6+3m大節(jié)段液壓爬模技術(shù)在橋梁高墩施工中的應(yīng)用

【摘 要】 針對(duì)現(xiàn)階段橋梁高墩快速施工需要，結(jié)合渝利鐵路蔡家溝雙線(xiàn)大橋高墩和武西高速桃花峪黃河大橋主塔施工過(guò)程中大節(jié)段液壓爬模研究與使用情況，重點(diǎn)介紹了大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模高墩施工技術(shù)，對(duì)縮短橋梁高墩施工工期具有較好的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】 大節(jié)段 液壓爬模 高墩 主塔 施工

1 前言

在國(guó)內(nèi)橋梁高墩（＞40m）施工時(shí)，液壓自爬模的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但常規(guī)液壓自爬模節(jié)段一般在4.5m左右，由于節(jié)段短，很難適應(yīng)橋梁高墩快速施工需要。

為此，我們針對(duì)目前承建的幾座高墩橋梁，研制使用了一種大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模，能較好的適應(yīng)快速施工需要。

2 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的組成

液壓爬模系統(tǒng)由模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)、支架與平臺(tái)系統(tǒng)和安全設(shè)施四大部分組成。其中模板系統(tǒng)主要由面板、豎肋和背帶組成；爬升系統(tǒng)主要由錨固系統(tǒng)、導(dǎo)軌和液壓定升系統(tǒng)組成；支架與平臺(tái)系統(tǒng)主要為爬架，含模板操作平臺(tái)、液壓頂升操作平臺(tái)和墩身修飾打磨平臺(tái)。

3 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的特點(diǎn)

3.1 受力情況大大增加

由于澆筑節(jié)段高度大大增加和高性能混凝土應(yīng)用，模板承受的混凝土側(cè)壓力、風(fēng)荷載等大大增加，需對(duì)爬架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，必要時(shí)采用新型高強(qiáng)材質(zhì)。

3.2 施工工期大大節(jié)省

由于節(jié)段增大，整個(gè)高墩施工節(jié)段劃分減少導(dǎo)致施工工期顯著縮短。以蔡家溝雙線(xiàn)特大橋23#墩為例，該墩為A型墩，墩高135.5m，從墩頂向下65m范圍為單箱截面，承臺(tái)頂65m以上為A形墩空心支腿，分岔點(diǎn)向下35m處兩支腿橫向設(shè)聯(lián)系梁，A墩支腿分岔處、聯(lián)系梁處、墩底均設(shè)置5m高的實(shí)體段，其余部分為空心箱形截面。該橋上部結(jié)構(gòu)為剛構(gòu)連續(xù)組合梁結(jié)構(gòu)。如按照常用4.5m節(jié)段劃分，需31個(gè)節(jié)段；實(shí)際施工按照支腿采用6m節(jié)段，結(jié)合點(diǎn)以上采用6m+3m節(jié)段，共計(jì)20個(gè)節(jié)段。減少節(jié)段11個(gè)，按照每節(jié)段施工周期7天，總工期減少77天。

3.3 較強(qiáng)的適應(yīng)性

在仰爬時(shí)能調(diào)整節(jié)段至6m或以下，在鉛垂段與俯爬段，或在其它工位利用結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)的勁性骨架輔助受力，可適應(yīng)最大節(jié)高6m+3m的節(jié)段施工，從而實(shí)現(xiàn)快速施工。

4 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 計(jì)算工況

4.1.1 爬架計(jì)算：

工況一（6m仰爬施工）：平臺(tái)施工荷載+架體自重+混凝土豎向分力

工況二（9m風(fēng)載）：平臺(tái)施工荷載+架體自重+風(fēng)載

4.1.2模板系統(tǒng)計(jì)算：

工況一（9m施工）：混凝土側(cè)壓力

4.2荷載種類(lèi)與取值

按照墩身最大寬度10米4個(gè)架體（相鄰埋件點(diǎn)之間距離為2.5米）。

4.2.1平臺(tái)施工荷載

①鋼筋綁扎平臺(tái)設(shè)計(jì)承載3.0KN/m2；②-⑥桁架平臺(tái)設(shè)計(jì)承載0.75KN/m2；⑦主平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載1.5KN/m2；⑧液壓平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載1.5KN/m2；⑨墩身打磨平臺(tái)設(shè)計(jì)荷載0.75KN/m2。

4.2.2架體自重

架體自重=爬架自重+模板自重+平臺(tái)梁、板自重+平臺(tái)欄桿自重

計(jì)算考慮將架體自重按照線(xiàn)荷載分配至各平臺(tái)。

4.2.3風(fēng)荷載

風(fēng)荷載按高度方向分兩部分取值，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》：ωk=0.7βzμsμzηω0c=1.05（KN/㎡）。沿垂直方向，將風(fēng)荷載轉(zhuǎn)化為線(xiàn)荷載并平均分配到單個(gè)機(jī)位的風(fēng)荷載為2.62kN/m。

4.2.4混凝土側(cè)壓力

按《公路施工規(guī)范》：F1=0.22γetoβ1υ1/2=46.8KN/m2，并考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平載荷標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2，分別取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設(shè)計(jì)值為：q=61.8kN/m2。

4.2.5混凝土豎向分力

根據(jù)實(shí)際施工支腿傾角計(jì)算，采用倒三角線(xiàn)荷載加載。最大荷載150 kN/m，最小荷載0KN/m。

4.3模板系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果

4.3.1面板驗(yàn)算

將面板視為兩邊支撐在木工字梁上的多跨連續(xù)板計(jì)算，木梁間距為l=280mm。應(yīng)力ó=5.4MPa

4.3.2木工字梁驗(yàn)算

木工字梁作為支承在橫向背楞上的連續(xù)梁計(jì)算，其跨距等于橫向背楞的間距L=1200mm。應(yīng)力：ó=5.4MPa

4.3.3背楞驗(yàn)算

槽鋼背楞（2[12）為模板橫肋，對(duì)拉螺桿作用其上，按連續(xù)梁計(jì)算，其跨距取對(duì)拉螺栓的最大間距L=1000mm。應(yīng)力：ó=77.12MPa

4.3.4組合撓度

面板、木梁和背楞組合撓度最大值為：f=0.75+0.7+0.39=1.84mm<3mm。

4.3.5對(duì)拉桿驗(yàn)算

拉桿采用D20高強(qiáng)螺桿，內(nèi)徑為φ20，材料為45#鋼，N=88.99kN<150kN。

4.4爬架系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果

采用midas有限元整體建模計(jì)算，在6m仰爬工況下主平臺(tái)斜桿應(yīng)力最大，ó=143MPa<？=170MPa。在9m風(fēng)載工況下最大支點(diǎn)反力：Rx=141.2KN，Rz=90.7KN。

4.5預(yù)埋件系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果

采用D26.5高強(qiáng)螺桿作為埋件桿，雙埋件許用拉力352kN>141.18kN。爬錐處混凝土最大承受剪應(yīng)力Ｎ=1.35βcβlfcdL/4=102.6KN>90.7kN。

5 大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的應(yīng)用

5.1 渝利鐵路蔡家溝雙線(xiàn)特大橋

渝利鐵路蔡家溝雙線(xiàn)特大橋?yàn)橛謇F路重點(diǎn)工程，全橋百米高墩5座，其中23#墩為人字形墩，墩高135.5m，為世界最高雙線(xiàn)鐵路橋墩。我們?cè)谥仁┕み^(guò)程中采用6m液壓爬模仰爬施工，在支腿合攏后采用6m+3m液壓爬模施工，大大減少了施工節(jié)段劃分，為目前9m大節(jié)段液壓爬模在橋梁高墩施工中首次應(yīng)用。

5.2 武西高速桃花峪黃河大橋

武西高速桃花峪黃河大橋主橋?yàn)樽藻^式懸索橋，主跨406m，為世界同類(lèi)型橋梁跨度世界第一。其中134、135#主塔墩采用門(mén)式主塔，考慮采用6m節(jié)段液壓爬模施工主塔，在液壓爬模頂口預(yù)留3m接口。

6 結(jié)束語(yǔ)

在橋梁高墩施工過(guò)程中，采用大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模主要優(yōu)點(diǎn)為施工節(jié)段減少，工效提高，施工周期大大縮短；施工適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)施工進(jìn)展靈活調(diào)整。缺點(diǎn)為受力較大，在施工過(guò)程中需對(duì)爬架采取加固措施，特別是頂口位移較大，需采用固定措施。

大節(jié)段（6m+3m）液壓爬模的出現(xiàn)對(duì)于橋梁高墩快速施工具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。

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