T 梁翼緣橫坡可調節式活動模板研究與應用

萬飛，滕正偉，張慶明，呂國軍

（1 重慶交通建設（集團）有限責任公司，重慶 401122；2 重慶路投科技有限公司，重慶 401147）

隨著工程建設的推進，大型橋梁或者城市高架軌道交通結構大量增加，建設規模的不斷擴大，各種新穎、奇特的梁體結構設計相繼出現，其施工難度逐步增大，因此作為整個工程最基礎也是最重要的受力部分——梁體的施工質量就越來越不易控制，對模板工程的要求也越來越苛刻，越來越精細[1-5]。工程梁體結構主要受鋼筋、模板及混凝土3 個主要因素影響，其中模板工程是質量保障的首要環節。特別是模板的制作與安裝質量，對于構件的外觀、尺寸精度、結構性能起到非常重要的作用，并且制約工期進度和施工安全。

目前現澆T 梁模板工程中，傳統的T 梁定型鋼模板體系通過剛性約束原理進行制作、安裝，若梁體翼緣板處橫坡截面尺寸漸變，則需要多套模板進行安裝制作，且會占用大量施工場地[6-8]。

傳統T 梁定型鋼模板本身自重大，造價高，需要垂直運輸設備吊運，費工費時[9-11]。因此，提出一種T 梁翼緣橫坡可調節式活動模板，通過調節T 梁翼緣板處橫坡來適應不同外形及結構的T 梁施工，有效控制施工成本，提高工作效率。

這種特殊鋼質模板總體形式與傳統定型鋼模板無明顯差異，但通過優化連接結構，翼緣板處模板與側模板之間的活動鉸連接，配合可調螺桿的支撐，采用刻度計，實現T 梁翼緣板處橫坡的自由、精準調節。施工工藝與傳統固定模板差異小，使用方便，能有效保證梁體成型質量[12-13]。

1 可調節橫坡模板工藝原理

該工藝通過制作一套采用活動鉸連接的翼緣模板與側模板，其中活動鉸為滿足受力要求的商品化構件，焊接在側模和翼緣板底板上，形成可轉動的整體。待側模板垂直安裝后，翼緣模板即可按T 梁翼緣板設計坡度進行調節；翼緣模板底部采用可調螺桿進行支撐，可調螺桿設置于模板外側最上層支撐橫桿上，螺桿頂部與翼緣模板底部連接，采用螺栓錨固；支撐橫桿采用鋼墊板錨固于支撐立柱與側模板外側，從而形成一套完整穩固的模板支撐體系。如圖1、圖2 所示。

圖2 T 梁翼緣板可調式模板構造詳細構造斷面圖

模板支撐立柱上設置刻度計，有效保證可調螺桿調節翼緣模板橫坡坡度的統一性。橫隔板處的側模板與T 梁翼緣模板連接處采用特殊設計扣接形式，因調整翼緣板模板橫坡時留下的空隙處可用膠布進行橫向封堵，進一步保證T 梁梁體外觀整體的流線性。如圖3、圖4 所示。

圖3 橫隔板處可調式模板斷面圖

圖4 橫隔板處可調式模板(A-A)斷面圖

2 可調式支撐架性能研究

2.1 數值模型及荷載工況

模板支撐架的豎桿為10#槽鋼，橫桿及斜桿為8#槽鋼，可調節螺桿為φ16絲桿，材料均為Q235 鋼材。建立有限元模型，對每一榀支撐架的受力機理進行數值分析，為工程應用提出理論支撐。采用MIDAS CIVIL 建立有限元模型，豎桿、斜桿、螺桿均采用梁單元，活動鉸位置釋放梁單元剛度形成鉸接，如圖5 所示。

圖5 可調式支撐架有限元模型

施工恒載為現澆混凝土和模板系統自重?，F澆混凝土荷載按翼緣板厚度0.2～0.4 m 計算，模板系統自重由軟件計算。施工活載為施工人員、材料、設備等施工荷載，取2.0 kN/m2；振搗混凝土產生的荷載取2.0 kN/m2；澆筑混凝土產生的沖擊荷載取2.0 kN/m2。根據規范，恒載的組合系數取1.3，活載的組合系數取1.5，采用均布荷載的形式施加于可調節坡度的頂部活動橫梁。

2.2 模板系統受力性能分析

經數值計算分析，模板支撐架受力和變形分布見圖6 所示。

圖6 模板支撐架應力及變形圖

可以看出，模板支撐架承受最大應力位于外側螺桿，為38 MPa，立桿最大受力為18 MPa，橫桿最大受力為23 MPa，模板桿件的承載能力均滿足要求。支撐架最大變形為0.14 mm，變形較小。所以，該可調式活動模板支撐架滿足使用要求?；顒鱼q內力為22.4 kN，采購活動鉸商品時，考慮連接點應力集中因素，建議活動鉸承載力不小于45 kN。在設計可調節式活動模板時，應經計算后確定主要承載構件的材料型號。

3 模板安裝要點

1）T 梁模板在工廠加工完成后運送至現場，施工時進行現場組拼成型。所有鋼模在正式使用之前都需進行打磨、拋光處理，并洗凈除銹。然后用潔凈的海綿將模板表面的水分擦干，均勻涂抹脫模劑[14-15]。

2）安裝T 梁底模時必須控制好標高與底模面板水平控制。為滿足底模板受力均勻的要求，底模面板采用12 mm 厚鋼板與8#槽鋼組成井字形整體焊接結構，利用鋼結構底橫梁將底模受力傳遞到臺座基礎。井字形結構分段制作，便于調整其平整度和底模的反拱度。同時為了將模板受力均勻地傳遞給基礎，采用了三點支撐的工字型底橫梁，與混凝土地基有效地結合成整體，既增加了底模的剛度，也增加了混凝土條形基礎的橫向剛度，同時節約了鋼材的用量，橫梁的間距為800 mm。

3）安裝側T 梁模板，使用小門吊將模板轉運到位，然后配合人工進行安裝。模板塊件之間的拼縫處用雙面海綿膠整齊粘貼，雙面海綿膠表面不褶皺、無遺漏，保證澆筑時不漏漿。雙面海綿膠露出模板表面的部分用小刀刮平，保證模板拼縫處混凝土外觀平整光潔。模板塊件間連接用M16 螺栓連接，外側模板由設置在頂部和下部2 排φ25 mm 拉桿對拉固定。上排拉桿設置再外側模板的豎向肋上端，下層拉桿間距為50 cm，通過臺座預留孔設置。

4）T 梁側模從一端開始支立，一片吊立就位后用木楔支墊初步定位，然后吊裝對面一側的側模，依次安裝拉桿，找好上口尺寸及垂直度，接著安裝相鄰的一片模板，在梁底座穿入拉桿，通過夾板將側模與梁底模緊貼，與底座聯成一整體，模板頂部用拉桿拉緊，并通過設置在模板下面的對口楔進行微調，保證模板精確定位。

5）T 梁模板支撐橫桿，立柱以及支撐肋等槽鋼、方通等鋼結構材料必須按《鋼結構焊接規范》GB 50661 嚴格進行焊接。

6）預制T 梁頂板按照不同墩位的設計調整橫坡及邊梁翼緣板寬度。澆筑混凝土前，根據預制T 梁的類型調整模板高度，T梁模板的翼緣板通過可調螺桿，配合支撐立柱上的刻度計觀測把控，進行對翼緣板橫坡設計的準確設置。

7）橫隔板面板頂部與翼緣板模板扣接，因翼緣板橫坡的調整而造成的接扣空隙處可采用膠帶進行密封，可避免漏漿與橫隔板澆筑成型后脫模而留下的凸點。

4 應用案例分析

4.1 工程概況

重慶奉節到湖北建始（奉建高速）TJ07 標施工中，T 梁斷面根據路線設計要求，翼緣板橫坡有變化。預制T 梁共計1 141 片，均為后張拉法施工。T 梁采用預制場集中預制，預制場設在廟宇服務區內，占地29 畝。由于橋面橫坡變化，T 梁模板的施工技術對預制T 梁的施工質量起著決定性的作用，故采用可調節式活動鋼模板澆筑。鋼模安裝見圖7 所示。

圖7 可調式活動模板安裝現場

4.2 模板精度影響因素及控制要點

1）底模的標高：底模安裝應配合測量進行，控制好標高及水平精度。

2）側模的精度：側模應使用小門吊將模板轉運到位，然后配合人工進行安裝，控制好安裝位置的精度。支撐橫桿、立柱以及支撐肋等槽鋼、方通等鋼結構材料性能應符合要求。焊接工藝應按照《鋼結構焊接規范》GB 50661—2011 嚴格進行。

3）活動鉸及支撐桿的安裝：活動鉸應購買滿足強度要求的產品，在模板相應連接處焊接，把翼緣板底模和腹板側模連接成可轉動的整體。支撐螺桿調節橫坡時，配合支撐立柱上的刻度計觀測控制，達到翼緣板設計橫坡的準確位置后，應檢查模板的穩定性。如果存在松動，應進行臨時固定。

4）其余部件的安裝精度：應符合模板工程相關規范的要求。

4.3 應用效果及效益分析

經現場檢驗，該橋梁預制T 梁澆筑成形質量滿足設計要求，橫坡控制精度較高，通過了工程驗收，達到了與固定模板相同的澆筑成型質量。預制梁場共設置2 個生產區，根據不同梁長共設置7 套模板，均采用可調節式活動模板。其中1#生產區配置20 mT 梁模板2 套，30 mT 梁模板1 套。2#生產區配置20 mT 梁模板1 套，30 mT 梁模板2 套，40 mT 梁模板1 套。每一種長度的模板，均能適應不同的橫坡要求，能完成該長度的全部梁體澆筑。與傳統的固定鋼膜對比，減少了約三分之一鋼膜數量，有效降低了成本，并且減小了作業占地面積，經濟效益和社會效益顯著。

5 結論

提出并研究了一種T 梁翼緣橫坡可調節式活動模板，通過優化連接結構，翼緣板處模板與側模板之間的活動鉸連接，配合可調螺桿的支撐，采用刻度計，實現T 梁翼緣板處橫坡的自由、精準調節，適應不同外形及結構的T 梁施工。經計算分析和工程應用，證明此種橫坡可調節式活動模板具有以下優點：

1）施工工藝簡單，便于掌握，質量容易控制，選用常規建筑材料及機具設備，施工成本易控制；

2）操作無需特殊培訓，普通模板工即可實現輕松掌握與操作；

3）克服了施工期間可能因需多套傳統的T 梁定型鋼模板調度困難，模板堆放場地周轉次數多的難題；

4）刻度計與橫隔板處特殊模板細部構造等更人性化設計，使繁雜的施工程序變得簡單化。