在预应力混凝土空心板梁预制施工中，充气芯模易出现变形上浮问题，常导致施工成品与设计要求存在偏差。本文通过分析充气芯模的变形机理，计算其径向位移数值，提出针对性施工控制措施，为提升空心板梁施工质量提供技术支撑。

空心板简支梁因造价低、工期短、材料消耗少、自重轻等优势，在高速公路桥梁及城市立交桥建设中应用广泛。与同跨径预应力简支梁桥相比，其不仅各部位材料受力均匀、伸缩缝设置少，且随着充气芯模技术的推广应用，实现了工厂化标准化施工，进一步降低了工程成本。充气芯模施工工艺的核心是：在预制板预留空心区域放置充气芯模，待混凝土初凝达到设计强度后，通过放气抽空完成芯模拆除。

该工艺虽具备操作便捷、芯模重复利用率高、综合成本低等特点，但在施工过程中存在明显技术风险。具体而言，充气芯模需在梁体底板混凝土浇筑完成后充气至设计气压，再进行侧板及顶板浇筑。在侧板混凝土浇筑阶段，下部混凝土经振捣已密实，而上部混凝土尚未成型，此时混凝土侧压力作用于芯模两侧，其分力会导致芯模产生径向变形，直接影响空心板梁顶板厚度，严重时将降低梁体结构承载性能。本文通过数值计算方法建立充气芯模实体模型，模拟分析其变形规律并得出理论位移值，结合工程实例验证，为施工过程监控提供科学依据。

一、问题提出

采用充气芯模施工的空心板梁常存在尺寸偏差问题。传统工程经验普遍认为，芯模上浮对截面承载能力影响较小，可通过后期桥面铺装补强满足设计要求，但对芯模实际变形情况缺乏系统理论分析和具体数据支撑，导致施工监控缺乏科学性。本文通过数值计算建立实体模型，量化芯模变形参数，为同类工程施工监控提供精准参考数据。

二、单元选取

充气芯模的结构刚度由内部气压提供，建模过程中假设芯模变形时体积恒定，不考虑材料屈曲变形。结合工程实际，现场采用的气胀式充气芯模通过空腔内气体压力支撑模面，形成稳定空间曲面以承受自重及外荷载，因此模型中单元材料的弹性模量需根据芯模内外压力差进行等效转化确定。

考虑到新浇筑混凝土弹性模量随龄期变化的影响，本次建模选取薄膜单元，根据气囊规格设定单元厚度为1cm，弹性模量最终取值为2.0×10⁵Pa。网格划分采用自动智能划分模式，精度等级设为7，整个计算模型共包含140个节点及112个四边形单元。

三、边界条件

依据施工构造及图纸设计要求，选取定位钢筋间距40cm范围内的芯模结构作为研究对象。模型约束条件按实际施工场景简化，采用两侧线性约束方式施加边界约束。

四、荷载情况

混凝土施工严格遵循分层浇筑原则，芯模两侧荷载呈对称分布。理想状态下，混凝土侧压力沿高度呈线性变化，因此将新浇筑混凝土对芯模的侧压力简化为三角形荷载，加载时等效为压力值计算。压力值P按混凝土重度γ与浇筑高度h的乘积确定，即P=γ×h=2450Pa。基于上述假设与简化，建立的实体模型如图1所示（图略）。

五、分析与控制措施

计算结果表明，采用充气芯模施工具有显著的技术优势，其拆模便捷性不受梁体跨度限制，且芯模压力可通过混凝土侧压力与气囊半径参数精准控制。但理论计算的变形值与实际工程存在差异，需通过施工控制措施缩小偏差，确保芯模施工的安全性与可靠性，具体建议如下：

（一）充气芯模固定措施

通过加密定位钢筋增强芯模稳定性，同时在气囊内模上部增设盖板，直接约束芯模径向变形，确保其位置符合设计要求。

（二）施工过程动态控制

混凝土浇筑时采用两侧对称分层施工工艺，减少混凝土对芯模的冲击荷载；加强振捣作业防止混凝土离析，避免芯模与底板脱离引发严重上浮；同步监控混凝土和易性及气囊内压，确保施工参数符合设计标准。

（三）施工参数优化调整

将充气芯模直径设定为略小于截面设计孔径，同时将顶板保护层厚度加大1cm，为芯模预留合理变形空间，有效控制成型后梁体尺寸偏差。

（四）偏差补救加固措施

对尺寸偏差较大的空心板梁，利用桥面铺装层进行补强加固。通过加厚桥面板受压区混凝土，使后加混凝土层参与主梁协同工作，增加梁体有效高度，间接提升结构承载能力。

六、结论

理论计算与工程实践表明，通过采取上述施工控制及补救措施，可使施工过程接近模型假设条件，此时充气芯模施工安全可靠。在芯模上浮变形值可控的前提下，其对梁体截面承载能力影响较小，能够保障空心板梁的结构安全性与使用功能，相关研究成果可为同类工程施工监控提供指导。