CN203640268U - 不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，包括按常规方法制作的钢骨架，所述钢骨架上固定连接有2块以上梯形面板，相邻的梯形面板之间形成0～20mm的缝隙，封住所述梯形面板之间的缝隙，在所述梯形面板的正面及梯形面板之间的缝隙上，整体设置有环氧树脂玻璃纤维层，构成与不可展锥曲线面形状一致的树脂衬钢模板。本实用新型制作的树脂衬钢模板，利用钢模板和环氧树脂的特点，获得既有强度和刚度，又符合构筑物表面形状的大型钢骨架树脂衬钢模板，形成与设计图纸比较相符的构筑物表面形状模板，较好的实现了设计意图。

Description

不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板

技术领域

本实用新型属于建筑领域，尤其涉及一种不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板。 

背景技术

随着城市基础设施建设的飞速发展，城市道路立交、过街天桥等大型构筑物越来越多的耸立于各个城区之间，人们对于这些构筑物的追求不单单是功能上的需求，更多的开始关注其景观效果，城市管理者向建设者们提出了功能一流、一桥一景的建造理念，以满足日益提升的城市美化需求，从而造就了花样繁多的异型构筑物，特别是城市桥梁下部结构尤为凸显，四方花瓶式、椭圆花瓶式、双曲线元台式、锥曲线面花瓶式等各式花样不规则异型墩柱应运而生。这些构筑物一般要求是清水混凝土结构，对于施工的质量要求更加严格，施工难度进一步加大。作为质量保障要素之一的模板工程，一是如何制作出与设计图样相同形状的模板，二是如何保证模板表面光滑、过渡曲线流畅，三是如何降低模板制作与施工难度，是我们一直探索的课题。 

近年来在建筑领域，已经形成了非常成熟的清水混凝土构筑物模板施工技术，从木模板、竹胶模板、玻璃钢模板到钢模板等施工技术应有尽有，各有其优缺点。由于钢模板自身强度、刚度高，周转次数多，支护容易等特殊优点，在高大型构筑物特别是大型桥梁中，有其不可替代的地位。因此，在较大异形曲面构筑物模板工程施工中，钢模板的成型制作技术就显得尤为重要。 

异型曲面钢模板的制作方法多种多样，常见的有以直代曲法、cad展开图法、压形法等等，这些方法的着眼点在于解决模板的成型技术问题，可以看出模板的制作技术关键点是模板的成型。但是，针对不可展锥曲线面构筑物用钢模板，存在以下问题： 

1.由于构筑物体表面为不可展锥曲线面，制作模板时无法获得展开图。模板面板的下料难度较大，拼接有很大的困难。

2.模板多为大型钢模板，用近似展开法也无法达到精确下料，制作过程中的修边量太大（焊接量也较大），焊缝较宽。 

3.用以直代曲方法制作，其拼缝多，焊接量大，变形难以控制，无法保证模板光滑过度，不能满足清水混凝土的施工要求。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模板表面光滑、过渡曲线流畅的不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板。 

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是： 

一种不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，包括按常规方法制作的钢骨架，所述钢骨架上固定连接有2块以上梯形面板，相邻的梯形面板之间形成0～20mm的缝隙，封住所述梯形面板之间的缝隙，在所述梯形面板的正面及梯形面板之间的缝隙上，整体设置环氧树脂玻璃纤维层，构成与不可展锥曲线面形状一致的树脂衬钢模板。

采用本实用新型提供的不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，先制作钢骨架，然后在钢骨架上焊接梯形面板条，最后在梯形面板上整体制作由环氧树脂涂料和玻璃纤维布构成的环氧树脂玻璃纤维层树脂衬钢模板。利用钢模板的高强度、高刚度，环氧树脂的高粘结性、可流动性、成型容易的特点，两种材料结合应用，制作出符合设计意图的树脂衬钢模板并用于模板工程中。以较简单的制作工艺，从而获得既有强度和刚度，又符合构筑物表面形状的大型钢骨架树脂衬钢模板，形成与设计图纸比较相符的构筑物表面形状模板，较好的实现了设计意图。树脂衬钢模板整体吊装拆卸，常规方法支护，内部机械振捣，保证异型构筑物表面的装饰效果。 

该不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板制作完成后，运抵现场，经过近800公里的长途运输考验，树脂衬钢模板没有发生永久变形，树脂衬没有脱落现象。经过使用验证，树脂衬钢模板施工技术具有以下特点： 

1.不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，结合了环氧树脂与钢材两种材料的优点，使复杂的不可展锥曲线面形状模板的制作变为易事，浇铸出的构筑物表面光滑、曲线流畅、整体形状符合性较好。较好的解决了异型不可展锥曲线面模板的成型问题。

2.节约钢板的用量，减少损耗，提高钢材利用率。由于采用机械下料，且是直线，比用气割方法切割曲线，可降低烧损和边角料，提高材料利用率。 

3.树脂衬钢模板曲面段采用整体制作与吊装，降低了树脂衬钢模板安装支护的难度，提高了施工效率。树脂衬钢模板吊装支护采用机械吊装人工连接调校，对树脂衬钢模板的强度、刚度实际进行了检验，没有发生永久变形和树脂脱落现象，证明可以满足大型模板对异型构筑物形状多变的需求。 

4.不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板的制作方法，操作简单，成形容易，处理后表面光滑，提高了混凝土表面的光洁度，能够获得各种形状的曲面，满足异型模板对形状的要求。另外，树脂衬中加入了玻璃纤维材料作骨料，提高了树脂衬的强度和抗裂性能，从而增加了树脂衬钢模板的周转次数。可推广运用到其它异型模板的制作上。树脂衬对钢模板实际形成了一层保护膜，提高了模板的抗腐蚀性能，延长了其使用寿命。树脂衬有损伤时极易修复，大大减少了报废的可能和对施工进度的影响。 

附图说明

图1为不可展锥曲线面花瓶式桥墩主视示意图。 

图2纬圆肋筋圆环位置示意图。 

图3为放样图。 

图4为钢骨架示意图。 

图5为梯形面板计算图。 

图6为梯形面板示意图。 

图7为梯形面板焊接到钢骨架上的局部结构示意图。 

图8为图7的A向示意图。 

图9为焊接有梯形面板的钢骨架示意图。 

图中，1-不可展锥曲线面，2-投影曲线经度母线，3-钢骨架，4-连接体平模板，5-连接体连接板圆弧，6-梯形面板，7-经度素线肋筋，8-焊接点，9-纬圆肋筋，10-小支撑块，11-小连接块。 

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。 

如图9所示，本实用新型提供的不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，包括按常规方法制作的钢骨架3，在钢骨架3上焊接有多个梯形面板6，梯形面板6与钢骨架3内弧面相连接的面为梯形面板的反面，梯形面板6与构筑物相接触的面为梯形面板的正面。相邻的梯形面板6之间形成0～20mm的缝隙，这些缝隙分别用胶带纸封住，在梯形面板6的正面及梯形面板6之间的缝隙上，整体制作环氧树脂玻璃纤维层，构成与不可展锥曲线面形状一致的树脂衬钢模板。 

如图1所示为圆端锥曲线面花瓶式桥墩，该墩柱上部两端形状由不可展锥曲线面1（图1中阴影部分）构成。该墩柱截面采用矩形圆端标准节上接圆端锥曲线面花瓶样式，线形视觉流畅，给人以敦实审美的感觉。墩柱墩高6.5米，其中直线段2.5米，锥台曲线段3.5米，墩帽0.5米，本墩柱水平横截面为长矩形圆端形，长：下口14.50米，上口15.50米。宽：下口最小1.30米，最大1.5米；上口最小2.3米，最大2.5米。两端部纬度母线圆弧半径为：下口小圆R75cm，上口大圆R125cm，正面投影沿高度方向向外展开，两端的投影曲线经度母线2的曲率半径为6.138m。侧面投影为锥形。 

花瓶样式桥墩的不可展锥曲线面1，墩柱模板施工的传统做法是将模板筋架按图样做好，将面板按曲面母线（经纬双向）弦长切割成若干小块面板（即以直代曲），然后拼装焊接而成。由于不可展锥曲线面1的特性影响，下料和焊接会有很大的难度，不可能做到精确，拼缝过大、焊接变形都将影响到模板的成型，给后续的施工带来较大困难。 

该不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板的制作方法，包括以下步骤： 

步骤1，制作钢骨架：将不可展锥曲线面1的模板部分作为独立单元整体制作，用纬圆法和以直代曲控制素线的方法制作出钢骨架，模板钢骨架近似于不可展锥曲线面形状。

①如图2所示，将不可展锥曲线面1沿竖向等分10等份，间距350mm，该等份的位置即为纬圆肋筋的位置，将每个等份点位置上纬度母线圆半径尺寸计算出来，然后按计算的不同纬度母线圆半径尺寸进行下料，取肋筋宽80mm、厚8～10mm制作成纬圆肋筋圆环。图2中，垂直线与不可展锥曲线面1的侧面投影线斜线之间的夹角为8⁰，设纬度母线圆半径为X_i（i=0.1.2.3.4……10），则：Xi=125-tan8⁰[350-35(10-i)]，由于计算出的尺寸是结构净尺寸，需要将每一纬度母线圆半径加大7～9mm，即：纬度母线圆半径加上6.0mm厚的梯形面板尺寸和2.5mm厚的树脂衬尺寸，组成纬圆肋筋圆环内尺寸。 

②制作连接体平模板：由于不可展锥曲线面1作为独立单元制作模板，按等分位置设置纬圆肋筋，会在模板端部形成连接体连接板圆弧5，为了便于与相邻平模板连接且装拆模板便利，在此设计制作连接体平模板4。 

③如图3所示，按照不可展锥曲线面的投影曲线经度母线2在平板上放样，再根据步骤①计算出的纬度母线圆半径尺寸，依据纬度母线圆等分点位置画出连接体连接板圆弧5，依照连接体连接板圆弧5，制作左右共四块宽度为80mm厚度为10mm的连接板，左右的连接板两块为一组钻孔，然后每组用连接板分别制作出左右连接体平模板4，平模板宽度视构筑物体特征，选取300～500mm。如图2所示，以此做侧部连接体平模板4，然后把相同一组的另一块连接板用螺丝连接在连接体平模板上，在此连接板上按纬度母线圆等分点等份划线。 

④焊接经度素线肋筋：将纬圆肋筋圆环从中间分成两个半圆环，注意断口处要多去掉10mm厚的余量，即连接板的厚度。然后将分开的不同大小的纬圆肋筋半圆环两端，分别与两个连接体上的连接板对应等分线进行焊接。纬圆肋筋半圆环焊好后再把下好料的经度素线肋筋按间隔300mm的距离均匀焊接在相邻的纬圆肋筋半圆环之间，肋筋长290mm，宽80mm，厚8mm，组成300mm×350mm多个框格的钢骨架。焊接的经度素线肋筋轨迹应符合投影曲线经度母线2的曲率轨迹，其焊接面板一侧的边缘，不得高出纬圆肋筋半圆环边缘。如图4所示，为制作好的钢骨架3。 

步骤2，制作梯形面板6：将锥曲线面体看作锥面体，用以直代曲方法将锥体大纬度母线圆和小纬度母线圆分别计算出若干等份弦长，用计算出的弦长作上下底，曲线面经度母线弧长作高，分别制作出多个梯形面板6。 

为了降低模板的制作难度，将不可展锥曲线面1的弧形锥台当作圆锥台对待，再用以直代曲的方法把面板分成梯形长条状，便于剪板机下料。如图5和图6所示，图中R为加大的纬度母线圆半径，a为弦高，X为弦长。将等分的不可展锥曲线面1的下口纬度母线小圆、中间圆及上口大圆，按弦高a等于2mm计算圆弦长X： 

，在5mm厚的钢板上用计算好的中间圆弦长放线作图，确定纬度母线中间圆有效圆弧内包含有几个弦长，以此确定下口和上口圆弦长个数，三个弦长个数要相等。中间圆弦长作为基准，用下口纬度母线小圆弦长减4mm做梯形下底尺寸，用上口纬度母线大圆弦长减4mm做梯形上底尺寸，不可展锥曲线面1的竖向投影曲线经度母线2的弧长为梯形高尺寸，划线形成梯形，然后通过剪板机下料，应视材料、剪切设备具体情况把梯形面板6分段下料。 

步骤3，梯形面板6的固定：将步骤2裁剪的梯形面板6的反面焊接在钢骨架3的内弧面上，初步形成近似的不可展锥曲线面模板。相邻的梯形面板6之间形成0～20mm的缝隙。 

①按照步骤2剪好两条梯形面板6板料后，先在钢骨架3的内弧面上进行试拼焊，将梯形面板6放置在钢骨架3的中部，相邻两个梯形面板6能贴紧的地方紧贴，沿不可展锥曲线面1竖向曲线方向，由贴紧处向上下处电焊焊接，此时两梯形面板6的边缘会从贴紧的地方开始沿上下逐渐分开产生间隙，察看分开的间隙，最宽处控制在20mm之内，如果最宽处间隙的宽度超过20mm，应将梯形斜度进行调整，即减少或加大下口小圆和上口大圆的弦长尺寸，然后确定下料尺寸。 

②在钢骨架3的内弧面上焊接梯形面板6：将剪好的梯形面板6压圆弧，弧度按投影曲线经度母线2的曲率，目的是为了便于与钢骨架3圆弧轨迹焊贴容易。如图7和图8所示，将梯形面板6逐条焊接在钢骨架3上，顺序是从中间到两边，焊接时需要注意从端部沿径向逐步点焊，使梯形面板6圆滑过渡，较好的焊接到钢骨架3上，梯形面板条6与经度素线肋筋7能接触的焊接点8都将其进行焊接，焊缝长度10～20mm。接触不到的点，不要强行焊接，留待最后加固焊接时增加小支撑块10后焊接，避免强行焊接引起的曲线不流畅的问题。 

如图9所示，将钢骨架3的拱形与地面接触放置，进行梯形面板6的点焊焊接。梯形面板6全部焊接完毕后，再把钢骨架3翻转过来，即钢骨架3的拱形朝上，梯形面板6与钢骨架素线肋筋7没有接触到的点，用小支撑块10逐一加强焊接，小连接块10的位置按300×350mm框架中点确定。 

另外，为了增加梯形面板6的刚度，在梯形面板6的外背面侧处，对于缝隙大的地方可以用小连接块11将缝隙两边的梯形面板6连接，小连接块11间隔可以按肋筋条间隔适当放宽即可。 

步骤4，环氧树脂玻璃纤维层的铺设：梯形面板6之间的缝隙用透明胶带纸封住，在梯形面板6的正面及梯形面板6之间的缝隙上，整体制作环氧树脂玻璃纤维层，构成与不可展锥曲线面形状一致的树脂衬钢模板。 

①清洁梯形面板6：将梯形面板6的正面用湿布擦拭干净，有油污的地方需要用香蕉水清洗后擦干，同时将梯形面板6上的焊点渣、毛刺清除干净，必要时用磨光机打磨干净。 

②粘贴梯形面板6之间的缝隙：在梯形面板6的正面，用40mm宽的透明胶带，将相邻梯形面板6之间的缝隙逐个粘贴，注意粘贴时透明胶带不能产生皱褶。 

③制作环氧树脂玻璃纤维层：先配制环氧树脂涂料，然后利用环氧树脂涂料和玻璃纤维布制作环氧树脂玻璃纤维层。该环氧树脂玻璃纤维层包括“五油两布”，即涂刷五遍环氧树脂涂料，粘贴两层玻璃纤维布，具体为第一层环氧树脂、第二层环氧树脂、第一层玻璃纤维布、第三层环氧树脂、第二层玻璃纤维布、第四层环氧树脂、第五层环氧树脂，这五层环氧树脂和两层玻璃纤维布构成环氧树脂玻璃纤维层树脂衬。 

在梯形面板6上刷涂环氧树脂：放置好钢骨架3，人站在钢骨架3内弧面下部，在钢骨架的梯形面板6的正面上涂刷树脂涂料。 

环氧树脂涂料为6101号E44环氧树脂与T31-B5固化剂的混合物，按质量百分比计，环氧树脂:固化剂为100：20，然后加入总质量25%的丙酮稀释剂进行稀释。将6101号环氧树脂和T31-B5固化剂调配成混合料，每次调和量以30分钟涂刷完毕为限，多用多配，少用少配。丙酮稀释剂以树脂粘稠度适宜涂刷为准，切勿超量，否则树脂层难以固化。可以视工作时间长短和粘稠度，按比例逐渐加入。经混合搅拌均匀后，用毛刷依次涂抹，要把涂抹的树脂层反复多抹刷几遍，直至树脂层膜均匀分布，层厚达到要求。每一遍涂层厚度以液态树脂无自流痕迹为宜。 

制作“四油两布”的环氧树脂玻璃纤维层： 

先刷涂第一层环氧树脂，4～6小时后，当第一层环氧树脂基本固化后，再刷涂第二层环氧树脂，并马上粘贴第一层玻璃纤维布，用EW200-90玻纤布平整的粘贴到第二层环氧树脂层表面，然后将粘贴好的第一层玻璃纤维布，用涂料辊进行滚压将气泡挤出。当第二层环氧树脂初凝固化后，以不粘手为宜，再涂刷第三层环氧树脂，并马上粘贴第二层玻璃玻纤布，用EW200-90玻纤布平整的粘贴到第三层环氧树脂层表面，然后将粘贴好的第二层玻璃纤维布，用涂料辊进行滚压将气泡挤出。当第三层环氧树脂初凝固化后，以不粘手为宜，再涂刷第四层环氧树脂。当第四层环氧树脂初凝固化后，用原子灰填料将凹陷处、接缝处填平，固化后打磨，再填料再打磨直至面板圆滑过渡，待其完全固化，约12～14小时，进入整体打磨工序。

④打磨：将“四油两布”的环氧树脂玻璃纤维层进行打磨、补填。将钢骨架3翻转过来朝上放置，钢骨架3的弧形顶部与地面接触，将钢骨架3平稳支撑牢靠，人站在钢骨架3梯形面板6正面的弧形面上，用砂带机全面打磨梯形面板6的正面，使梯形面板6的正面表面光滑无收缩凹坑，然后用湿布将表面粉尘擦拭干净，检查有否不圆滑和气泡凹坑的地方，同时进行原子灰补填及打磨，确认无误后进入下道工序。 

⑤涂刷第五层环氧树脂：将钢骨架3再次翻转过来并支稳，人再次站在梯形面板6的正面下部，涂刷第五遍环氧树脂，反复用毛刷推拉几遍一定要涂抹均匀，环氧树脂厚度越薄越好，这是非常关键的一道工序，关系到模板的成形质量，如果固化后发现有收缩凹坑和流淌痕迹必须从新打磨涂刷，直至合格为止。至此，完成“五油两布”的环氧树脂玻璃纤维层，构成树脂衬。五层环氧树脂涂料的涂层厚度分别为0.5mm，树脂衬的总厚度为2.5mm。 

⑥完工检验：全部工序完成后进行完工检验，检验的项目重点有尺寸、外观、表面成型质量及边缘粘贴缺陷，发现问题及时纠正，合格后交付使用。 

Claims (1)

1.一种不可展锥曲线面构筑物用树脂衬钢模板，包括钢骨架（3），其特征在于，所述钢骨架（3）上固定连接有2块以上梯形面板（6），相邻的梯形面板（6）之间形成0～20mm的缝隙，封住所述梯形面板（6）之间的缝隙，在所述梯形面板（6）的正面及梯形面板（6）之间的缝隙上，整体设置环氧树脂玻璃纤维层，构成与不可展锥曲线面形状一致的树脂衬钢模板。

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