專利名稱：梁橋重力式橋墩用多功能永久模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種建筑模板，具體地說是一種主要用于橋梁建設(shè)的永久模板。
背景技術(shù)：
梁橋重力式橋墩即實體式橋墩，在中、小跨度橋梁，特別是鐵路橋梁建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用。常用的梁橋重力式橋墩有矩形墩、圓端形墩、圓形墩等，目前的主要模板施工工藝是采用組合式鋼制模板。該橋墩模板工程和設(shè)計方案存在如下不足(1)使用鋼制周轉(zhuǎn)模板施工，安裝和拆卸既耗時又耗工，裝拆兩個工序中均存在高空作業(yè)的問題，明顯影響施工工期。(2)由于采用組合式鋼制模板施工方案，橋墩工程對鋼制模板用量很大，對鋼材的耗用量大，且存在往返二次運輸?shù)膯栴}，特別是對于遠距離橋梁建設(shè)，因此模板工程造價相對較高。(3)在組合式模板施工工藝下，形成的傳統(tǒng)的重力式橋墩結(jié)構(gòu)導(dǎo)致一般耐久性能的混凝土表面自然裸露，耐久性低，特別是在鐵路橋墩建設(shè)中這個問題尤為突出。為了提高橋墩結(jié)構(gòu)的服役壽命，目前鐵路行業(yè)已經(jīng)提出了鐵路橋墩防護板的設(shè)計概念及其要點，對既有橋墩進行防護，以期提高既有橋墩結(jié)構(gòu)的耐久性，減少結(jié)構(gòu)的后期維護成本，最終延長結(jié)構(gòu)的使用壽命。但是新建項目仍然采用傳統(tǒng)的施工方案。另外，組合式模板施工，拆卸后的橋墩結(jié)構(gòu)本身受到氣候和環(huán)境因素影響，極端氣候條件下容易引起表面未服役條件下的初始微裂紋，影響結(jié)構(gòu)的服役壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種將加快施工速度，縮小工程工期；簡化模板工程和降低施工成本的梁橋重力式橋墩用多功能永久模板。包括圓端弧段板、直段板或圓形段板，段板連接組成模板，所述段板包括水泥基復(fù)合材料基板、預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件、設(shè)置在水泥基復(fù)合材料基板表面的內(nèi)外界面的抗剪聯(lián)接件。本發(fā)明還可以包括1、所述模板由圓端弧段板和直段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件和位于水泥基復(fù)合材料基板垂直邊的左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件與左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)相同，包括水平界面、楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。2、所述模板由圓形段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件和位于水泥基復(fù)合材料基板垂直邊的左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；所述上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括水平界面、楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿；所述左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括楔形界面、 聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。[0012]3、所述模板由直段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括水平界面、楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。4、所述水泥基復(fù)合材料基板的質(zhì)量比為水泥含量為1、硅灰含量為0. 1-0. 25、 中砂含量為0. 2-0. 8、聚羧酸高效減水劑含量為0. 04、水含量為0. 2-0. 35、膨脹劑含量為 0. 005、消泡劑含量為0. 005、鋼纖維含量為0. 01-0. 02。5、所述鋼纖維直徑為0. 2-0. 5mm、長度為13_15mm、彈性模量為800_1800MPa ；所述水泥采用425號硅酸鹽水泥；所述硅灰中SW2含量在92%以上。本發(fā)明解決了梁橋重力式橋墩關(guān)于傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)和施工方案的不足，是一種梁橋重力式橋墩用多功能永久模板和相應(yīng)疊合橋墩的設(shè)計與施工方案。該多功能永久模板首先在施工階段作為橋墩的模板使用。其次，在橋墩成型后兼做橋墩的防護板。第三，永久模板也作為內(nèi)部鋼筋的外保護層，它將當(dāng)量取代橋墩結(jié)構(gòu)的相應(yīng)截面積。因此，這里將其命名為多功能永久模板。本發(fā)明包括用于疊合橋墩結(jié)構(gòu)設(shè)計需要的超高性能水泥基復(fù)合材料段板，包括圓端弧段板、直段板，矩形、圓形節(jié)段，具體實施依據(jù)橋墩截面形式而選擇。由相應(yīng)段板經(jīng)預(yù)埋聯(lián)接件的焊接工藝，形成的永久模板，兼作內(nèi)部鋼筋的保護層和成品結(jié)構(gòu)的外防護板，同時該永久模板成為結(jié)構(gòu)的一部分，取代橋墩結(jié)構(gòu)的部分截面。該多功能永久模板采用超高性能水泥基復(fù)合材料制成。該超高性能水泥基復(fù)合材料在軸壓作用下具有非線性破壞行為，設(shè)計抗壓強度可為80-120MPa。在軸拉作用下，材料具有一定的應(yīng)變硬化區(qū)間，以確保該多功能永久模板變形性能具有較高的韌度， 其設(shè)計抗拉強度可為8-12MPa。材料的設(shè)計初裂應(yīng)變?yōu)?. 0001-0. 00014，極限拉應(yīng)變?yōu)?0. 002-0. 0035。材料同時應(yīng)具有較好的抗沖擊性能，在1. 5米高度的25公斤落錘自由落體沖擊15-18次后，相應(yīng)的抗沖擊試件才允許出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂紋，至沖擊破壞。該材料應(yīng)具有較高的耐久性能，以期達到橋墩外防護板的設(shè)計要求。首先，進行6個月的碳化實驗，材料的碳化深度應(yīng)近似為0毫米。其次，根據(jù)ASTM C 1202規(guī)范，進行材料的抗氯離子侵蝕實驗，通電量應(yīng)不大于2庫倫。第三，材料經(jīng)歷凍融循環(huán)400次后，其彈性模量損失應(yīng)不大于5%。第四，材料的孔隙率為0. 051-0. 052毫升/克。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點在該多功能永久模板涉及到的施工工藝中，只存在模板安裝，不存在模板拆卸，屬于免拆永久模板，這將顯著加快施工速度，縮小工程工期。另外，對于遠距離的橋梁工程建設(shè)中的模板運輸而言，只存在單程運輸成本，因此可以大大簡化模板工程和施工成本。該永久模板采用新一代超高性能水泥基復(fù)合材料制成，材料特性決定了多功能永久模板的結(jié)構(gòu)性能在抗侵蝕能力、抗凍融循環(huán)能力等方面相對于傳統(tǒng)的橋墩結(jié)構(gòu)得到極大提高，這將降低或減少工程結(jié)構(gòu)的后期維護成本，有效延長結(jié)構(gòu)的服役壽命。

圖1為由圓端弧段板和直段板連接組成的圓弧形模板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(a)為左右段間界面聯(lián)接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2(b)為2 (a)的俯視圖；[0025]圖3(a)為由圓端弧段板和直段板連接組成的模板中段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)為3(a)的左視圖；圖4為內(nèi)外界面的抗剪聯(lián)接件的示意圖；圖5為由直段板連接組成的矩形模板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的局部放大圖；圖7為由圓形段板組成的矩形模板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的局部放大圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做詳細描述實施方式一結(jié)合圖1-圖4，它反映的是一種圓端形重力式橋墩用的多功能永久模板，由圓端形節(jié)段板、直節(jié)段板組成。節(jié)段板上下水平邊界形式對稱，左右豎向邊界形式對稱。由相應(yīng)段板經(jīng)預(yù)埋聯(lián)接件的焊接工藝，形成永久模板，兼作內(nèi)部鋼筋的保護層和成品結(jié)構(gòu)的外防護板，同時該永久模板成為結(jié)構(gòu)的一部分，取代橋墩結(jié)構(gòu)的部分截面。所述的各段板包括段板單元基材1-1、左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件1-2、上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件1-3、 內(nèi)外界面抗剪聯(lián)接件1-4。左右段間界面聯(lián)接構(gòu)造包括水平段間界面聯(lián)接預(yù)埋件1-2、水平段間楔形界面1-5。其它標(biāo)注為節(jié)段內(nèi)表面1-6、上下節(jié)段聯(lián)接支撐面1-7、上下節(jié)段間楔形界面1-8。段間界面聯(lián)接預(yù)埋件1-2包括水平界面1-2-1、楔形界面1-2-2(焊接界面，與軸線具體夾角根據(jù)焊接施工空間需要和結(jié)構(gòu)受力計算而確定)、聯(lián)接桿件1-2-3、端部拉結(jié)桿 1-2-4，其中水平界面1-2-1位于上下節(jié)段聯(lián)接支撐面1-7內(nèi)。上下段間界面聯(lián)接構(gòu)造包括預(yù)埋件1-3、上下節(jié)段聯(lián)接支撐面1-7、上下節(jié)段間楔形界面1-8。預(yù)埋件1-3構(gòu)造與1-2相同。實施方式二 結(jié)合圖5-6，它所反映的是一種矩形重力式橋墩用的多功能永久模板，每層由四塊矩形節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)板通過預(yù)埋聯(lián)接件焊接而成，矩形節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)板尺寸由橋墩截面尺寸確定。左右段板間聯(lián)接件構(gòu)造包括楔形界面1-2-2(焊接界面，楔形面與板軸線間夾角應(yīng)取15-40度)、聯(lián)接桿件1-2-3、端部拉結(jié)桿1-2-4，45度對接面1_9。對于矩形節(jié)段水平界面聯(lián)接件不設(shè)水平界面1-2-1。上下節(jié)段聯(lián)接構(gòu)造與實施方式一的相同。實施方式三結(jié)合圖7-8，它所反映的是圓形重力式橋墩多功能永久模板，每層由整體式圓筒組成，不存在豎向聯(lián)接界面，只存在上下節(jié)段聯(lián)接的界面，界面幾何構(gòu)造和預(yù)埋聯(lián)接件形式與前面所述兩種永久模板相應(yīng)設(shè)計完全相同。上述三種實施方式中的水泥基復(fù)合材料基板的質(zhì)量比為水泥含量為1、硅灰含量為0. 1-0. 25、中砂(河砂)含量為0. 2-0. 8、聚羧酸高效減水劑(含固量40%)含量為0. 04、水含量為0. 2-0. 35、膨脹劑含量為0. 005、消泡劑含量為0. 005、鋼纖維含量為 0. 01-0. 02。其中鋼纖維直徑為0. 2-0. 5mm、長度為13_15mm、彈性模量為800_1800MPa ；水泥采用425號硅酸鹽水泥；硅灰中SW2含量均在92%以上。本發(fā)明的多功能永久模板與基礎(chǔ)聯(lián)接可以采用如下方案方案一在橋墩基礎(chǔ)承臺上，承臺內(nèi)豎向受力筋應(yīng)按照預(yù)制多功能永久模板的第一層節(jié)段中預(yù)埋件的位置，預(yù)留出鋼筋，用于與底層模板焊接聯(lián)接。具體焊縫長度與厚度根據(jù)橋墩設(shè)計規(guī)范中的荷載環(huán)境進行受力計算。 方案二 在橋墩基礎(chǔ)承臺上，按照橋墩基底截面進行放線，根據(jù)預(yù)制多功能永久模板的第一層節(jié)段中預(yù)埋件的位置，確定橋墩基礎(chǔ)承臺聯(lián)接點位置，植入膨脹螺栓，具體植入螺栓深度和直徑以及焊縫長度與厚度根據(jù)橋墩設(shè)計規(guī)范中的荷載環(huán)境進行受力計算。在膨脹螺栓擰緊后，將端部與相對應(yīng)的節(jié)段底層預(yù)埋件焊接固定。
權(quán)利要求1.一種梁橋重力式橋墩用多功能永久模板，其特征是包括圓端弧段板、直段板或圓形段板，段板連接組成模板，所述段板包括水泥基復(fù)合材料基板、預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件、設(shè)置在水泥基復(fù)合材料基板表面的內(nèi)外界面的抗剪聯(lián)接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁橋重力式橋墩用多功能永久模板，其特征是所述模板由圓端弧段板和直段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件和位于水泥基復(fù)合材料基板垂直邊的左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件與左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的結(jié)構(gòu)相同，包括水平界面、楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁橋重力式橋墩用多功能永久模板，其特征是所述模板由圓形段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件和位于水泥基復(fù)合材料基板垂直邊的左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；所述上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括水平界面、楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿；所述左右段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁橋重力式橋墩用多功能永久模板，其特征是所述模板由直段板連接組成，所述預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件包括位于水泥基復(fù)合材料基板水平邊的上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件；上下段間界面聯(lián)接預(yù)埋件的組成包括水平界面、 楔形界面、聯(lián)接桿件、端部拉結(jié)桿。
專利摘要本實用新型提供的是一種梁橋重力式橋墩用多功能永久模板。包括圓端弧段板、直段板或圓形段板，段板連接組成模板，所述段板包括水泥基復(fù)合材料基板、預(yù)埋在水泥基復(fù)合材料基板邊緣的預(yù)埋件、設(shè)置在水泥基復(fù)合材料基板表面的內(nèi)外界面的抗剪聯(lián)接件。本實用新型解決了梁橋重力式橋墩關(guān)于傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)和施工方案的不足，是一種梁橋重力式橋墩用多功能永久模板和相應(yīng)疊合橋墩的設(shè)計與施工方案。該多功能永久模板首先在施工階段作為橋墩的模板使用。其次，在橋墩成型后兼做橋墩的防護板。第三，永久模板也作為內(nèi)部鋼筋的外保護層，它將當(dāng)量取代橋墩結(jié)構(gòu)的相應(yīng)截面積。
文檔編號E01D19/02GK201952733SQ20102062725
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者吳香國, 周明, 姜旭東, 左佳, 楊光澤, 畢海龍, 王大鵬, 胡曉江, 趙新宇, 陸立賓 申請人:哈爾濱工程大學(xué)