一种解决预制混凝土空心板厚度缺陷的方法

【摘要】：本文通过对多边形橡胶芯模的性能分析和实践应用，提出了一种解决预制混凝土空心板厚度缺陷的方法。
【关键词】：空心板橡胶胶囊芯模刚度凹凸效应

近几年来，橡胶胶囊作为一种制孔工具，在混凝土构件预制中应用越来越广泛，尤其是在桥梁梁（板）预制生产中，它作为芯模板（或内模板）大有取代钢制内模板的局势。它重量相对较轻，且结构简单，安装和拆卸方便快捷，更能适合混凝土施工连续性的要求。特别是橡胶胶囊的结构形式和种类在近几年来得到了极大的丰富，不再局限于圆形断面结构形式，还可以做成多边形和不规则的异形断面结构，产品丰富了，功能也多起来，逐渐取代笨重的钢制内模板也在情理之中。但橡胶胶囊的最大的缺点就是刚度不足，较钢模板更容易上浮，它作为芯模板（或内模板）充气后表面要向外扩张，使原先制作的平面变成凸面，如果制作工艺再差一点，比如胶囊壁内的胎网线（或胎网布）分布不均匀，或橡胶厚度不匀，都可造成胶囊充气后局部鼓包，加之橡胶芯模上浮，将会导致预制梁、板厚度不均匀和顶板局部厚度不足之缺陷。预制梁（板）顶板作为桥面行车道车辆荷载的承重板，如果厚度不均匀使局部超薄，或者顶板局部厚度不足较严重，都会影响桥梁的寿命甚至车辆的行驶安全。虽然圆形断面橡胶芯模板已得到了广泛的应用，但多边形和不规则的异形断面橡胶芯模板（或内模板）仍然没有完全取代钢模板的职能，原因就在于此。在此笔者根据自己多年来的施工经验和对混凝土空心板及橡胶芯模板的研究，针对多边形及不规则的异形断面空心板采用橡胶芯模板成孔工艺施工的缺陷，找到了一种解决空心板厚度缺陷的方法，总结出来同广大桥梁工程和土建工程施工、研究人员探讨。
新疆南部某国道上的许多桥梁上部结构，设计采用了大量的20米后张法预应力混凝土空心板，采用预制安装，先简支后进行桥面连续的结构形式。该预应力混凝土空心板箱室为对称的八边形（如图1），为了提高工效，内模采用橡胶胶囊芯模，其断面结构形式（如图2）：橡胶外套
大充气胶囊
实心胶棒
小充气胶囊
图1空心板跨中断面图
图2橡胶胶囊芯模断面图
八边形箱室

按照既定的施工工艺空心板混凝土分两次浇筑成型，首次浇筑底板混凝土，采用平板振动器振捣密实平整。紧接着安装芯模胶囊及防浮压杆，防浮压杆采用I80-100工字钢按1-1.5米间距布置，然后给胶囊充气，加好防浮压块，最后对称浇筑腹板和顶板混凝土。这样施工的结果是底板厚度和均匀度能够保证，但腹板和顶板厚度不均匀（如图3）。经仔细观察发现在压块部位芯模下凹顶板厚度超厚，但腹板偏薄；在压块之间芯模上凸，厚度表现基本相反。分析原因主要有三方面：一、橡胶芯模是柔性的，充气后表面存在较大张力，顶部受压凹陷部位侧面就会鼓凸，顶部未受压部位正好相反，表现为上凸侧凹；二、防浮压杆通过压块与芯模胶囊图3顶部未加钢板前箱室
接触面积较小，加强了芯模胶囊的凹凸效应；三、混凝土的浇筑先后次序形成了二次凹凸效应，先浇筑的部位先受压先凹陷，使胶囊内气体流向后浇筑的部位并在此处形成鼓凸。由此不难看出造成空心板厚度不均匀是芯模胶囊的凹凸效应，造成芯模胶囊的凹凸效应主要是防浮压块与芯模胶囊接触面积较小，没有形成面接触。要解决空心板厚度不均匀问题就必须设法扩大压块与芯模胶囊接触面积，提高芯模胶囊整体刚度。
根据这种思路我们对芯模胶囊顶面实施通压，在芯模顶部32cm宽的平面范围内，先后采用了木块或木板条来增加压块与芯模胶囊接触面积实施通压，但效果都不理想，因为木板太厚会影响芯模胶囊几何尺寸，太薄刚度小易变形，而且木板容易嵌入顶板混凝土中拆卸不便；后来采用竹胶板效果有较大改善，但仍不很理想；最后通过重量与刚度比较实验，确定采用□300mm×1500mm×5mm钢板较理想。首先、5mm钢板厚度小，加入胶囊与顶板混凝土之间不会影响芯模与空心板箱室结构尺寸；其次、钢板刚度大，能够切实加强芯模胶囊刚度；第三、该尺寸每块钢板重较轻（仅为17.66kg），便于人工安装拆卸；第四、不会嵌入顶板混凝土，钢板顶面刷脱模剂，芯模胶囊放气后钢板靠自重可自行掉落；第五、施工方便：安装芯模胶囊时将钢板置于胶囊顶部，芯模胶囊充气后钢板随胶囊浮起就位，人工略做调整加上防浮压杠和压块即可，拆卸时随着芯模胶囊放气钢板靠自重自行掉落，留置在胶囊上面，随着胶囊一起拉出即可。
结论：根据原来理论分析在芯模胶囊顶部（32cm宽）平面范围内加一层5mm钢板进行通压，只会解决顶板厚度和均匀度的问题，对腹板的厚度和均匀度只会有所改善，但实施结果是在解决顶板厚度和均匀度问题的同时也基本解决了腹板的厚度和均匀度图4顶部加钢板后箱室
问题，这说明作为柔性结构的芯模胶囊其顶部与侧面的变形是相互关联的，它的变形对空心板顶板和腹板厚度及均匀度的影响也是关联的。所以在解决顶板问题的同时也使腹板问题得到解决，箱室内平整规则，线形较顺直（如图4），其效果几乎可以与钢制内模相媲美。