摘 要 对清河斜拉桥中塔柱施工模板的面板和肋进行了设计及强度、刚度计算,并通过对模板施工中模板系统安装、拆除工艺流程和中塔
柱模板提升系统、锚固系统、支撑系统、横撑受力计算,以及中横梁施工、模板施工控制测量等多个方面的设计,确定了更为有效合理的清河斜
拉桥中塔柱模板施工方案。该方案通过了实践的检验。
关键词 模板;强度;安装;测量
北京地铁五号线是北京市轨道交通线网规划中一条重要的南北向干线。线路南起丰台区的宋家庄站,北至昌平区的太平庄北站。第十四合同段南
起清河南侧的立水桥站,北至太平北街以北400 m处,起止桩号为K22+668~K25+520,全长2 850m。清河斜拉桥位于14#标段立水桥站至立水桥北
站区间段内,桩号(K23+242. 507~K23+452. 507)处。桥梁跨径组合为108m+66m+36m,全长210m,全宽11m。斜拉桥跨清河段单跨长108m,为预应力
混凝土桥。
清河斜拉桥中塔柱是采用加工定型钢模进行翻升模板施工的,主塔采用钻石型结构,塔柱截面为变截面型式,截面尺寸为220 cm×(488. 1~400
cm),砼强度等级为C50。塔底高程为+33. 016m,塔顶高程为+99. 909 m,塔高为66. 893 m,在高程+42. 665m以下为实体块,为增加其横向刚度,在
高程为+69. 409m以上用砼板将两侧塔柱相连。塔肢倾斜率1. 000 0∶9. 219 7,塔上斜拉索采用空间扇形布置。中塔柱施工中模板是重点和难
点之一,下面就介绍清河斜拉桥模板的设计和施工情况。
中塔柱依据设计及施工规范要求,采用加工定型钢模进行翻模施工。该翻模是基于塔肢为变截面结构进行设计的,塔肢最大间距12. 418 m,横梁
处间距6. 616 m。模板设计荷载86. 1 kPa,内侧外模倾角83°48′35″(同塔肢倾角),每米塔肢内倾10. 85 cm;塔柱变截面每米变化1. 539 cm,
模板设计高度为4m,面板采用8mm钢板加工而成;横向采用单肢[10槽钢进行加固处理,间距为30 cm;横向背楞间距为30、60、70、70、70、80、20
cm;模板由内模、外侧外模、内侧外模和2块端外模组成。整套模板单肢分为2个节段,整塔共分为4个节段。单块模板最大质量约2. 8 t,采用钢
板、槽钢及角钢焊接组合。模板分块间的联结采用栓接,模板组合联结采用2[14槽钢栓接;在端模侧不考虑设对拉拉杆,在内、外侧外模设有M28
对拉拉杆。拉杆与内模对拉连接,拉杆间距竖向100 cm,横向100 cm布置,每排设4根[1]。
根据斜拉桥主塔构造及配板的基本特征应做不同大面模板分析,在宽度方向的内外两面有命名为N1、-N1、N4、-N4和N5的板,其中N1和-N1是单肢
内侧模。由于向内倾斜,内侧模板除受砼侧压力外还应加上倾斜砼自重分力,加之纵肋最大间距在内侧,所以只分析内侧N1和-N1板即可。在厚度
方向有命名为N3、-N3的板,其承受侧压力变化不大,但最大纵肋间距变化较大,应单独分析。
安装工艺流程:安装内模板→安装内侧外模→安装内侧外模横向支撑架→安装端外模→安装外侧外模→模板加固联结系安装。
拆除工艺流程:拆除模板加固联结系→拆除内侧外模横向支撑架→拆除内侧外模→拆除端外模→拆除外侧外模→拆除内模。
内模采用加工木模与外模钢模进行配合施工,内模面板由1. 5 cm厚胶合板与4 cm厚木板组合而成,模板横、竖楞枋采用10 cm×10 cm方木按照50
cm×50 cm间距设置。面板与楞枋采用勾头螺栓进行连接,内模拉杆位置与外模相同设置,内模间设立对撑,对撑采用10 cm×10 cm方木。内模设
立变截面调节段。
采用附着式塔吊进行模板提升和砼及其他各类材料的垂直运输。人员上下由载人安全电梯运送。在各外侧模板上设置锚固螺栓,锚固螺栓设在模
板横向楞枋上, 2排共设6颗。采用16Mn钢加工成Φ32螺栓。考虑后续工程的施工,在内侧外模上设置3排共9颗锚固螺栓,以增强模板在砼上的附
着能力和抵抗上部传下的剪力。具体方法是在模板安装好后,将锚固螺栓和螺母安装在模板的锚固眼孔上。螺母为特制,在内侧上焊接锚固钢筋
。待锚固螺栓安装好后浇筑砼[4]。
锚固螺栓受力验算:内侧外模锚固螺栓主要承受模板、施工支架、桁架、中横梁及其他施工荷载;外侧外模锚固螺栓主要承受模板、施工支架及
其他施工荷载。模板支撑为4. 0 m×3. 5 m截面桁架形式,桁架弦杆由Φ10. 2 cm壁厚6mm钢管组成。桁架由斜杆和腹杆将弦杆连接成整体骨架,
固定于索塔外模的内侧模上。一段模板支撑桁架总质量约6. 45 t。考虑到塔肢向内倾斜,桁架为变截面形式,桁架弦杆设置调节段,分段加工制
作,分段安装,实施操作如下[5]。
在模板上先固定长48(20)cm桁架,作为桁架支撑连接段。考虑到桁架为变截面形式,在加工制作桁架时,使固定段6m长,其余按照173. 5 cm尺寸变
化加工,共加工2段。在与模板段连接时,设置48(27)cm螺旋调节撑,连接模板固定桁架与组拼桁架。在施工过程中必须保证有一段模板的临时横
撑未拆除,作为索塔施工的横向支撑。
根据施工方案设计要求,主塔采取翻模工艺进行施工。翻转模板由内、外模组成。翻转模板外模每节段由前模、背模和两块侧模组成,整套模板
单柱分为2个节段,整塔共分为4个节段,每个节段高4m。施工时先安装第一段模板,浇筑混凝土,完成第一个节段混凝土的施工。然后以第一节段
混凝土为依托,进行第二段劲性骨架和钢筋施工,安装第二段模板,浇筑第二节段混凝土。两段混凝土浇筑完后,第二段模板不拆,将下面的第一段
模板向上提升翻至第二段模板上,安装对拉螺杆和内模,进行混凝土浇筑。这样模板由下至上依次交替翻转施工,直到设计高程为止。
同时应注意:
①自第二段模板起,将埋设模板锚固螺杆,以增强模板在砼上的附着能力和抵抗上部传下的剪力,锚固螺杆的埋设严格按照施工设计方案进行;
②模板螺栓要对端、上齐,并进行测量复核,确保结构几何尺寸和平面位置;
③每班均应定专人对模板上的工作平台进行检查,发现问题及时解决。
桥梁工程施工对结构物表面的要求很高,因此模板的设计和施工就非常重要,既要保证模板的力学要求,又要保证模板的形状、尺寸、位置、连接
等要求。笔者给出了清河斜拉桥中塔柱模板施工方案设计,通过清河斜拉桥中塔柱施工的应用和检验得出,模板施工方案设计是合理可行的。
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