砂槽加載現澆混凝土梁模板預壓技術的應用

李 華

(中鐵三局建安公司，山西 太原 030006)

?

砂槽加載現澆混凝土梁模板預壓技術的應用

李 華

(中鐵三局建安公司，山西 太原 030006)

以解決鄯善北車站屋面混凝土大梁模板鋼管支架預壓難題為基點，研究采用新型的加載裝置，加載卸載方法和沉降觀測方法，以達到以現場的原材料，方便快捷地進行梁模板鋼管支架預壓的目的，為今后類似工程的施工提供寶貴的經驗和參考。

砂槽加載，鋼管支架，預壓技術

1 工程概況

蘭新鐵路第二雙線鄯善北車站站房建筑面積4 998.96 m2，平面尺寸約113 m×28 m，建筑高度16.0 m，站房中部候車大廳為一層的大跨度(27.2 m)后張預應力有粘結梁屋面結構體系，此部分采用高大模板滿堂鋼管支架體系。根據住建部的建質[2009]87號文《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》，該區域必須通過預壓來驗證滿堂支架搭設的穩定性及安全性，保證施工的安全和質量。

2 砂槽設計

本工程選取YKL2作為預壓試驗的對象，截面尺寸600 mm×1 600 mm。由于梁底較窄，梁身較高，荷載較大，所以采用傳統的方法難以實施對梁模支架的預壓。為解決這個難題，保證現澆混凝土梁模板鋼管支架預壓施工加載安全方便進行，進行了采用砂槽來加載的現澆混凝土梁模板鋼管支架預壓技術研究。

2.1 砂槽構造設計

加載砂槽由槽底橫梁、砂槽底板、砂槽端板、砂槽側板、對拉螺栓和斜撐等六部分組成。

砂槽端板、砂槽側板用木板或小鋼模拼裝而成。砂槽端板、砂槽側板的高度根據預壓總荷載值、底板寬度和實測的砂容重計算確定。砂槽側板內壁上通常標有分級加載的標志線。標志線的高度根據分級加載值、底板寬度和實測的砂容重計算確定。標志線以油漆或拉線的方法明確標出。砂槽底板、砂槽端板和砂槽側板通過對拉螺栓和斜撐連接緊固成整體。加載砂槽示意圖見圖1。

2.2 卸料口構造設計

由于采用散砂加載材料，且受場地限制，散砂卸載有很大困難。砂槽側板下部按每隔3 m間隔對稱留置兩塊臨時用楔塊固定的活板卸料口(10 cm×10 cm)，預壓施工完成后，敲掉支撐楔塊，利用砂體側壓力，頂開活板，砂槽內散砂即通過卸料口流出。

2.3 荷載計算

支架預壓荷載不應小于支架承受的混凝土結構荷載與模板重量之和的1.1倍，預壓荷載采用均布形式。

滿堂支架預壓荷載=(梁體混凝土重量+梁體鋼筋重量+施工附加荷載)×1.1。

2.4 砂槽結構設計與分級標志線高度計算

采用砂槽加載，無其他附加荷載，只是在原結構荷載上提高10%。砂槽側模高度不變，砂槽結構設計與模板設計原理相同。

現場采用竹膠板制作簡易的測量砂盒，現場稱重，測算出粗砂的容重。根據規范規定加載分三級進行，依次為預壓荷載值的60%，80%和100%，計算出分級加載標志線高度。

2.5 沉降觀測裝置設計

沉降測量定位桿采用鋼管制作，分為架頂和架底兩種。架頂測量定位桿上焊有一掛鉤，架底測量定位桿上焊有一短鋼筋。兩種測量定位桿垂直于梁的縱向軸線安裝，分別用鋼管扣件固定在支架頂部和底部，架頂測量定位桿的掛鉤向下，架底測量定位桿的短鋼筋向上，以為測量設備提供定位測量點。

3 現場預壓情況

3.1 監測點布置

預壓前先在梁底模的支架上部及支架下部安裝測量定位架。觀測斷面設在梁跨的兩端，梁跨的1/4，1/2及3/4處。觀測點1和點2測量時在架頂測量定位架的掛鉤上懸掛鋼卷尺，鋼卷尺下部離地50 cm，并加5 kg配重使鋼卷尺垂直、穩定，便于測量。觀測點3和點4設在架底測量定位架的鋼筋頭上，測量時立尺斷面必須水平，以保證測量的精確度。

3.2 加載與卸載

預壓材料(粗砂)加載時，使用塔吊配合吊斗將粗砂裝入砂槽內，從跨中向梁端對稱布載。根據每級的加載高度線人工用刮板扒平，使粗砂表面與加載高度線下口齊平即可。

每級加載完成后，應停止下一級加載，并應間隔12 h對支架沉降量進行一次監測；當支架頂部監測點12 h的沉降量平均值均小于2 mm時，方可進行下一級加載。卸載采用一次性卸載。卸載時打開砂槽下部的卸載口，使砂從兩側對稱、均衡、同步卸出，并用人工將砂槽內砂清掃干凈。

3.3 預壓監測

支架變形監測工作應按以下順序進行：

1)在支架搭設完成之后，預壓荷載施加之前，測量記錄支架頂部和底部各測點的原始標高h0；2)每級荷載施加完成之后，應每間隔12 h對支架沉降量進行監測，記錄各測點的標高hj；3)全部荷載施加完畢后，每間隔24 h觀測一次，記錄各測點標高hi；4)卸載6 h后觀測各測點標高hc，計算前后兩次沉降差，即彈性變形；5)計算支架總沉降量，即非彈性變形。

3.4 合格判定

在全部加載完成后的支架預壓監測過程中，當滿足下列條件之一時，應判定支架預壓合格：

1)各測點沉降量平均值小于1 mm；2)連續三次各測點沉降量平均值累計小于5 mm。

3.5 沉降量和變形值計算

1)總沉降量計算。設支架頂部和底部各測點的原始標高為h01和h02，支架頂部和底部各測點的最終標高為hj1和hj2。

a.支架總沉降量H=h01-hj1。

b.地基總沉降量H1=h02-hj2。

2)非彈性變形計算。設卸載6 h后，架頂各測點標高平均值hc1，支架非彈性變形H2=h01-hc1。

3)彈性變形計算。支架彈性變形H3=H-H2。

3.6 支架調整

架體預壓前，支架(底模)按照計算標高調整，確保支架各桿件均勻受力。預壓后架體在預壓荷載作用下基本消除了地基和支架豎向各桿件的間隙即非彈性變形，并通過預壓得出支架彈性變形值。

根據實測的支架變形值，結合設計標高，確定和調整梁底標高。

經過預壓的梁底立模標高=設計梁底標高+支架彈性變形值。

未經預壓的梁底立模標高=設計梁底標高+支架彈性變形值+非彈性變形。

4 結語

現澆混凝土梁模板鋼管支架預壓加載砂槽構思新穎，首創采用加載砂槽裝散砂作為加載裝置來進行模板鋼管支架預壓施工，解決梁底較窄，梁身較高，荷載較大難以堆載的難題，使梁模鋼管支架預壓施工得以方便安全進行；巧妙地采用加寬砂槽底板的方法，克服了散砂容重較小的缺陷，降低了砂槽高度，提高了加載裝置的穩定性和安全性。且在砂槽側板下部設置了活板卸料口，可以在預壓后對稱、快捷、方便地流出砂料，因此大大降低了卸載的勞動強度，加快了卸載的速度；加載砂槽的側板內壁設置了分級加載的標志線，該標志線通過實測砂容重計算而來。從而避免了砂稱重的麻煩，又保證了分級加載的準確，實為一舉兩得。

隨著社會的進步，建筑工程中采用大跨空間的結構體系越來越多。規范要求這種結構模板支撐支架必須采取預壓來抵消支架體系的非彈性變形與驗證支架體系的安全性。因此本技術成果具有廣闊的推廣及應用前景。

建質[2009]87號，危險性較大的分部分項工程安全管理辦法.

JGJ/T 194—2009，鋼管滿堂支架預壓技術規程.

Application of sandy-tank loading cast-in-situ concrete beam board preloading technology

Li Hua

(ChinaRailway3rdBureauJian’anCompany,Taiyuan030006,China)

Taking solving Shanshanbei station roof concrete beam template steel-tube support preloading difficulty as the base, the paper studies new loading device, loading methods and subsidence detection methods, so as to carry out beam template steel-tube support preload with in-situ raw materials, which has accumulated valuable experience and guidance for similar engineering construction in future.

sandy-tank loading, steel-tube support, preloading technology

1009-6825(2015)18-0111-02

2015-04-15

李 華(1982- )，男，工程師

TU755.2

A