现浇混凝土梁模架砂槽加载预压技术研究

王 志 强

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

现浇混凝土梁模架砂槽加载预压技术研究

王 志 强

(中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西 太原 030006)

结合工程实例，针对房屋建筑现浇混凝土梁高窄断面梁体模架预压加载困难的难题，进行了加载技术研究，提出了采用砂槽加载的新方法，该方法就地取材，加载卸载方便，施工简便快捷，收到了很好的实用效果。

砂槽，加载，模架，预压

1 工程概况

新建兰新铁路第二双线新疆段鄯善北高铁站站房工程，建筑面积4 998.96 m2，平面尺寸约113 m×28 m，建筑高度16 m，局部地下1层，地上2层，站房中部候车大厅为一层大跨度(27 m)后张预应力有粘结梁屋面结构体系，梁底净空高度14.2 m，大梁截面尺寸600 mm×1 600 mm。规范JGJ/T 194—2009要求高支模模架体系应进行预压试验以检验支架的安全性。但由于梁底较窄，梁身较高，荷载较大，所以采用传统的堆载方法难以实施对梁模支架的预压。为解决这个难题，保证现浇混凝土梁模板钢管支架预压施工加载安全方便可行，进行了现浇混凝土梁模架砂槽加载预压技术研究。

2 砂槽加载方案

2.1 砂槽构造设计

加载砂槽由槽底横梁、砂槽底板、砂槽端板、砂槽侧板、对拉螺栓和斜撑等六部分组成。由于预压荷载规定为梁模上荷载的1.1倍，而混凝土容重较砂容重重约1.5倍，为减少模板加工与制作工作量，利用结构侧模，只调整加载砂槽的槽底宽度。因此采用加大砂槽底板的宽度的做法，拟将砂槽底板宽度加大为梁底宽度的1.65倍。砂槽端板、砂槽侧板用木板或小钢模拼装而成。砂槽端板、砂槽侧板的高度根据预压总荷载值、底板宽度和实测的砂容重计算确定。砂槽侧板内壁上通常标有分级加载的标志线。标志线的高度根据分级加载值、底板宽度和实测的砂容重计算确定。标志线以油漆或拉线的方法明确标出。砂槽底板、砂槽端板和砂槽侧板通过对拉螺栓和斜撑连接紧固成整体。加载砂槽示意图见图1。

2.2 卸料口构造设计

由于采用散砂加载材料，且受场地限制，散砂卸载有很大困难。砂槽侧板下部按每隔3 m间隔对称留置两块临时用楔块固定的活板卸料口(10 cm×10 cm)，预压施工完成后，敲掉支撑楔块，利用砂体侧压力，顶开活板，砂槽内散砂即通过卸料口流出。

卸料口构造示意图见图2。

2.3 荷载计算

支架预压荷载不应小于支架承受的混凝土结构荷载与模板重量之和的1.1倍，预压荷载采用均布形式。

满堂支架预压荷载=(梁体混凝土重量+梁体钢筋重量+施工附加荷载)×1.1。

梁体混凝土自重标准值：24 kN/m3。

梁体钢筋自重标准值：1.5 kN/m3。

施工附加荷载：1 kN/m3。

满堂支架预压荷载=(24+1.5+1)×1.1=29.15 kN/m3。

预压材料(粗砂)自重取16.5 kN/m3。

梁底宽度为600 mm，为减少模板加工与制作工作量，利用原有侧模(侧模高度1 600 mm)，调整加载砂槽的槽底宽度，应为29.15/16.5×600=1 060 mm，加载砂槽底宽度取值确定为1 100 mm。如此，砂槽加载的高度可以按照侧模高度比例进行。

2.4 砂槽结构设计

采用砂槽加载，无其他附加荷载，只是在原结构荷载上提高10%。砂槽侧模高度不变，侧压力约为混凝土侧模的70%(16.5/(24+1.5)≈65%)，所以采用混凝土结构侧模与加固体系设计是满足要求的；砂槽底模扩大到1 100 mm，底模压力约为混凝土结构底模的40%(16.5/1 100÷[(24+1.5)/600)]≈40%)。为了减少模板加工制作工作量，所以采用混凝土结构底模与加固体系设计是满足要求的。

2.5 分级加载标志线高度计算

在砂槽尺寸确定之后，为了准确标出分级加载的标志线，我们对预压材料(粗砂)自重进行了现场实测确定。现场制作简易的测量砂盒，尺寸为1 m×1 m×0.5 m。现场称重，砂盒自重43.2 kg，装满砂后称重807.4 kg，经计算得出粗砂自重为15.3 kN/m3。根据规范规定加载分三级进行，依次为预压荷载值的60%，80%和100%。为此，分级加载标志线高度计算如下：

第一级加载高度h1:(29.15×0.6×1.6×0.6)/(15.3×1.1×1)=0.998 m。

第二级加载高度h2：(29.15×0.6×1.6×0.8)/(15.3×1.1×1)=1.33 m。

第三级加载高度h3:(29.15×0.6×1.6×1.0)/(15.3×1.1×1)=1.663 m。

2.6 沉降观测装置设计

沉降测量定位杆采用钢管制作，分为架顶和架底两种。架顶测量定位杆上焊有一挂钩，架底测量定位杆上焊有一短钢筋。两种测量定位杆垂直于梁的纵向轴线安装，分别用钢管扣件固定在支架顶部和底部，架顶测量定位杆的挂钩向下，架底测量定位杆的短钢筋向上，以为测量设备提供定位测量点。测量定位架示意图见图3。

3 现场试验情况

3.1 监测点布置

预压前先在梁底模的支架上部及支架下部安装测量定位架。观测断面设在梁跨的两端，梁跨的1/4，1/2及3/4处。

观测点1和2测量时在架顶测量定位架的挂钩上悬挂钢卷尺，钢卷尺下部离地50 cm，并加5 kg配重使钢卷尺垂直、稳定，便于测量。观测点3和4设在架底测量定位架的钢筋头上，测量时立尺断面必须水平，以保证测量的精确度(见图4，图5)。

3.2 加载与卸载

支架预压加载过程分为3级进行，依次施加的荷载应为预压荷载值的60%，80%，100%。加载前在砂槽内侧模上用红油漆标注三级加载高度线，高度线宽1 cm。同时封堵梁柱、主梁与次梁交接处，使之形成一个封闭砂槽，并在砂槽两侧模板下部每隔3 m留置便于拆卸的卸载口，方便加载和卸载施工。

预压材料(粗砂)加载时，使用塔吊配合吊斗将粗砂装入砂槽内，从跨中向梁端对称布载。根据每级的加载高度线人工用刮板扒平，使粗砂表面与加载高度线下口齐平即可。

每级加载完成后，应停止下一级加载，并应间隔12 h对支架沉降量进行一次监测；当支架顶部监测点12 h的沉降量平均值均小于2 mm时，方可进行下一级加载。

卸载采用一次性卸载。卸载时打开砂槽下部的卸载口，使砂从两侧对称、均衡、同步卸出。并用人工将砂槽内砂清扫干净。

3.3 预压监测

第一级加载后，经过24 h监测，第二个12 h的支架顶部沉降量平均值为1.46 mm，小于2 mm，因此进行第二级加载。第二级加载后，经过12 h监测，支架顶部沉降量平均值为1.12 mm，小于2 mm，因此进行第三级加载。

三级加载后24 h实测沉降量平均值为2.25 mm，加载48 h实测沉降量平均值0.55 mm，可以做出合格判定，但是为保险起见，继续观测72 h沉降量平均值为0.8 mm<1 mm，三次沉降量平均值为3.6 mm<5 mm，做出合格判定，同时卸载。

3.4 沉降量和变形值计算

1)总沉降量计算。设支架顶部和底部各测点的原始标高为h01和h02，支架顶部和底部各测点的最终标高为hj1和hj2。所以，支架总沉降量H=h01-hj1，地基总沉降量H1=h02-hj2。

2)非弹性变形计算。设卸载6 h后，架顶各测点标高为hc1。所以，支架非弹性变形H2=h01-hc1。

3)弹性变形计算。支架弹性变形H3=H-H2。

3.5 支架调整

架体预压前，支架(底模)按照计算标高调整，确保支架各杆件均匀受力。预压后架体在预压荷载作用下基本消除了地基和支架竖向各杆件的间隙即非弹性变形，并通过预压得出支架弹性变形值。根据实测的支架变形值，结合设计标高，确定和调整梁底标高。经过预压的梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值。未经预压的梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值+非弹性变形值。

4 结语

4.1 经济效益显著

砂槽加载预压法与以往的砂袋堆积预压和预制混凝土块预压相比，更节省时间，大大提高工程进度；不必投入太大的人力、物力、机械和财力，即可达到预压的效果，因此可以大大的降低工程成本。与以往砂袋、预制混凝土块预压方法相比，工期缩短15 d～20 d，节约材料费用30%。

4.2 环保节能效益显著

1)预压材料选择的粗砂，在当地产量丰富，可以就地取材，不会对环境造成破坏和污染，预压完成后粗砂可在砌筑工程中二次使用，未产生混凝土块状废弃物，减少材料资源消耗，达到环保节材要求。2)预压施工中采用耗电量小，噪声小的机械设备，减少能源消耗，达到环保节能要求。

4.3 技术上有创新

1)现浇混凝土梁模架加载砂槽预压技术创新，该项加载装置为一首创的新型加载装置，就地取材，安装方便，具有很强的实用性(2014年已获得国家实用新型专利授权)。

2)沉降监控技术创新，采用了沉降测量定位架和配重悬挂钢尺相配合的测量方法，解决了沉降观测的难题，保证了测量的精确度。

3)加载卸载技术创新。通过分级加载标志线方法控制各级荷载，不用每袋(块)称量。因此加载速度快，不易出差错且安全可靠。采用活板卸料口(10 cm×10 cm)方法，解决了预压施工完成后，砂槽卸载问题。方便快捷，又保证了对称均匀卸载。

通过工程实践对采用砂槽加载模架预压技术的研究，解决了高支模架窄高钢筋混凝土梁预压试验加载困难难题，并取得了良好的应用效果。砂槽加载预压技术是施工技术领域的一个创造性的革新，具有投资少、见效快、环保节能节材、操作简便快捷的特点，具有较高的应用推广价值，值得同类工程借鉴推广。

[1] JGJ/T 194—2009，钢管满堂支架预压技术规程[S].

[2] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程[S].

[3] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

Research on loading and preloading technology of cast-in-place concrete beam and formwork of sand launder

Wang Zhiqiang

(BuildingInstallationEngineeringLimitedCompany,ChinaRailwayThirdGroup,Taiyuan030006,China)

Combining with the engineering practice, this paper researched the loading technology according to difficult loading problems of housing construction cast-in-place concrete beam high narrow beam section frame, put forward using the new method of sand launder loading, the method used local materials, convenient loading and unloading, simple and convenient construction,

good practical effect.

sand launder, loading, mold, preloading

2015-04-24

王志强(1965- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)19-0080-03

TU755

A