6+3m大節(jié)段液壓爬模技術在橋梁高墩施工中的應用

【摘 要】 針對現(xiàn)階段橋梁高墩快速施工需要，結合渝利鐵路蔡家溝雙線大橋高墩和武西高速桃花峪黃河大橋主塔施工過程中大節(jié)段液壓爬模研究與使用情況，重點介紹了大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模高墩施工技術，對縮短橋梁高墩施工工期具有較好的指導意義。

【關鍵詞】 大節(jié)段 液壓爬模 高墩 主塔 施工

1 前言

在國內橋梁高墩（＞40m）施工時，液壓自爬模的應用越來越廣泛，但常規(guī)液壓自爬模節(jié)段一般在4.5m左右，由于節(jié)段短，很難適應橋梁高墩快速施工需要。

為此，我們針對目前承建的幾座高墩橋梁，研制使用了一種大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模，能較好的適應快速施工需要。

2 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的組成

液壓爬模系統(tǒng)由模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)、支架與平臺系統(tǒng)和安全設施四大部分組成。其中模板系統(tǒng)主要由面板、豎肋和背帶組成；爬升系統(tǒng)主要由錨固系統(tǒng)、導軌和液壓定升系統(tǒng)組成；支架與平臺系統(tǒng)主要為爬架，含模板操作平臺、液壓頂升操作平臺和墩身修飾打磨平臺。

3 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的特點

3.1 受力情況大大增加

由于澆筑節(jié)段高度大大增加和高性能混凝土應用，模板承受的混凝土側壓力、風荷載等大大增加，需對爬架結構進行加強，必要時采用新型高強材質。

3.2 施工工期大大節(jié)省

由于節(jié)段增大，整個高墩施工節(jié)段劃分減少導致施工工期顯著縮短。以蔡家溝雙線特大橋23#墩為例，該墩為A型墩，墩高135.5m，從墩頂向下65m范圍為單箱截面，承臺頂65m以上為A形墩空心支腿，分岔點向下35m處兩支腿橫向設聯(lián)系梁，A墩支腿分岔處、聯(lián)系梁處、墩底均設置5m高的實體段，其余部分為空心箱形截面。該橋上部結構為剛構連續(xù)組合梁結構。如按照常用4.5m節(jié)段劃分，需31個節(jié)段；實際施工按照支腿采用6m節(jié)段，結合點以上采用6m+3m節(jié)段，共計20個節(jié)段。減少節(jié)段11個，按照每節(jié)段施工周期7天，總工期減少77天。

3.3 較強的適應性

在仰爬時能調整節(jié)段至6m或以下，在鉛垂段與俯爬段，或在其它工位利用結構混凝土內的勁性骨架輔助受力，可適應最大節(jié)高6m+3m的節(jié)段施工，從而實現(xiàn)快速施工。

4 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的設計要點

4.1 計算工況

4.1.1 爬架計算：

工況一（6m仰爬施工）：平臺施工荷載+架體自重+混凝土豎向分力

工況二（9m風載）：平臺施工荷載+架體自重+風載

4.1.2模板系統(tǒng)計算：

工況一（9m施工）：混凝土側壓力

4.2荷載種類與取值

按照墩身最大寬度10米4個架體（相鄰埋件點之間距離為2.5米）。

4.2.1平臺施工荷載

①鋼筋綁扎平臺設計承載3.0KN/m2；②-⑥桁架平臺設計承載0.75KN/m2；⑦主平臺設計荷載1.5KN/m2；⑧液壓平臺設計荷載1.5KN/m2；⑨墩身打磨平臺設計荷載0.75KN/m2。

4.2.2架體自重

架體自重=爬架自重+模板自重+平臺梁、板自重+平臺欄桿自重

計算考慮將架體自重按照線荷載分配至各平臺。

4.2.3風荷載

風荷載按高度方向分兩部分取值，按《建筑結構荷載規(guī)范》：ωk=0.7βzμsμzηω0c=1.05（KN/㎡）。沿垂直方向，將風荷載轉化為線荷載并平均分配到單個機位的風荷載為2.62kN/m。

4.2.4混凝土側壓力

按《公路施工規(guī)范》：F1=0.22γetoβ1υ1/2=46.8KN/m2，并考慮傾倒混凝土產生的水平載荷標準值4kN/m2，分別取荷載分項系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設計值為：q=61.8kN/m2。

4.2.5混凝土豎向分力

根據實際施工支腿傾角計算，采用倒三角線荷載加載。最大荷載150 kN/m，最小荷載0KN/m。

4.3模板系統(tǒng)計算結果

4.3.1面板驗算

將面板視為兩邊支撐在木工字梁上的多跨連續(xù)板計算，木梁間距為l=280mm。應力ó=5.4MPa

4.3.2木工字梁驗算

木工字梁作為支承在橫向背楞上的連續(xù)梁計算，其跨距等于橫向背楞的間距L=1200mm。應力：ó=5.4MPa

4.3.3背楞驗算

槽鋼背楞（2[12）為模板橫肋，對拉螺桿作用其上，按連續(xù)梁計算，其跨距取對拉螺栓的最大間距L=1000mm。應力：ó=77.12MPa

4.3.4組合撓度

面板、木梁和背楞組合撓度最大值為：f=0.75+0.7+0.39=1.84mm<3mm。

4.3.5對拉桿驗算

拉桿采用D20高強螺桿，內徑為φ20，材料為45#鋼，N=88.99kN<150kN。

4.4爬架系統(tǒng)計算結果

采用midas有限元整體建模計算，在6m仰爬工況下主平臺斜桿應力最大，ó=143MPa<？=170MPa。在9m風載工況下最大支點反力：Rx=141.2KN，Rz=90.7KN。

4.5預埋件系統(tǒng)計算結果

采用D26.5高強螺桿作為埋件桿，雙埋件許用拉力352kN>141.18kN。爬錐處混凝土最大承受剪應力Ｎ=1.35βcβlfcdL/4=102.6KN>90.7kN。

5 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的應用

5.1 渝利鐵路蔡家溝雙線特大橋

渝利鐵路蔡家溝雙線特大橋為渝利鐵路重點工程，全橋百米高墩5座，其中23#墩為人字形墩，墩高135.5m，為世界最高雙線鐵路橋墩。我們在支腿施工過程中采用6m液壓爬模仰爬施工，在支腿合攏后采用6m+3m液壓爬模施工，大大減少了施工節(jié)段劃分，為目前9m大節(jié)段液壓爬模在橋梁高墩施工中首次應用。

5.2 武西高速桃花峪黃河大橋

武西高速桃花峪黃河大橋主橋為自錨式懸索橋，主跨406m，為世界同類型橋梁跨度世界第一。其中134、135#主塔墩采用門式主塔，考慮采用6m節(jié)段液壓爬模施工主塔，在液壓爬模頂口預留3m接口。

6 結束語

在橋梁高墩施工過程中，采用大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模主要優(yōu)點為施工節(jié)段減少，工效提高，施工周期大大縮短；施工適應性強，可根據施工進展靈活調整。缺點為受力較大，在施工過程中需對爬架采取加固措施，特別是頂口位移較大，需采用固定措施。

大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的出現(xiàn)對于橋梁高墩快速施工具有較強的應用前景。

參考文獻

[1] 《建筑結構荷載規(guī)范》（GB 50009-2001），中國建筑工業(yè)出版社；

[2] 《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 50010-2002），中國建筑工業(yè)出版社；

[3] 《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB 50204-2002），中國建筑工業(yè)出版社；

[4] 《建筑施工計算手冊》江正榮，中國建筑工業(yè)出版社。

[5] 《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB 50205-2001）