拼裝式混凝土構件模板設計

袁俊青

(中鐵十七局集團第三工程有限公司,河北 石家莊 050081)

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拼裝式混凝土構件模板設計

袁俊青

(中鐵十七局集團第三工程有限公司,河北 石家莊 050081)

摘要：針對傳統的鋼模板面板易損壞、支撐系統不易損壞，從而導致模板壽命下降、材料浪費的問題，提出了拼裝式模板結構的設計方案，并詳細說明了平面模板及弧形模板兩類模板的拼裝工藝。拼裝式混凝土構件模板實現了鋼模板面板和型鋼支撐系統的分離，對局部損毀模板可進行修復和更換，極大的提高了型鋼支撐的利用率；同時模板的通用性強，適用于不同混凝土結構尺寸，經濟效益顯著。

關鍵詞：平面模板；弧形模板；面板；支撐系統；連接板；拼裝；設計

1 模板設計現狀

模板是新澆混凝土成型的模具以及支承模具的一整套構造體系。模板按制作材料劃分有工字木梁模板、木膠合板模板、竹膠合板模板、鋼模板等，其中木梁模板采用工字木梁與面板組合式設計[1-3]。目前，建筑工程施工多采用鋼模板，一般采用型鋼作為支撐系統以支撐模板面板。換言之，模板由型鋼支撐和面板組成。鋼模板均根據混凝土構件的尺寸進行加工，為確保混凝土結構的外觀質量及尺寸，模板須具有足夠的剛度以確保其穩定性。理論上，鋼模板可多次周轉使用，但實際上鋼模板周轉期次數非常有限，往往一個工點工程完工后，模板隨之報廢。筆者調查發現，現行的鋼模板存在如下弊端：①模板面板經多次使用后，容易發生翹曲變形，在使用加固過程中，常因設置對拉桿而留下孔洞；②使用過程受空氣侵蝕，面板很容易發生銹蝕；③所需加工的混凝土構件尺寸不同時，需要使用不同尺寸規格的模板，導致模板的制作量加大，不斷需要加工不同尺寸的模板，增加工程建設成本。④由于面板與型鋼支撐焊接在一起，多數模板在使用過程中因面板出現變形、嚴重銹蝕、損毀等狀況時，雖然型鋼支撐依然狀況良好，但卻無法重復利用，造成了鋼材的浪費。為提高混凝土模板使用率、減少鋼材損耗，針對以上問題，筆者提出了一種新型的拼裝式混凝土構件模板設計及拼裝工藝，以期對類似工程提供借鑒和參考。

2 拼裝式混凝土構件模板設計

傳統工程施工中的模板可分為平面模板和弧形(曲面)模板兩大類型，拼裝式混凝土構件模板的設計原理是將模板面板與型鋼支撐采用分離式設計，采用螺栓連接，以實現替換損壞面板的目的。考慮到拼裝對接的問題，平面模板與弧形模板連接部的設計有所不同，下面分別予以說明。

2.1 平面拼裝模板

拼裝式混凝土構件模板由型鋼支撐、連接板、面板、螺桿、螺母和墊片6部分組成，模板面板與連接板焊接在一起，螺桿焊接在連接板上，然后采用螺母與型鋼支撐連接成一個整體，如圖1所示。

圖1　拼裝式混凝土構件模板

2.1.1 型鋼支撐

型鋼支撐由模板豎向背楞和橫向背楞按“井”字形布置組成，橫、豎向背楞可采用∠100×63角鋼、槽鋼100×48×5.3等材料加工,間距一般設置為30～50 cm；為防止型鋼支撐變形，其必須滿足一定的剛度。可根據現場混凝土面澆筑面積，適當調整橫豎向背楞間距，必要時增加斜撐。

2.1.2 連接板

連接板的主要作用是加強安裝螺栓連接部面板處的剛度，以防止在模板安裝過程中緊固螺栓時造成面板的凹陷變形；同時保證型鋼支撐與面板無間隙連接，防止混凝土澆筑過程中引起面板變形。連接板設計可采用以下兩種方式：

(1)投影布置方案是連接板按型鋼支撐在面板上的垂直投影設計，如圖2所示。

圖2　連接板布置示意圖

(2)排列布置是在每個螺栓連接部設置一個方形連接板，型鋼支撐與連接板之間間隙部分采用木板、竹板或塑料板充填，以確保模板面板與型鋼支撐緊密貼合。為方便模板制作，充填材料按其對照位置粘接在型鋼支撐上，如圖3所示。

圖3 排列布置空隙填充示意圖

2.2 弧形拼裝模板

由于弧形模板面板為曲面，在制作弧形拼裝模板時，采用平面拼裝模板的連接方式無法實現面板與型鋼支撐的連接，因此對弧形拼裝模板連接方式進行改進。改進連接方案是：首先，在連接板上焊接長1～2 cm螺栓套筒，型鋼支撐與面板之間空隙部分采用充填材料填充，充填材料與螺栓套筒、連接板對應位置預留孔洞和凹槽。為方便安裝，預留孔直徑略大于螺栓套管，充填材料厚度需保證模板拼接完成后，在螺栓套筒頂部與型鋼支撐之間保留一定的間隙，間隙設定根據填充材料變形量控制，一般可設置為2～3 mm,充填填料與型鋼支撐粘合固定。然后，將帶螺栓套筒連接板的面板與型鋼支撐拼接，安裝與螺栓套筒配套的螺母，螺母長度不宜過長，應滿足緊固要求。弧形拼裝模板連接構造如圖4所示。

3 模板拼裝工藝

模板拼裝和更換過程中，為提高工作效率，避免在模板組合拼裝、分離過程中造成對模板型鋼支撐和面板的損壞，針對平面模板和圓弧形模板分別采用不同的拼接工藝。

圖4 弧形拼裝模板連接部構造示意圖

3.1 平面模板拼裝工藝

在施工現場選取較為平整的場地，必要時對場地進行硬化、平整。采用方木支撐，保證方木上表面平整，需要更換面板的模板平放在方木上，拆卸螺栓，分離面板和型鋼支撐并移除。將替換的面板置于方木平臺上，人工將分離后的型鋼支撐與替換面板對齊拼裝，緊固螺栓，拼裝完成后，采用靠尺對面板平整度進行檢測，通過緊固螺栓進行微調。

3.2 弧形模板拼裝工藝

弧形模板由于面板具有一定的弧度，采用垂直對接方式拼裝很容易導致弧形面板和型鋼支撐的變形，因此，對于弧形模板的拼裝，應采用水平對接的方式。拼裝工藝如圖5所示。

圖5 弧形模板拼裝示意圖

拼裝弧形模板前，根據模板曲面半徑，在安裝場地固定3～5根立柱，將型鋼支撐緊靠立柱。型鋼支撐底部采用方木支墊，以保證型鋼支撐底部平整。采用吸盤吸附在面板曲面內側，人工移動至型鋼支撐內，面板與型鋼支撐上下錯開橫向填充材料的寬度，對齊面板和型鋼支撐，沿型鋼支撐上預留的對應槽道滑移，對齊螺栓孔，安裝螺栓。豎向模板面板和型鋼支撐空隙，采用帶有相應弧度的木條填充，在型鋼支撐豎向支撐上預留小孔，采用螺絲釘固定。模板拼裝完成后，采用靠尺對面板平整度進行檢測，通過緊固螺栓進行微調。

4 效益分析

4.1 降低了模板用料

根據測算，一般鋼模板面料用量占整體模板1/7～1/6的重量。由于拼裝組合模板其面板與型鋼支撐是通過連接板螺栓連接的，因此，當面板損壞后，可以將型鋼支撐拆卸下來繼續使用，避免了重新加工或二次改造模板而增加工程成本，降低了鋼材用量。對于局部損壞模板面板，可切除損壞部分，僅加工損壞區域的面板替換安裝，間接提高了模板面板的使用率。

4.2 提高了模板的通用性和改造效率

由于模板型鋼支撐與面板是分離的，可根據所需加工的混凝土構件尺寸，隨意組合成不同尺寸的模板，適用不同規格的混凝土構件施工，其通用性極強。模板改造過程中，無須借助電器設備，不用調運至模板加工場地，施工現場人工配合即可完成模板的改造，方便快捷，改造效率高。

5 結論與建議

拼裝式混凝土構件模板實現了鋼模板面板和型鋼支撐的分離，對局部損毀模板可進行修復和更換，極大的提高了型鋼支撐的利用率；同時模板的通用性強，適用于不同混凝土結構尺寸。由于更換操作簡便，無須借助電器設備，施工現場即可對模板進行改造，提高了模板改造效率。對于拼裝模板的面板，在滿足結構施工要求的前提下，可以采用輕質材料，降低模板自重，便于施工操作。由于拼裝式模板要求精度高，在實際工程施工過程中，應規范模板使用，防止操作不當造成型鋼支撐變形。此外，模板面板與填充材料之間為貼合連接，為確保密貼，可在填充材料與面板之間增加橡膠墊片。

參考文獻

[1]沈德建,吳勝興,張 莉,等.模板類型對混凝土溫度影響分析[J].施工技術,2010(12):63-66

[2]陶賢勇.工字木梁懸臂模板系統在薄壁高墩施工中的應用[J].世界橋梁,2004(2):32-34

[3]吳若明.新型工字木梁模板在高墩施工中的應用[J].石家莊鐵道大學學報：自然科學版,2013(S1):191-193，197

收稿日期：2016-04-15

作者簡介：袁俊青(1983—)，男，工程師，主要從事橋梁、隧道工程施工技術管理工作543964076@qq.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.020

中圖分類號：TU755.2

文獻標識碼：B

文章編號：1672-3953(2016)04-0078-03

On the Design of the Assembled Form for Concrete Members

Yuan Junqing

(3rd Engineering Co. Ltd. of the 17th Bureau Group of China Railway,Shijiazhuang 050081,China)

Abstract:Aiming at solving the problem of the surface of the traditional steel form being liable to being damaged but the supporting system not being liable to being damaged, which often results in the service life of the form being shortened and wasting materials,a new design scheme for an assembled form structure is put forward in the paper,with the assembling processes for both the plane form and the circular form dealt with in detail.The assembled form for concrete members makes it possible that the surface forming plates are separable from the supporting systems made up of section steel members. When local sections of a form are damaged, they can be repaired or replaced,which helps greatly improve the utilization rate of the steel support made up of section steel members. In the meantime, this kind of forms is very powerful in universality, widely applicable to concrete structures of different sizes.The application of the form may help achieve outstanding economic benefits.

Key words:plane form;circular form;panel;support system;connection plate;assemble;design