摘 要:本文以张涿高速公路张家口段l14标胡家沟5#大桥为例,介绍了高墩身模板设计,根据爬架模板的实际 受力状况建立力学模型,通过理论计算,确定了爬架模板的受力及结构的稳定性,以确保了墩身混凝土外观质量,从而满足工程施工需要。该文还介绍了爬架模板的组合安装、提升方法及流程,及施工过程中的注意事项。模板的强度计算为模板施工提供了有利的理论基础,为胡家沟5#大桥墩身顺利施工奠定了基础。1 引言
1 引言
胡家沟5#大桥位于张涿高速公路张家口段上,全长577m,跨径组合为5×30+(45+3×80+45)+3×30m,桥梁跨越胡家沟附近山间的洼地,本桥主桥为(45+3×80+45)m的预应力混凝土变截面连续钢构,引桥为30m装配式预应力混凝土t梁。下部结构主桥桥墩采用双肢实心墩,引桥采用桩式柱式墩。双肢实心墩最高的为70m,最低的为44m,截面尺寸为180×7m。本文主要对双肢实心墩的模板设计计算和安装方法进行了简单叙述。
2 墩身爬架模板设计思路和组成
2.1 设计思路
由于桥墩墩身较高,施工周期较长,如果采用散装模板可能造成模板按拆周期长延误工程工期,所以应从提高模板按拆的周转速度方面考虑;其次考虑墩身成品混凝土质量,为了满足规范要求,减少模板接缝,达到良好的外观质量,综合上述两个方面设计采用为整体模板。
采用整体模板就会增加在塔机起吊时的重量,为了减轻整体模板重量,方便塔机提升,设计模板面板、背楞及操作平台(除爬架架体之外)等均采用轻质木材加工而成。
墩身模板安装属于高空作业,应设有足够的安全设施保证操作人员的施工安全,所以在墩身模板外侧设有上中下三层操作平台,并安装防护栏挂设安全防护网。
2.2 爬架模板组成
墩身外模板采用木梁胶合板模板体系,架体为pj-200悬臂支架(图1)。pj-200爬架模板主要由六部分组成:主背楞、模板、后移装置、斜撑承重三角架、埋件系统、吊平台。此爬架模板分为三层,顶层为混凝土浇筑平台,中间层为模板安装操作平台,底层为混凝土后期处理操作平台。
在单块模板中,胶合板与竖肋(木工字梁)采用自攻螺丝和地板钉连接,竖肋与横肋(双槽钢背楞)采用连接爪连接,在竖肋上两侧对称设置两个吊钩(图2)。两块模板之间采用芯带连接,用芯带销固定,从而保证模板的整体性,使模板受力更加合理、可靠。木梁直墙模板为装卸式模板,拼装方便,在一定的范围和程度上能拼装成各种大小的模板。墩身模板采用对拉螺栓加固,模板拆除及竖直面调整采用爬架系统中后移装置进行。
图1pj-200爬架模板总装示意图
图2模板面板图
3 墩身模板受力计算
3.1 侧压力计算
混凝土作用于模板的侧压力,根据测定,随混凝土的浇筑高度而增加,当浇筑高度达到某一临界时,侧压力就不再增加,此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践,可按下列二式计算,并取其最小值:
f=0.22γct0β1β2v1/2
f=γch
式中f------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kn/m2)
γc------混凝土的重力密度(kn/m3)取25 kn/m3
t0------新浇混凝土的初凝时间(h),可按实测确定。当缺乏实验资料时,可采用t=200/(t+15)计算;t=200/(25+15)=5
t------混凝土的温度(°)取25°
v------混凝土的浇筑速度(m/h),取2m/h
h------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度(m),取4.5m
β1------外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1;
β2------混凝土塌落度影响系数,当塌落度小于30mm时,取0.85;50—90mm时,取1;110—150mm时,取1.15。取1。
f=0.22γct0β1β2v1/2
=0.22x25x5x1x1x21/2
=38.9kn/m2
f=γch
=25x4.5=112.5kn/ m2
取二者中的较小值,f=38.9kn/ m2作为模板侧压力的标准值,并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4 kn/ m2,分别取荷载分项系数1.2和1.4,则作用于模板的总荷载设计值为:
q=38.9x1.2+4x1.4=52.3 kn/ m2
3.2 模板强度验算
3.2.1基本参数
模板高度为4.6m,浇筑高度为4.5m,面板采用18mm板;竖向背楞采用木工字梁截面尺寸为80x200,间距为300mm;水平背楞采用双14号槽钢背楞,最大间距为1200mm;拉杆系统为d20拉杆,材质为45#钢,拉杆水平间距为1200mm,竖向间距为1200mm。