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詳細(xì)新聞
氣囊內(nèi)模使用過程中常見問題及解決方法
預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁在制作時常出現(xiàn)氣囊內(nèi)模變形產(chǎn)生上浮，施工后往往實際情況與設(shè)計不相吻合，根據(jù)具體分析氣囊內(nèi)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(nèi)模的使用得到推廣后，促進(jìn)了空心板梁的徑的預(yù)應(yīng)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(jìn)一步降低了造價。氣囊內(nèi)模制作空心板梁，即是在預(yù)制板的預(yù)留空心部分用氣囊內(nèi)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(nèi)模這種材料使用次數(shù)較高，成本較底，但是由于氣囊內(nèi)模是在梁底板澆注完畢后，經(jīng)充氣達(dá)到需要的氣壓之后，澆注側(cè)板和頂板。在側(cè)板的混凝土澆注過程中，因其側(cè)板下部預(yù)先振搗密實，而側(cè)板上部混凝土還未密實，其側(cè)壓力作用于氣囊兩側(cè)，由其分力使其發(fā)生一定的徑向變形，進(jìn)而影響到空心板梁頂板的厚度，嚴(yán)重影響到空心梁的質(zhì)量。通過數(shù)值計算的方法，對氣囊內(nèi)模進(jìn)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(jìn)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(nèi)模制作的空心板梁存在著一定的誤差，按以往工程經(jīng)驗，普遍認(rèn)為氣囊內(nèi)模上浮對截面承載能力的影響較小，通過后期橋面鋪裝進(jìn)行補強，基本滿足設(shè)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(jù)，從而無法對施工過程進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)控，這里按數(shù)值計算的方法，對上述問題進(jìn)行實體建模，得出一定的理論計算依據(jù)，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(jù)。
2、單元選取對于氣囊內(nèi)模結(jié)構(gòu)由于其內(nèi)壓力的作用，產(chǎn)生一定的剛度，這樣假設(shè)在整個氣囊內(nèi)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(jié)合該工程實際，現(xiàn)場使用的氣囊內(nèi)模結(jié)構(gòu)是氣脹式充氣模結(jié)構(gòu)，即是向由模材制成的空腔內(nèi)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(jié)構(gòu)形式，對于充氣模結(jié)構(gòu)，利用模成品內(nèi)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(jié)構(gòu)形式，故在建模過程中單元材料的彈性模量根據(jù)氣囊內(nèi)模內(nèi)外壓力差進(jìn)行等效轉(zhuǎn)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(jìn)行實體建模，單元的厚度根據(jù)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(wǎng)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(jù)施工構(gòu)造和圖紙設(shè)計要求，取定位氣囊內(nèi)模鋼筋之間40 cm長度的一節(jié)結(jié)構(gòu)簡化可作為研究對象，相應(yīng)的其邊界條件，即約束條件相當(dāng)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(yán)格意義上的分層澆注，同時在氣囊內(nèi)模兩側(cè)對稱加載，按理想情況考慮，則兩邊的側(cè)壓力為線形變化，故可以將新澆注的混凝土對氣囊兩側(cè)產(chǎn)生的側(cè)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(jù)上述假設(shè)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(nèi)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(nèi)模的壓力通過混凝土的側(cè)壓力和氣囊的半徑能夠準(zhǔn)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(nèi)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(nèi)模的固定。通過增加定位鋼筋加以實現(xiàn)，在氣囊內(nèi)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?xí)r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(nèi)模的沖擊力，加強振搗，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致氣囊內(nèi)模與底板脫離，造成更為嚴(yán)重的上浮變形，同時控制和易性及氣囊內(nèi)壓。
(3)其他方面的控制。氣囊內(nèi)模的直徑可比截面設(shè)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(nèi)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(yīng)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(jìn)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(dá)到提高承載力的加固目的。
5 結(jié) 論通過理論計算及實踐證明，當(dāng)采取適當(dāng)?shù)氖┕た刂坪脱a救措施，使施工過程接近模型假設(shè)，則氣囊內(nèi)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(dǎo)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(nèi)模的使用得到推廣后，促進(jìn)了空心板梁的徑的預(yù)應(yīng)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(jìn)一步降低了造價。氣囊內(nèi)模制作空心板梁，即是在預(yù)制板的預(yù)留空心部分用氣囊內(nèi)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(nèi)模這種材料使用次數(shù)較高，成本較底，但是由于氣囊內(nèi)模是在梁底板澆注完畢后，經(jīng)充氣達(dá)到需要的氣壓之后，澆注側(cè)板和頂板。在側(cè)板的混凝土澆注過程中，因其側(cè)板下部預(yù)先振搗密實，而側(cè)板上部混凝土還未密實，其側(cè)壓力作用于氣囊兩側(cè)，由其分力使其發(fā)生一定的徑向變形，進(jìn)而影響到空心板梁頂板的厚度，嚴(yán)重影響到空心梁的質(zhì)量。通過數(shù)值計算的方法，對氣囊內(nèi)模進(jìn)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(jìn)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(nèi)模制作的空心板梁存在著一定的誤差，按以往工程經(jīng)驗，普遍認(rèn)為氣囊內(nèi)模上浮對截面承載能力的影響較小，通過后期橋面鋪裝進(jìn)行補強，基本滿足設(shè)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(jù)，從而無法對施工過程進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)控，這里按數(shù)值計算的方法，對上述問題進(jìn)行實體建模，得出一定的理論計算依據(jù)，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(jù)。
2、單元選取對于氣囊內(nèi)模結(jié)構(gòu)由于其內(nèi)壓力的作用，產(chǎn)生一定的剛度，這樣假設(shè)在整個氣囊內(nèi)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(jié)合該工程實際，現(xiàn)場使用的氣囊內(nèi)模結(jié)構(gòu)是氣脹式充氣模結(jié)構(gòu)，即是向由模材制成的空腔內(nèi)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(jié)構(gòu)形式，對于充氣模結(jié)構(gòu)，利用模成品內(nèi)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(jié)構(gòu)形式，故在建模過程中單元材料的彈性模量根據(jù)氣囊內(nèi)模內(nèi)外壓力差進(jìn)行等效轉(zhuǎn)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(jìn)行實體建模，單元的厚度根據(jù)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(wǎng)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(jù)施工構(gòu)造和圖紙設(shè)計要求，取定位氣囊內(nèi)模鋼筋之間40 cm長度的一節(jié)結(jié)構(gòu)簡化可作為研究對象，相應(yīng)的其邊界條件，即約束條件相當(dāng)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(yán)格意義上的分層澆注，同時在氣囊內(nèi)模兩側(cè)對稱加載，按理想情況考慮，則兩邊的側(cè)壓力為線形變化，故可以將新澆注的混凝土對氣囊兩側(cè)產(chǎn)生的側(cè)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(jù)上述假設(shè)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(nèi)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(nèi)模的壓力通過混凝土的側(cè)壓力和氣囊的半徑能夠準(zhǔn)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(nèi)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(nèi)模的固定。通過增加定位鋼筋加以實現(xiàn)，在氣囊內(nèi)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?xí)r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(nèi)模的沖擊力，加強振搗，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，導(dǎo)致氣囊內(nèi)模與底板脫離，造成更為嚴(yán)重的上浮變形，同時控制和易性及氣囊內(nèi)壓。
(3)其他方面的控制。氣囊內(nèi)模的直徑可比截面設(shè)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(nèi)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(yīng)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(jìn)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(dá)到提高承載力的加固目的。
5 結(jié) 論通過理論計算及實踐證明，當(dāng)采取適當(dāng)?shù)氖┕た刂坪脱a救措施，使施工過程接近模型假設(shè)，則氣囊內(nèi)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(dǎo)同類施工監(jiān)控。
