6+3m大节段液压爬模技术在桥梁高墩施工中的应用

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【摘 要】 针对现阶段桥梁高墩快速施工需要,结合渝利铁路蔡家沟双线大桥高墩和武西高速桃花峪黄河大桥主塔施工过程中大节段液压爬模研究与使用情况,重点介绍了大节段（6m+3m）液压爬模高墩施工技术,对缩短桥梁高墩施工工期具有较好的指导意义.

【关 键 词 】 大节段 液压爬模 高墩 主塔 施工

1.前言

在国内桥梁高墩（＞40m）施工时,液压自爬模的应用越来越广泛,但常规液压自爬模节段一般在4.5m左右,由于节段短,很难适应桥梁高墩快速施工需要.

为此,我们针对目前承建的几座高墩桥梁,研制使用了一种大节段（6m+3m）液压爬模,能较好的适应快速施工需要.

2.大节段（6m+3m）液压爬模的组成

液压爬模系统由模板系统、爬升系统、支架与平台系统和安全设施四大部分组成.其中模板系统主要由面板、竖肋和背带组成；爬升系统主要由锚固系统、导轨和液压定升系统组成；支架与平台系统主要为爬架,含模板操作平台、液压顶升操作平台和墩身修饰打磨平台.

3.大节段（6m+3m）液压爬模的特点

3.1 受力情况大大增加

由于浇筑节段高度大大增加和高性能混凝土应用,模板承受的混凝土侧压力、风荷载等大大增加,需对爬架结构进行加强,必要时采用新型高强材质.

3.2 施工工期大大节省

由于节段增大,整个高墩施工节段划分减少导致施工工期显著缩短.以蔡家沟双线特大桥23#墩为例,该墩为A型墩,墩高135.5m,从墩顶向下65m范围为单箱截面,承台顶65m以上为A形墩空心支腿,分岔点向下35m处两支腿横向设联系梁,A墩支腿分岔处、联系梁处、墩底均设置5m高的实体段,其余部分为空心箱形截面.该桥上部结构为刚构连续组合梁结构.如按照常用4.5m节段划分,需31个节段；实际施工按照支腿采用6m节段,结合点以上采用6m+3m节段,共计20个节段.减少节段11个,按照每节段施工周期7天,总工期减少77天.

3.3 较强的适应性

在仰爬时能调整节段至6m或以下,在铅垂段与俯爬段,或在其它工位利用结构混凝土内的劲性骨架辅助受力,可适应最大节高6m+3m的节段施工,从而实现快速施工.

4.大节段（6m+3m）液压爬模的设计要点

4.1 计算工况

4.1.1 爬架计算：

工况一（6m仰爬施工）：平台施工荷载+架体自重+混凝土竖向分力

工况二（9m风载）：平台施工荷载+架体自重+风载

4.1.2模板系统计算：

工况一（9m施工）：混凝土侧压力

4.2荷载种类与取值

按照墩身最大宽度10米4个架体（相邻埋件点之间距离为2.5米）.

4.2.1平台施工荷载

①钢筋绑扎平台设计承载3.0KN/m2；②-⑥桁架平台设计承载0.75KN/m2；⑦主平台设计荷载1.5KN/m2；⑧液压平台设计荷载1.5KN/m2；⑨墩身打磨平台设计荷载0.75KN/m2.

4.2.2架体自重

架体自重等于爬架自重+模板自重+平台梁、板自重+平台栏杆自重

计算考虑将架体自重按照线荷载分配至各平台.

4.2.3风荷载

风荷载按高度方向分两部分取值,按《建筑结构荷载规范》：ωk等于0.7βzμsμzηω0c等于1.05（KN/㎡）.沿垂直方向,将风荷载转化为线荷载并平均分配到单个机位的风荷载为2.62kN/m.

4.2.4混凝土侧压力

按《公路施工规范》：F1等于0.22γetoβ1υ1/2等于46.8KN/m2,并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4kN/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等于61.8kN/m2.

4.2.5混凝土竖向分力

根据实际施工支腿倾角计算,采用倒三角线荷载加载.最大荷载150 kN/m,最小荷载0KN/m.

4.3模板系统计算结果

4.3.1面板验算

将面板视为两边支撑在木工字梁上的多跨连续板计算,木梁间距为l等于280mm.应力ó等于5.4MPa

4.3.2木工字梁验算

木工字梁作为支承在横向背楞上的连续梁计算,其跨距等于横向背楞的间距L等于1200mm.应力：ó等于5.4MPa

4.3.3背楞验算

槽钢背楞（2[12）为模板横肋,对拉螺杆作用其上,按连续梁计算,其跨距取对拉螺栓的最大间距L等于1000mm.应力：ó等于77.12MPa

4.3.4组合挠度

面板、木梁和背楞组合挠度最大值为：f等于0.75+0.7+0.39等于1.84mm<3mm.

4.3.5对拉杆验算

拉杆采用D20高强螺杆,内径为φ20,材料为45#钢,N等于88.99kN<150kN.

4.4爬架系统计算结果

采用midas有限元整体建模计算,在6m仰爬工况下主平台斜杆应力最大,ó等于143MPa<=170MPa.在9m风载工况下最大支点反力：Rx=141.2KN,Rz=90.7KN.

4.5预埋件系统计算结果

采用D26.5高强螺杆作为埋件杆,双埋件许用拉力352kN>141.18kN.爬锥处混凝土最大承受剪应力Ｎ等于1.35βcβlfcdL/4等于102.6KN>90.7kN.

5.大节段（6m+3m）液压爬模的应用

5.1 渝利铁路蔡家沟双线特大桥

渝利铁路蔡家沟双线特大桥为渝利铁路重点工程,全桥百米高墩5座,其中23#墩为人字形墩,墩高135.5m,为世界最高双线铁路桥墩.我们在支腿施工过程中采用6m液压爬模仰爬施工,在支腿合拢后采用6m+3m液压爬模施工,大大减少了施工节段划分,为目前9m大节段液压爬模在桥梁高墩施工中首次应用.

5.2 武西高速桃花峪黄河大桥

武西高速桃花峪黄河大桥主桥为自锚式悬索桥,主跨406m,为世界同类型桥梁跨度世界第一.其中134、135#主塔墩采用门式主塔,考虑采用6m节段液压爬模施工主塔,在液压爬模顶口预留3m接口.

6.结束语

在桥梁高墩施工过程中,采用大节段（6m+3m）液压爬模主要优点为施工节段减少,工效提高,施工周期大大缩短；施工适应性强,可根据施工进展灵活调整.缺点为受力较大,在施工过程中需对爬架采取加固措施,特别是顶口位移较大,需采用固定措施.

大节段（6m+3m）液压爬模的出现对于桥梁高墩快速施工具有较强的应用前景.