液壓自爬模在某大橋箱肋拱豎向施工中的應(yīng)用

伍屹立

1 工程概況

珍珠大橋位于務(wù)川—彭水公路(貴州段),跨越洋岡河,橋面到水面垂直高差為110 m,全長137.7 m。本橋為凈跨120 m的鋼筋混凝土箱形截面懸鏈線拱,拱軸系數(shù)為 M=1.756,矢跨比1/7,成橋時拱頂設(shè)預(yù)拱度24 cm,并沿縱向按二次拋物線分布。箱肋拱寬3.867 m,拱肋高2.1 m。腹板厚度為30 cm。拱肋內(nèi)部每隔4 m(水平距離)設(shè)一道橫隔板,其厚度為30 cm。混凝土強度為C50,拱肋采用液壓自爬模施工,每個節(jié)段的長度為4.0 m～4.5 m,在施工時,嚴格按設(shè)計和監(jiān)控提供的坐標來控制混凝土箱肋拱的線形,以達到豎向澆筑結(jié)束后,轉(zhuǎn)體下放到位時,主拱圈的線形順暢,外形美觀,質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的要求。

1.1 結(jié)構(gòu)形式

珍珠大橋兩岸的箱肋拱采用ZL-QPM-50型液壓自爬模豎向澆筑的施工工藝。施工中嚴格按設(shè)計和監(jiān)控單位提供的立模坐標體系來控制箱肋拱的質(zhì)量,線形和外觀。

1.2 施工流程

施工第一,二,三次澆筑之后,以第三次澆筑為標準繼續(xù)澆筑,見圖1。

2 設(shè)計說明

2.1 概述

采用標準QPM50液壓爬模,面板采用21 mm維薩板,箱肋拱厚度較薄弱的地方采用高強螺栓拉通箱體,模板按橋軸線縱向布置,用直模板代替橋面的弧度。澆筑高度按橋縱向4 m～4.5 m澆筑,共澆筑15次,垂直方向最大澆筑高度為4 m,使得箱肋拱豎向澆筑施工達到設(shè)計和監(jiān)控單位提供的立模坐標時,通過負角度豎轉(zhuǎn)達到拱圈合龍的目的。

2.2 液壓自爬模

2.2.1 主要性能指標

名稱型號:ZL-QPM-50型液壓自爬模;架體系統(tǒng):電控液壓升降系統(tǒng);架體支承跨度:不大于5 m(相鄰埋件點之間距離,特殊情況除外);架體高度:11.55 m;額定壓力:25 MPa;油缸行程:350 mm;液壓泵站流量:1.1 L/min;伸出速度:約300 mm/min;額定推力:50 kN;雙缸同步誤差:不大于20 mm。

1)爬升機構(gòu):爬升機構(gòu)有自動導(dǎo)向、液壓升降、自動復(fù)位的鎖定機構(gòu),能實現(xiàn)架體與導(dǎo)軌互爬的功能。2)承載能力:a.平臺寬度1.4 m,設(shè)計承載3.0 kN/sqm(爬升時0.75 k N/sqm);b.平臺寬度2.5 m,設(shè)計承載 1.5 k N/sqm;c.平臺寬度 1.8 m,設(shè)計承載1.5 k N/sqm;d.平臺寬度1.8 m,設(shè)計承載 0.75 k N/sqm。

2.2.2 液壓自爬模的爬升工藝

液壓自爬模是以液壓為動力,通過導(dǎo)軌與支架互爬實爬模板的自爬升,整個爬升過程均不需要任何其他吊升設(shè)備,安裝及拆除除外。

爬升過程:澆筑完混凝土→后移模板→提升導(dǎo)軌→提升支架→合模澆混凝土。

2.2.3 液壓自爬模安裝

首次支設(shè)→第二次支設(shè)→提升導(dǎo)軌→提升支架→第三次澆筑。

2.2.4 液壓自爬模拆除

最后一次澆混凝土→爬升→拆模板→拆上支架→拆導(dǎo)軌→拆下支架。

3 液壓自爬模計算書

3.1 計算參數(shù)

1)塔肢內(nèi)外墻液壓自爬模各操作平臺的設(shè)計施工荷載為:模板,澆筑,鋼筋綁扎工作平臺最大允許承載力為3 k N/m(沿結(jié)構(gòu)水平方向),爬升裝置工作平臺最大允許承載0.75 k N/m(沿結(jié)構(gòu)水平方向),模板后移及傾斜操作主平臺最大允許承載力為1.5 k N/m(沿結(jié)構(gòu)水平方向)。2)除與結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵部件外,其他鋼結(jié)構(gòu)剪力設(shè)計值為:FV=125 kN;拉力設(shè)計值為:F=215 kN。3)爬模的每件液壓缸的推力為100 k N(即10 t)。4)自爬模爬升時,結(jié)構(gòu)混凝土抗壓強度不低于15 MPa。5)模板,澆筑,鋼筋綁扎工作平臺寬度為2.0 m,則施工荷載為6 kN。6)爬升裝置工作平臺寬度為2.0 m,則施工荷載為1.5 k N。7)模板后移及傾斜操作主平臺寬度為2 m,則施工荷載為3 kN。8)分配到單位機位的模板寬度為2 m,高度為4 m,則模板面積為8 m2。9)分配到單位機位的模板自重為8 k N。10)混凝土最大傾斜角度16°。11)混凝土自重為50 kN。12)單個機位系統(tǒng)總重為70 kN,含支架、平臺、跳板、液壓設(shè)備及工具。

3.2 單個預(yù)埋件承載力

根據(jù)《建筑施工計算手冊》,按錨板錨固錐體破壞計算埋件的錨固強度如下:

假定埋件到基礎(chǔ)邊緣有足夠的距離,錨板螺栓在軸向力F作用下,螺栓及其周圍的混凝土以圓錐臺形從基礎(chǔ)中拔出破壞(見圖2)。分析可知,沿破裂面作用有切向應(yīng)力τs和法向應(yīng)力δs,由力系平衡條件可得:

由試驗得:當 b/h=0.19～ 1.9 時,α=45°,δF=0.020 3 fc,代入上式中,得:

其中,fc為混凝土抗壓強度設(shè)計值,15 N/mm2;h為破壞錐體高度(通常與錨固深度相同),300;b為錨板邊長,100。

所以F=0.1fc(0.9h2+bh)=0.1×15×(0.9×3002+100×300)=166.5 kN。

埋件的抗拔力為F=166.5 k N＞120 k N,故滿足要求。

3.3 錨板處混凝土的局部受壓抗壓力計算

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,計算局部受壓承載力。錨板處混凝土局部受壓示意圖見圖2。

其中,FL為局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值,k N;fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值,15 N/mm2;βC為混凝土強度影響系數(shù),查值為0.94;βL為混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù),2;AL為混凝土局部受壓面積,mm2;ALn為混凝土局部受壓凈面積,100 mm×100 mm;Ab為局部受壓計算底面積,mm2。

所以:FL≤1.35βCβLfcALn=1.35×0.94×2×15×10 000=380.7 k N＞120 kN,故滿足要求。

4 安全文明施工及管理

1)下平臺與墻面接口處采用合頁護欄,以確保不會有雜物從接口處掉落。2)夜間不得進行爬模升降作業(yè),遇八級(含八級)以上大風不得進行提升或進行模板前后移動作業(yè)。3)外平臺模板移動前,調(diào)整可調(diào)斜撐使模板傾斜;外平臺模板移動結(jié)束后,及時將后移裝置與主梁連接的銷軸插好就位。4)冬期施工,要注意大風后檢查爬模架子的穩(wěn)定性,防護措施是否有損傷,以及扣件緊固是否松動等內(nèi)容,防止大風對架子安全造成的不利影響。5)遇到雨、雪天氣,及時清理爬模架子,做到腳下安全、防滑。6)爬架自外墻主平臺護欄以下設(shè)全封閉式防護欄,護欄桿件連接應(yīng)使用合格的扣件,不得使用鉛絲和其他材料綁扎,防護欄外圍滿設(shè)密目網(wǎng)。外墻模板主平臺上方外圍滿設(shè)大眼安全網(wǎng)。7)剪刀撐、斜桿等整體拉結(jié)桿件設(shè)置布局合理。8)設(shè)專人定期和不定期對爬模裝置進行維修保養(yǎng),保證萬無一失。9)根據(jù)液壓自爬模的施工特點,制定了安全技術(shù)交底,讓技術(shù)人員和施工班組更好地掌握此項施工工藝,使其箱肋拱在豎向施工時達到負角度豎轉(zhuǎn)的混凝土質(zhì)量、拱肋線形和外觀的要求。

5 結(jié)語

珍珠大橋負角度豎轉(zhuǎn)施工工藝于2007年7月3日～7月8日(上游),2007年9月8日～9月 12日(下游)四個拱肋的順利轉(zhuǎn)體到位,從四個拱肋上下緣應(yīng)力來看所測得的拉、壓應(yīng)力都大大低于規(guī)范規(guī)定數(shù)值,因而在整個轉(zhuǎn)體施工過程中,拱肋的受力是安全的,而且有很大的安全儲備,說明箱肋拱的質(zhì)量,線形和外觀符合設(shè)計規(guī)范要求。珍珠大橋箱肋拱豎向施工工藝采用液壓自爬模技術(shù)是成功的,是安全高效的。

[1] 張聯(lián)燕,程懋方,譚邦明,等.橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 徐升橋,尹浩輝.丫髻沙大橋的設(shè)計與施工[J].鐵道標準設(shè)計,2000(5):9-16.

[3] 劉雪峰.豎直提升轉(zhuǎn)體施工拱橋的提升索力分析[J].長沙交通學院學報,2006(6):25-26.

[4] 彭立志,李德欽.佛山東平大橋豎轉(zhuǎn)施工工藝的設(shè)計特色[J].公路,2006(3):139-145.

[5] 陳寶春,孫 潮.橋梁轉(zhuǎn)體施工方法在我國的應(yīng)用與發(fā)展[J].公路交通科技,2001,18(4):63-64.

[6] 張聯(lián)燕.拱橋轉(zhuǎn)體施工方法的發(fā)展[A].國際公路運輸技術(shù)交流會與展覽會學術(shù)會議論文集[C].1989:5.