可移动式大跨预应力双T板模具设计与制作技术

可移动式大跨预应力双T板模具设计与制作技术
客贵宾
【摘要】针对双T板传统生产工艺的不足，提出了一种可移动式双T板模具的新型生产工艺，并对该工艺的设计原理和制作方法进行了详细阐述。

工程实践表明，该工艺能够将张拉台座、锚固台座和预制钢模具装置有机地结合，具有机动灵活、节约占地、节省资金的优势，同时对实现预应力先张长线台座生产线在独立模具上高度集成、利用单模张拉单块生产大跨双T板具有一定参考价值。

%For the shortcomings of the traditional double T plate production process, this paper proposes a new type of production process of portable double T plate molds, elaborates the design principle and producing method. Engineering practice shows that the process will be an organic combination of tensioned pedestal,anchor pedestal and prefabricated steel mold device.It is flexible and coverage of land and save money.At the same time it can highly in-tegrate the production line of pre-tensioned long term pedestal in independent molds. It has certain reference value to produce large-span double T plate using single-mode tensioning single block.
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2016(035)009
【总页数】3页(P46-48)
【关键词】双T板模具;可移动;大跨度;设计;制作
【作者】客贵宾
【作者单位】大庆油田路桥工程有限责任公司
【正文语种】中文
2015年，在大庆油田矿区南区特车库建设和维修项目中，应用9 m跨双T板152块，16.2 m跨双T板15块。

双T板传统生产工艺采用长线台生产线预制，单独
浇筑张拉端基础台座、锚固端基础台座、线台基础和建设张拉房等设施，存在占地面积大、施工准备时间长、施工成本高等缺点。

可移动式大跨预应力双T板模具
克服了长线台生产线建设缺点，可减少建设投资，将线台基础、张拉端基础、锚固端基础和张拉房等生产工艺设施高度集成［1］在模具上，实现了大跨预应力双T
板单块生产，节约了占地，减少了库存和钢筋材料的浪费。

可移动式双T板模具设计的主要难点是：如何在模具上实现高强钢筋预拉产生50～200 t压力；如何确保模具能够多次重复使用、安全可靠、拆装移动方便快捷；如何实现蒸汽养生，一天一茬周转模具快速生产。

模具设计内容主要包括：
①50～200 t张拉力支撑体系设计；②整体框架连接与浇筑体承载体系设计；③双T板模具成型体系设计；④预应力施加系统设计；⑤安全防护、养生蒸汽孔布置等细部构造设计。

1.1 设计原理
（1）通过钢支撑将厚钢板张拉端和厚钢板锚固端连接形成支撑体系，承受预应力张拉产生的压力。

（2）底框将张拉支撑体和双T板模具连接成整体，起到平台、支撑上部荷载作用。

（3）张拉千斤顶通过张拉丝杠组成张拉预应力筋形成张拉系统，将张拉力传递到支撑系统。

（4）张拉端上部设安全防护墙保证张拉过程安全。

（5）在双T板模具底部腔体内送蒸汽，使蒸汽贯通腔体对双T板进行蒸汽养护，达到快速出窑。

可移动式大跨预应力双T板模具结构如图1所示。

1.2 结构设计
本文以国家标准图集09SG432-2中的YTPa0924双T板可移动式模具为例进行
设计。

根据YTPa0924双T板结构图设计制作钢模板，张拉端和锚固端设计见图2、图3。

设计及材料选择如下：
（1）面板采用σ=4 mm钢板；面板加筋肋板采用σ=6 mm钢板，高度为70 mm，间距≤300 mm。

（2）底框采用180 mm×70 mm×9 mm的槽钢形成骨架，纵向双T形板肋下部采用2根槽钢背靠背做底面，横向一道1.5 m槽钢支撑。

（3）张拉端板和锚固端板采用σ=40 mm钢板，张拉端和锚固端传力肋板σ=20 mm钢板（图2、图3）。

（4）采用6根外径为114 mm、壁厚为6 mm的钢管作为支撑管。

（5）采用直径为70 mm的光圆钢筋加工张拉丝杠，丝扣内径为60 mm。

1.3 承载力验算
可移动式双T板模具结构主要是实现单模模上张拉，重点对支撑承载力和张拉丝
杠承载力进行验算［2］，保证模具能重复使用，安全可靠。

1.3.1 预应力钢支撑承载力验算
采用分项系数表达的极限状态设计方法，对预应力钢支撑承载力进行设计验算。

YTPa0924型号9 m双T板采用12根直径为7 mm高强钢丝，总张拉力为
F1=544 kN，钢支撑拟采用6根Φ114 mm× 6 mm钢管，根据双T板截面形状、端头高度，设计预应力钢筋中心与钢支撑中心在一条轴线上，简化为按轴心受压杆件进行验算；由于模具重复使用，安全系数取r1=2，Φ114属于热轧Ⅰ级钢，钢
材抗压承载力取P抗压=210 MPa。

则钢支撑抗压承载力应满足R1≥r1F1，即
R1≥1 088 kN。

6极Φ114 mm×6 mm钢管的抗压承载力为
可判断，用6极Φ114 mm×6 mm钢管进行支撑满足受压承载力要求，安全可靠。

1.3.2 张拉丝杠承载力设计验算
张拉丝杠属于轴心受拉杆件，需验收抗拉承载力。

拟采用Φ70 mm张拉丝杠，螺纹深度为5 mm的T形纹，丝扣内径60 mm处为薄弱环节，按D= 60 mm直径进行验算。

单根张拉丝杠需要承受6Φ7高强钢丝拉力，承载力为F2=272 kN，
由于丝杠重复利用，安全系数取r2=1.8，按热轧Ⅰ级钢计算，Φ70 mm圆钢抗拉承载力设计值取P抗拉=190 MPa，则丝杠承载力应满足R2≥r2F2，即
R2≥489.6 kN。

Φ70 mm丝杠60 mm内径处，单根承载力为
可判断，用1根Φ70 mm的丝杠满足单肋预应力成组张拉要求，安全可靠。

1.4 细部设计
（1）为防止支撑管在施加荷载时失稳，支撑管每隔1.5 m与底板槽钢用δ=10 mm筋板焊接连接。

筋板焊缝长度50 mm，焊缝高度≥6 mm，满焊焊接。

（2）为保证蒸汽养生，蒸汽贯通模底腔内，在模具空心两端设Φ60 mm进汽孔
和出汽孔，在翼缘板加筋肋上设Φ100 mm的通汽孔，使蒸汽在模底贯通均布。

采用两侧翼缘下部和中间肋内三点送蒸汽，整体覆盖养生。

（3）为保证张拉安全，在张拉墙两侧钢管插销，设计厚δ=6 mm、高1.5 m、宽2.4 m的活动钢板安全防护墙，张拉墙开张拉观察孔。

（4）锚固端设锚固盒和预应力分筋板，张拉端的张拉盒与张拉丝杠连接整体，张拉丝杠用配套M60螺帽（长度100 mm）固定在张拉墙上。

模具制作工艺采用钢平台上先制作胎模，压弧、制作面板，制作底框，制作安装支
架，再在安装支架上焊接安装面板，安装焊接支撑管、筋板，最后焊接张拉锚固墙和安装张拉丝杠等。

模具制作完成后，选择场内钢平台上进行就位，模体与钢平台进行焊接固定，并安装钢板挡墙（图4）。

2.1 双T形面板制作
双T形面板制作包括钢板下料、压弧、焊接加筋肋板、拼装等工序。

双T板弧度在自制压弧机上进行，弧度偏差控制在2 mm；压完弧的面板在钢平台胎具上组对，焊接肋板，肋板间距控制在300 mm以内。

采用断焊连接，焊缝长度50 mm，焊缝间距80 mm，保证焊接质量。

焊完肋板的小块面板，进行拼装焊接成整体。

2.2 底框制作
底框分三部分制作，包括1个腹板底框和2个翼缘底框，先下料，分别点焊连接形成整体，进行底框抄平组合成整体，底框中间用10 mm厚钢板塞焊连接，最后将全部纵横槽钢满焊。

以底框为标尺制作安装架，安装架高1.2 m。

做完将安装架摆正，底框吊放到安装架上放稳，焊接临时固定。

将底框中间部位抬高20 mm，向上起拱，以抵消模具焊接安装时产生的焊接收缩应力，减少模具焊接变形。

2.3 面板安装
面板安装全部在安装架上进行，面板底下有足够操作空间进行焊接。

面板与底框焊接全部采用满焊连接，再焊翼缘支撑、板边沿、端头挡板，最后打磨成型（图5、图6）。

2.4 穿支撑管，焊接张拉锚固墙
穿Φ114 mm管之前在模具端板开孔，开孔直径为120 mm，便于穿管；支撑定位完毕，焊接张拉锚固墙，底框和支撑管用肋板满焊连接形成整体，张拉锚固墙在钢筋和丝杠通过处开孔，开孔两侧用20 mm钢板肋加强。

张拉盒、张拉丝杆预先计算，制作完成后再进行焊接、组装。

（1）不同跨度可移动双T板模具承受预应力不同，承载施工和双T板自重也不同，需要对支撑体和张拉墙、底框及细部节点等部位进行重新设计并验收，以提高模具刚度和承载力，保证模具能够重复蒸汽养生生产，不发生模具变形，保证生产质量和使用安全［3］。

（2）模具制作过程需对面板、底框、张拉及台座系统进行分别制作，再进行焊接组装，对机械焊接变形量进行测试，消除焊接产生的收缩变形。

（3）可移动式预应力双T板模具可在钢平台上进行焊接、安装、就位组织生产，也可拉运到工程现场，进行场地抄平，两端配重相连，现场生产；不用时可将模具拆除，放入设备库存放，模具能够长期重复利用。

【相关文献】
［1］王德林.浅谈模具设计的技术应用与发展趋势［J］.品牌月刊，2014（20）：113.
［2］窦勇芝，向宝城.梁洪亮先张法预应力双T板台座的设计与施工［J］.预应力技术，2012（4）：15-20.
［3］王燕浩.先张法预应力梁板台座的设计施工技术探讨［J］.中国科技博览，2013（31）：126-127.
客贵宾：工程师，2001年毕业于大庆石油学院工业与民用建筑专业，从事道路、桥梁与市政工程
施工工作，133****1615，***************，黑龙江省大庆市让胡路区西景路19号，163000。