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所属栏目：工业设计论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:181 　　

副标题#e#
　　桥梁钢模板的设计制造
　　吴健胜
　　开平市优赢建筑钢模板有限公司广东开平529300
　　摘要：本文主要介绍了某市高速公路南段一期工程第四合同段K26+217某大桥某桥梁Y型墩柱模板及混凝土浇筑施工技术，以及在桥梁施工中预制台座与模板的安装经验。
　　关键词：“Y”型墩柱模板混凝土浇筑技术要点
　　1前言
　　近年来我国公路、铁路及市政工程建设中，桥梁建设发展迅速，设计上不但对桥梁的通行能力、寿命、行车安全及行车舒适等基本功能有了更高的要求，对桥梁结构的外观美及功能多元化也提出了更高的要求。在市政桥梁及复线高架桥中，“Y”型墩柱是一种比较常用的结构。“Y”型墩柱一般由直线和弧线组成，不但线形美观，也可使墩柱两侧的空间得到充分利用，但其线形由直线和曲线的组合，与直立式墩柱相比，它的施工技术要求更高，特别对模板及混凝土施工技术提出了更高的要求。下面对某高速公路余杭段高架桥的“Y”型墩柱施工中的模板及混凝土施工技术要点进行总结和介绍，以期能给进行类似工程施工的同行提供参考。
　　2工程概况简介，
　　某公路高架桥长13.05Km，为连续刚构体系桥，有4×25m一联和5×25m一联。高架桥地处原02省道上，基本线形沿老路中线展开，两侧有新扩宽02省道，交通流量大，施工受外界影响和干扰较大。高架桥的墩柱设计中，02省道上（长12.8Km）的墩柱以“Y”型墩柱为主，外形为单边弧形加直线通过上系梁构成“Y”型结构，单边柱截面尺寸为160cm×120cm(横向×纵向)，墩柱平均高度约10m。因此在模板设计上，先是参照我们以往设计加工过的模板设计结构，结合该桥预制数量多这一特点，几经比选后定出了最后的设计方案，其设计思路主要以满足组拼及拆装容易，重量轻便，稳固性能好，周转周期长等特点。
　　3墩柱模板及混凝土施工技术要点
　　3.1模板设计
　　为保证Y型墩的施工质量、施工安全并便于施工操作，墩柱模板采用钢模板，由专业钢模制造厂进行定制。在制作过程中充分考虑模板的轻便、易于搬运及装卸，设计采用组合式模板并分段制作，每段模由四片组成。因Y型墩柱的上部弧型段线形固定，而直线段尺寸要根据实际需求进行调节的特点，故模板制作分为固定的弧线模块和可调节长度的直线模块两种，弧形段模板经制作、组装成型后其形状固定，直线段则可结合墩柱的实际高度需要来调节。因此，应对模板块的长度进行合理分割制作，防止分割块过小影响结构表观美，也须防止分割块过大而增加装、拆难度甚至影响施工安全。一般每段模的高度建议为2米，弧线段根据实际情况制作一段或二段调节段，直线段模板则须制作1米、0.5米、0.3米、0.2米等若干段，用以调节不同高度的直线段墩柱。钢模面料采用5mm厚钢板，加固材料采用12号槽钢，应满足模板刚度要求。在加工好的模板块体两侧留有对拉螺杆的紧固限位装置和孔道，其上、下端留有对应拼装孔位。（以直线段为例，其俯视平面示意图如下）
　　3.2模板受力计算
　　一、 设计原始数据
　　1、 模板材料：面板：5mm；连接法兰：-80x10；横肋：-80x8；竖肋【8；外加劲箍：双【12。（材料均为Q235）
　　2、 加劲箍最大竖向间距为1000mm一道。
　　3、 施工数据：墩柱截面分别为：1500(L)x1200(W);每小时浇注混凝土30立方米，即上升速度V=8.38m/h;混凝土初凝时间：to=3h.
　　二、 模板侧压力计算
　　F=0.22γetoβ1β2V1/2
　　其中：γe为混凝土重力密度γe=24KN/m3；
　　to为混凝土初凝时间；
　　β1为外加剂影响修正系数；β1=1.05；
　　β2为混凝土坍落度影响修正系数.β2=1.1。
　　计算得：F=52.96KN/m2。
　　三、 面板验算
　　选面板小方格中最不利的情况，即三面固定，一面简支（短边）。
　　由Ly/Lx=334/325=1.028，查静力计算图表得#p#副标题#e#最大弯矩系数Km=0.081,最大挠度系数：Kf=0.00229。
　　1、 强度验算
　　取1mm宽的肋条为计算单元，载荷为：
　　q=52.96×1=0.05296(N/mm)
　　Mmax=Km×q×Ly2=0.081×0.05296×3342=478.5(Nmm)
　　Wx=bl2/6=1×52/6=4.17（mm3）
　　得：σmax=Mmax/Wx=478.5/4.17=114.75(N/mm2)<215N/mm2
　　强度满足要求。
　　2、 挠度验算
　　ωmax=KfFLy4/Bo
　　其中Bo=Eδ3/[12（1-r2）]
　　r—钢板泊松系数r=0.3
　　δ—面板厚度
　　Bo=2.06×105×53/[12×(1-0.32)]=2.36×106(Nmm)
　　则ωmax=0.00229×0.05296×3344/2.36×106=0.64（mm）
　　[ω]=Ly/500=334/500=0.67（mm）
　　ωmax<[ω]
　　挠度满足要求。
　　四、 竖肋验算
　　1、 强度验算
　　q=Fh=52.96x0.334=17.69（N/mm）
　　Mmax=ql2/8=17.69x12/8=2.21x106（N.mm）
　　W=2.53x104（mm3）
　　σmax=Mmax/W=2.21x106/2.53x104=84.03(Mpa)<215Mpa
　　故强度符合要求。
　　2、 挠度验算   
　　I=1.01x106（mm4）
　　1)悬臂部分
　　ωmax=qa4/（8EI）=17.69x5004/（8x2.06x105x1.01x106）=0.66（mm）<500/500=1(mm)
　　2)跨中部分
　　λ=a/l=500/1000=0.5
　　ωmax=(5-24λ2)ql/（384EI）=(5-24x0.52)x17.69x10004/（384x2.06x105x1.01x106）=0.22（mm）<1000/500=2(mm)
　　故挠度符合要求。
　　五、 加强箍验算
　　f=5ql4/（384EI）
　　q=52.96x1=52960(N.m)，l=1.46m，I=782cm4
　　f=5x52960x1.464/（384x1.96x105x782）=2.04mm
　　故加强箍满足要求。
　　六、 斜拉杆强度验算
　　1、直拉杆验算
　　A=pir2=pix12.52=490.87(mm2)
　　q=52.96x1=52.96(KN/m)
　　F1=qL1/2=52.96x1.5/2=39.72(KN)
　　F2=qL2/2=52.96x1.2/2=31.78(KN)
　　F’=(F12+F22)1/2=(39.722+31.782)1/2=50.87(KN)
　　σ=F’/A=50.87/490.87=103.63(MPa)<215Mpa
　　故拉杆满足要求。
　　以上验算数据均按最不利条件取得，故模板能满足施工要求。
　　3.3模板的技术要求
　　3.3.1、模板加工允许误差
　　序号 项目 要求
　　1 模板总高度 ±5mm
　　2 模板总宽度 ±5mm
　　3 模板中心线偏差 ≤2mm
　　4 板面平整度 ≤2mm/2m
　　5 拼接缝处错台 ＜0.5mm
　　6 拼接缝缝隙 ＜0.5mm
　　7 拼接垂直度 ≤0.5mm/m
　　3.3.2、焊缝饱满、光滑，无假焊、虚焊和夹渣，无烧穿、咬边现象。
　　3.3.3、面板与法兰、肋板焊缝长度为30～35mm，法兰与法兰满焊焊接，肋板与肋板焊缝长度为65～70mm、同面对角焊，焊缝间距150～200mm，焊缝高度3～6mm。
　　3.4模板安装
　　模板安装是在钢管施工排架及墩柱钢筋安装完成后进行。钢管排架搭设时，不但要求排架整体稳定、便于固定墩柱钢筋，还须在墩柱周围预留一定的空间便于模板的安装及拆除，钢管排架一段要进行斜撑、斜杆加固，确保施工安全。
　　特别需要注意的是，在墩顶及下系梁的部位，须各加设一道水平拉杆将两根墩柱的模板对拉、加固（可采用铁链及手拉葫芦），防止混凝土浇筑时模板变形影响施工质量及施工安全。最底段模板采用焊接定位筋固定，拼缝处理采用泡沫双面胶粘贴密封，确保拼缝平整、不漏浆。
　　3.5模板拆除
　　混凝土结构工程的模板、支架拆除期限应根据结构特点、模板部位及混凝土所达到的强度来确定。对Y型墩柱结构来说，因其弧线段为外悬结构，特要求其混凝土未达到2.5MPa之前不得遭受振动，并禁止安装其上层结构的模板及支撑物等设施，并要求在混凝土强度达到设计强度的75%后即可进行拆模。
　　模板拆除应遵循先支后拆、后支先拆的顺序进行。拆除时采用人工配合吊车进行，吊车应摆放在平整稳定的地面并要#p#副标题#e#求尽量视野开阔的位置。吊车吊臂调整就位、钢丝绳扣牢模板后方可松动、拆除模板上连接螺丝及扣件，拆除时不允许采用任何猛烈地敲打或强扭等方法进行，并严禁任何抛扔动作。拆除过程中钢丝绳只允许承受模板的重力、严禁使用吊车对模板进行非垂直方向的拉扯操作。在模板安装及拆除全过程中，必须由专门的安全员指挥吊车配合人工操作，确保施工安全。
　　模板拆除后，应进行维修保养、按编号或分类存放，做好防晒、防雨、防锈工作。
　　4墩柱混凝土浇筑施工技术要点
　　4.1施工准备工作
　　设计中，在Y型墩柱的钢筋布置沿四周的间距较小、主筋以Ф28及Ф32的为主，并且Y型墩柱由直线和曲线组成、墩柱高度在10米左右，为了提高墩柱的整体质量，混凝土浇筑要求一次成型，故对该工序的施工技术控制提出了更高的要求，浇筑前也须进行充分的准备工作。
　　4.2混凝土浇筑施工
　　浇筑时应左右对称进行，两柱浇筑面之间的高差不应超过1米。当两柱的浇筑面离墩顶设计标高均小于5米后，应换上短管再进行浇筑，这样可以避免混凝土泵送车的大臂抬臂过高、容易摆动过大而影响施工安全。当混凝土浇筑到距墩顶设计标高约30～40㎝时，应将预留施工孔的钢筋按设计进行布置、焊接牢固，再完成最后的混凝土浇筑。
　　在浇筑过程中，因模板内振捣时噪音大、空气条件差，故振捣工人应轮流入模作业，一般在模内的一次作业时间不超过30分钟为宜，并随时进行联系、有出现身体异常或难以忍受时须更换振捣工人。在夏季施工时，应对模板表面浇水降温、向模板内吹风等改善模内条件的措施。
　　4.3混凝土养护
　　拆模后，应立即采取养护措施进行养护。考虑到Y型墩柱的结构特点，若采用覆盖洒水进行养护，操作不方便并下弧线容易导致养护不到位的现象，故宜采用塑料薄膜覆果养护，并保证养护时间不少于14天。
　　5结束语
　　该高速公路建成后全桥壮观、线形美观，并可充分利用桥下空间。但该Y型墩柱的结构特点，给施工中各工序技术控制提出了更高的要求。实践证明，通过对其施工技术要点进行深化研究、科学合理的组织施工，也能够很好地实现其合设计意图、体现该结构设计的优点。