摘要：在现代的铁路、高速公路、房建等工程施工中，建筑模板是混凝土结构成型的重要工具。建筑模板的应用可以保证混凝土在浇筑过程中保持正确的形状和尺寸，在混凝土硬化过程中起着防护和养护的作用。随着建筑结构的日益复杂，同时建筑钢模板精度是控制建筑结构尺寸精度、外观的决定性因素，故对钢模板的加工成型尺寸控制提出了更高的要求。本文以佛山西站、徐盐高铁、衢宁铁路的桥梁组合钢模板加工经验为基础，对桥梁组合钢模板成型过程进行研究，系统介绍桥梁组合钢模板的加工成型尺寸控制方法与思想。
关键词：异形钢模板；算料；加工成型；精度控制
1 引言
桥梁组合钢模板中几乎全部存在异形钢模板部分。异形模板部分决定组合桥梁钢模板质量，保证异形钢模板的尺寸精度，是桥梁组合钢模板加工的重难点。
钢模板加工流程主要分为算料、下料、加工成型等步骤。在钢模板加工流程中，准确算料、精确加工是控制异形钢模板成型尺寸的关键因素，异形钢模板结构、形状虽种类繁多，但可以将异形结构部分进行数学模型化，利用统一的数学理论知识进行求解。经过长期的加工实践，利用模具成型，建立统一放样校验标准的加工工艺可以有效地控制异形钢模板尺寸精度。
2 算料精度控制
2.1 算料
钢模板由面板、法兰、横肋、竖肋、背肋等结构件组成。在混凝土浇注过程中，面板与混凝土直接接触，面板的尺寸形状精度直接决定混凝土的成型尺寸形状精度。算料过程即为将已有实体展开并拆分，分类求出钢模板结构件的尺寸数据，是钢模板加工的逆反过程，因此算料精度直接决定异形钢模板加工成型尺寸精度，在算料过程中必须将面板、异形法兰的尺寸误差控制在合理的范围内，才能保证异形钢模板的成型尺寸精度。
2.2 计算方法
在算料过程中，重点是根据异形钢模板的投影图准确反映出异形钢模板的立体结构，即二维到三维的过程，建立数学模型求解出异形结构部分的相关数据，也可以利用CAD、Solidworks等辅助工具进行求解。下面以双曲墩墩帽为例，介绍算料精度控制方法。
图1 双曲线墩帽大样图
图1双曲线墩帽，面1为冲压面，图示尺寸以mm计。双曲线墩帽的圆弧端沿着圆周方向存在不同的弧度，即圆弧端面板以一定的曲率冲压成型。冲压使面板发生延展，造成面板的各个部分均不在同一平面上，借助CAD、Solidworks等辅助工具以及利用数学建模等方法无法求出冲压成型面板的尺寸及形状。
原始的双曲线墩帽模板加工方法即为通过法兰焊接形成图2中的框架，然后将矩形面板沿着框架焊接，面1未通过计算。由于完全依靠外力使面板贴合到框架上，成型面板会出现折痕、凹凸不平的情况，模板成型尺寸精度得不到保证，影响混凝土的外观。
为保证异形圆弧端模板的成型精度，必须准确计算出面板的尺寸形状，才能实现面板与法兰框架的准确衔接。
图2 双曲线墩帽加工图
双曲墩帽的圆弧端是将面板以一定的曲率冲压成型，可以将弧线近似分解为若干个折线段。在分解的过程中必须保证折线段与弧线无限接近，即将误差控制在合理范围内，以保证混凝土外观的平滑度、光洁度。
如图3所示，将双曲墩帽圆弧端分为1、2、3、4、5、6、7、8、9九个部分，尺寸误差控制在1mm以内。
图3 双曲墩帽圆弧端分解图
将1、2、3、4、5、6、7、8、9九个部分，利用Solodworks放样展开即可获得面板展开图、成型图，如图4所示。
图4 面板展开图、成型图
利用等离子数控切割机下料，然后将各部分面板按照一定的尺寸卷弧，形成图4所示的成型形状。然后将每一部分依附法兰框架焊接，经过算料的面板可以完美的贴合法兰框架，如图5所示。
图5 面板成型拼接图
通过算料精度的控制可以有效保证异形钢模板的成型精度，减小面板的割补，达成一次性成型的目的。
3 成型精度控制
3.1 加工成型
将钢模板各部分构件通过一定的工艺塑造成所需的尺寸形状，并组装焊接成型，此过程称为钢模板加工成型过程。
加工成型精度控制主要存在于面板的成型精度控制，面板通过折弯、压弧、卷板等加工工艺形成相应的尺寸及形状，通过已准确下料完成的法兰焊接定型，阻止面板回弹。如面板成型精度差，法兰强度不足以校正面板误差，整块异形钢模板的尺寸误差必会偏大。在加工成型过程中，通过合理的加工工艺保证面板成型精度是异形钢模板加工的关键步骤。
3.2 成型方法
使用模具成型是加工成型过程常用的方法和思想，是控制面板成型精度的有效措施，下面通过实例介绍模具成型的方法，图6为带倒圆墩柱异形钢模板，尺寸以mm计，具体尺寸如图6所示。
图6 倒角圆弧模板
加工图6所示的倒角圆弧模板，需制作如图7的模具。由两块钢板、型钢及圆管焊接组成。整体结构尺寸即红色线轮廓尺寸与图6模板尺寸一致。
图7 模具
计算出面板尺寸后，以红色分界线为界，在直线段部分焊接上直线法兰、竖筋、横筋。在圆弧段部分焊接上直线角钢法兰，以便与模具连接定位，形成图8所示的平板结构。
图8 平板结构图
完成图8的初步拼接后，将平板结构吊装在模具上，形成图9所示的吊装图。
图9 吊装图
图8所示的平板结构会因为自身的重力，将整体平板结构向下压。钢板具有可塑性，在重力作用下，圆弧部分的钢板会以圆管为基础，包附在圆管上。为保证圆弧部分钢板紧密包附在圆管上，可以使用铁锤缓缓敲打钢板，使其彻底成型。
图10 模板成型图
图10为模板成型图，图8所示的平板结构在自身重力作用下，将圆弧面板部分包附在圆管上成型。此过程必须保证图22中所示的面1与面2重合，面3与面4重合。以上步骤完成后，将精度合格的异形法兰焊接在圆弧部分，再与直线段部分法兰焊接，整体加焊异形筋板、直线段筋板等，焊接完成后取下，即可保证圆弧钢模板的进度。
通过制作不同的模具生产不同尺寸及形状的异形钢模板，模具制作需要经过放样，确定与混凝土结构尺寸一致。合理利用模具成型，是保证钢模板的加工成型尺寸形状的有效措施。
4结论
在钢模板加工过程中，利用合理的方法严格控制钢模板的构件尺寸精度，再经过合适的成型工艺将构件焊接塑造成型，可以有效控制钢模板的成型尺寸，精确算料、合理加工成型是控制钢模板成型的基本思想。
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论文作者:王宾
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：尺寸论文; 钢模板论文; 精度论文; 面板论文; 异形论文; 加工论文; 圆弧论文; 《基层建设》2019年第5期论文;