采用预胀法处理钢底模热胀鼓

◇山东省莱芜市公路局 张正旭

摘 要

通过对大型预制件钢底模热胀鼓现象及其危害的分析，研究、探讨一种行之有效的处理 方法。

关键词

钢底模 胀鼓 处理


1 钢底模热胀鼓的形成及危害

1.1 钢底模热胀鼓的形成

桥梁工程中预制大型梁板时常常采用钢板底模，其主要形式是在混凝土底模基座上覆盖3-5mm 厚钢板而成(见图1)。

图1 钢底模的构成横断面图

薄钢板的固定采用与定位槽钢铆焊连接的方法。钢底模的纵向尺寸较长，在施工中因温度的变 化、气温上升，钢底模受热膨胀，致使钢板形成波状曲面，钢板与填心混凝土剥离造成空鼓。

1.2 钢底模热胀鼓的危害

根据施工经验，钢底模热胀鼓波状曲面一般以1.0米为一周期(见图2)。

钢板鼓起的高度h可以理论计算得出。根据钢材的线膨胀系数a=0.000012/℃，当气温上升10℃ 时，h值是7mm，超过《评定标准》平整度、高度允许误差，达不到合格标准。并且h值随温度的变 化随时变化。混凝土浇筑后，底模提供给初混凝土一个极不稳定的支撑面，对预制梁板的强度危害尤 为严重。

2 施工中常用的两种处理方法

2.1 钢板加厚法

钢板加厚法是将薄钢板换成厚度为8mm以上的钢板，在受热胀鼓时，板体自身具有一定强度， 提供一个强度较高的支撑面。

2.2 加密铆焊法

加密铆焊是在底座混凝土中加密预埋铁件，钢板打孔后铆焊磨平，使钢板的多个点位都与底座混 凝土连接，钢板热胀鼓时受到铆焊点的制约，减小鼓起高度。

2.3 常用处理法的效果

钢板加厚法和加密铆焊法都能起到一定作用，减少胀鼓危害。但加厚法的钢板支撑面也随温度的 变化而变化，加密法的波浪周期变小却依然存在波浪，这两种方法均不能根治胀鼓危害。同时这两种方法耗材费工，浪费严重。

3 预胀法

3.1 预胀法的原理

我们通过实践提出预胀法工艺。

预胀法在钢板铆焊前通过加热或施加拉力的方法使钢板预先胀出，铆焊后的钢板内存在大小适宜 的拉应力，当钢板热胀时只抵消拉应力，而不致拱起造成危害。

3.2 加热法的实施与控制

3.2.1 加热法的实施

加热法即在高于最高施工气温的条件下铆焊，施工时钢板温度永低于铆焊时温度，板面不会因受 热而膨胀。加热时可采用电加热法等。

3.2.2 加热法的控制

加热法实施时，必须根据施工地区的最高气温确定铆焊时温度，铆焊时温度:Tm-Th+5(式中:Th为 最高施工温度，+5℃为加强效果而设保证系数)。加热法实施时需采取必要的保温、保护措施，以保持 铆焊时的温度并有利于铆焊作业。

3.3 张拉法的实施与控制

3.3.1 张拉法的实施

张拉法即施用拉力使钢板伸长后铆固，施工气温升高时，膨胀伸长量小于拉伸伸长量而不致膨 胀。张拉力的实施可用千斤顶、手拉葫芦等机具进行。

3.3.2 张拉法的控制

张拉法伸长量ΔL及张拉力P可根据钢板尺寸、铆焊时的温度Tm和施工最高温度Th确定。

例:底模钢板长L=100m，宽b=1m，厚d=0.003m;铆时温度Tm=20℃，施工最高温度Th=40℃，求伸 长量ΔL及铆时张拉力P。

解:温差:Δ0=Th+5℃-Tm=40℃+5℃-20℃=25℃(式中+5℃为加强效果而设的保证系数)。

伸长率:ρ＝α，Δ0=0.000012/℃×25=3×10⁴

伸长量:ΔL=ρ×L=3×10⁴×100m=3×10 ²m

根据:ΔL=ρ×L/ArEg

张拉力:P=Ar.EgΔL/L=Ar.Eg.ρ

式中:钢板截面面积:Ar=0.003m×1m=3000mm²

钢板弹性模量:Rg=2.1×10⁵MPa

拉力:P=3000×2.1×10⁵×3×10¹ =189000N=189kN

张拉法可用控制张拉力的方法控制效果，在无法测定拉力的条件可根据伸长量控制，伸长量控制 必须以钢板充分展平后长度作为伸长前长度，否则会受板体自然弯曲的影响而使控制不准确。

3.4 预胀法的组合运用

加热法和张拉法均能单独解决钢底模热胀鼓现象，在实际运用中我们选择在气温较高的中午实施 张拉法，这是两种预胀法的组合运用。

4 结束语

钢板加厚法和加密铆焊法是以约束膨胀拱为手段，预胀法则以抵消胀力为方法，变束为倡，从而 根治了胀鼓的现象。

预张法的应用从理论上彻底根治了钢底模热胀鼓对预应力梁板的质量危害，在莱(芜)新(泰)高速 公路和206连接线高速公路等工程施工中通过试用，收到了理想效果。

参考文献:

[1]公路桥涵设计手册:基本资料 北京:人民交通出版社，1993.7

[2]公路施工手册:基本作业 北京:人民交通出版社，1992.

[3]JTJ071-98公路工程质量检验评定标准.北京:人民交通出版社，1999.

工程建设机械2005.NO.7

路桥施工