渠江明月大橋空心高墩翻模施工方案設(shè)計(jì)

1、<p>　　渠江明月大橋空心高墩翻模施工方案設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文以渠縣渠江明月大橋?yàn)槔喪鲩T式空心薄壁高墩翻模方案設(shè)計(jì)、施工工藝及驗(yàn)算，并經(jīng)現(xiàn)場施工驗(yàn)證方案的可行性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：空心高墩；翻模施工 </p><p>　　中圖分類號：U442.5+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p><b>

2、;　　1 工程概況 </b></p><p>　　渠江明月大橋?yàn)轱w燕式鋼管混凝土拱橋，全長601.5m，其中主橋長356m，孔跨組合為（75+206+75）m；引橋中東西兩側(cè)東引橋采用（31+37+30×2）m連續(xù)梁，西引橋采用（2×13）m連續(xù)梁及（60+26）mT形剛構(gòu)，通過下牛腿與主橋相連。 </p><p>　　其中T構(gòu)3#墩高25.5m（含蓋梁4m

3、），為門式薄壁空心墩，承臺頂面標(biāo)高234.7m，地面標(biāo)高約232.5m。橋墩墩身設(shè)計(jì)為矩形截面，外輪廓尺寸4m×3m，內(nèi)輪廓尺寸2.5m×1.5m，倒角尺寸20㎝×20㎝，整個墩身為空心，墩頂設(shè)4m高蓋梁。 </p><p>　　2 翻模施工方案設(shè)計(jì) </p><p>　　2.1 方案技術(shù)要求 </p><p>　?、儆凶銐虻膹?qiáng)度、剛度

4、承受混凝土的側(cè)壓力及傾倒混凝土的振動荷載及其他施工荷載保證施工的順利進(jìn)行。 </p><p>　?、谑┕み^程中易控制墩身偏心、扭轉(zhuǎn)，能夠隨時糾正墩身施工誤差，保證墩身垂直度。模板和內(nèi)外作業(yè)平臺可一次安裝，經(jīng)濟(jì)、施工方便。 </p><p>　?、?#墩為門式空心墩高24.5m，屬高墩施工，工期緊張，盡可能地提高模板工程的施工速度，提高施工效率，且做到工程經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化。 </p>

5、<p>　　④施工速度快，盡量減少施工中接茬筋用量，澆筑混凝土表面平整光潔，外觀質(zhì)量好。墩結(jié)構(gòu)鋼筋主要為φ32鋼筋，其標(biāo)準(zhǔn)長度為9m，施工中應(yīng)考慮其接茬量及高空懸臂穩(wěn)定性。 </p><p>　　2.2 方案初步擬定 </p><p>　　高墩施工中常用的模板施工方法有以下幾種： </p><p>　　滑模施工法?；Ｓ商嵘?、模板、工作平臺、提升系統(tǒng)組

6、成，工期快，但須耗用大量滑升支承桿材料和測量-施工定位的勁性骨架材料，成本較高，在墩高達(dá)百米上時，其優(yōu)勢才明顯。 </p><p>　　提升模板施工法。該施工方法施工控制容易，但施工速度較慢，模板成本高，勞動強(qiáng)度較大，工期不易把握。 </p><p>　　爬模施工法。該施工方法實(shí)現(xiàn)了節(jié)段施工流水作業(yè)，勞動強(qiáng)度小，但爬升結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，工序較繁瑣，成本也較高。 </p><

7、p>　?、?翻模施工法，成本較低，施工速度快，用料少，工藝簡單。但施工過程控制和安全保證較難。 </p><p>　　綜合2.1和2.2所述，通過比較決定采用成本較低，施工速度快，用料少，工藝簡單的翻模施工法，并采用塔吊配合施工。同時，塔吊可用于邊拱鋼管支架的搭設(shè)。 </p><p>　　翻模設(shè)計(jì)為三節(jié)段大塊鋼模板、內(nèi)外工作平臺、塔吊、手拉葫蘆組合而成的成套模具。外模分為6塊邊模和6

8、塊端模，模板之間用M22螺栓連接，豎背杠均采用[10槽鋼，橫背杠均采用[18a槽鋼，橫背杠間距為50cm，豎背杠間距根據(jù)空心墩尺寸，初步擬定為50cm，外模模板面均采用5mm厚鋼板。內(nèi)模分為6塊邊模和12塊倒角模，寬度分別為2.3m和1.3m，模板之間用M22螺栓連接，橫背杠間距為50cm，邊模豎背杠采用[10槽鋼，豎背杠間距與外模豎背杠間距對應(yīng)，內(nèi)模模板面均采用5mm厚鋼板。每節(jié)模板順橋向布置三根對拉筋,橫橋向布置四根對拉筋,且對稱布

9、置相鄰拉筋間距1m，高度走向?qū)ΨQ布置三根對拉筋, 相鄰拉筋間距0.8m。每節(jié)模板均設(shè)置工作平臺，利用角鋼焊接在模板豎背杠上，與模板形成整體，工作平臺上鋪3mm厚鋼板，外側(cè)工作平臺沿周邊設(shè)立防護(hù)欄圖2.3.1 模板構(gòu)造圖 </p><p>　　桿并掛安全網(wǎng)，可供操作人員作業(yè)、行走，存放小型機(jī)具。 </p><p><b>　　3 翻模施工工藝 </b></p>

10、;<p>　　澆注混凝土高度為4.5m，每節(jié)模板2.25m，施工時第一節(jié)模板支立于墩身基頂上，第二節(jié)模板支立于第一節(jié)模板上，第三節(jié)模板支立于第二節(jié)模板上。待第一次混凝土澆筑完畢終凝后，綁扎第四層鋼筋。綁扎完畢后，利用塔吊和手動葫蘆拆除第一節(jié)模板，并將其分別翻升至第四層，再綁扎第五層鋼筋，拆除第二節(jié)模板，將其翻升至第五層。以后每次澆筑4.5米高度混凝土，形成鋼筋綁扎、拆模、翻升立模、測量定位、接長泵送管道、澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)和

11、標(biāo)高復(fù)核的循環(huán)作業(yè)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高度。 </p><p>　　為使施工空心墩內(nèi)外模板對應(yīng)，先沿墩身邊線位置砌臺座，以便在臺座上立模，臺座高度擬為15cm。 </p><p>　　在基頂面設(shè)計(jì)位置開始綁扎鋼筋，待第一節(jié)4.5米高鋼筋綁扎完畢后，先安裝第一節(jié)模 </p><p>　　板，并檢查模板垂直度，測量校核標(biāo)高。檢查完畢后，繼續(xù)綁扎第二、第三節(jié)鋼筋，并安裝二、三節(jié)

12、模板。立模板時，將模板貼緊墊塊，穿上拉筋并擰緊，保證模板的結(jié)構(gòu)尺寸。在拉筋外套PVC管，以增加拉筋倒用次數(shù)。 </p><p>　　施工至墩頂后，墩頂仍保留3個節(jié)段模板，待墩身混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求時，拆除模板。拆除時按先底節(jié)段，再中節(jié)段，最后頂節(jié)段的順序進(jìn)行。 </p><p><b>　　4 模板檢算 </b></p><p>　　4.1

13、模板側(cè)壓力計(jì)算 </p><p>　　混凝土作用于模板的側(cè)壓力，一般隨混凝土的澆注高度而增加，當(dāng)澆注高度達(dá)到某一臨界值時，側(cè)壓力就不再增加，此時的側(cè)壓力即為新澆注混凝土的最大側(cè)壓力。側(cè)壓力達(dá)到最大值的澆注高度稱為混凝土的有效壓頭。 </p><p>　　采用內(nèi)部振搗時，新澆注的混凝土作用于模板的最大側(cè)壓力，可按下列二式計(jì)算，并取兩者的較小值： </p><p>　　

14、混凝土的側(cè)壓力計(jì)算分布圖形如圖4.1.1所示： </p><p>　　其中，—新澆注混凝土對模板的最大側(cè)壓力（kN/㎡）； </p><p>　　—混凝土的重力密度（kN/），取為25 kN/； </p><p>　　—新澆混凝土的初凝時間（h），可按實(shí)測確定。當(dāng)缺乏實(shí)測資料時，可采用計(jì)算； </p><p>　　—混凝土的溫度（℃）；取為2

15、2℃。 </p><p>　　ν—混凝土的澆筑速度（m/h）；澆筑為25/h，即為2.8 m/h。 </p><p>　　—混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處新澆注混凝土頂面的高度（m）；H為澆筑混凝土高4.5m。 </p><p>　　—外加劑影響修正系數(shù)，不摻加外加劑時取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時取1.2； </p><p>　　—混凝土坍落度

16、影響修正系數(shù)，當(dāng)坍落度小于30mm時，取0.85；50~90mm時，取1.0；110~150mm時，取1.15； </p><p>　　—有效壓頭高度（m）。 </p><p>　　3號墩身用混凝土為C40，要求坍落度140~180mm，摻加一定量的減水劑，澆筑混凝土溫度取為常溫22℃。則=55.68kN/㎡，=112.5 kN/㎡，取兩者計(jì)算的較小值即F=55.68 kN/㎡，側(cè)壓力作用

17、有效壓頭高度=2.2m。 </p><p>　　根據(jù)規(guī)范，當(dāng)采用溜槽、串筒或?qū)Ч軙r，傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為2.00kN/m2。 </p><p><b>　　4.2 鋼板驗(yàn)算 </b></p><p>　　模板結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的面板屬于受彎構(gòu)件，按簡支梁或連續(xù)梁計(jì)算。本工程中全部豎杠間距相同，任取最底層一段進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算。強(qiáng)度驗(yàn)算要考慮新澆

18、混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載；撓度驗(yàn)算只考慮新澆混凝土側(cè)壓力。 </p><p>　　由前述模板方案擬定數(shù)據(jù)可知，內(nèi)外鋼模板豎楞間距均為l= 500 mm，且豎楞數(shù)為 8,鋼板為8 跨，鋼板按均布荷載作用下的簡支梁進(jìn)行計(jì)算，如下圖4.2.1所示。 </p><p>　　=5.2*10mm </p><p>　　=8.32* 10mm </p>

19、<p>　　4.2.1鋼板強(qiáng)度驗(yàn)算 </p><p>　　鋼板按均布荷載作用下的簡支梁計(jì)算,最大跨中彎距： </p><p>　　其中， M—鋼板計(jì)算最大彎距(kN·mm)； </p><p>　　l--計(jì)算跨度(豎楞間距)，l=0.5m； </p><p>　　q--作用在模板上的側(cè)壓力線荷載，它包括新澆混凝土和傾倒混凝

20、土所產(chǎn)生的側(cè)壓力q=31.06kN/m； </p><p>　　鋼板最大應(yīng)力按下式計(jì)算： </p><p>　　其中， σ--鋼板承受的應(yīng)力(N/mm2)； </p><p>　　M--鋼板計(jì)算最大彎距(N·mm)； </p><p>　　W--鋼板的截面抵抗矩 ； </p><p>　　f--鋼板的抗彎強(qiáng)度

21、設(shè)計(jì)值(N/mm2)； f=205N/mm2； </p><p>　　經(jīng)計(jì)算,鋼板的最大應(yīng)力計(jì)算值：σ = M/W = 189.9N/mm2<205 N/mm2.滿足要求。 </p><p>　　4.2.2鋼板撓度驗(yàn)算 </p><p>　　最大撓度按均布荷載作用下的簡支梁計(jì)算，撓度計(jì)算公式如下： </p><p>　　其中， ω—鋼板

22、最大撓度(mm)； </p><p>　　q--作用在模板上的側(cè)壓力線荷載(kN/m)，不考慮混凝土傾倒荷載，q=30.6 kN/m； </p><p>　　l--計(jì)算跨度(豎楞間距): l =500mm ； </p><p>　　E—鋼板彈性模量（N/mm2）：E = 2.1×105N/mm2 ； </p><p>　　I—鋼板截

23、面的慣性矩(mm4)； </p><p>　　鋼板最大容許撓度: [ω]=2.5mm； </p><p>　　鋼板的最大撓度計(jì)算值: ω = 2.28mm,滿足要求 </p><p>　　4.3鋼板豎背杠計(jì)算 </p><p>　　模板結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的豎背杠屬于受彎構(gòu)件，按連續(xù)梁計(jì)算。 </p><p>　　本工程柱高度為

24、2.25m,柱箍間距為500mm，豎楞為大于 3 跨，因此按均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁計(jì)算。 </p><p>　　本工程中，豎楞采用[10槽鋼，寬度48mm，高度100mm，截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為: </p><p>　　W = 39.7cm3； </p><p>　　I = 198.3cm4； </p><p>　　4.3.1

25、抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算 </p><p>　　支座最大彎矩計(jì)算公式： </p><p>　　其中， M--豎背杠計(jì)算最大彎距(N.mm)； </p><p>　　l--計(jì)算跨度(橫背杠間距): l =500mm； </p><p>　　q--作用在豎背杠上的線荷載，它包括新澆混凝土和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的側(cè)壓力,q=15.53Kn/m； </p>

26、;<p>　　最大應(yīng)力按下式計(jì)算： </p><p>　　其中， σ--鋼板承受的應(yīng)力(N/mm2)； </p><p>　　M--鋼板計(jì)算最大彎距(N.mm)； </p><p>　　W--鋼板的截面抵抗矩 ； </p><p>　　f--鋼板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)； f=205N/mm2； </p>&

27、lt;p>　　經(jīng)計(jì)算,鋼板的最大應(yīng)力計(jì)算值：σ = M/W = 9.8 N/mm2<205 N/mm2，滿足要求。 </p><p>　　4.3.2 撓度驗(yàn)算 </p><p>　　最大撓度按三跨連續(xù)梁計(jì)算，公式如下: </p><p>　　其中，ω--豎背杠最大撓度(mm)； </p><p>　　q--作用在豎背杠的線荷載(k

28、N/m)：不考慮傾倒混凝土荷載，q =15.01kN/m； </p><p>　　l--計(jì)算跨度(柱箍間距)，l =500mm ； </p><p>　　E--豎背杠彈性模量（N/mm2），E =2.1×105N/mm2； </p><p>　　I--豎背杠截面的慣性矩(mm4)； </p><p>　　允許撓度為[]=2.5mm。

29、 </p><p>　　計(jì)算撓度=0.15mm，滿足要求。 </p><p>　　4.4 鋼板橫背杠計(jì)算 </p><p>　　橫背杠計(jì)算和豎背杠計(jì)算方法相同，這里不再贅述。 </p><p>　　4.5 對拉螺栓檢算 </p><p>　　模板拉桿用于連接內(nèi)、外兩組模板，保持內(nèi)、外模板的間距，承受混凝土側(cè)壓力對模板的

30、荷載，使模板有足夠的剛度和強(qiáng)度。 </p><p>　　模板拉桿計(jì)算公式如下： </p><p><b>　　P=F·A </b></p><p>　　P——模板拉桿承受的拉力（N）； </p><p>　　F——混凝土的側(cè)壓力（N/m）； </p><p>　　A——模板拉桿分組的受荷

31、面積（m），其值為A=a×b; </p><p>　　a——模板拉桿的橫向間距（m）； </p><p>　　b——模板拉桿的縱向間距（m）。 </p><p>　　考慮模板拉桿受荷面積的最不利情況為a=1m，b=0.8m，則P=44.54kN。查《簡明施工計(jì)算手冊（第三版）》有：M22對拉螺栓容許拉力[F]=47900N，即驗(yàn)算滿足要求。 </p&

32、gt;<p><b>　　5 施工效果 </b></p><p>　　經(jīng)過工程實(shí)際施工驗(yàn)證了方案的可行性。實(shí)踐證明，該工藝保障了施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工安全。翻模施工工藝經(jīng)濟(jì)有效，施工工藝發(fā)展成熟，結(jié)合工程實(shí)際，該方法起到了節(jié)約資源的目的。有效地解決了滑模施工要求的連續(xù)性、施工組織的復(fù)雜性及混凝土外表質(zhì)量差的不足，解決了高墩安全施工易發(fā)生人員墜落的危險。 </p>

33、<p>　　圖5.13#墩施工圖 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]簡明施工計(jì)算手冊/江正榮,朱國梁編著.—3版.—北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[2]簡明公路施工手冊/楊文淵，徐 犇編.—2版.—北京：人民交通出版社，1999.8 </p><