液壓自爬模在高塔施工中的應(yīng)用

【摘 要】 本文詳細(xì)介紹了液壓自爬模的結(jié)構(gòu)組成和爬升原理，在進(jìn)行建模驗(yàn)算時(shí)，各種工況下液壓爬模的受力情況及參數(shù)取定，以及爬模在主塔施工中的優(yōu)勢(shì)等。

【關(guān)鍵詞】 爬升原理 計(jì)算模型 高塔施工

1 壓爬模定義及應(yīng)用案例

隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展，塔身高度已向300米靠攏，隨著塔身高度的增大，施工難度也越來(lái)越大，對(duì)支架、工期、安全、質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，主塔施工中常規(guī)的翻模和滑膜技術(shù)已不能滿足要求，而采用液壓自爬膜施工方案，很多問(wèn)題都能引刃而解。（如圖1）

液壓自爬膜是一種能夠自己爬升，模板和支架合二為一同步施工的結(jié)構(gòu)體系。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、操作方便、安全程度高、施工速度快、投入勞動(dòng)力少等特點(diǎn)。目前已廣泛應(yīng)用在大型橋梁建設(shè)中，代表性工程有：蘇通長(zhǎng)江大橋、天興洲公鐵兩用大橋、潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、泰州長(zhǎng)江大橋、銅陵長(zhǎng)江公鐵兩用大橋等。

2 液壓爬模爬升原理及結(jié)構(gòu)組成

液壓自爬模的動(dòng)力來(lái)源是本身自帶的液壓頂升系統(tǒng)，液壓頂升系統(tǒng)包括液壓油缸和上下?lián)Q向盒，換向盒可控制提升導(dǎo)軌或提升架體，通過(guò)液壓系統(tǒng)可使模板架體與導(dǎo)軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩(wěn)步向上爬升，液壓自爬模在施工過(guò)程中無(wú)需其它起重設(shè)備，操作方便，爬升速度快，安全系數(shù)高。

液壓自爬模分為模板系統(tǒng)、支架系統(tǒng)、埋件系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)四部分，如圖1所示：

2.1 模板系統(tǒng)

模板采用木梁膠合板模板體系，采用膠合板、木工字梁與雙槽鋼背楞相結(jié)合。

2.2 埋件系統(tǒng)

主要由埋件板、高強(qiáng)螺桿、受力螺栓、墊圈和爬錐組成，其中受力螺栓、墊圈和爬錐可周轉(zhuǎn)使用。

2.3 支架系統(tǒng)

主要由承重三角架、后移部分、中平臺(tái)、吊平臺(tái)、附墻承重裝置、附墻撐、導(dǎo)軌和主背楞標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。

2.4 液壓系統(tǒng)

主要由液壓泵站控制臺(tái)、液壓油缸、同步閥、液壓膠管、液壓閥和配電裝置組成。

2.5 架體系統(tǒng)基本參數(shù)：

兩個(gè)架體支承跨度：≤6米（相鄰埋件之間距離）；

架體高度：15.8米（澆筑高度6米，不包括導(dǎo)軌）；

單榀機(jī)位自重：2.5噸；

平臺(tái)寬度：①=1.5m，②③=1.2m，④=3m，⑤=2.8m，⑥=2.0m；

平臺(tái)荷載限定：①≤3KN/m2，②③≤0.75KN/m2，④≤1.5KN/m2，⑤≤1.5KN/m2，⑥≤0.75KN/m2；

雙缸同步誤差：≤20mm；

爬升速度：4m/hour；

3 液壓爬模施工計(jì)算模型建立

液壓自爬模在施工前必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)系統(tǒng)的計(jì)算，以此來(lái)確定面板的結(jié)構(gòu)組成和架體的數(shù)量及間距。

3.1 面板的驗(yàn)算

面板與普通模板計(jì)算類似，主要驗(yàn)算木工梁、背帶、拉桿的強(qiáng)度與撓度，驗(yàn)算模板整體撓度是否符合要求。計(jì)算面板時(shí)，取1米寬模板作為計(jì)算單元將荷載換算成線荷載，以木工梁做為支撐按三跨連續(xù)梁進(jìn)行建模計(jì)算。驗(yàn)算木工梁時(shí)，以單根木工梁作為計(jì)算單元、將作用在木工梁范圍內(nèi)的荷載換算成線荷載，以背帶為支撐按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。背帶均可按照3跨連續(xù)梁。其中在計(jì)算模板整體撓度時(shí)，取面板、木工梁和背帶撓度最大值累加并需將拉桿的延伸量計(jì)算在內(nèi)。

3.2 架體的驗(yàn)算

在施工過(guò)程中，液壓自爬模可分為四個(gè)狀態(tài)：爬升前、爬升中、爬升后、混凝土澆筑時(shí)，其中爬升前和爬升后主要需考慮液壓子爬模的臨邊防護(hù)及臨時(shí)附著，架體受力小且狀態(tài)比較穩(wěn)定；而爬升過(guò)程中和澆筑混凝土過(guò)程中架體受力復(fù)雜，架體狀態(tài)不穩(wěn)定，安全風(fēng)險(xiǎn)較大，需進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算。

架體驗(yàn)算時(shí)，取一組架體作為計(jì)算單元，在爬錐處提供約束，鋼銷連接處釋放梁?jiǎn)卧s束，建立桿件模型進(jìn)行驗(yàn)算。以下以主塔傾斜角度為12.5°為例，進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算。

3.2.1 作業(yè)層數(shù)及施工荷載分布

由于各架體之間由平臺(tái)橫梁連接成一個(gè)整體，在驗(yàn)算過(guò)程中假定各平臺(tái)荷載線性作用在平臺(tái)梁上，由平臺(tái)梁傳遞給架體。

3.2.2 混凝土自重取值

塔柱傾斜角度為12.5°，混凝土自重分力為：q=1.328×26×sin12.5×cos12.5=7.3kN/m2，混凝土自重分力傳遞給模板，模板背帶與架體接觸點(diǎn)作為傳力點(diǎn)，按點(diǎn)荷載傳遞給架體。

3.2.3 風(fēng)荷載

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004），風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：

風(fēng)載加載時(shí)均勻分配在爬模的各節(jié)點(diǎn)上。

3.2.4 平臺(tái)板自重

平臺(tái)板和平臺(tái)梁均換算成線荷載作用在平臺(tái)梁上，由平臺(tái)梁傳遞給架體。

3.2.5 護(hù)攔自重

14×2.5×0.076=2.66KN（沿垂直方向線荷載），為方便計(jì)算，將爬架自重平均分布在主平臺(tái)及上平臺(tái)橫梁上。

3.2.6 模板自重

模板自重：W=0.65kN/m2，為方便計(jì)算，可將模板自重平均分布在上支架上。

3.2.7 按工況風(fēng)別驗(yàn)算

工況一（8 級(jí)風(fēng)澆筑狀態(tài)）：

荷載⑴+⑵+⑶+⑷+⑸+⑹

工況二（8 級(jí)風(fēng)爬升狀態(tài)）：

荷載⑴+⑶+⑷+⑸+⑹

且計(jì)算時(shí)各個(gè)荷載均按1.2 倍的荷載分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以檢驗(yàn)每品爬架之間間距，爬架各構(gòu)件的受力情況是否滿足要求，若不滿足要求，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和加強(qiáng)。

4 液壓爬模施工工藝

一般情況下，高墩第一節(jié)段施工采取腳手架作為施工平臺(tái)，預(yù)埋爬錐；第一節(jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到10Mpa后，拆除模板，進(jìn)行液壓爬模的安裝。液壓爬模安裝時(shí)，可以將每組爬架在平地上組拼完成后整體吊裝與預(yù)埋系統(tǒng)連接牢固，也可以在塔柱現(xiàn)場(chǎng)單片單片安裝完成后，進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)連接和安全防護(hù)，可根據(jù)情況靈活應(yīng)用。爬架安裝完成后，即進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工，按如下工序完成一個(gè)循環(huán)：

混凝土澆筑完成→綁扎鋼筋→模板拆模后移→安裝附墻裝置→提升導(dǎo)軌→爬升架體→模板清理刷脫模劑→預(yù)埋件固定在模板上→合模→澆筑混凝土。

按以上工序不斷循環(huán)，直至塔柱完成施工，然后進(jìn)行液壓爬模的拆除。液壓爬模拆除時(shí)，可將模板系統(tǒng)與架體分開(kāi)吊裝，先將爬架各平臺(tái)上的施工器具及雜物清理干凈，然后拆除模板，整體吊裝每組爬架的上架體，再將中架體和下架體一起拆除，最后利用吊籃拆除附墻系統(tǒng)。

5 液壓自爬模在主塔施工中的優(yōu)勢(shì)