900T鐵路箱梁模板的安全性設計

李宗來

中鐵一局集團有限公司安全質量監察部，陜西 西安 710054

自中國鐵路客運專線和高鐵大規模開工建設以來，900T（32m跨度）后張拉法預應力混凝土箱梁，由于其截面大、體積重、科技含量高，預制工藝復雜，檢驗驗收標準嚴格等特點，從而對箱梁模板的設計、制造與安裝提出了較高的要求，受到了多家施工單位和機械設計制造單位的高度重視和關注。2009年底武廣客專建成通車，進一步驗證了900T鐵路箱梁制造的成功技術，但是箱梁的成功制作離不開模板的優化設計和安全性設計。

1 概述

900T箱梁的模板分內模、外模兩大部分，其中外模又分為底模、側模和端模3部分，內模則由走行機構（龍骨）、液壓及支撐系統和模板系統3部分組成。鑒于外模大部分采用固定的鋼砼結構，強度、剛度、穩定性及準確的機構尺寸基本符合設計要求，安全性能可靠，下面重點介紹可移動式液壓內模的安全性設計。

1）模板具有足夠的強度、剛度、穩定性及準確的結構尺寸。板面平整，過度平順，要求平整度控制在1mm/m以內，接縫錯臺控制在1mm以內且接縫嚴密，避免漏漿。拼裝后模板整體長度±10mm，高度±5mm。

2）外模的底模及側模要能調節，便于根據設計要求及制梁的實際情況設置反拱。端模預留孔道偏離設計位置：≤3mm。

3）要求模板整體設計機械化成度高，降低工人勞動強度，并便于運輸、加工、安裝及拆卸，生產安全性能高。

4）模板的焊接要符合結構件焊縫標準GB/T985-1998，所用材料要符合材料標準GB/T7659-1987。

2 設計方案

2.1 內模

900T箱梁的特點是中間段箱室截面大，梁端部1.5m左右箱室截面小,尺寸變化較大，箱型腔中心軸線呈折線狀，中間有3m左右的過渡段。為了提高施工進度和工程質量，減輕作業人員的勞動強度，確保作業人員的安全，預制梁場基本上多采用液壓整體收縮抽拔式內模的設計。該液壓內模由走行機構（龍骨）、液壓及支撐系統和模板系統3部分組成。走行機構也稱內模縱梁或龍骨，起到把整個內模連接成整體及行走的作用；液壓及支撐系統起到收縮、支撐及升降內模的作用，液壓系統采用分流集流閥保證同側油缸同步；其截面結構如圖1所示。

圖 1液壓內模

液壓整體收縮抽拔式內模特點：

1）操作輕便、結構安全、定位精確，內模整體進出，最大限度地減少了出梁后的拆卸、吊裝、安裝等連續作業量。

2）采用液壓控制自動縮放。（除撐桿外）無需人工拆卸內模，自動化程度高，工程質量有保障、生產效率高，大大減少了勞動用工和作業人員的勞動強度。

3）鋼模整體性好，整體剛度大，容易保證梁體外觀尺寸，表面平整光潔，混凝土表面平整、美觀，有效避免了通常的質量通病（蜂窩、麻面、露筋等）或質量缺陷可能造成的安全事故、經濟損失等。

3 設計計算

3.1 荷載計算

900T箱梁采用的均為高性能混凝土，其特點是塌落度較大，初凝時間長，一般要求整梁在6小時內澆筑完成，梁高通常為3.05m，其澆筑速度約為0.6m/h。

新澆混凝土側壓力按以下兩個公式計算，并取其較小值。

式中F1為混凝土側壓力（kN/m2）；t0為混凝土初凝時間（h），取8h；γc為混凝土重力密度，取25kN/m3；β1為外加劑影響修正系數，取1.2；β2為混凝土塌落度影響修正系數，取1.15；V為混凝土澆筑速度，取0.6m/h；H為計算處至新澆混凝土頂面的高度，取3.05m。

經計算，最終取（1）式的結果F1=47.03kN/m2為計算值。

混泥土振搗荷載F2，取F2=4kN/m2。

混凝土傾倒荷載F3，取F3=6kN/m2。

施工人員及設備荷載F4，取F4=2.5kN/m2。

則側模的側壓力荷載組合為 F=F1+F2+F3+F4=59.53kN/m2。

3.2 計算結果

采用SAP84有限元結構分析軟件分析計算模型，計算結果如下：

內模：面板：fmax=0.26mm，滿足要求。

橫肋：fmax=0.09mm，滿足要求。

數據取值對照：《鋼結構設計規范》（GBJ17-86）、《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-89）和《公路橋涵鋼結構及技術結構設計規范》（JTJ025）及無砟軌道預制箱梁設計圖紙等。

4 加工制造

由于900T箱梁模板要求高，在制作時應該注意以下問題：

1）采用國家正規生產廠家的鋼材，保證材質，板面光潔。

2）采用的液壓元件及標準件都應為正規廠家產品，并附合格證書。

3）設置整體工裝及分件工裝，保證模板整體及分部的結構形狀。

4）面板下料對角誤差控制在1.5mm內，保證拼縫錯臺小于1mm。

5）連接框板孔誤差控制在0.5mm內。

6）焊接嚴格按規范施工，確保焊縫的強度。

7）模板組焊成型后要整體試拼裝檢查，對不合適部位要矯形加固，合格后編號。

8）模板結構件打磨清渣后，噴漆入庫。

5 安裝事項

5.1 箱梁模板的立模順序

安裝底模→安裝側模→安裝滑靴支座→涂脫模劑→吊裝梁體鋼筋骨架→安裝端模→穿制孔膠管→內模就位→吊裝橋面板鋼筋→吊裝橋面聯結系。

5.2 立模時的注意事項

1）模板應清理干凈，脫模劑應涂刷均勻，不能漏涂或多涂。

2）模板的接縫應平順，其錯臺不大于1mm，要嚴密不漏漿。

3）安裝底模時應在底模上準確標出梁體的中軸線，并調整底模的反拱度。

4）底模與側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。

6 結論

經過近幾年的發展，900T箱梁液壓內模及整體外模的技術已經基本成熟，其整體強度高，剛性好，操作方便，生產效率高，勞動強度低，安全投入少，使用其生產的梁體外觀光潔平整，幾何尺寸完全符合要求。

[1]侯田海.秦沈客運專線箱梁內模設計與制造[J].筑路機械 與施工現代化，2003，3：5-7.

[2]趙光宇.秦沈客運專線箱梁模板制作、安裝、拆除技術初 探[J].鐵道標準設計，2000，20：16-18.