：配置1套。

图3 U型节段梁模板装配图

图4 U型节段梁模板现场应用图

3.2节段梁分部模板设计特点

1）侧模模板：侧模模板采用8mm钢板和型钢组焊而成。侧模面板与侧模架采用螺栓连接，形成一个整体；通过侧模架底部铰座与地面固定。侧模模板采用液压油缸来实现模板的拆模和合模状态，减少了劳动强度，提高了操作便捷度。

由于侧模高度变化，1#-4#梁段采用侧模包底模施工思路，5#-7#梁段采用底模与侧模对接思路，箱梁腹板高度按照最高梁段设计。

内模模板：内模模板通过液压系统实现自动脱模；行走设置门型桁架梁，通过madis力学建模（见图5、见图6），设置预拱度，控制构件挠度变形，采用电磁遥控装置，远程控制模板行走定位。

图5 内模门型桁架梁madis建模应力图

图6 内模门型桁架梁madis建模位移图

内模模板脱模顺序：拆除内模模板支撑构件→ 内模侧板收起→内模模板移至固定端模侧 。内模模板就位过程，依照上续流程逆向操作（见图7）。

图7 内模模板断面设计图

3）底模模板及底模台车：

底板模板标高调整通过底模支撑杆件实现，底模模板增设加宽段。

底模台车竖向方向设置4台液压千斤顶；旋转及水平方向各设置2台液压千斤顶，用于底模模板和匹配梁段的三维姿态调整。 底模台车行走设置液压爬行系统。整套液压系统均设置电磁阀组，安全距离外控制匹配梁姿态的调整，保证操作人员的安全。（见图8）

图8 底模台车加工成型图

4） 端模模板：在整个模板系统中，固定端模的加工及安装精度要求最高，安装固定端模时必须注意以下几点：

a）端模模面与待浇梁段中轴线垂直，且在竖向保持铅直。

b）端模上翼缘要进行标高检测，确保其水平度。

c）端模支撑必须牢固，模板自身具有足够的刚度。

d）固定端模和活动端模上部及中腔均设计了对拉系统。

e）端模配合两座测量塔调整尺寸，梁体线型控制采用六点坐标计算^【3】。

3.3工程应用亮点

1）机械程度高，易操作。模板在设计时考虑了侧模、内模、底模台车系统的液压远程控制，对模板操作做了集成处理，对工人操作要求专业低，点击控制按钮就可完成梁体的姿态调整。

2）节省人工，经前期调研采用传统节段梁预制工艺需要10个人操作，采用此模板仅需要3个人操作。

3）预制效率高，采用传统节段梁模板，自节段梁端模调整至匹配梁安装到位需要14h，采用该模板需要2h便可完成。

4）控制精度高，国内节段梁控制精度不超过2mm，该模板通过定位销结构，精度控制在1mm范围内。

4、结论

此工程为国内应用新型专利产品，设计时速为120km/h的城际轨道交通工程。应用新型节段梁模板技术，较传统施工工艺节约了15%的施工成本。为国内开展大跨度连续梁项目起到启明星的作用。

参考文献：

【1】蒋海里. 三腹板预制 U 形节段梁高精度模板体系研究 .上海公路桥梁（集团）有限公司.文章编号：1009-7716（2020）09-0123-04

【2】北京城建设计发展集团股份有限公司.南京至句容城际轨道交通工程--悬拼连续U梁

【3】《钢结构设计标准》GB50017－2017

【4】申兆繁.广州地铁4号线节段拼装梁设计.中铁工程设计咨询集团有限公司.文章编号：1004-2954（2008）08-0046-03

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