铁路超高性能混凝土箱梁模板及施工方法与流程

本发明属于桥梁工程建设技术领域，具体涉及一种铁路超高性能混凝土箱梁模板及施工方法。

背景技术：

目前铁路桥梁结构多采用混凝土材料的封闭箱形截面，由于其自重大、材料强度低、经济性差，制约了铁路箱梁向更大跨度发展。超高性能混凝土材料强度高、耐久性好，将其应用于铁路箱梁建设，可解决普通混凝土材料强度低、向更大跨度发展时箱身截面圬工大的问题。将超高性能混凝土48m整孔运架简支梁应用于铁路桥梁建设，将是铁路桥梁计算的一次飞跃，引领新材料、新技术、新工艺在桥梁建设领域的发展。

超高性能混凝土流动度低、工作性差，对施工工艺要求较高。国内外各种超高性能混凝土材料制备试验表明，在材料制备环节通过各种原材料配比均未能较好的解决材料流动性和工作性能问题，因此超高性能混凝土材料一般应用在平面板结构和截面简洁、断面较小的桥梁构件中。同时，超高性能混凝土前期收缩量大，约为普通混凝土的2～3倍，应用于封闭截面时由于收缩产生的约束应力无法释放常常导致截面内部拉应力较大，结构容易产生裂缝甚至开裂。因此，超高性能混凝土应用的桥梁断面形式均为开口截面，规避了材料收缩约束问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铁路超高性能混凝土箱梁模板及施工方法，解决超高性能混凝土材料流动性低工作性差的问题，同时避免超高性能混凝土收缩量大应用在大体积封闭箱形截面时产生裂缝等问题，解决超高性能混凝土在铁路桥梁实际应用的施工工艺问题。

本发明所采用的技术方案为：

铁路超高性能混凝土箱梁模板，其特征在于：

所述模板纵向分为多节梁段模板，梁段模板包括外模，外模内为内模，梁段模板纵向两端为端模；

外模和端模为整体形式，支立于制梁台座之上；

内模为拼装形式，通过型钢和螺栓与端模固定，包括内顶模、下平模和两侧模，内顶模与两侧模之间以及下平模与两侧模之间通过内角模过渡。

内顶模与下平模之间设置有竖向的可调丝杆，内顶模与两侧模之间、以及下平模与两侧模之间设置有斜向的可调丝杆。

内模内壁设置有附着式振捣器。

外模外壁设置有附着式振捣器。

内模的下平模开设有观测口。

梁段模板具有顶板进料口，位于内顶模处。

梁段模板具有底板进料口，位于端模位置。

铁路超高性能混凝土箱梁模板的施工方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤1：模板设计和预制：

按照铁路箱梁结构设计图纸计算和预制外模、内模、端模，布设附着式振捣器和可调丝杆，预制制梁台座；

步骤2：运送至桥梁施工场地进行组拼；

步骤3：利用模板和底板进料口浇筑箱梁底板超高性能混凝土，同时利用外模底板附着式振捣器进行振捣，外模底板浇筑完成后安装下平模，关闭底板附着式振捣器；

步骤4：利用模板和顶板进料口浇筑箱梁腹板和顶板超高性能混凝土，同时利用外模腹板附着式振捣器、内模附着式振捣器进行振捣，通过下平模设置的观测口检查并保证底板腹板交接处浇筑质量；

步骤5：梁段顶板顶面赶光、抹平，关闭所有附着式振捣器；

步骤6：按照施工工艺要求对梁段进行蒸养或养生；

步骤7：调整竖向和斜向的可调丝杆，释放超高性能混凝土收缩产生的附加力；

步骤8：拆模，对梁段实行终养，梁段制作完成；

步骤9：重复步骤3～步骤8，直至全部梁段预制完成。

步骤10：将全部梁段纵向拼装并张拉预应力钢束后成桥。

本发明具有以下优点：

本发明所述模板体系通过模板上安装附着式振捣器并分组有序控制提高超高性能混凝土材料的流动性；通过设置顶板及底板两处进料口改变以往超高性能混凝土梁段在顶板一次性灌注形式，增加了浇筑工作断面，将大体积浇筑问题简化为小体积浇筑，降低了超高性能混凝土材料流动性和工作性能指标要求；通过内模下平模设置观测口，根据观测口涌出超高性能混凝土速度及数量判断底板腹板交接处材料密实问题；采用内模可伸缩位移装置实现封闭截面超高性能混凝土收缩时模板位移匹配，释放约束应力避免梁体开裂。

本发明所述模板系统设计制作简单，梁段浇筑期间模板操作调整环节少，材料浇筑后梁段密实性直观可控，解决了超高性能混凝土在铁路桥梁封闭箱形截面应用的施工工艺问题和质量控制问题，有利于这一新型建筑材料应用于铁路桥梁建设，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为铁路桥梁及梁段图示。

图2为铁路箱梁及外模图示。

图3为铁路箱梁及内模图示。

图4为铁路箱梁及端模图示。

图中，1——梁段，2——预应力钢束，3——桥梁，4——外模，5——内模，6——端模，7——制梁台座，8——内顶模，9——下平模，10——两侧模，11——内角模，12——可调丝杆，13——观测口，14——顶板进料口，15——底板进料口，16——附着式振捣器，17——底板与腹板倒角。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种铁路超高性能混凝土箱梁模板及施工方法，旨在通过模板振捣器一体化系统提高铁路梁段浇筑时超高性能混凝土材料流动性低和工作性差的问题；通过内模下平模观测口设计和要求检验并保证梁段浇筑密实性；通过内模位移可控装置适应材料收缩应变，有效保证各梁段浇筑质量，最终通过预应力钢束张拉各梁段成桥。

铁路箱梁采用超高性能混凝土制成，超高性能混凝土材料立方体标准抗压强度不低于120mpa；超高性能混凝土胶凝材料水胶比低、粘稠度高、流动度低、浇筑工作性差，难以浇筑复杂桥梁断面；箱梁采用箱形封闭截面，其顶底板与腹板交接处位置浇筑不易密实；箱梁采用分节段预制各梁段1后通过纵向预应力钢束2张拉成1孔梁。

本发明涉及的铁路超高性能混凝土箱梁模板，纵向分为多节梁段模板，梁段模板包括外模4，外模4内为内模5，梁段模板纵向两端为端模6，均具有一定的结构刚度；外模4和端模6为整体形式，支立于制梁台座7之上。内模5为拼装形式，具有位移动态调整功能和梁体混凝土密实度观测功能，通过型钢和螺栓与端模6固定，包括内顶模8、下平模9和两侧模10，内顶模8与两侧模10之间以及下平模9与两侧模10之间通过内角模11过渡。

内顶模8与下平模9之间设置有竖向的可调丝杆12，内顶模8与两侧模10之间、以及下平模9与两侧模10之间设置有斜向的可调丝杆12。结合超高性能混凝土材料早期收缩大的特性，通过竖向和斜向的可调丝杆12对内模实施位移伸缩调整

内模5内壁设置有附着式振捣器16。外模4外壁设置有附着式振捣器16。

内模5的下平模9开设有观测口13，通过观测口13处超高性能混凝土材料涌出数量判断封闭箱形梁段尤其是底板腹板交接部位材料密实均一性能。

梁段模板具有顶板进料口14，位于内顶模8处。梁段模板具有底板进料口15，位于端模6位置。根据施工顺序待底板进料口灌料完成后，安装下平模9，再由顶板进料口灌料；顶板灌料口待观测口13匀速涌出超高性能混凝土不小于0.1m³后方可停止灌料，以保证浇筑质量密实性和均一性。

梁段模板不设置顶板顶模，顶板进料口混凝土灌注完成后，对顶板进行赶光、抹面即可。

上述结构的施工方法如下：

步骤1：桥梁结构设计。

根据桥梁所承受的荷载和孔跨布置条件确定简支梁的跨度、梁高、截面特性等要素，除常规结构设计及计算外还应合理划分梁段避免梁段体积过大带来蒸养困难等问题，还应计算梁段截面的前期收缩位移量。

步骤2：模板设计制作和施工准备。

按照铁路箱梁结构设计图纸计算外模4、内模5、端模6各部件结构尺寸，并对模板刚度进行检算；根据梁段圬工数量计算并布设附着式振捣器；根据超高性能混凝土材料收缩特性计算内模可调丝杆位移调整范围；根据梁段重量、模板重量设计制梁台座7；进行模板加工并运送至桥梁施工场地进行组拼。

步骤3：超高性能混凝土配合比设计。

在满足箱梁力学性能要求的前提下，通过配合比设计提高超高性能混凝土材料坍落度。

步骤4：箱梁底板超高性能混凝土浇筑。

利用本发明所述模板系统和底板进料口15浇筑箱梁底板超高性能混凝土，同时利用外模底板处附着式振捣器16进行振捣，底板浇筑完成后安装下平模9，关闭底板附着式振捣器16。

步骤5：箱梁腹板超高性能混凝土浇筑。

利用本发明所述模板系统和顶板进料口14浇筑箱梁腹板超高性能混凝土，同时利用外模腹板附着式振捣器16、内模附着式振捣器16进行振捣。

步骤6：材料密实性检查。

底板与腹板倒角17位置材料难以密实，需通过下平模9设置的观测口13检查并保该位置的浇筑质量，判断密实性的标准为观测口13匀速涌出超高性能混凝土不小于0.1m³后可停止顶板进料口14灌料，关闭观测口13。

步骤7：箱梁顶板超高性能混凝土浇筑。

利用本发明所述模板系统和顶板进料口14浇筑箱梁顶板超高性能混凝土，利用内模顶板附着式振捣器16进行振捣。最后对顶板顶面进行赶光、抹平，并关闭所有附着式振捣器16。

步骤8：梁段蒸养。

按照超高性能混凝土施工工艺要求对梁段进行蒸养。

步骤9：内模位移调整

按照前期步骤2结构计算超高性能混凝土材料收缩特性，在梁段浇筑完成后的48小时内，以8小时为调整单位，分时调整竖向和斜向可调丝杆12，释放超高性能混凝土收缩产生的附加力，避免梁体内部拉应力过大引起开裂。

步骤10：拆模，对梁段实行终养，梁段制作完成。

步骤11：重复步骤4～步骤10，直至全部梁段预制完成。

步骤12：将步骤11制成的全部梁段纵向拼装并张拉预应力钢束后成桥。

本发明所述模板为模板振捣器一体化系统，通过振捣器分组控制提高超高性能混凝土材料流动性；通过设置顶板及底板两处进料口解决大体积超高性能混凝土梁段一次性灌注问题；通过内模下平模设置观测口保证梁段浇筑密实性；采用内模可伸缩位移装置实现封闭截面超高性能混凝土收缩时模板位移匹配，释放约束应力避免梁体开裂；最后通过钢束张拉各梁段实现整孔成桥。本发明模板设计及制作简单，便于梁段浇筑施工和质量控制，有利于超高性能混凝土在桥梁建设中推广应用。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。