李建強(qiáng)
(中鐵十五局集團(tuán)貴州中鐵路橋工程有限公司)
目前我國(guó)的高速鐵路與原有鐵路相比,不僅外觀形式簡(jiǎn)潔美觀,而且速度更高。但是,高速鐵路對(duì)路面的平穩(wěn)性要求比原有鐵路對(duì)線路平穩(wěn)性的要求更高,所以就要求高速鐵路的支撐結(jié)構(gòu)要有較大的抗扭抗彎的剛度。而能基本消除T梁橫隔板所產(chǎn)生的病害,其中之一就是高架橋選用預(yù)制箱梁。此類梁型不僅安全性和穩(wěn)定性高于其他梁型,在整體的美觀程度和簡(jiǎn)潔程度上也優(yōu)于其他梁型。這樣的預(yù)制箱梁建成后具有,整個(gè)支撐部件受力簡(jiǎn)單,且日后的養(yǎng)護(hù)工作量和維修工作量少的特點(diǎn)。正因如此,在我國(guó)的高速鐵路的建設(shè)中,預(yù)制箱梁得到了廣泛的應(yīng)用。
預(yù)制箱梁的整體很大,機(jī)械化程度高,目前預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支整孔箱梁標(biāo)準(zhǔn)梁跨度有23.5 m、31.5 m等,其重量最大可達(dá)900 t。因此,要使箱梁能滿足使用要求,又輕便節(jié)約成本,并且減輕梁體自重增加承載負(fù)荷,這則取決于生產(chǎn)箱梁所使用的模板。由內(nèi)膜和外膜組成的生產(chǎn)箱梁模版,在外膜上又細(xì)分為三部分,分別是端模、側(cè)模及底模。而內(nèi)模的外形構(gòu)造直接決定了箱梁箱內(nèi)形狀,設(shè)計(jì)合理可以減輕梁體自重節(jié)約橋梁生產(chǎn)成本;內(nèi)模的拆裝工藝又是控制生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。因此,內(nèi)模制造的重難點(diǎn)就在于它的外形構(gòu)造和施工工藝。
(1)內(nèi)模的建造應(yīng)符合箱梁內(nèi)部的橫縱斷面即縱、橫截面的需要,應(yīng)與實(shí)際情況相符。(2)箱梁在梁端一般會(huì)都有加厚的腹板或變坡的頂板與底板等,即箱梁內(nèi)箱里大口小,這則要求內(nèi)膜必須折疊收縮,以便縮小體積,通過(guò)梁端的最小空間,以達(dá)到拆裝內(nèi)模的要求。(3)將內(nèi)膜作為整體設(shè)計(jì),不僅簡(jiǎn)化了內(nèi)膜的收放次數(shù),更為內(nèi)膜的生產(chǎn)效率提供保障,使內(nèi)膜的伸縮展開(kāi)更加快速穩(wěn)妥,同時(shí)也可減少模型拼接產(chǎn)生的誤差,有效提高梁體混凝土表面平整度。(4)內(nèi)膜必須配合混凝土的澆筑尤其是能適應(yīng)高性能的混凝土的快速澆筑,不能夠出現(xiàn)因?yàn)闈茶T時(shí)產(chǎn)生的側(cè)壓力和浮力產(chǎn)生較大的位移誤差。(5)預(yù)制箱梁的模板結(jié)構(gòu)應(yīng)具備反復(fù)使用的功能,且使內(nèi)膜不易變形,內(nèi)膜板面應(yīng)能清理迅速容易,在短時(shí)或較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)能夠循環(huán)再使用。
內(nèi)模設(shè)計(jì)應(yīng)按照滿足工藝生產(chǎn)要求標(biāo)準(zhǔn),制造經(jīng)濟(jì)合理,性能安全可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔方便施工的總原則進(jìn)行。
高速鐵路預(yù)制箱梁內(nèi)膜的制造運(yùn)用的是全液壓收放技術(shù),底板部分不封閉,采用下置梁式結(jié)構(gòu)。內(nèi)模主要是由側(cè)模角膜頂模以及走行大梁、頂升立柱及箱梁內(nèi)的支撐部分組成。因此,相互之間就會(huì)受力,其力學(xué)關(guān)系表現(xiàn)為,角模與側(cè)模共同與頂模相連接,頂模的相互受力則是由頂升立柱支撐與大梁之間構(gòu)成,底模與支架的受力由大梁承擔(dān),底模則是內(nèi)模的支撐受力部位。即就是底模安裝支撐架,內(nèi)模軌道放于支撐架上,走行大梁根部的滑輪在鋪設(shè)好的內(nèi)模軌道上通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引實(shí)現(xiàn)入模出模。最后經(jīng)過(guò)液壓缸,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)膜的收與支。
3.3.1 支撐結(jié)構(gòu)
牽引系統(tǒng),拉桿及撐桿,支腿和滾動(dòng)輪再加上走形鋼梁就構(gòu)成了內(nèi)膜的支撐系統(tǒng)??梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇鋼梁的上置或下置。且不論選擇上置還是下置的方式都各有優(yōu)缺點(diǎn),比如,大梁本身充當(dāng)了軌道的作用就不需要外加軌道了。正因如此移動(dòng)模塊的工作就會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)化。而其弊端是梁內(nèi)的作業(yè)空間沒(méi)有上置大梁的形式操作方便。但是上置大梁雖然較為方便混凝土的施工,遇到需要移模的情況作業(yè)就不如下置大梁來(lái)的簡(jiǎn)化。用施工撐桿經(jīng)側(cè)向施工的方式把受力傳遞到大梁上荷載,可由頂升力柱和大梁實(shí)現(xiàn)豎向荷載。為了能使內(nèi)膜的整體受力能夠相互抵消,至少是左右相互抵消,可以將大梁的受力傳遞到底模上,再經(jīng)過(guò)通風(fēng)孔的設(shè)計(jì),加裝豎向拉筋的方法將大梁與底模相互錨固。
3.3.2 模板結(jié)構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)準(zhǔn)段以及隔墻段模版構(gòu)成了內(nèi)膜模版系統(tǒng)的劃分。標(biāo)準(zhǔn)段與分標(biāo)準(zhǔn)段及隔墻段的模版基本單元長(zhǎng)度分節(jié)又各有差異,標(biāo)準(zhǔn)段的分節(jié)最長(zhǎng)為4 m,其次是非標(biāo)準(zhǔn)段為3 m,最短的是隔墻段模版長(zhǎng)度僅為1.5 m。模板的分節(jié)長(zhǎng)的設(shè)計(jì)主要是度考慮利于汽車運(yùn)輸。設(shè)計(jì)的所有面板均是采用經(jīng)過(guò)預(yù)處理的8 mm厚Q235鋼板。面板加勁肋則采用橫向小肋、縱向大肋兩種形式,頂??v向加強(qiáng)肋斷面為兩塊(160×8)mm鋼板,材質(zhì)Q235,縱向布置。模版在實(shí)際施工過(guò)程中所需要的性能,如強(qiáng)度穩(wěn)定性和剛性要求都是可以經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算的。
3.3.3 液壓結(jié)構(gòu)
液壓系統(tǒng)作為預(yù)制箱梁內(nèi)膜的一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),存在于大梁的前端,主要由油箱油泵、液壓缸、控制開(kāi)關(guān)及電動(dòng)機(jī)組成,內(nèi)模的液壓系統(tǒng)共有64只油缸,其中頂升油缸主要完成模板整體的升落起降工作,標(biāo)準(zhǔn)段和非標(biāo)準(zhǔn)段的收張主要由上側(cè)的油缸完成。與此相對(duì)應(yīng),標(biāo)準(zhǔn)段的角膜收張工作主要由下油缸完成。隔墻段模版的收張工作主要由隔墻油缸完成。根據(jù)工作壓力設(shè)計(jì)內(nèi)模的液壓系統(tǒng)采用的是分流集流閥同步回路的設(shè)計(jì),這樣的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)順序依次操作及自鎖保壓抵抗混凝土施工的各種載荷,可以在一定程度上確保內(nèi)模立、脫模的同步動(dòng)作。
(1)要嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量,要有所有鋼材和型材及板材的材質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告和出廠合格證。(2)所有的板材在下料前都應(yīng)開(kāi)平,型鋼則必須校直才可使用。(3)面板在進(jìn)行必要的拼接時(shí),應(yīng)該在其背面開(kāi)坡口施焊,如果焊后變形的則需要及時(shí)校正。(4)用工裝工藝的形式連接耳板。(5)要保證所有零件的切割和焊接的表面粗糙度不低于12。而對(duì)不需焊接部件的表面粗造度可以不做低于12的要求,此外,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范操作加工。(6)對(duì)于內(nèi)膜的養(yǎng)護(hù)如:可涂抹清機(jī)油養(yǎng)護(hù)成品膜板的外側(cè),而用潤(rùn)滑脂養(yǎng)護(hù)銷軸和螺栓,其他部分的內(nèi)膜可噴涂一遍富鋅底漆,再刷兩遍橘黃色防銹漆。
內(nèi)膜的面板一般采用數(shù)控剪板下料,內(nèi)膜的肋板則采用數(shù)控等離子切割下料,內(nèi)膜的角模折彎一般采用數(shù)控折彎?rùn)C(jī)折彎成型,內(nèi)膜的側(cè)模圓弧型部分主要制作方法是用模具在油壓機(jī)上壓制,整體膜的刨加工要等加強(qiáng)肋板和肋板及槽鋼等組裝完成之后再進(jìn)行,最后要保證各膜連接面的組裝尺寸符合直線度的要求。
(1)混凝土的施工
混凝土與梁體的配合比必需滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度,滿足設(shè)計(jì)終張拉的要求,強(qiáng)度要大于50 MPa,混凝土的灌注順序?yàn)榈装?、腹板、頂板。為了使混凝土的澆筑速度與振搗速度一致就必須配備足夠的技術(shù)人員。內(nèi)膜的養(yǎng)護(hù)可以采取自然養(yǎng)護(hù)或者蒸汽養(yǎng)護(hù),但主要依據(jù)是根據(jù)環(huán)境的溫度和施工條件。
(2)預(yù)應(yīng)力的施工預(yù)制箱梁內(nèi)膜預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)采取二次張拉和三次張拉相結(jié)合的施工工藝。采用三次拉漲工藝的原因是為了防止梁體內(nèi)部的混凝土出現(xiàn)收縮甚至裂紋。而蒸氣養(yǎng)護(hù)的箱梁由于梁體早期強(qiáng)度發(fā)展較快,并且梁體與環(huán)境溫差控制的時(shí)間較長(zhǎng),因此采用二次張拉工藝。整個(gè)內(nèi)膜的施工流程如圖1。
圖1 施工流程
高速鐵路箱梁內(nèi)膜的設(shè)計(jì)與制造如果嚴(yán)格按照箱梁內(nèi)膜設(shè)計(jì)的要求與原則制造,準(zhǔn)確的完成內(nèi)膜的支撐系統(tǒng),液壓系統(tǒng),模板系統(tǒng),在施工制造過(guò)程中遵循混凝土的灌注與預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的原則,就能使內(nèi)膜系統(tǒng)安全可靠,可以最大程度上縮短制造時(shí)間,使高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支整孔箱梁內(nèi)膜的制作更加簡(jiǎn)單方便,而且質(zhì)量更加穩(wěn)定,對(duì)我國(guó)今后高速鐵路的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。
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