［摘要］文章介绍了2007年福建省重点工程南平西区路网建设的重点项目———南平西城大桥Y型墩支架施工方法,对该桥的Y形墩模板施工方法
进行了详细说明,为今后的类似桥梁工程结构施工提供了参考。
［关键词］Y形墩 模板 施工方法
1.工程概况
南平西城大桥处于京福高速公路南平大桥下游1.33km处,跨越西溪,为三跨连续钢构混凝土桥,桥梁在水中的2处墩柱为Y形墩柱,采用板式预应力
钢筋混凝土结构,由直墩和2个斜腿组成。其直墩部分轴线长1号墩为11.626m,2号墩为9.626m,斜腿轴线与墩中心线夹角为40度,斜腿轴线长20m,Y
形墩柱上下固结,其宽度和箱梁等宽,为6.5m。1号墩和2号墩两处分别有2个Y形墩,4个Y形墩,混凝土总体积为2884m3,混凝土强度等级为C 50。Y
形墩柱顶部箱梁高度5.1m,箱梁顶板宽度11.5m,箱梁顶板厚度0.3m,腹板厚度0.7m。箱梁采用纵竖两向预应力,全桥共4个Y形墩顶箱梁(0号块),混
凝土总方量2458 m3。
2.模板施工
Y墩下部为直墩,尺寸6.5m×4.0m。V臂宽6.5m。1号墩直墩高10.576m,2号墩直墩高8.576m。
模板必须具有足够的刚度,才能保证浇筑混凝土时,在混凝土侧压力作用下不发生超过允许的变形值。模板在水平荷载作用下,其支点间在力作用
方向的变形不应超过1/1000及1/500。
2.1 Y墩模板
1号墩模板高10m,2号墩模板高8m。考虑到直墩模板要用于V臂直线段,4m侧模板从中心断开。
模板制作采用钢模板,钢模板厚6mm,为了便于安装,模板每节高度2m,按5节制作。6.5 m×2.0m模板10块,2.0m×2.0m模板20块。模板联接通过模
板四周角钢,用螺栓联接。模板四周角钢采用75×75×8角钢,模板后加强纵横肋采用8.0普通槽钢,间距50×50cm。模板后纵向主肋采用12.6普通
槽钢,4m一侧间距110cm,6.5m一侧间距100cm。模板拉条(φ25mm)间距100cm。V臂直线段外侧采用直墩钢模,长边采用10m,短边采用8m,曲线段另
制钢模,直墩与V臂交接处,模板曲线段长度为4.9517m,V臂上部曲线处,模板曲线段长度为7.744m、8.972m。
V臂内侧模板采用竹木胶板,胶板后纵横向加强肋采用6×8cm方木。在V形桥墩倾斜面上浇筑混凝土时,由于混凝土中的空气及剩余水的泛出,若使
用通常的模板,容易产生气泡麻面,从而降低混凝土的耐久性,损害混凝土的外表美观。为了防止这一现象发生,此处采用透水性模板,在竹木胶合
板上开许多细小的孔,然后铺粘上白质细织布。采用这一措施,可使混凝土表面浮出的气泡及泛出的水,通过白质细织布与模板上的细孔排出模板
之外,从而使浇出的混凝土表面质量良好。
2.2钢模板计算
按10m高模板计算,第一次浇筑高度为8m。
新浇混凝土的侧压力计算式为
P=1/2γh
式中:P———新浇混凝土侧压力的计算最大值(kPa);
γ———混凝土的容重(kN/m3);
h———侧压力的计算作用高度,h=0.65H～0.7H,H为混凝土高度。
P=1/2×25×8×0.7=70 kPa/m2侧压力的合力P'=0.75Ph=0.75×70×5.6=294 kPa·m合力作用点距混凝土面的距离3h/5处。
(1)钢模面板计算
面板被纵横肋分成许多小方格,可将面板当作单向板考虑,将板视作四跨连续梁计算。
最大挠度验算
ωmax=K·P·l4/B0
式中:ωmax———板的最大挠度;
K———挠度计算系数;
P———混凝土的最大侧压力;
l———面板短边长;
B0———构件的刚度。
B0=Eh3/12(1-ν2)=2.1×108×6312(1-0.32)=41538461540
其中:E———钢材的弹性模量,取2.1×105MPa;
h———钢板厚度;
v———钢板的泊松系数,ν=0.3。
ωmax=1.764×0.000294×5004/41528461540=0.00078<0.001因为钢模作为V臂模板时,由于施工、机具等荷载影响,侧压力将增大,ωmax将接近
0.001,钢板厚度采用6mm。
(2)钢板加强纵横肋的计算(按Y墩4m侧计算)加强纵横肋支承在竖向大肋上,纵横肋间距500mm,采用8.0普通槽钢。钢板加强横肋可作为支承在大
肋上的连续梁计算,其跨距等于竖向大肋的间距。
横肋上的荷载为:q=P·h=0.07×500=35N/mm8的截面系数W=25.3×103mm3,惯性矩I=101.3×104mm4。横肋为两端带悬臂的三跨连续梁,利用弯距
分配法计算得弯距。
最大弯距Mmax=3763000N·mm
(1)强度验算
σmax=Mmax/W=3763000/25300=148.7N/mm2<215N/mm2满足要求。
(2)挠度验算
悬臂部分挠度
ω=q·l4/8·E·I=35×(350)4÷(8×2.1×105×101.3×104)=0.24mm
ω/l=0.24/350=0.00069<0.001满足要求
跨中部分挠度
ω=q·l4·(5-24λ2)/384·E·I=1.612mm
ω/l=1.612/1100=0.001465<0.002满足要求
(3)竖向大肋的计算
Y墩直墩及Y臂侧向模板的竖向大肋采用2[12.6普通槽钢两根,4m侧竖向大肋间距1100mm,6.5m侧竖向大肋间距1000mm。每2m一节钢模穿螺栓拉条
二根,2[12.6普通槽钢W=124.2×103mm3,I=782×104mm4。竖向大肋为两端带悬臂的七跨与九跨连续梁,按大块模板侧压力合力作为最大弯距进行
验算。
竖向大肋荷载q=PI=0.07×1100=77N/mm
最大弯距Mmax=29400000N·mm
(1)强度验算
σmax=Mmax/W=29400000/124200=236.7N/mm2>215N/mm2,不能满足要求。在Y墩直墩部分施工时,在模板高4.64m处加设横向大肋,大肋采用2[12.6
普通槽钢。在Y墩Y臂部分施工时,在8m、10m模板段中部,两侧各加设两根7m长30工字钢,通过V形内万能杆件支架,对其施加张拉力。
(2)挠度验算
悬臂部分挠度
ω=q·l4/8·E·I=77×(500)4÷(8×2.1×105×782×104)=0.24mm
ω/l=0.366/500=0.000732<0.001满足要求
跨中部分挠度
ω=q·l4·10/384·E·I=1.221mm
ω/l=1.221/1000=0.001221<0.002(满足要求)
组合的挠度为钢板面板与钢板加强肋组合ω=0.00078+0.001465=0.002245钢板面板与竖向大肋组合ω=0.00078+0.001221=0.002以上组合的挠度
均在要求的允许范围以内。
6.5m侧模板竖向大肋的间距小于4m侧,所以计算略。
3.结束语
南平西城大桥Y型墩及0号块的施工经过精心准备、精心组织、精心施工,目前已全部完成,均为一次浇筑成功,成墩后从内部质量到外表美观,线
形良好。在墩身未发现任何裂纹,证明此次施工采用的模板施工方法是可行的,达到了预期的目标,为以后类似桥梁提供了一定的经验。
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