T梁钢模型的结构分析

摘要: 介绍了T梁钢模型的基本结构,详细叙述了T梁钢模型在脱模、模扇接缝、梁体预埋件的安装、模扇装拆及砼振动等工序过程中的处理方法，并对T梁钢模型的主要结构部分进行了受力分析。

关键词：T梁钢模；结构；处理方法；受力分析

1.前言

随着我国桥梁工程的高速发展，钢模型的要求不仅要满足它的强度、刚度、稳定性、周转次数和施工过程，还要保证梁体的外观平整，顺直圆滑美观。钢模型的使用立即显示出巨大的优越性，钢模型的使用大大减轻了劳动强度，改善了现场的劳动环境；制造出来的桥梁外形也较整洁美观。

在近几年的使用过程中，我们对模型的制造和使用不断地认识和改进。从钢模型强度、钢度、稳定性上保证了周转次数，模型情况基本良好，至今仍在继续使用中。

2.钢模型的结构

2.1 钢模型的基本结构

2.1.1 目前我们使用的32m桥梁钢模型基本结构由底模、外侧模、内侧模、端模、挡碴墙模、桥面拉杆、下调节拉杆等组成。外侧模及内侧模各有三种型号：即左端扇、中间扇及右端扇。端模有两种型号：左端模与右端模。

2.1.2 每扇侧模的基本长度为4米，有两个支点座落于底模横担上，模型的底脚在横担上用铁楔与底板夹紧固定。每扇侧模有三个或四个竖带，其间距为1.6米和1.1米。竖带顶用桥面拉杆固定以控制桥面尺寸。在每扇侧模的两个边竖带上用下调节拉杆与底梁横担固定 ，用调节螺母控制模扇的正直。中间竖带的顶端作为模扇吊点。侧模竖带间设有若干横筋用以控制模板变形，每扇侧模安放四个附着式振动器，在端模上加工有凸起带孔洞的盒子，用以控制梁端的锚定面及孔道位置。

2.2 钢模型结构在生产工序中的处理方法

模型主要应用在安模、浇注混凝土及脱模三个生产工序中，操作方法与模型的结构细节相互适应。现将几个重点问题既脱模、模扇接缝、梁体预埋件的安装、模扇吊运装拆及混凝土振动处理过程中钢模结构的细节处理方法分述如下。

2.2.1 脱模

整体模扇之能否拆脱和拆脱的难易与产品外型尺寸、操作方法有关，而产品外型尺寸又决定拆模的操作程序。模型的拆脱主要是以一个轴点旋转而脱离，为此产品外形尺寸的每一个转拆点都应能满足依轴点旋转的条件。图1中图（a）和图（b）为产品外形的横截面。当以A点为脱模轴点时（图la），模扇以箭头方向旋转，则在C点上的∠ACB必需大于90°，否则模扇不能旋转。同理当以(图lb)的B 或B1点作为脱模轴点时，则其相应D点的∠B1DE或∠BDE需要大于90°一般来讲以模型底部为轴点而从顶部施力使模型旋转脱离较为省力，因其可以不受模型自重的影响。

2.2.2 模扇接缝

模扇接缝包括模扇与底模和模扇间的接缝，接缝要求能保证联接间不漏浆且拆装简单便于修换，目前采用贴橡胶条作为密封接缝的方法，基本上还可行。

2.2.2.1 模扇与底模的接缝

为不使模型的重量增加底模板的负荷，模扇支撑在横担上并与底模板外侧边相贴，横扇与底模外侧边用铁楔楔紧，其间采用凹型或凸型胶条密封（图2）。

2.2.2.2 模扇间的接缝

如图3所示接缝采用特制的凹型胶条处理，中间用4mm厚的条板压紧并固定胶条。侧模与侧模采用图3（a）式连接，端模与侧模采用图3（b）式 连接，凹型橡胶条除便于与模扇固定外，还由于它有两个凸缘可以形成两道防线以阻止漏浆，所以使用效果基本良好。

2.2.3 模扇吊装

根据生产条件模型的装、拆一般采用分扇装、拆的操作方法。其吊运的设备均为塔吊、天车和龙门吊。侧模扇的吊点设在中间竖顶形成偏心吊点，为此设有专用的偏心吊具（图4）。由于A、B两点卡固的弯矩作用可平衡模扇的旋转，并用圆钢插入定位孔A以定位。吊具C处的两个孔用以平衡施吊外侧模型和内侧模型正直，以免碰伤钢筋骨架而影响模扇的就位。

2.2.4 附着式振动器的布置与振动架构造

在钢模上如何布置振动器与布置多少台，需根据振动器的振动幅度大小和梁体预应力筋的布置来确定。两台振动器在侧模纵向的距离不得大于两台振动器振幅半径之和。在侧模上、下方向振动器顺预应力筋的布置而上下布置，因预应力的上部可用插入式捣固器。振动架构造根据振动器功率大小来决定选用槽钢支架和平板支座。在4m长的侧模上布置4个振动器使用后效果较好。

3、 钢模结构计算

桥梁钢模型的结构计算不但要满足整体钢模的强度、刚度和稳定性，而且还须考虑浇注混凝土的侧压力、混凝土坍度、气候条件、振动方法、混凝土与模板粘着力的大小和脱模剂等因素。

3.1 跨度32mT梁钢模型计算基本内容

A、 模面板厚度的选择

B、 灌注混凝土时钢模承载情况

C、 脱模情况

3.2 几个基本数据的假定

A、 混凝土的侧压力。T梁施工时混凝土坍度为7～9cm，根据混凝土浇筑技术的理论取混凝土对模板的水平侧压力不大于 4t/m2。

B、模型允许变形值。根据“规范”规定构件横截面的允许偏差尺寸为±3%，所制T梁腹板厚度为210mm，其允许偏差为±6.3mm，其正负总和为12.6mm。设想安装模型时允许预先紧缩2.6mm，则每侧模型允许有5mm的变形量。并假定作如下分配：

模板变形＜2mm

横筋变形＜1.5mm

竖带变形＜1.5mm

总变形＜5mm

C、混凝土粘着力。T梁的生产一般在混凝土养护24小时后砼强度达到规范要求时脱模。根据过去拆模情况和规范要求可假定混凝土与模板的粘着力为2t/m2，粘着剪力为1t/m2。

3.3 模面板厚度

模面板可厚可薄，但其影响整个模型的用钢量，我们必须考虑以下一切因素。

A、 要求减少电焊量及横筋数量

B、 能较好地控制电焊变形

C、 使用中减少维修工作

桥梁钢模本身相当于一个振动台，需要有相当的坚固性和能效长期使用。因此模面板造用8mm厚。

3.4 钢模承载情况

横扇截面结构及侧压力图形如图5

3.4.1 模面板验算

设模板厚δ=0.8cm 竖带间距a=160cm

模板按四边铰接计算

板中心挠度

式中C0――系数，根据a/b值自手册中查用

q――均布荷载为0.4 kg/cm2

δ――板厚

E――弹性模量取=2.1×106 kg/cm2

从图5中可看出2-3区间模板挠度最大，以上区间无须计算。

3.4.2 横筋计算

横筋按简支梁承受均布荷载计算。梁跨为160cm

设跨中最大挠度y＝≤0.15cm

则 I需==27.1q

从计算可得出点之横筋所需的I最大。

设用角钢∠125×80×8作为横筋，并取横板15δ范围内参加工作，则横截面如图6所示。

I=726cm4＞460cm4 满足刚度设计要求。

3.4.3 竖带计算

竖带承受各点之反力如图7

中间竖带承受之力为图7中2倍

R0=7408kg R8=3270kg

边竖带承受之力图7中1.5倍

R0=7408kg R8=3270kg

为简化挠度的计算作如下假定

A、跨中挠度计算

B、按等截面计算

用面矩法计算如图8

跨中挠度y=

中间竖带承受最大侧压力，

Σpb=2(p1b1+p2b2+p3b3+p4b4+p5b5+p6b6+p7b7)

=810.724

因 y=≤0.15cm

则 I需=9210cm4

设取模板15δ范围内参加工作，竖带截面根据构造的便利采用如图9所示。

I需=14490cm4＞9210cm4

满足设计刚度要求。

3.5 脱模情况

3.5.1 脱模力的估算

设模板依转点旋转脱模，模板与梁体砼的最大粘着力qmax=2t/m2，模板各转折点处的单位粘着力依其旋转半径按比例分配。

Q=qmax γ/Rmax

式中Rmax――模面距转点的最大旋转半径

γ――模型拆点距转点的旋转半径

q――模型拆点处的单位粘着力

模扇长度为4m，当每扇模型用二点同时施力脱模时，由计算可得每点所需之力。

A、 外侧模扇顶部施力脱模时

N=2×1.97=3.94t

B、 外侧模扇底部施力脱摸时

N=2×2.5=5.0t

C、 内侧模扇顶部施力脱模时，由于隔墙部分的粘着剪力有0.7t，在脱模时二点施力又不可能非常均匀同步，需要克服一定的挤压阻力，此值估计有6t左右。

则 N=2×1.97+0.7+6=10.84≈11t

3.5.2 竖带顶计算

脱模时带顶承受最大推力N=11t（如图10）

M=N×l=550t•cm

而 W需=M/［σ］=550/1.6

=344cm3

设以2-［18b作为带顶，靠板26.0cm范围内参加工作，其断面如图10。

I=4152cm4

Wm,Ｎ=I/ymax=4152/1184

=351cm3＞344cm3

满足截面抗弯刚度要求。

4. 结束语

这几年来，桥梁钢模的制造与应用改善了劳动条件和提高了产品外形质量，深受施工人员的欢迎。但结构上还存在着不少缺点，需要今后进一步的研究改进。

A、 模型结构还需进一步简化，减少焊缝和磨光工作量。

B、 减少用料规格及用量

C、 模扇接缝还需提高闭合公差

D、 模扇拆装的吊运工作量很大，最好是能就地拆装。

参考文献：

[1]彭伟 《钢结构设计原理》，西南交通大学出版社 2004年7月

[2]重庆建筑工程学院等编著《混凝土学》，中国建筑工业出版社

[3]中华人民共和国建设部编著《钢结构设计规范》，2003年12月