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止于至善

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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桥梁高墩模板施工技术最全解析,仅此一篇!  

2015-12-20 20:16:19|  分类: 桥梁工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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桥梁高墩模板施工技术最全解析,仅此一篇! - 独上高楼 - 止于至善

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桥梁高墩模板施工目前采用的施工方法主要有滑模、爬模和翻模三种,三种方法各有特点。具体每种方法工艺原理是怎样?适用什么样的工程情况?各自又有哪些优缺点呢?下面小编就来带你逐个分析。


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滑模施工



工艺原理及结构体系


滑模装置由模板系统、操作平台系统、液压提升系统和垂直运输系统等四大系统组成。滑模施工工艺原理是预先在墩身混凝土结构中埋置钢管(称之为支承杆),利用千斤顶与提升架将滑升模板的全部施工荷载转至支承杆上,待混凝土具备规定强度后,通过自身液压提升系统将整个装置沿支承杆上滑,模板定位后又继续浇筑混凝土并不断循环的一种施工工艺。


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模板系统


模板系统由面板、桁架、提升架及其他附属配件组成,在施工中主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力及模板滑空、纠偏时产生的附加荷载。


面板作为混凝土成型的模具,其质量(刚度、表面平整度)的好坏直接影响脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量,面板采用5mm钢板制作,用50×5角钢作筋肋,高度0.9-1.5m。


桁架主要用来支撑和加固模板,使其形成一个整体。根据经验及侧压力计算,桁架采用矩形桁架梁(截面尺寸100cm×100cm、140cm×110cm),桁架梁主筋采用100×10角钢,主肋采用63×6角钢,斜肋采用50×5角钢。


桁架与面板的连接采用50×5角钢焊接,焊接时必须保证摆放桁架的地面水平。


提升架是安装千斤顶并与内外桁架、模板连接成整体的联系构件。主要用于支撑模板体、桁架、操作平台,加固桁架梁,避免变形。并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上。整个系统荷载通过提升架传递给爬杆。提升架一般采用“F”型和“开”型。“F”型提升架主梁一般采用[18a槽钢,高2m,千斤顶底座为14mm钢板,筋板为10mm钢板;“开”型提升架采用[18a槽钢作为主梁,顶部横梁采用[12a槽钢,中间横梁[12a槽钢2根,高度为4m,整套滑模装置设提升架6个,其中F架左右对称各1个,开字架共4个。




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F架图片


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开字架图片


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操作平台系统


操作平台系统主要包括操作平台(工作盘)和辅助盘,是供材料、工具、设备堆放,施工人员进行操作的主要场所。操作平台采用桁架上平面代替,分内外两部分,外侧设置安全防护栏杆,满挂安全网。内侧主要供绑扎钢筋和浇筑混凝土用。盘面采用50 mm厚木板满铺,盘面必须密实、平整并保持清洁。


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辅助盘主要用于人员随时检查脱模后的混凝土质量,即时修补混凝土表面缺陷,扒出预埋件,以及即时对混凝土表面进行洒水养护,调整和拆除模板等工作。在工作盘下方3m处悬挂一辅助盘,辅助盘采用50×5角钢组成,宽0.7m,用50mm厚木板铺密实,利用Φ16钢筋焊接悬挂于桁架梁下。


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液压提升系统


液压提升系统由支承杆、HM一100型液压千斤顶、YKT36型液压控制台、油管等附件组成,它承担着滑模系统全部的施工荷载。该系统的工作原理是:由电动机带动高压油泵,将油液通过换向阀、分油器、截上阀及管路,输送到各千斤顶。在不断供油、回油的过程中,使千斤顶活塞不断地压缩、复位,将全部滑模装置向上提升到需要高度。


支承杆是千斤顶向上爬升的轨道,又是滑升模板装置的承重支柱,承受着施工过程中的全部荷载。一般采用Φ48×3.5mm钢管作为支承杆,其长度一般为3~4m,当千斤顶爬升至距支承杆顶端小于350mm时,应及时接长。


液压千斤顶属单向作用楔块式千斤顶,具有加工简单、卡头下滑小、用4瓣楔块卡紧支承杆,为多条线接触(避免接触处出现应力集中),锁紧能力强,无“回降”现象等优点。


垂直运输系统


垂直运输系统是钢筋、混凝土等材料上下的通道,它由卷扬机、料斗、门字架、滑轮等组成。卷扬机采用JK5B型建筑卷扬机,配备启动一调整型电阻器,用于控制卷扬机的提升速度。


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垂直运输系统


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滑模施工成品桥墩


爬模施工



爬模工艺原理及结构体系


爬模是综合大模板与滑升模板工艺特点的一种施工方法。爬模主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内爬架、模板及电器、液压控制系统等部分构成。液压自爬模板工艺原理为自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现,导轨和爬模架互不关联,二者之间可进行相互运动,当爬模架工作时,导轨和爬模架都支撑在埋件支座上,两者之间无相对运动。


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塔柱液压爬模结构示意图


1、外模


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图示液压自爬模体系中,外模板高度为4.7m,浇注时下包l0cm,上挑5cm,模板面板采用芬兰进口的维萨板(厚20mm),l2cm高木工字梁,横背楞为14槽钢,竖背楞为20槽钢。在模板的背面设有调节的螺杆,在模板的底部设有滑道,便于模板做水平向的移动。塔柱模板采用的大块模板,脱模后利用滑道将整块外模水平移动5Ocm,表面清理后并重新涂抹脱模剂。


2、内模


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内模采用组合钢模,高4.5m,由标准的小块钢模(0.3m×1.5m)或竹胶板组拼而成,力口劲楞采用双l2槽钢和间距与外模相对应。


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3、预埋件部分


液压自爬模体系的预埋件包括:埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓和埋件支座等。埋件板与高强螺杆连接,能使埋件具有很好的抗拉效果,同时也起到省料和节省空间的作用,因为其体积小,免去了在支模时埋件碰钢筋的问题。埋件板大小、拉杆长度及直径需按抗剪和抗拉设计计算确定。爬锥和安装螺栓用于埋件板和高强螺杆的定位,混凝土浇注前,爬锥通过安装螺栓固定在面板上。


4、导轨


导轨是整个爬模系统的爬升轨道,它由2根2O槽钢及1组梯档(梯档数量依浇注高度而定)组焊而成,梯档间距为300mm,供上下轭的棘爪将载荷传到导轨,进而传递到埋件系统上,整个导轨长度为9.0m。


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5、液压爬升系统


液压爬升系统包括:液压泵、千斤顶、上轭和下轭4部分。每榀爬架配置1个液压千斤顶,千斤顶的最大行程为50cm,最大顶升力为20t。上、下轭是爬架与导轨之间进行力传递的重要部件,改变轭的棘爪方向,可实现提升爬架或导轨的功能转换。


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液压爬升流程


液压自爬模爬升循环:后移模板→提升导轨→提升模板及支架→合模板浇筑砼。


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施工工艺流程


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翻模施工



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悬挂式脚手架翻模工艺原理及结构体系


高墩悬挂式脚手架翻模施工属于自承式施工技术体系。该施工整体采用对拉螺杆固定模板,模板外侧加设挂架,作为操作平台。利用已浇注完成的墩身混凝土支承模板挂架及施工人员、机具的重量。该体系用塔吊或吊车等起重设备配合模板的翻升、混凝土的提升和灌注。在模板翻升和浇注混凝土时不需再另设平台。


一般情况,采用悬挂式脚手架翻模施工时将墩身分成等高的节段,根据分段高度,将外侧模板设计成与分段等高的2或3节,配合1节内侧模板。浇注完成顶节混凝土后,拆除底节模板,将其接于顶节模板之上,继续进行混凝土施工,如此循环,直到墩身完成。墩内设置钢管支架,支撑于墩内隔板上(初次需支撑于承台上),用于支撑接长钢筋的定位、工人操作平台和墩内隔板混凝土浇注的支撑。


(点击图片查看大图)

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液压翻模工艺原理及结构体系


高墩内顶杆式液压翻模由工作平台、顶杆及液压提升设备、内外吊架、模板系统、中线控制系统、抗风架及辅助设施等7部分组成。其工作原理是:先用A、B层模板在基础顶面浇筑部分混凝土墩身,建立起工作平台,将顶杆装置支撑于墩身混凝土内,并用千斤顶将作业平台提升至一定高度。


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液压翻模结构图


1、工作平台


工作平台由辐射梁、内外钢环、步板梁、栏杆及扶手等组成,各部件之间采用螺栓连接。工作平台既是工人进行混凝土灌注、捣固、吊架悬挂和中线水平控制等作业及堆放小型料具的场地,又是提升架、吊架等的支撑结构。还可以在工作平台操作面上,通过控制各千斤顶,使工作平台随千斤顶的爬升而提升。


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2、顶杆及提升设备


顶杆用Φ=48mm、δ=3.5mm的无缝钢管加工而成。顶杆设于套管内,套管与辐射梁相连。可在墩底实心段内预设或在第三层安装。不管预设或安装必须考虑铁靴和套管的设置,以保证顶杆在墩身混凝土浇筑完毕后的顺利拆除。顶杆通过多次丝杆对接,随套管的不断提升一直将作业平台顶至墩顶。液压提升设备由千斤顶、操纵台、高压铁丝软管、分油器组成,是工作平台提升的动力设备。并联布置。


3、吊架


吊架为拆装模板和混凝土养生提供作业面。吊架为活动式,可在人力作用下沿辐射梁移动,外吊架的外侧焊制栏杆,根据墩身情况安装固定或活动扶手。随墩身截面缩小时吊架内移,扶手也逐渐向墩中心移动,以减小平台的工作面积,增加平台的稳定性。


4、模板系统


模板系统是翻模的重要组成部分,由外模和内模两部分组成,外模分固定和抽动两种类型,固定模板又分固定1和固定2两种规格,抽动模板分大、中、小三种规格。可用固定模板和抽动模板的不同组合来解决墩身收坡的变截面问题。为保证桥墩的施工质量,圆端部分采用曲率可调模板(在模板的板肋上设置几组对丝调节螺栓,通过拉动或推动板肋来调节面板的曲率),墩身外形由型钢直围带(用于直板段)和扁钢柔性围带(圆端段)保证。内模分为固定、抽动和错动三种模板类型,内模收坡曲率变化通过减少抽动模板和调节错动摸板错动量来完成。采用型钢支撑围带,模板之间用螺栓连接。内外模板间采用圆钢作为拉筋并撑木使之成为整体。模板拆装翻升由人力借助倒链滑车完成。


5、中线控制系统


中线控制系统由对中装置和纠偏装置组成。对中装置由激光铅直仪和全站仪组成,是保证墩身线形的控制装置,工作原理为将置于墩底的激光铅直仪精确对中后,在平台下方的接收靶上定出两圆心点,然后利用全站仪通过控测网交汇出墩中心,=者进行复核后,定出的墩中心、两圆圆心点即为墩身立模的依据;纠偏装置由z根~'150mm钢管及倒链组成,当平台发生倾斜时,用倒链把平台与顼埋于墩身混凝土中的钢管联为一体,拉动倒链进行纠偏。


6、辅助设备


包括配电盘、混凝土养生用水管、安全网、提升卷扬机、上人井架(混凝土输送管可与之并用)。


7、抗风架


采用型钢组焊的门形框架结构,设置在桥墩直线段的2根辐射梁之间,下端锚固在预埋于已施工墩的预埋件上,在模板提升过程中始终对平台起约束作用。


悬挂式脚手架翻模施工工艺


(点击图片查看大图)

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