高墩連續(xù)梁橋墩身翻模施工技術(shù)

蘭 威

（山西交通控股集團(tuán)有限公司運城南高速公路分公司,山西 運城 044000）

0 引言

現(xiàn)如今，隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，各種高墩大跨橋梁越來越多，采取何種措施可以既安全又快速地對橋梁墩身進(jìn)行施工是當(dāng)前施工領(lǐng)域研究的主要方向。

1 工程概況

某河4號特大橋孔跨布置為（32+56+32）m連續(xù)梁，橋梁全長121.75 m（見圖1）。墩高在25.0~89.0 m不等，為空心墩，最高墩高89 m，坡度外側(cè)為22∶1，內(nèi)側(cè)為30∶1。混凝土以C40為主，局部使用C50及C35混凝土。

圖1 瀏河4號特大橋立面圖

2 方案確定

由于該項目有從別的項目周轉(zhuǎn)過來的現(xiàn)成的墩身模板可以利用，且施工隊伍對翻模施工工藝熟練，考慮施工成本，故該橋梁空心墩模板施工采用翻模施工工藝。

3 模板受力分析及其驗算

3.1 采用的材料

面板：5 mm鋼板；橫豎肋：[10#槽鋼；背楞：[14槽鋼。

3.2 計算荷載取值

（1）恒載：混凝土澆筑時的側(cè)壓力G4k。新混凝土對模板的水平側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值按照《建筑工程大模板技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T74—2017）附錄B，模板荷載及荷載效根據(jù)B.0.2規(guī)定，可按下列公式計算取值：

該方案中混凝土坍落度高度按照180 mm進(jìn)行計算，取為1.15。

（2）活載：

施工人員及施工設(shè)備荷載1 Qk：2.0 kN/m2

風(fēng)荷載2 Qk：基本風(fēng)壓W0=500 Pa。經(jīng)計算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.615 kN/m2。

3.3 荷載組合

荷載組合按照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 506666—2011）和《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162—2008）均采用1.35×恒載+1.30×活載+1.4×風(fēng)荷載進(jìn)行計算。作用在模板上的組合設(shè)計值如下：

3.4 模板計算

（1）模型建立。采用有限元軟件Midas Civil對鋼模板進(jìn)行建模計算，采用板殼單元對外模板進(jìn)行計算，縱橫肋用梁單元模擬。由于結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，建模建1/2或者1/4整體模型均可，在界面上施加對稱邊界條件，該次分析按照全部結(jié)構(gòu)建模，整體有限元模型如圖2所示。

圖2 鋼模板模型圖

（2）模板各構(gòu)件計算。在鋼模板面板、縱橫肋及背楞間建立彈性連接，模板周邊施加約束，計算結(jié)果表明，面板、縱橫肋及背楞等各構(gòu)件應(yīng)力均滿足要求，具體見表1，相關(guān)應(yīng)力及變形圖見圖3~5。

表1 各構(gòu)件應(yīng)力及位移計算結(jié)果

圖3 鋼模板面板主應(yīng)力圖

圖5 鋼模板面板變形圖

（3）模板連接螺栓計算。模板連接螺栓采用8.8級M20高強(qiáng)螺栓，螺栓間距為150~200 mm。

連接螺栓最大正應(yīng)力為110.54 MPa<400 MPa（M8.8級），強(qiáng)度滿足要求。連接螺栓最大剪應(yīng)力為97.42＜fv=250 MPa（M8.8級），滿足強(qiáng)度要求。

（4）拉桿計算。對拉桿最大應(yīng)力為307.84 MPa<0.90fpk=0.90×830=747 MPa，采用25 mm的螺紋鋼筋，強(qiáng)度滿足要求。

4 模板安裝及翻升

該橋墩高25.0~89.0 m不等，采用翻模施工工藝，使用鋼模板，因空心墩均有變截面，變截面模板全墩高加工，按2 m分節(jié)；等截面制作6 m高，按2 m分節(jié)。每次翻轉(zhuǎn)提升4 m，底部2 m模板作為支撐。

鋼筋、模板等物料的提升采用吊車或者塔吊，其中墩高35 m以下采用25 t吊車；墩高35 m以上使用塔吊提升，型號QTZ80（6010）。鋼筋在加工場加工，現(xiàn)場安裝。塔吊計劃使用9臺。

混凝土垂直運輸使用汽車泵或塔吊提升料斗澆筑，其中墩高35 m以下采用汽車泵，臂長47 m；墩高35 m以上使用塔吊提升料斗澆筑，型號QTZ80（6010）。汽車泵計劃使用2臺。

人員通行采用梯籠或電梯，墩高60 m以下使用梯籠通行，梯籠附著搭設(shè)高度100 m；60 m以上使用電梯，型號SC200/200。梯籠計劃使用14組。

施工平臺：內(nèi)外部模板均設(shè)置施工平臺，采用∠75 mm等邊角鋼焊接形成，與模板形成整體。

4.1 模板配備

模板采用大塊定型鋼模板，由經(jīng)公開招標(biāo)確定的專業(yè)模板生產(chǎn)廠家制作。模板進(jìn)場后，首先進(jìn)行模板預(yù)拼裝，檢查模板各部分尺寸、模板接縫及平整度。

因墩身內(nèi)外側(cè)均帶有坡度，墩身尺寸隨高度變化。因此，橋墩模板整墩制作，并按2 m分節(jié)。隨高度變化，每個橋墩施工中使用其中3節(jié)，1節(jié)作為支撐，2節(jié)作為計劃澆筑墩身內(nèi)外模。墩身模板設(shè)置操作內(nèi)外平臺，操作平臺采用三角形支架制作（支架采用∠75×6 mm角鋼加工），高1.2 m，寬1 m，按照環(huán)向1.0 m間距焊接在墩身外模外側(cè)。

施工到頂部后，部分空心墩內(nèi)部空間較小，不利于設(shè)置護(hù)欄式操作平臺的，可利用20#槽鋼作為支撐，槽鋼間距1 m，槽鋼與內(nèi)側(cè)模板背肋搭接并采用插銷方式固定，在槽鋼上面鋪5 cm厚的木板作為內(nèi)操作平臺。木板與槽鋼間以鋼絲綁扎牢固。

4.2 模板加工制作

墩身外露面要求美觀、輪廓分明，外模采用大塊鋼模，大塊鋼模板采用5 mm的面板，利用10#和14#槽鋼作背楞。設(shè)置Φ22 mm拉筋孔，橫向間距1.2 m，每節(jié)豎向設(shè)置兩排，距頂?shù)走吘壐?.3 m。

4.3 模板安裝及翻升施工

模板安裝整體順序如下：首先安裝底部實心段模板，因固定模板為2 m一節(jié)，橋墩底部尺寸通用部分采用竹膠板補(bǔ)充。首節(jié)實心段澆筑完成后，進(jìn)入空心段循環(huán)施工，內(nèi)倒角部分采用竹膠板作為內(nèi)模板。最后施工橋墩頂部實心段，利用Φ28鋼筋廢料制作加工底支撐架，鋪設(shè)竹膠板作為底模板，外側(cè)仍舊使用鋼模板。

首節(jié)實心段墩身施工時，按照測量放樣的點位，找平墩身模板底部，清除墩身鋼筋內(nèi)的雜物，首次根據(jù)實心部分高度安裝一到兩節(jié)墩身模板。在承臺上做2 cm厚砂漿找平層，用于調(diào)整墩身模板，待混凝土澆筑完成后拆除砂漿墊層，以利于拆除底節(jié)模板[1]。

每個橋墩采用3節(jié)模板連續(xù)翻轉(zhuǎn)作業(yè)，當(dāng)鋼筋綁扎完畢、混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求時（若設(shè)計無明確要求，混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于10 MPa，用混凝土回彈儀進(jìn)行測定），即可進(jìn)行模板翻升。

5 結(jié)語

該文以某河4號特大橋為例介紹了高墩連續(xù)梁橋墩身翻模施工工藝。由于該項目有從別的項目周轉(zhuǎn)過來的現(xiàn)成的墩身模板可以利用，且施工隊伍對翻模施工工藝熟練，考慮施工成本，故該橋梁空心墩模板施工采用翻模施工工藝。通過對墩身翻模模板建模計算，各構(gòu)件應(yīng)力及變形均滿足設(shè)計要求。最后對翻模的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)介紹。目前該連續(xù)梁橋墩身已澆筑完成，工程實踐表明該橋翻模施工技術(shù)可以為以后類似工程提供可參考。