液壓自爬模在高塔施工中的應用

【摘 要】 本文詳細介紹了液壓自爬模的結構組成和爬升原理，在進行建模驗算時，各種工況下液壓爬模的受力情況及參數取定，以及爬模在主塔施工中的優勢等。

【關鍵詞】 爬升原理 計算模型 高塔施工

1 壓爬模定義及應用案例

隨著我國橋梁技術的發展，塔身高度已向300米靠攏，隨著塔身高度的增大，施工難度也越來越大，對支架、工期、安全、質量的要求也越來越高，主塔施工中常規的翻模和滑膜技術已不能滿足要求，而采用液壓自爬膜施工方案，很多問題都能引刃而解。（如圖1）

液壓自爬膜是一種能夠自己爬升，模板和支架合二為一同步施工的結構體系。它具有結構簡單、安裝容易、操作方便、安全程度高、施工速度快、投入勞動力少等特點。目前已廣泛應用在大型橋梁建設中，代表性工程有：蘇通長江大橋、天興洲公鐵兩用大橋、潤揚長江大橋、泰州長江大橋、銅陵長江公鐵兩用大橋等。

2 液壓爬模爬升原理及結構組成

液壓自爬模的動力來源是本身自帶的液壓頂升系統，液壓頂升系統包括液壓油缸和上下換向盒，換向盒可控制提升導軌或提升架體，通過液壓系統可使模板架體與導軌間形成互爬，從而使液壓自爬模穩步向上爬升，液壓自爬模在施工過程中無需其它起重設備，操作方便，爬升速度快，安全系數高。

液壓自爬模分為模板系統、支架系統、埋件系統、液壓系統四部分，如圖1所示：

2.1 模板系統

模板采用木梁膠合板模板體系，采用膠合板、木工字梁與雙槽鋼背楞相結合。

2.2 埋件系統

主要由埋件板、高強螺桿、受力螺栓、墊圈和爬錐組成，其中受力螺栓、墊圈和爬錐可周轉使用。

2.3 支架系統

主要由承重三角架、后移部分、中平臺、吊平臺、附墻承重裝置、附墻撐、導軌和主背楞標準節組成。

2.4 液壓系統

主要由液壓泵站控制臺、液壓油缸、同步閥、液壓膠管、液壓閥和配電裝置組成。

2.5 架體系統基本參數：

兩個架體支承跨度：≤6米（相鄰埋件之間距離）；

架體高度：15.8米（澆筑高度6米，不包括導軌）；

單榀機位自重：2.5噸；

平臺寬度：①=1.5m，②③=1.2m，④=3m，⑤=2.8m，⑥=2.0m；

平臺荷載限定：①≤3KN/m2，②③≤0.75KN/m2，④≤1.5KN/m2，⑤≤1.5KN/m2，⑥≤0.75KN/m2；

雙缸同步誤差：≤20mm；

爬升速度：4m/hour；

3 液壓爬模施工計算模型建立

液壓自爬模在施工前必須經過詳細系統的計算，以此來確定面板的結構組成和架體的數量及間距。

3.1 面板的驗算

面板與普通模板計算類似，主要驗算木工梁、背帶、拉桿的強度與撓度，驗算模板整體撓度是否符合要求。計算面板時，取1米寬模板作為計算單元將荷載換算成線荷載，以木工梁做為支撐按三跨連續梁進行建模計算。驗算木工梁時，以單根木工梁作為計算單元、將作用在木工梁范圍內的荷載換算成線荷載，以背帶為支撐按三跨連續梁進行計算。背帶均可按照3跨連續梁。其中在計算模板整體撓度時，取面板、木工梁和背帶撓度最大值累加并需將拉桿的延伸量計算在內。

3.2 架體的驗算

在施工過程中，液壓自爬?？煞譃樗膫€狀態：爬升前、爬升中、爬升后、混凝土澆筑時，其中爬升前和爬升后主要需考慮液壓子爬模的臨邊防護及臨時附著，架體受力小且狀態比較穩定；而爬升過程中和澆筑混凝土過程中架體受力復雜，架體狀態不穩定，安全風險較大，需進行詳細驗算。

架體驗算時，取一組架體作為計算單元，在爬錐處提供約束，鋼銷連接處釋放梁單元約束，建立桿件模型進行驗算。以下以主塔傾斜角度為12.5°為例，進行詳細驗算。

3.2.1 作業層數及施工荷載分布

由于各架體之間由平臺橫梁連接成一個整體，在驗算過程中假定各平臺荷載線性作用在平臺梁上，由平臺梁傳遞給架體。

3.2.2 混凝土自重取值

塔柱傾斜角度為12.5°，混凝土自重分力為：q=1.328×26×sin12.5×cos12.5=7.3kN/m2，混凝土自重分力傳遞給模板，模板背帶與架體接觸點作為傳力點，按點荷載傳遞給架體。

3.2.3 風荷載

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60—2004），風荷載標準值按下式計算：

風載加載時均勻分配在爬模的各節點上。

3.2.4 平臺板自重

平臺板和平臺梁均換算成線荷載作用在平臺梁上，由平臺梁傳遞給架體。

3.2.5 護攔自重

14×2.5×0.076=2.66KN（沿垂直方向線荷載），為方便計算，將爬架自重平均分布在主平臺及上平臺橫梁上。

3.2.6 模板自重

模板自重：W=0.65kN/m2，為方便計算，可將模板自重平均分布在上支架上。

3.2.7 按工況風別驗算

工況一（8 級風澆筑狀態）：

荷載⑴+⑵+⑶+⑷+⑸+⑹

工況二（8 級風爬升狀態）：

荷載⑴+⑶+⑷+⑸+⑹

且計算時各個荷載均按1.2 倍的荷載分項系數進行計算。根據計算結果，可以檢驗每品爬架之間間距，爬架各構件的受力情況是否滿足要求，若不滿足要求，進行相應的調整和加強。

4 液壓爬模施工工藝

一般情況下，高墩第一節段施工采取腳手架作為施工平臺，預埋爬錐；第一節段混凝土強度達到10Mpa后，拆除模板，進行液壓爬模的安裝。液壓爬模安裝時，可以將每組爬架在平地上組拼完成后整體吊裝與預埋系統連接牢固，也可以在塔柱現場單片單片安裝完成后，進行相應的結構連接和安全防護，可根據情況靈活應用。爬架安裝完成后，即進入標準節段施工，按如下工序完成一個循環：

混凝土澆筑完成→綁扎鋼筋→模板拆模后移→安裝附墻裝置→提升導軌→爬升架體→模板清理刷脫模劑→預埋件固定在模板上→合?！鷿仓炷?。

按以上工序不斷循環，直至塔柱完成施工，然后進行液壓爬模的拆除。液壓爬模拆除時，可將模板系統與架體分開吊裝，先將爬架各平臺上的施工器具及雜物清理干凈，然后拆除模板，整體吊裝每組爬架的上架體，再將中架體和下架體一起拆除，最后利用吊籃拆除附墻系統。

5 液壓自爬模在主塔施工中的優勢