[发明专利]一种曲线段可变式钢模台车拱顶模板规格及参数划分方法

说明书

本发明具体涉及一种能够满足变截面弯道洞库施工需求的一套曲线段可变式钢模台车拱顶模板规格及参数的划分方法。本发明的目的是要提高曲线段可变式钢模台车拱顶模板的通用与互换性。具体采用了将弯道洞库的拱顶模板展开图转化为分析模型，根据分析模型和模板拱顶圆弧的投影关系划分标准模板和特殊模板，并通过误差分析优化标准模板和特殊模板规格，进而获得模板规格尺寸表和各跨度模板配备表及展开图。通过本发明的方法，进行弯道洞库施工时，只需要增减标准模板和更换特殊模板即可，极大的降低了人工劳动强度和工程成本。

技术领域

本发明属于地下洞库混凝土衬砌施工装备技术领域，具体涉及一种能够满足变截面弯道洞库施工需求的一套曲线段可变式钢模台车拱顶模板规格及参数的划分方法。

背景技术

混凝土被复钢模台车是地下洞库施工过程中二次衬砌常用的非标产品，拱顶模板是其中必不可少的部件，它对洞库混凝土被复的表面质量起着关键作用。弯道洞库主要参数包括弯道半径、高度、拱形、跨度等。在多断面弯道洞库工程施工中，经常会遇到由于洞库的拱形、跨度或二者兼有的变化引起洞库断面参数的改变，变化的洞库断面使得传统采用某一套规格的拱顶模板不能满足施工需求，而需要配备和更换多套拱顶模板进行施工。这样，不仅增加了模具投入、生产管理、转场运输等费用，而且在实际施工中，更换一套模板，还需要重复循环人工立模、拆模、搬运、支模等过程，大大增加了人工劳动强度和工程成本。以一台重量60T、长度12m、跨度5m的普通钢模台车为例，一种弯道断面施工中约需50多个1.0m(长)X1.2m(宽)的拱顶模板，混凝土被复前期和后期人工立模和拆模约需8个工人10-12天的工作周期。

为此，研制一套能够满足变截面弯道洞库施工需求的曲线段可变式钢模台车拱顶模板，能够大大减少模具投入，降低工程周期，明显提高工程的实际效益。

发明内容

要提高曲线段可变式钢模台车拱顶模板的通用与互换性，其关键技术是对拱顶模板的规格及参数进行合理划分，主要原因有以下两点：一是钢模台车作为洞库混凝土衬砌的常用设备，其传统模板的工艺结构、生产制造、安装施工等技术已基本完善，作为相对成熟技术可以借鉴到曲线段可变式钢模台车的拱顶模板研制中；但另外一方面，弯道洞库的拱顶断面形状与直线段洞库相比较为复杂，如何通过最少规格的模板单元节拼接、以逼近不同跨度的拱顶理论弧线是目前工程施工中的一个技术难题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种曲线段可变式钢模台车的拱顶模板规格及参数的划分方法，具体包括以下步骤：

一是画出标准宽为1200mm的一个单元节拱顶模板展开图。

1.1 分别以R、(其中R为弯道半径，L_i为跨度，i为跨度序号)为半径画出各跨度的外侧、内侧及中间圆弧；

1.2 在外侧圆弧上，截取一条弧长为1200mm的标准宽，将圆心分别与圆弧两端点相连；

1.3 连线分别与内侧圆弧交于另外两点，则该四点所组成的平面图形为一个单元节拱顶模板展开图，该展开图的内外两边分别位于各跨度的内外两侧理论圆弧上，另外两边沿径向分布。

二是用内外两侧圆弧的弦长代替相应弧长，得到一个拱顶模板单元节展开图的分析模型。

2.1 拱顶模板依靠其自身的自适应弧特殊结构，在钢模台车的拱梁弧形支撑以及安装工艺下，使其发生塑性变形，多块模板拼接成空间曲面，但在制造时的面板下料阶段，需将弧长1200mm单元节模板的面板展开成平面几何图形；

2.2 一般情况下，由于弯道曲线的曲率半径较大，模板内外两侧的弧长与其对应的弦长差别甚小，利用弦长分别代替相应弧长而引起的误差对于建筑工程可以完全忽略不计，因此，一个拱顶模板单元节展开图的分析模型则可简化为一个等腰梯形，其中两腰分别位于不同跨度下的理论圆的径向线上，上下两底边分别为相应圆弧的弦线。