关于在使用桥梁充气芯模过程中出现的各种问题的解决

2015-09-14 08:53:33 君正橡胶 124

      预应力混凝土空心板梁在制作时常出现充气芯模变形产生上浮,施工后往往实际情况与设计不相吻合,根据具体分析充气芯模的变形情况,得出其径向的位移值,并提出一定的施工措施加以控制。


      空心板简支梁以其造价低、工期短在高速公路桥、城市立交桥占有重要的地位,它与同长跨特别是充气芯模的使用得到推广后,促进了空心板梁的径的预应力简支梁桥相比,具有材料省、自重轻,各部分材料受力均匀、伸缩缝少等优点。工厂化施工,进一步降低了造价。充气芯模制作空心板梁,即是在预制板的预留空心部分用充气芯模堵上,待混凝土初凝后放气抽空。

      这种施工方法方便、快捷且充气芯模这种材料使用次数较高,成本较底,但是由于充气芯模是在梁底板浇注完毕后,经充气达到需要的气压之后,浇注侧板和顶板。在侧板的混凝土浇注过程中,因其侧板下部预先振捣密实,而侧板上部混凝土还未密实,其侧压力作用于气囊两侧,由其分力使其发生一定的径向变形,进而影响到空心板梁顶板的厚度,严重影响到空心梁的质量。通过数值计算的方法,对充气芯模进行实体建模,模拟分析计算,得出理论变形值,同时对比工程实例,进一步探讨施工过程的监控口。

      1、问题提出

      充气芯模制作的空心板梁存在着一定的误差,按以往工程经验,普遍认为充气芯模上浮对截面承载能力的影响较小,通过后期桥面铺装进行补强,基本满足设计承载力要求。但是通常对其实际的变形情况却很少有过理论分析,提供具体的数据,从而无法对施工过程进行科学的监控,这里按数值计算的方法,对上述问题进行实体建模,得出一定的理论计算依据,从而对同类问题的施工监控提供一定的具体参考数据。

      2、单元选取

      对于充气芯模结构由于其内压力的作用,产生一定的刚度,这样假设在整个充气芯模的变形过程中体积不变,即不考虑材料本身发生屈曲变形,结合该工程实际,现场使用的充气芯模结构是气胀式充气模结构,即是向由模材制成的空腔内充气,利用气体压力来支撑模面,使其具有一定形状和刚度的模结构形式,对于充气模结构,利用模成品内外气体(空气)的压力差使其具有能承受自重和外载荷的稳定的空间曲面的模结构形式,故在建模过程中单元材料的弹性模量根据气囊内模内外压力差进行等效转化确定。

      同时考虑新浇注混凝土弹性模量随龄期变化等因素的影响,所以选取薄模单元进行实体建模,单元的厚度根据气囊本身的规格,取值为单位1cm,弹性模量较终取值E一2.0×10。Pa,同时网格划分采用自动智能划分形式,精度为7,从而整个计算模型共分140个节点,112个四边形单元。

      3、 边界条件

根据施工构造和图纸设计要求,取定位充气芯模钢筋之间40 cm长度的一节结构简化可作为研究对象,相应的其边界条件,即约束条件相当于两边线性约束对模型施加约束。

      4、荷载情况

混凝土在施工过程中按严格意义上的分层浇注,同时在充气芯模两侧对称加载,按理想情况考虑,则两边的侧压力为线形变化,故可以将新浇注的混凝土对气囊两侧产生的侧压力简化为三角形荷载,在对模型加载过程时,较终等效为压力值,压力值P按混凝土重度y浇注高度h的乘积确定,即P—y×h一2 450 Pa。根据上述假设与简化,建立起如图1所示的实体模型。

      5、分析比较

通过分析, 位移值说明采用充气芯模施工是有效的,并且方便快捷。相对与传统的钢管、木模、纸模的支模方式具有拆模方便,且不受跨度的影响,同时充气芯模的压力通过混凝土的侧压力和气囊的半径能够准确得到控制。

      控制方法与建议由上述理论计算可以看出,若按照理想模型建立,则充气芯模的变化值不是很大,而在实际工程却不是如此。因此,若采取一定的施工控制,使之与模型建立的条件接近,则气囊施工的安全性和使用性可以得到保证,这就对在实际施工过程中提出了较高的要求,君正对气囊支护的方法和施工监控的建议如下:

      (1)充气芯模的固定。通过增加定位钢筋加以实现,在气囊内模上部添加盖板,以控制其变行值。

      (2)施工过程的控制。浇注混凝土时从两边同时分层浇注,尽量减少浇注过程中混凝土对充气芯模的冲击力,加强振捣,防止混凝土发生离析现象,导致充气芯模与底板脱离,造成更为严重的上浮变形,同时控制和易性及气囊内压。

      (3)其他方面的控制。充气芯模的直径可比截面设计孔径略小,同时将顶板保护层厚度加大1 cm,

上述方法可以充分考虑充气芯模变形空间,使成形后偏差较小。

      (4)补救措施。对部分偏差较大的空心板梁。应采取加固措施,由于桥面铺装层的存在,所以其原理采用加厚桥面板的方法,这里主要是指桥面铺装层,对受压区进行补强,由于后加混凝土层参与主梁工作,梁的有效高度增加,亦可间接达到提高承载力的加固目的。

      5 结 论

      通过理论计算及实践证明,当采取适当的施工控制和补救措施,使施工过程接近模型假设,则充气芯模的施工是安全有效的,并且在上浮变形值不大的情况下,对截面的承载能力影响较小,则空心板梁的安全性和使用性可以得到保证,从而指导同类施工监控。

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