D1标大刚度大面积少拉杆墩身钢模板的设计与使用Word文件下载.docx
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混凝土保护层准确,无露筋;
预留孔洞、施工缝、后浇段洞口整齐。
结构物保持拆模后的原貌,无明显打磨、涂刷等修补痕迹。
4、清水混凝土中的永久性预埋件位置准确,且钢结构埋件要求防锈处理。
(二)、清水混凝土外形尺寸:
外形尺寸严格按照《桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)以及南京三桥指挥部的相关规定的要求控制。
如果《桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)与南京三桥指挥部的相关规定有冲突时,将按照偏严的条款执行。
《南京长江大桥清水混凝土质量标准及质量控制要点》中规定允许偏差值见下表:
南京长江大桥清水混凝土外形尺寸允许偏差值
项次
项目
允许偏差(mm)
检测方法
规范取值
三桥取值
1
轴线位移
基础
25
常规测量
柱或墙
10
5
梁
墩台
2
断面尺寸
±
50
尺量
20
+8、-5
3
垂直度
0.3%H或≤20
0.15%H或5
线坠全高30
4
表面平整度
2m靠尺、塞尺
8
角、线顺直
/
线坠
6
预留洞口中心线位移
拉线、尺量
7
分格条(缝)直线度
拉5m线,不足5m拉通线
接缝错台
三、墩身模板的设计、制作
保证混凝土脱模后具有良好的外观,除混凝土浇筑工艺影响混凝土外观质量以外,模板的质量是至关重要的一项因素。
模板的设计不合理以及制作粗糙的缺陷均会严重地影响混凝土的外观质量。
(一)、以往模板主要存在的问题:
以往的工程在施工当中不太注重外观质量,造成了模板的设计刚度较弱、拉杆布置很密、面板的拼凑现象严重。
在制作时,厂家对模板的尺寸、平整度控制不严,造成模板拼装时有较大的错台及尺寸偏差较大的诸多问题存在。
模板的选材同样影响着混凝土的外观质量。
制作厂家为了节省成本,对热轧的模板面板未采取任何除氧化层的措施也是影响质量的一项因素。
(二)、为了达到清水混凝土标准我部的设计、制作方案
为了达到清水混凝土的要求,我部加大了模板的设计与制作力度。
力争将以往模板的缺陷在设计制作上避免,不可能避免的缺陷,要将缺陷的不利影响降到最低。
在设计与制作上我们在以下几个方面作了较大的改进和加强:
①.墩身模板的刚度。
墩身模板的刚度是保证墩身外形尺寸和墩身模板多次周转使用的最基本条件。
为此墩身模板,我们采用了8mm钢板做面板,以及利于提高平整度和刚度的槽钢[8作模板次梁。
模板主梁采用[18、[25等大型槽钢。
②.模板的分块尽可能减少,面板采用大面积钢板。
混凝土的浇筑次数越少,混凝土的外观的色差等缺陷越少。
模板的板面越大、浇筑次数越少,其拼缝、漏浆等缺陷越少。
故墩身模板采用大板块设计方案。
同时考虑到机械设备的吊装能力,模板设计3.5m高一层,共分三层。
每一层模板分为四块,即墩身的每一面模板为一整块,共计四块。
四角设四块倒角模。
墩身首次浇筑10.5m,以后每次浇筑7m。
③.模板拼缝的处理。
在保证模板尺寸的同时,增加模板的可调性,在墩身的四个拐角处设四块独立的拐角模(每个拐角一块)。
模板的拼缝采用常规的螺栓连接,螺栓孔采用模数化开孔。
在模板的层与层之间,增设定位凹槽,其功能同样是使模板与模板之间的拼缝平顺,防止错台现象。
④.少拉杆模板设计。
拉杆是一个矛盾体。
模板拉杆可以增强模板的刚度减少钢材用量,同时其孔洞也影响了混凝土的外观质量。
为最大限度的减少拉杆的使用,模板采用了少拉杆设计方案。
拉杆设在不是很明显的墩身装饰凹槽内的两边。
拉杆的布置规则有序。
为了满足抗拉受力要求,降低因拉杆的延伸率造成的模板扰度,拉杆采用Φ25mm的精轧螺纹。
⑤.材料的选用。
模板的材料均选用大型钢厂出品的新轧制无变形的钢材。
⑥.板面的处理。
为了除去热轧板表面的氧化层,板面经过酸洗和两次抛光处理,并使其达到镜面效果。
同一块模板的面板必须采用大块钢板制作,以尽可能减少面板的拼缝。
如有面板拼缝存在,必须刨边处理以保证良好的拼接。
拼接缝必须成一直线,同一面板上的两块钢板间的高差不得大于0.3mm。
并且在拼缝的位置不能焊接和用抛光设备打磨。
因为打磨会使拼缝处有凹凸感。
并且在面板的反面用汽车工业专用腻子将拼缝堵死,防止漏浆。
⑦.边框的处理。
钢模板的边框质量是决定模板的拼装质量的一个重要因素。
为了使拼装后的模板尺寸精度高,降低拼缝的宽度,使拼缝顺直,模板厂家在制作完毕后,要将模板周边刨边处理。
(制作模板时,为了满足刨边的工艺需要,模板的制作尺寸要稍大于设计尺寸。
)
⑧.模板尺寸。
制作模板时严格控制尺寸,要达到通配效果,确保各块模板均能随意组合,满足使用要求。
(三)、墩身模板计算
1、设计依据
①.《南京长江第三大桥施工图》第三册第二分册(北引桥下部结构
(一))
②.《南京长江第三大桥清水混凝土质量标准及质量控制要点》
③.《钢结构设计规范》(GBJ17-88)
④.《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-95)
⑤.《钢结构工程质量评定标准》(GB502221-95)
⑥.《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)
⑦.《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
⑧.《公路施工手册》(桥涵)(上册)
⑨.《路桥施工计算手册》(人民交通出版社出版)
2、施工工况
为了满足清水混凝土的良好外观要求,第一节墩身浇筑10.5m,以后每节墩身浇注7m。
浇筑方式采用泵送机振,浇筑速度为3m/h,坍落度偏安全考虑为17cm。
初凝时间综合考虑为9小时。
3、设计计算
①.模板最大侧压力计算
根据以下两个公式计算取小值。
公式一:
公式二:
式中:
—新浇筑的混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2);
—混凝土的容重取25kN/m3;
—新浇混凝土的初凝时间9h;
—混凝土外加剂影响修正系数,取1.2;
—混凝土的坍落度影响系数取1.3;
—混凝土的浇筑速度3m/h;
—混凝土浇筑的最大高度10.5m。
经计算对比,应采用公式一的计算结果。
即
=133.75kN/m2
混凝土倾倒荷载=2kN/m2
荷载分项系数取1.2
则:
kN/m2
②.模板设计参数
模板的基本结构:
面板采用8毫米Q235热轧钢板、面板后面的次梁用[8槽钢,背肋主梁采用2[18槽钢。
过度墩(即截面为6.2×
3.0m)的侧面模板不设拉杆,背肋主梁采用2[25槽钢。
所采用的材料的特性参数:
面板:
—8mm,计算长度取30cm×
45cm
A=80cm2,W=bh3=10.67cm3,I=4.27cm4
次梁:
[8(高度80mm),布置间距30cm
A=10.24cm2,W=25.3cm3,I=101.3cm4
主梁:
2[18(高度180mm),布置间距40+90×
3+40cm
A=51.38×
2cm2,W=282×
2cm3,I=2545.5×
2cm4
2[25(高度250mm),布置间距40+90×
3+40cm
A=69.81×
2cm2,W=537×
2cm3,I=6718.2×
③.模板计算
A.面板计算
单双向板的确定:
45/30=1.5<2按简支双向板计算。
面板所受弯矩:
Mmax=0.075
=0.075×
(162.9kN/m2×
0.45)×
0.32=0.495kN•m
面板挠度:
fmax=0.00796
=0.00796×
0.45)×
0.34×
=0.00052m
故面板满足要求。
B.次梁的计算
次梁受力图(标注单位:
mm)
次梁的均布荷载:
48.87kN/m
按连续梁计算结果如下图:
次梁弯矩图
σmax=Mmax/Wx=3.91kN•m/25.3×
10-6m3=154.51MPa<270MPa
=0.0007m满足要求
次梁变形图(变形最大的部位为端部)
C.2[18背肋主梁计算
简化为2m长的简支梁计算,用在梁上的均布荷载
P=0.9m×
162.9kN/m2=146.61kN/m
Mmax=Pl2/8=146.61kN/m×
22/8=73.31kN•m
σmax=Mmax/Wx=73.31kN•m/(2×
282×
10-6m3)=129.98MPa<270MPa
=0.0006m满足要求
D.2[25背肋主梁计算
2[25背肋主梁跨距3m,作用在梁上的荷载
32/8=164.94kN•m
σmax=Mmax/Wx=164.94kN•m/(2×
537×
10-6m3)=153.58MPa<270MPa
=0.00107m满足要求
模板的最大综合扰度=面板挠度+次梁挠度+主梁挠度
=0.00107+0.00052+0.0007=0.00229<0.003
满足三桥指挥部关于混凝土表面平整度的要求。
④.墩身模板图纸
利用大刚度、大面积、少拉杆墩身钢模浇筑的墩身实图
四、模板使用及保养的注意事项
模板在设计制作时虽然考虑了很多因素,但实际制作出的模板有些缺陷是不可避免的,故应尽最大可能避免可能出现的缺陷,或将其影响降到最低。
为了模板的正常使用,使模板的状态保持良好,在施工时必须注意以下事项:
①.模板存放时,要清理好面板,并涂好油。
模板下面要平整。
堆放的场地地势要高,防止雨天被雨水浸泡。
堆码时还要注意相邻的模板必须是面板对面板或是背对背,严禁面板与另一块模板的后背相对。
堆放好以后,用彩条布遮盖好。
②.吊装时要细心,不能使模板承受大的弯矩,更不能碰撞模板。
风势较大天气不能吊装。
模板的吊耳位置设置要合理,即不偏心,又要使模板的受力合理。
③.拼装。
拼装模板时,要将设计的所有部件连接并紧固好。
例如,连接螺栓,有时工人为了安装拆卸省事,而省掉一部分,有时省掉多达50%的拼缝螺栓。
这样很容易导致模板变形,在施工当中是绝对不允许的。
④.调整。
模板安装完毕,不能将所有紧固件紧固。
等按照测量点调整好以后才能紧固。
调整模板时,不能采用硬撬、葫芦拉、大锤击、气割电焊等方式。
当模板偏位时,首先要分析原因,对症施药,避免用生硬的办法调整。
⑤.拆卸。
拆卸模板时同样要注意,生拉硬撬的办法。
首先,用钢丝绳将要拆卸的模板挂在吊机的大钩上并且用保险绳挂在其它模板上,然后松掉螺栓,慢慢晃动模板,使其与混凝土面分离。
完全脱离后,解开保险绳,启动吊机将模板吊开。
起吊时要注意不要让板面擦刮硬物。
⑥.模板使用后表面的处理。
使用过的模板要重新清理。
清理时使用电动钢丝轮将面板上粘结的灰浆磨掉。
然后,利用棉纱将面板清理干净,此过程要进行两遍。
清理彻底后,涂脱模剂。
如果涂脱模剂为油性,涂完后,还要用棉纱将面板轻轻地擦拭一次,使涂层厚度薄而均匀。
⑦.模板拼缝的漏浆问题的解决。
模板拼缝采用当前比较流行而且效果较佳的不干胶泡沫橡胶条。
⑧.浇筑混凝土时对模板的保护。
浇筑混凝土时,注意振动棒不能接触面板。
布料要均匀,防止模板受力不均。
落在模板上的灰浆和混凝土要及时清理。
⑨.钢筋施焊或气割时,应特别注意不能伤及模板表面的脱模剂涂层。
脱模剂涂层被毁坏后,将造成混凝土表面的颜色不均或出现粘模现象。
小结:
通过对模板的刚度、面积、拉杆、分层高度、面板处理的多项改进,基本上避免了以往模板存在的问题。
使用该模板浇筑的墩身混凝土外观质量,非常理想,完全符合南京三桥指挥部的关于外露混凝土的外观要求。
THANKS!
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