坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案.docx

坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案.docx

《坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案

坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案

坝陵河特大桥墩身液压自爬模施工方案

　　摘要：

克地坝陵河特大桥工程简介

　　该桥属于沪昆高速铁路（贵州段）第九合同段中铁二十局集团重难点工程，位于贵州省安顺市关岭县坡贡镇克地村，水黄高速公路旁。

桥址所在地地貌属云贵高原及边缘过渡地带，属云贵高原剥蚀-溶蚀高山、丘陵和盆地地貌，总体地势西高东低，地形起伏较大；该桥位于坡贡山与丫口寨山之间，地貌呈V字形，边坡坡面地形陡峭；地层岩性以灰岩、白云岩类可溶岩为主，相间分布板岩、泥岩、砂岩、页岩。

　　克地坝陵河特大桥中心里程：

DK845+173.0，起讫里程D2K844+959.2～D2K845+484.938，桥长525.738m。

孔跨布置为：

32m简支梁+（88+168+88）m预应力砼连续刚构+4×32m简支梁

　　连续钢构梁采用悬臂灌注法施工，简支箱采用预制架设施工。

主墩墩身采用爬模法施工，其他墩翻模法施工。

桥墩采用矩形空心墩，桥台采用矩形空心桥台，基础采用桩基础。

墩高32～104m，其中2#墩高92.5m、3#墩高104m、4#墩高89.47m，全桥桩基础126根，其中2#、3#主墩桩基21根、桩径2.5m，桩长分别为50m和65m。

　　坝陵河特大桥墩身高度为104m，墩顶截面尺寸9x10m，墩底米大截面尺寸24.8x10m，采用钢木组合模板，配置高度为4.65m，标准浇筑层高为4.5m，架体采用QPM50自爬体系。

　　关键词：

墩身自爬模工程慨况液压自爬模的基本原理液压自爬模的组成及技术参数

　　中图分类号：

TG315文献标识码：

A

　　编制依据

　　编号规范、标准主编单位

　　1桥梁结构施工图

　　2《建筑模板设计图集》建设部

　　3《公路桥涵设计手册》人民交通出版社

　　4《结构力学》同济大学

　　5《混凝土结构设计规范》中国建筑工业出版社

　　6《混凝土结构工程施工质量验收规范》中国建筑工业出版社

　　二液压自爬模简介

　　2.1.液压自爬模的组成及技术参数

　　液压自爬模需附着在建筑物的墙体或柱子上爬升，其爬升以液压为动力，基本组成为预埋件，导轨，爬升支架，模板及液压控制系统，（见图一）。

　　图一：

液压自爬模基本组成

　　Ⅰ预埋件Ⅱ导轨Ⅲ模板Ⅳ爬模架Ⅴ液控系统

　　①模板挑架平台②主平台③液控平台④吊平台

　　注：

上图为斜撑式QPM-50。

　　名称型号：

ZL-QPM-50型液压自爬模

　　架体系统：

　　架体支承跨度：

≤4米（相邻埋件点之间中心距离）；

　　架体高度：

约13米；

　　电控液压升降系统

　　额定压力：

16Mpa；

　　油缸行程：

300mm；

　　液压泵站流量：

NL/min；

　　伸出速度：

约300mm/min；

　　油缸缸内径：

80mm;

　　额定推力：

50KN；

　　双缸同步误差：

≤20mm。

　　各层平台活荷载

　　（上平台），设计承裁3.0KN/m2；（爬模提升时，荷载取0.75KN/m2）；

　　（主平台），设计承裁1.5KN/m2；

　　（液压控制平台），设计承裁0.75KN/m2；

　　（吊平台），设计承裁0.75KN/m2；（爬模提升时，荷载取0N/m2）；

　　说明：

模板爬升及模板未处于合模状态时，①平台设计承载力为0.75/m2。

在同一状态时，最多允许两层平台同时承载

　　2.2.液压自爬模的基本原理

　　液压自爬模是以液压为动力，通过导轨与支架互爬实爬模板的自爬升，整个爬升过程均不需要任何其它吊升设备，安装及拆除除外。

　　爬升机构有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构。

　　图二：

液压自爬模爬升循环示意图

　　2.3.液压自爬模的优点

　　相比传统的爬架及滑模，液压自爬模有以下优点：

　　1.除安装及拆除外，整个过程均为自爬升，节约吊升设备的吊次；

　　2.模板附着在液压爬模架上同时爬升，也省去了吊升设备吊装模板的吊次；

　　3.液压自爬模上有专用的模板调节装置，可以轻松的调整模板的高度和模板的倾斜角度

　　4.液压自爬模一般为3-4层楼高，大部分为螺栓连接或销轴连接，安装速度快，也节约了大量架子管，降低额外投入；

　　5.节约人力资源，液压自爬模只需一个人就可以完成爬升的整个过程，但为保险，仍配置一部分人员检查在爬升过程是否存在障碍物；

　　6.安全程度高，液压自爬模均为封闭式平台，平台均十分宽敞，爬升时，不须拆部分平台板而形成安全隐患，工人在平台上施工时如同在室内装修般，十分安全；

　　7.液压自爬模的爬升方式为小步距连续爬升，每爬升一个步距后，爬升同步误差消零，再爬下一步距，所以，液压自爬模不存在累计爬升误差，爬升同步效果好；

　　8.爬升距离大，附墙点少，按楼层高度每层设置附墙点，液压自爬模配置有高强度的导轨，一般情况，每次爬升一层楼高；

　　2.4、坝陵河特大桥液压自爬模计算

　　2.4.2爬模组成:

　　爬模由预埋件、附墙装置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成。

　　（架体用于直爬）

　　2.4.3计算参数：

　　⒈塔肢内外墙液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:

　　模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台

（1）最大允许承载1.5KN/m2（沿结构水平方向）

　　模板后移及倾斜操作主平台

（2）最大允许承载3.0KN/m2（沿结构水平方向）

　　爬升装置工作平台（3）最大允许承载1.5KN/m2（沿结构水平方向）

　　拆卸爬锥工作平台（4）最大允许承载0.75KN/m2（沿结构水平方向）

　　⒉除与结构连接的关键部件外，其它钢结构剪力设计值为：

FV=125KN;拉力设计值为：

F=215KN;

　　爬模的每件液压缸的推力为50KN（即5t）。

　　自爬模爬升时，结构砼抗压强度不低于15MPa。

　　⒌各个平台的荷载设计值

　　挑架，也就是平台

（1）最终以集中荷载的形式作用于架体上，它的自重为0.2235KN，则荷载设计值为：

　　7.83×0.7+1.2×0.2235=5.75KN

　　⒍模板自重

　　假定分配到单位机位的模板宽度为3.0米，高度为4.65米。

　　⒎风荷载计算

　　假定最大风荷载为1.50KN/m2，作用在模板表面，则沿背楞高度方向风荷载设计值如下表

　　⒏假定单个机位系统总重为50KN，含支架、平台、跳板、液压设备及工具。

　　2.4.4用结构力学求解器对架体进行受力分析：

　　1.工况：

架体用于直爬

　　荷载图轴力图（KN）

　　剪力图（KN）弯矩图（KN.m）

　　①各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:

　　上述选择的是受力最不利的杆件，如果上述杆件符合要求，那么其它杆件一定满足要求。

　　受拉杆件远满足要求，只需要验算受压杆件的稳定性即可。

　　②受压杆件稳定验算：

（轴力图中蓝色表示的杆件）稳定验算中，受压杆件的长细比小于容许长细比，应力小于抗压设计值，满足要求。

　　③支座反力：

　　节点21处（埋件处）支座水平向反力大小为87.54KN,方向为水平向左；竖向反力大小为65.67KN，方向为竖直向上。

　　节点22处（附墙撑处）反力大小为76.53KN，方向为水平向右。

　　另，杆件1、15为主要的受力杆件，需要对其进行强度验算：

　　杆件1：

　　抗弯验算：

Mmax=6.96KN·m，，截面塑性发展系数

　　σ=M/1.05W=（6.96×106）/（1.05×2.34×105）=28.33（N/mm2）

　　抗剪验算：

V=16.66KN,

　　τ=V/A=16.66×103/4.38×103=3.80（N/mm2）

　　折算应力：

　　[3τ2+σ2]1/2=[3×3.802+28.332]1/2=29.08N/mm2＜β1f=1.1×215=236.5N/mm2

　　满足要求。

　　杆件15：

　　抗弯验算：

Mmax=16.28KN·m，，截面塑性发展系数

　　σ=M/1.05W=（16.28×106）/（1.05×2.34×105）=66.26（N/mm2）

　　抗剪验算：

V=31.61KN,

　　τ=V/A=31.61×103/4.38×103=7.22（N/mm2）

　　折算应力：

　　[3τ2+σ2]1/2=[3×7.222+66.262]1/2=67.43N/mm2＜β1f=1.1×215=236.5N/mm2

　　满足要求。

　　2.4.5埋件、重要构件以及焊缝的计算：

　　1.单个埋件的拔力设计值为150KN,剪力设计值为100KN。

　　2.单个埋件抗拔力验算：

　　根据《建筑施工计算手册》,按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下:

　　假定埋件距高度方向混凝土边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力F作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从混凝土中拔出破坏（见右图）。

分析可知,沿破裂面作用有切向应力τs和法向应力δs,由力系平衡条件可得：

　　使；,由试验得：

当b/h在0.19～1.9时，α=45°，δF=0.0203fc,代入式中得：

　　式中fc—————混凝土抗压强度设计值（选择C30混凝土，fc=14.3N/mm2）;

　　h—————破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（400mm）;

　　b—————锚板边长（100mm）.

　　所以

　　埋件的抗拔力为F=263.12KN>150KN,故满足要求。

　　2.混凝土局部承压验算：

　　根据《混凝土结构设计规范》局部受压承载力计算：

　　式中FL—局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN）

　　fc—混凝土轴心抗压强度设计值；（14.3N/mm2）

　　βC—混凝土强度影响系数；（查值为0.94）

　　βl—混凝土局部受压时的强度提高系数；

（2）

　　Al—混凝土局部受压面积；（mm2）

　　Aln—混凝土局部受压净面积；

　　Ab—局部受压计算底面积；（mm2）

　　①埋件板处

　　混凝土局部受压净面积

　　满足要求。

　　②爬锥处

　　混凝土局部受压净面积

　　满足要求。

　　3.受力螺栓的抗剪力和抗拉力验算：

　　材料：

45号钢调质处理Rc25-30

　　受力螺栓为M42螺纹，计算内径为:

d=36mm；

　　截面面积为：

A=πd2/4=1017.4mm2;有效面积为：

　　单个机位为双埋件，单个受力螺栓的设计剪力为：

FV=200KN;设计拉力为：

F=200KN;

　　受力螺栓的抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：

抗拉屈服强度f=640N/mm2，抗剪强度为：

fV=320N/mm2.

　　根据计算手册拉弯构件计算式计算：

　　①抗剪验算：

　　,

　　满足要求。

　　②抗拉验算：

　　满足要求。

　　折算应力：

　　满足要求.

　　4.导轨梯档的焊缝验算：

　　根据图纸，单个梯档的侧焊缝长度为120mm，端焊缝长度为92mm,焊高hf=10mm,则由端焊缝所承担的力

　　式中，βf————系数，对间接承受动荷载的情况，βf=1.22；

　　∑lw————焊缝总长度；

　　ffw————角焊缝的设计强度，查计算手册可知：

材料Q235钢的焊缝设计强度为160N/mm2则

　　由侧焊缝所承担的力

　　（单个油缸的推力），所以导轨梯挡焊缝强度满足要求。

　　5.承重插销的抗剪力验算：

　　承重插销设计承载280KN。

根据图纸可知承重插销的断面尺寸为：

A=3.14×20×20=1256mm2

　　由五金手册可查材料45#钢的抗拉屈服强度值为600N/mm2，则抗剪强度为：

fV=600×0.58=348N/mm2因为抗剪面为两个，所以承重插销的承载力为：

　　故承重插销满足设计要求。

　　三模板

　　3.1平面模板的组成

　　序号名称效果图

　　1吊钩

　　2竖肋

　　3横肋

　　4连接爪

　　5芯带

　　6芯带插销和垫板

　　7拼缝背楞

　　注：

模板面板为21mm厚维萨板。

　　3.2工字木梁模板特点

　　木梁体系模板为装卸式模板，拼装方便，在一定的范围和程度上能拼装成各种大小的模板。

　　模板刚度大，接长和接高均很方便，模板最高可一次浇筑十米以上。

　　3.3、模板计算书

　　3.3.1侧压力计算

　　混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即位新浇筑混凝土的最大侧压力。

侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。

通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值：

　　式中F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）

　　γc------混凝土的重力密度（kN/m3）取25kN/m3

　　t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,可按实测确定。

当缺乏实验资料时，可采用t=200/（T+15）计算；一般取值5h

　　V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取2.5m/h

　　H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）;取4.5m

　　β1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；

　　β2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50—90mm时，取1；110—150mm时，取1.15。

　　=0.22x25x5x1.0x1.0x2.51/2

　　=43.48kN/m2

　　=25x4.5=112.5kN/m2

　　取二者中的较小值，F=43.48kN/m2作为模板侧压力的标准值，并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值4kN/m2，分别取荷载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：

　　q=43.48x1.2+4x1.4=57.78kN/m2

　　有效压头高度：

　　3.3.2模板计算

　　模板高度为4.65m，浇筑高度为4.50m，面板采用18mm进口板；竖向背楞采用木工字梁截面尺寸为80×200，最大间距为300mm；水平背楞采用双12号槽钢背楞，最大间距为1350mm。

　　3.3.3面板验算

　　将面板视为支撑在木工字梁上的三跨连续梁计算，面板长度取板长2440mm，板宽度b=1000mm，面板为18mm厚进口板,木工字梁最大间距为mm。

　　3.3.4强度验算

　　作用在面板上的线荷载为：

=57.78x1=57.78N/mm

　　面板最大弯矩：

=（57.78x300x300）/10=0.52x106N•mm

　　面板的截面系数：

=x1000x182=5.4x104mm3

　　应力：

=0.52x106/7.35x104=9.6N/mm2<=13N/mm2

　　故满足要求

　　其中：

-木材抗弯强度设计值，取13N/mm2

　　E-弹性模量，木材6.85x103N/mm2，钢材取2.1x105N/mm2

　　3.3.5挠度验算：

　　挠度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则线荷载为：

　　面板挠度由式

　　=43.48x3004/（150x6.85x1000x77.2x104）

　　=0.44mm<[ω]=300/400=0.75mm

　　故满足要求

　　面板截面惯性矩：

I=bh3/12=1000X213/12=77.2X104mm4

　　3.3.6木工字梁验算：

　　木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上，可作为支承在横向背楞上的连续梁计算，其跨距等于横向背楞的间距最大为L=1350mm。

　　木工字梁上的线荷载为：

=57.78x0.300=17.334N/mm

　　F-混凝土的侧压力

　　-木工字梁之间的水平距离

　　3.3.7强度验算

　　最大弯矩=0.1x17.334x13502=3.16x106N•mm

　　木工字梁截面系数：

　　应力：

<=13N/mm2满足要求

　　木工字梁截面惯性矩：

　　3.3.8挠度验算：

　　挠度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则线荷载为：

　　木梁挠度由式

　　=13.04x13504/（150x6.85x103x46.1x106）

　　=0.914mm<[ω]=1350/400=3.375mm

　　故满足要求

　　3.3.9槽钢背楞验算：

　　槽钢作为主背楞支承在对拉螺杆上，可作为支承在拉杆上的连续梁计算，其跨距等于对拉螺栓的间距最大为L1=1350mm。

　　3.3.10强度验算

　　木梁作用在槽钢上的集中荷载为：

　　最大弯矩=0.175x23.4x103x1350=5.53x106N•mm

　　双14槽钢截面系数：

W=57.7x2=115.4x103mm3

　　应力：

<=215N/mm2

　　固满足要求

　　双12槽钢截面惯性矩：

I=692x104mm4

　　3.3.11挠度验算：

　　挠度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载的作用，则木梁作用在槽钢上的集中荷载为：

　　背楞挠度由式

　　=1.146x17.61x103x13503/（100x2.1x105x6.92x106）

　　=0.34mm<[ω]=1350/400=3.375mm

　　故满足要求

　　3.3.12面板、木梁、槽钢背楞的组合挠度为：

　　w=0.44+0.914+0.34=1.69mm<3mm

　　满足施工对模板质量的要求。

　　3.3.13对拉螺栓计算：

　　对拉螺栓采用D20螺杆；纵向最大间距为1350mm，横向最大间距为1200mm。

　　对拉螺栓经验公式如下：

　　N---对拉螺栓所承受的拉力的设计值。

一般为混凝土的侧压力

　　A---对拉螺栓净截面面积（mm2）A=314mm2

　　--对拉螺栓抗拉强度设计值（45#钢）

　　KN<130KN（D20螺杆检测报告的拉断值为260KN，此处取2倍安全系数）

　　故满足要求。

　　3.3.14模板吊钩验算:

　　取最大模板验算，宽度为6.5米，高度取为4.65m（木梁25根，槽钢背楞4道，设4个吊钩）模板重量65kg/m2

　　总重：

G=6.5×4.65×65=1964.625kg

　　则：

每个吊钩所受竖向力为：

1964.625/4×10N/kg×1.2=5894N=5.89KN（取荷载分项系数1.2）

　　单个螺栓抗剪承载力（每个吊钩2个M20螺栓）Nvb：

　　查表得M20螺栓单剪承载力为40.8KN，双剪为81.7KN。

　　Nvb>5.89KN满足要求。

　　吊钩抗拉验算：

　　σ=N/A=5.89×103/π×82=22.89N/mm2

　　木梁局部抗压：

　　σ=N/A=5.89×103/л×10×28=6.7N/mm2

　　四QPM50

　　QPM50是一种能自动爬升的模板体系。

其动力来源是本身自带的液压顶升系统，该系统包括液压油缸和上下换向盒。

换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使整体稳步向上爬升。

QPM50在施工过程中无需其它起重设备，操作方便，爬升速度快，安全系数高，适用于高耸建筑物施工。

此爬模可斜爬，最大可倾斜18°，主要分为以下四部分（如图1）：

　　总装图

　　4.1.1模板系统

　　由于是高空作业，一般采用轻质高强的模板体系，因此可首选木梁胶合板模板体系，该体系采用胶合板、木工字梁与双槽钢背楞相结合。

其组装示意图如下：

　　4.1.2埋件系统

　　主要由埋件板、高强螺杆、受力螺栓、垫圈和爬锥组成，其中受力螺栓、垫圈和爬锥可周转使用。

埋件系统分为埋件总成A和埋件总成B两种，前者用于单埋件挂座，后者用于双埋件挂座。

　　埋件总成A埋件板99000102A高强螺杆99000241A

　　受力螺栓99000194垫圈01091610爬锥99001204A

　　埋件总成B埋件板99000102A高强螺杆99000241A

　　受力螺栓99000191垫圈01091611爬锥99001203A

　　4.1.3支架系统

　　主要由三角架总成、后移部分、吊平台、埋件承重装置和导轨组成。

　　三角架总成

　　三角架总成主要由三角架横梁、三角架斜撑、三角架立杆、平台立杆、附墙撑、横梁钩头、电机盖板、平台支撑座和斜撑连接座等组成。

　　三角架总成三角架横梁01090800B

　　三角架斜撑01090700A三角架立杆01090600A平台立杆01091500

　　附墙撑01090500C横梁钩头01090400E

　　电机盖板01091400平台支撑座01091603斜撑连接座01091604插销01091605（06、07）螺栓（螺母）M20x50

　　螺栓（螺母）M12x30

　　后移部分

　　后移部分主要由后移装置、主背楞、主背楞斜撑和扇形调节座等组成。

　　后移部分主背楞01091000B

　　后移装置01090900C

　　主背楞斜撑01091100A扇形调节座99000237A

　　插销01091608螺栓（螺母）M16x50

　　吊平台

　　吊平台主要由吊平台立杆一、二、三、四，吊平台上横梁，吊平台下横梁和吊平台斜撑等组成。

　　吊平台01091200C吊平台立杆二吊平台立杆三吊平台立杆四

　　吊平台立杆一吊平台上横梁吊平台下横梁吊平台斜撑

　　埋件承重装置

　　埋件承重装置由埋件挂座、承重插销和安全销组成，其中埋件挂座分为单埋件和双埋件两种。

　　埋件承重装置（单埋件）单埋件挂座01090200A埋件承重装置（双埋件）双埋件挂座01090200B承重插销01091601

　　安全销01091602

　　导轨

　　导轨导轨尾撑

　　承压块梯档

　　QPMX50的导轨有以下几种规格，可根据实际情况进行选择：

导轨的规格

　　L=6.0m01090300A

　　L=7.5m01090300B

　　L=9.0m01090300C

　　4.1