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氣囊內模使用過程中常見問題及解決方法
預應力混凝土空心板梁在制作時常出現(xiàn)氣囊內模變形產生上浮，施工后往往實際情況與設計不相吻合，根據具體分析氣囊內模的變形情況，得出其徑向的位移值，并提出一定的施工措施加以控制。
空心板簡支梁以其造價低、工期短在高速公路橋、城市立交橋占有重要的地位，它與同長跨特別是氣囊內模的使用得到推廣后，促進了空心板梁的徑的預應力簡支梁橋相比，具有材料省、自重輕，各部分材料受力均勻、伸縮縫少等優(yōu)點。工廠化施工，進一步降低了造價。氣囊內模制作空心板梁，即是在預制板的預留空心部分用氣囊內模堵上，待混凝土初凝后放氣抽空。
這種施工方法方便、快捷且氣囊內模這種材料使用次數(shù)較高，成本較底，但是由于氣囊內模是在梁底板澆注完畢后，經充氣達到需要的氣壓之后，澆注側板和頂板。在側板的混凝土澆注過程中，因其側板下部預先振搗密實，而側板上部混凝土還未密實，其側壓力作用于氣囊兩側，由其分力使其發(fā)生一定的徑向變形，進而影響到空心板梁頂板的厚度，嚴重影響到空心梁的質量。通過數(shù)值計算的方法，對氣囊內模進行實體建模，模擬分析計算，得出理論變形值，同時對比工程實例，進一步探討施工過程的監(jiān)控口。
上浮的因素:
1、問題提出氣囊內模制作的空心板梁存在著一定的誤差，按以往工程經驗，普遍認為氣囊內模上浮對截面承載能力的影響較小，通過后期橋面鋪裝進行補強，基本滿足設計承載力要求。但是通常對其實際的變形情況卻很少有過理論分析，提供具體的數(shù)據，從而無法對施工過程進行科學的監(jiān)控，這里按數(shù)值計算的方法，對上述問題進行實體建模，得出一定的理論計算依據，從而對同類問題的施工監(jiān)控提供一定的具體參考數(shù)據。
2、單元選取對于氣囊內模結構由于其內壓力的作用，產生一定的剛度，這樣假設在整個氣囊內模的變形過程中體積不變，即不考慮材料本身發(fā)生屈曲變形，結合該工程實際，現(xiàn)場使用的氣囊內模結構是氣脹式充氣模結構，即是向由模材制成的空腔內充氣，利用氣體壓力來支撐模面，使其具有一定形狀和剛度的模結構形式，對于充氣模結構，利用模成品內外氣體(空氣)的壓力差使其具有能承受自重和外載荷的穩(wěn)定的空間曲面的模結構形式，故在建模過程中單元材料的彈性模量根據氣囊內模內外壓力差進行等效轉化確定。同時考慮新澆注混凝土彈性模量隨齡期變化等因素的影響，所以選取薄模單元進行實體建模，單元的厚度根據氣囊本身的規(guī)格，取值為單位1cm，彈性模量最終取值E一2．0×10。Pa，同時網格劃分采用自動智能劃分形式，精度為7，從而整個計算模型共分140個節(jié)點，112個四邊形單元。
3、 邊界條件根據施工構造和圖紙設計要求，取定位氣囊內模鋼筋之間40 cm長度的一節(jié)結構簡化可作為研究對象，相應的其邊界條件，即約束條件相當于兩邊線性約束對模型施加約束。
4、荷載情況混凝土在施工過程中按嚴格意義上的分層澆注，同時在氣囊內模兩側對稱加載，按理想情況考慮，則兩邊的側壓力為線形變化，故可以將新澆注的混凝土對氣囊兩側產生的側壓力簡化為三角形荷載，在對模型加載過程時，最終等效為壓力值，壓力值P按混凝土重度y澆注高度h的乘積確定，即P—y×h一2 450 Pa。根據上述假設與簡化，建立起如圖1所示的實體模型。
5、分析比較通過分析， 位移值說明采用氣囊內模施工是有效的，并且方便快捷。相對與傳統(tǒng)的鋼管、木模、紙模的支模方式具有拆模方便，且不受跨度的影響，同時氣囊內模的壓力通過混凝土的側壓力和氣囊的半徑能夠準確得到控制。
控制方法與建議由上述理論計算可以看出，若按照理想模型建立，則氣囊內模的變化值不是很大，而在實際工程卻不是如此。因此，若采取一定的施工控制，使之與模型建立的條件接近，則氣囊施工的安全性和使用性可以得到保證，這就對在實際施工過程中提出了較高的要求，君正對氣囊支護的方法和施工監(jiān)控的建議如下：
(1)氣囊內模的固定。通過增加定位鋼筋加以實現(xiàn)，在氣囊內模上部添加蓋板，以控制其變行值。
(2)施工過程的控制。澆注混凝土時從兩邊同時分層澆注，盡量減少澆注過程中混凝土對氣囊內模的沖擊力，加強振搗，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，導致氣囊內模與底板脫離，造成更為嚴重的上浮變形，同時控制和易性及氣囊內壓。
(3)其他方面的控制。氣囊內模的直徑可比截面設計孔徑略小，同時將頂板保護層厚度加大1 cm，上述方法可以充分考慮氣囊內模變形空間，使成形后偏差較小。
(4)補救措施。對部分偏差較大的空心板梁
應采取加固措施，由于橋面鋪裝層的存在，所以其原理采用加厚橋面板的方法，這里主要是指橋面鋪裝層，對受壓區(qū)進行補強，由于后加混凝土層參與主梁工作，梁的有效高度增加，亦可間接達到提高承載力的加固目的。
5 結 論通過理論計算及實踐證明，當采取適當?shù)氖┕た刂坪脱a救措施，使施工過程接近模型假設，則氣囊內模的施工是安全有效的，并且在上浮變形值不大的情況下，對截面的承載能力影響較小，則空心板梁的安全性和使用性可以得到保證，從而指導同類施工監(jiān)控。
空心板簡支梁以其造價低、工期短在高速公路橋、城市立交橋占有重要的地位，它與同長跨特別是氣囊內模的使用得到推廣后，促進了空心板梁的徑的預應力簡支梁橋相比，具有材料省、自重輕，各部分材料受力均勻、伸縮縫少等優(yōu)點。工廠化施工，進一步降低了造價。氣囊內模制作空心板梁，即是在預制板的預留空心部分用氣囊內模堵上，待混凝土初凝后放氣抽空。
這種施工方法方便、快捷且氣囊內模這種材料使用次數(shù)較高，成本較底，但是由于氣囊內模是在梁底板澆注完畢后，經充氣達到需要的氣壓之后，澆注側板和頂板。在側板的混凝土澆注過程中，因其側板下部預先振搗密實，而側板上部混凝土還未密實，其側壓力作用于氣囊兩側，由其分力使其發(fā)生一定的徑向變形，進而影響到空心板梁頂板的厚度，嚴重影響到空心梁的質量。通過數(shù)值計算的方法，對氣囊內模進行實體建模，模擬分析計算，得出理論變形值，同時對比工程實例，進一步探討施工過程的監(jiān)控口。
上浮的因素:
1、問題提出氣囊內模制作的空心板梁存在著一定的誤差，按以往工程經驗，普遍認為氣囊內模上浮對截面承載能力的影響較小，通過后期橋面鋪裝進行補強，基本滿足設計承載力要求。但是通常對其實際的變形情況卻很少有過理論分析，提供具體的數(shù)據，從而無法對施工過程進行科學的監(jiān)控，這里按數(shù)值計算的方法，對上述問題進行實體建模，得出一定的理論計算依據，從而對同類問題的施工監(jiān)控提供一定的具體參考數(shù)據。
2、單元選取對于氣囊內模結構由于其內壓力的作用，產生一定的剛度，這樣假設在整個氣囊內模的變形過程中體積不變，即不考慮材料本身發(fā)生屈曲變形，結合該工程實際，現(xiàn)場使用的氣囊內模結構是氣脹式充氣模結構，即是向由模材制成的空腔內充氣，利用氣體壓力來支撐模面，使其具有一定形狀和剛度的模結構形式，對于充氣模結構，利用模成品內外氣體(空氣)的壓力差使其具有能承受自重和外載荷的穩(wěn)定的空間曲面的模結構形式，故在建模過程中單元材料的彈性模量根據氣囊內模內外壓力差進行等效轉化確定。同時考慮新澆注混凝土彈性模量隨齡期變化等因素的影響，所以選取薄模單元進行實體建模，單元的厚度根據氣囊本身的規(guī)格，取值為單位1cm，彈性模量最終取值E一2．0×10。Pa，同時網格劃分采用自動智能劃分形式，精度為7，從而整個計算模型共分140個節(jié)點，112個四邊形單元。
3、 邊界條件根據施工構造和圖紙設計要求，取定位氣囊內模鋼筋之間40 cm長度的一節(jié)結構簡化可作為研究對象，相應的其邊界條件，即約束條件相當于兩邊線性約束對模型施加約束。
4、荷載情況混凝土在施工過程中按嚴格意義上的分層澆注，同時在氣囊內模兩側對稱加載，按理想情況考慮，則兩邊的側壓力為線形變化，故可以將新澆注的混凝土對氣囊兩側產生的側壓力簡化為三角形荷載，在對模型加載過程時，最終等效為壓力值，壓力值P按混凝土重度y澆注高度h的乘積確定，即P—y×h一2 450 Pa。根據上述假設與簡化，建立起如圖1所示的實體模型。
5、分析比較通過分析， 位移值說明采用氣囊內模施工是有效的，并且方便快捷。相對與傳統(tǒng)的鋼管、木模、紙模的支模方式具有拆模方便，且不受跨度的影響，同時氣囊內模的壓力通過混凝土的側壓力和氣囊的半徑能夠準確得到控制。
控制方法與建議由上述理論計算可以看出，若按照理想模型建立，則氣囊內模的變化值不是很大，而在實際工程卻不是如此。因此，若采取一定的施工控制，使之與模型建立的條件接近，則氣囊施工的安全性和使用性可以得到保證，這就對在實際施工過程中提出了較高的要求，君正對氣囊支護的方法和施工監(jiān)控的建議如下：
(1)氣囊內模的固定。通過增加定位鋼筋加以實現(xiàn)，在氣囊內模上部添加蓋板，以控制其變行值。
(2)施工過程的控制。澆注混凝土時從兩邊同時分層澆注，盡量減少澆注過程中混凝土對氣囊內模的沖擊力，加強振搗，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，導致氣囊內模與底板脫離，造成更為嚴重的上浮變形，同時控制和易性及氣囊內壓。
(3)其他方面的控制。氣囊內模的直徑可比截面設計孔徑略小，同時將頂板保護層厚度加大1 cm，上述方法可以充分考慮氣囊內模變形空間，使成形后偏差較小。
(4)補救措施。對部分偏差較大的空心板梁
應采取加固措施，由于橋面鋪裝層的存在，所以其原理采用加厚橋面板的方法，這里主要是指橋面鋪裝層，對受壓區(qū)進行補強，由于后加混凝土層參與主梁工作，梁的有效高度增加，亦可間接達到提高承載力的加固目的。
5 結 論通過理論計算及實踐證明，當采取適當?shù)氖┕た刂坪脱a救措施，使施工過程接近模型假設，則氣囊內模的施工是安全有效的，并且在上浮變形值不大的情況下，對截面的承載能力影響較小，則空心板梁的安全性和使用性可以得到保證，從而指導同類施工監(jiān)控。
