31万州长江二桥索塔爬架模板设计优化01.docVIP

万州长江二桥主塔爬架模板设计优化 王崇旭 王嗣江 王宗仁 包剑武* 路桥华南工程有限公司 摘 要：在万州长江二桥项目索塔施工过程中，我部结合以往施工经验，根据万州长江二桥索塔的构造特点，对爬架、模板系统进行了一次全面的设计优化，使之既满足了施工要求，又节约了成本，加快了施工进度。 主题词：爬架 模板 设计 优化 1. 工程概况 万州长江二桥全桥长1148.86m，桥跨布置形式为7×40m简支T梁+580m悬索桥+7×40m简支T梁。主桥为580m悬索桥，主梁形式为钢桁梁加劲梁；两岸引桥为7×40m简支预应力T梁。万州长江二桥索塔高144m,索塔混凝土标号为C40，混凝土方量为6269m3，钢筋量为610T。索塔整体为倾斜式门式塔架，塔身斜度为17:1，设上、下两道横梁和一道系梁。 根据索塔的结构特点，决定采用爬模法进行施工，分段进行塔身砼浇注施工，每段高度4.5m，上、下横梁和横隔板与塔柱异步施工。为此，项目部自行设计了一套爬架、模板系统，并对该系统进行了设计优化，既保证了索塔施工过程中的质量和安全，又降低了成本，加快了施工进度。 2.模板的设计优化 2.1.模板设计思路 万州长江二桥索塔构造如图1所示，主塔分三段，下端为6m高变截面实心段，中间为130m高变截面空心段，上端为塔帽。根据索塔的结构特点，初步决定实心段大体积砼分两层进行浇注，每层厚度3m，标准段砼按4.5m一节进行浇注。实心段制作一套模板，应用于上、下游塔柱，标准段制作两套模板，上、下游塔柱同时进行施工。 2.2.模板高度的选定 实心段模板高度选定为3m，施工时先拼装第一层模板，浇注完第一层砼后，再拼装第二层。 标准节施工过程中需要使用爬架，模板的高度和爬升问题牵涉到爬架的高度，所以需要进行比选。 爬架总高度＝爬架高度＋附墙架高度 爬架高度≥模板高度＋翻模高度 爬架高度越大，其自重越大，则所需的附墙架高度越大，则爬架总高度就越大。 表一 模板高度组合方案对比表 （单位：m） 序号 模板高度组合 模板总高度 爬架高度 优 点 缺 点 1 4.5＋4.5 9 ≥13.5 砼表面分块少，外观效果好 单块模板重量大，爬架、模板总消耗量大 2 1＋3.5＋1 5.5 ≥10 砼表面分块多，不均匀，外观效果差 爬架、模板总消耗量小 3 2.25＋2.25＋2.25 6.75 ≥11.25 砼表面分块均匀，单块模板重量小 爬架、模板总消耗量稍大 通过对以上几套方案的比选，本着“保证质量，施工方便，节约成本”的原则，在保证索塔砼的外观质量的同时，考虑施工过程中模板提升方便和节约模板制作成本等因素，确定采用第三套方案。 2.3.模板分块布置 索塔塔柱标准段截面从标高143.7m起到标高273.7m段为线性变化，标高143.7m处横截面尺寸为9.5×5.5m，标高273.7m处横截面尺寸为5.5×5.5m，截面形状为矩形加半径50cm的圆弧倒角。在模板设计时，主要考虑以下三个因素的影响： (1)、塔柱截面长边的线性变化； (2)、模板的分块，分块过多会造成塔身砼表面接缝过多； (3)、单块模板的爬升重量。 模板的分块布置如图2所示。将塔柱A－A面模板每段分为三块，分别为I类、Ⅱ类、Ⅲ类三种。其中Ⅱ类、Ⅲ类模板为对称形状，在施工过程中每上升一节，割去10.35cm的宽度。倒角段为圆弧模板，分为Ⅳ、Ⅴ两类，塔柱B－B面模板为一整块，形状为平行四边形，宽度4.2m，高度2.25m。内模板的设计与外模板相似，不同的是A－A面对应内模板分为两块，在施工过程中也是每上升一节，沿斜边割去10.35cm的宽度。在施工过程中，下方两段模板向上爬升，安装在上方模板上，如此循环往复，直到塔顶。 2.4 模板材料选用 模板材料的选用主要考虑砼在浇注过程中对模板产生的侧压力和模板的自身刚度两个因素。 砼在浇注过程中产生的侧压力采用以下两个公式计算： F＝0.22γct0β1β2V1/2＝0.22×25×8×1.2×1.15×0.751/2 ＝52.6KN/m2 F＝γcH＝25×4.5＝112.5KN/m2 式中： F——新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/m3））另外，由于Ⅱ、Ⅲ类模板每上升一节要割去10.35cm的宽度，还要考虑割除后与I类模板的连接，所以在设计时竖向龙骨采用L65×8mm扁钢，间距为10.35cm，扁钢上留螺栓眼，螺栓眼布置与I类模板竖向边框对应。 经计算，I类模板单片重量为1296.4Kg，单位重为151.6Kg/m2，单块模板最大吊重1.5t，全套模板总重约158t。根据以往设计经验，大块钢模板单位重约180～200Kg/m2,节约钢材30余吨。 2.5 模板的加工制作及验收 由于索塔外模板是由多块模板