預制空芯板梁鋼芯模應用技術探討

□文/楊 云 趙金國 王正軍

目前預應力板梁采用空氣膠囊芯模施工技術，但施工成本較高，操作中由于出現膠囊上浮、偏位和脫模時間不好控制等因素，容易出現空心板頂板厚度和腹板厚度不足等問題，導致空心板梁的幾何尺寸得不到保證，直接影響工程質量[1～3]。為解決上述問題，本文結合天津市武清區東環線工程和青龍灣大橋應急養護工程預應力空心板梁鋼芯模制作的工程實踐，對預制空芯板梁鋼芯模應用技術進行闡述。

1 鋼芯模

1.1 組成

鋼芯模是一種采用非靜定結構設計理念的空心板梁內模具[4]，具有易于安裝、拆卸和重復利用率高等特點；設計采用硬度大、不易變形的鋼板材質制作而成，每組鋼芯模由4 塊鋼面板組成，配有螺栓孔、法蘭片、牽引件等輔助配件，每組鋼芯模通過螺栓，連接成板梁設計長度的內膜鋼芯模。

1.2 設計原則

為進一步保證組裝、拆卸便捷，采用內膜分段、分塊設計。由于預制空芯板梁構件相對箱梁幾何尺寸內膜截面小，人工拆除內模困難，本著經濟、合理、便捷的原則[5～6]采用可拖拉的掛倒角的折疊型鋼芯模。

1.3 設計參數

鋼芯內膜按照非靜定結構設計，以20 m預制板梁所用鋼芯模為例進行說明，每節鋼芯模由4 塊鋼面板組成，每節面板頭部焊有帶螺栓孔的法蘭片，內模面板采用4 mm厚的鋼板，鋼芯模每節長度為1.5 m、質量約為300 kg，縱向用8 mm厚的角鋼平均設置8道、橫向加勁肋用8 mm厚的角鋼每隔30 cm一道。4塊模板中橫向接口為45°斜向活接口，接口處設有帶螺栓孔的折頁，豎向接口為垂直活接口，接口處設有帶螺栓孔的耳板。上下兩塊膜板均有尺寸為310 mm×50 mm×10 mm（長度根據梁內膜設計高度確定）的鋼質牽引板連接，牽引板設置間距為每1 000 mm 一道，兩頭分別開φ13 mm的孔，兩孔間距為270 mm，牽引板通過螺栓分別與中間縱向的尺寸為40 mm×40 mm×4mm 的牽引桿連接板連接，形成一個整體，在牽引桿的端部設置φ10 mm的牽引環。見圖1和圖2。

圖1 肋整體鋼芯模非靜定結構內部牽引結構

圖2 鋼芯模正面

1.4 工藝流程

預制場地鋪設墊板→底板和腹板鋼筋綁扎→側模支設→底板混凝土澆筑→內模安裝（包括安裝前內模檢查、修整與拼接）→頂板鋼筋綁扎→腹板和頂板混凝土澆筑→抽拔鋼芯模和側模→混凝土養護→張拉預應力筋→封端處理。

2 工程應用

2.1 工程概況

天津市武清區東環線工程全長15.5 km，按照一級公路雙向六車道的特重交通設計，沿線共計9座橋梁，大橋3 座，中橋4 座、小橋2 座。武香公路青龍灣大橋應急養護工程橋梁總長312 m，荷載標準為公路I 級，要求更換全橋后張預應力空芯板梁共計144 片（20 m的126 片、16 m 的18 片）。其中東環線工程的朱家碼頭橋、機場排污河橋和港北連接渠橋共計104 片后張預制空芯板梁，武香公路青龍灣大橋應急養護工程全橋后張預應力空芯板梁在制作過程中均使用的是鋼芯模制作完成。

2.2 現場操作

2.2.1 內模安裝

模板拼接、安裝前需進行檢修，觀察法蘭片、螺栓、折頁及牽引環等是否完好，在完成拼接后還要進行試拉，均無異常后才能進行整體安裝。

安裝時將每片模與模接口處、牽引板與牽引桿用螺栓連接好，將每節芯模接口處的法蘭片用螺栓連接好拼成一個整體，確保芯模外部尺寸與空心板梁內部尺寸一致，為避免接口處漏漿，用塑料薄膜將芯模環狀包裹嚴密。底板混凝土澆筑完成后，用龍門吊將已經拼接并用塑料薄膜包裹好的芯模整體吊入梁內就位，然后進行頂板鋼筋綁扎、腹板和頂板混凝土澆筑等工序。

2.2.2 內膜拆除

為保證混凝土的質量，嚴格控制拆模時間，在保證混凝土表面不發生裂縫的前提下方可進行拆除內膜工序，拆內模時只需將上下45°斜向活接口和每節面板頭部法蘭片的螺栓松開，再用2 t卷揚機拖住牽引桿上的牽引環向外拉動，第一節芯模的一半延折頁合龍，另一半也能順勢落下整體出梁，其余各節均采用同樣的方法進行拆除。

2.3 注意事項

1）鋼芯模模板材質選用原則上采用硬度大、不易變形的鋼板，內膜分段、分塊設計時一定要綜合考慮梁長的實際需要來確定每段內模板設計長度。

2）模板拼接、安裝前必須進行檢查，觀察各部件是否完好，在完成拼接后還要進行試拉，均無異常后進行整體安裝。

3）為避免接口處漏漿，用塑料薄膜將芯模環狀包裹嚴密，用龍門吊吊裝整體芯模時不宜過高，盡量控制在2 m以內。

4）根據預制梁的實際情況選擇卷揚機的噸位，卷揚機軸向拉動方向與預制梁軸線平行，拉動速度應緩慢前行。

2.4 效果分析

248片采用鋼芯模成型的空心板梁，在保證板梁的幾何尺寸、確保板梁的鋼筋保護層厚度滿足規范要求的前提下，梁體內側光滑平整、內腔表面無錯臺、無偏位、無露筋、無漏漿，頂板和腹板的幾何尺寸均符合要求[7～8]。

3 結語

鋼芯模安裝、拆卸簡捷、快速，可循環利用空間大，可大幅度降低工人勞動力和工作強度，徹底解決空氣膠囊芯模成型預制板梁空心板頂板厚度和腹板厚度不足問題。鋼芯模的應用保證了工程質量，提高了模板的周轉率，節省了勞動力，大大縮短了空芯板梁的預制工期，在經濟效益和社會效益上取得了顯著效果。