高墩柱外爬架施工工艺研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高墩柱外爬架施工工艺研究 摘要：高墩柱施工传统工艺为翻 模法，不仅安全性差，而且不利于墩身 养护及拉杆孔的处理；本文设计了一种 新的施工工艺，外爬架施工，不仅克服 了传统工艺的缺点，而且施工速度较快， 施工费用较低。 中国论文网 /7/view-13044581.htm Abstract： The traditional technique of high pier construction is the overturning method， which is not only poor in safety but also unfavorable to the pier body curing and the treatment of drawbar holes. This paper has designed a new construction technique： outer climbing frame construction. This -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 technique not only overcomes the disadvantages of traditional craftsmanship， but also its construction speed is faster and construction costs are lower. 关键词：外爬架；墩柱；施工； 工艺；翻模 Key words： outer climbing frame；pier column；construction；process；overtur ning 中图分类号：U445.55+9 文献标 识码：A 文章编号： 1006- 4311（2018）18-0129-04 0 引言 汕（头）湛（江）高速公路云浮 至湛江段及支线工程项目（下简称“云 湛项目”）是广东省高速公路网规划的 “二横”线的一段，是珠三角通往粤西地 区、西南地区以及大陆连接海南岛的干 线通道。其中 10 标、11 标地处山区， 桥梁墩柱较高，采用传统的施工工艺， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 质量和安全均难以保证，是云湛高速阳 化段重难点工程，本文在传统工艺翻模 法的基础上进行改进，不仅提升了高墩 柱施工的安全性，而且也极大地改善了 提升了墩柱混凝土外观质量。 1 传统高墩柱施工工艺的缺点 传统高墩施工模板系统普遍采用 翻模法，操作平台附于模板，施工操作 空间受限大，钢筋绑扎及模板安装、拆 除安全风险大，易发生安全事故；翻模 过程中发生的墩柱混凝土修补及大量拉 杆孔处理难度极大，且混凝土养生系统 难以保证持续养生；塔吊使用频率高， 易发生机械事故和物体打击事故。 2 外爬架施工工艺 墩身外应在塔吊及安全爬梯的配 合下安装一套整体式外爬架，要求其和 模板之间预留一定间距，外爬架对模板 安装和砼浇筑施工来说，是重要的施工 平台，同时对墩身施工来说，它还是重 要的全封闭安全防护装置。 2.1 外爬架组成 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 完整的外爬系统组成主要包括三 个部分，即支承系统、底座、脚手架。 2.1.1 支承系统 外爬架的支承系y 共由 4 根直 径为 80mm 钢棒组成，插入墩身预埋孔 内，钢棒两端设限位装置（螺母） ，使 其与墩身锁定，钢棒长 1.1m，每次浇筑 砼均须在基模 0.5m 以下设置预留孔； 钢棒需定期进行探伤检查，发现损伤须 立即更换，以保证支撑钢棒的安全性能。 2.1.2 底座 外爬架底座横桥向每边采用 2 根 I36b 工字钢，纵桥向 2 根 I22 工字钢， 均与墩身净距为 10cm，构成“ 井”字框 架，然后上部依次顺桥向 4 根 I22 工字 钢及横桥向 4 根 I22 工字钢，组成外爬 架底座，外爬架底座支承在钢棒上用以 支承上部脚手架系统。应在外爬架底支 承点的下面安装吊篮，如此便于安装和 拆除钢棒。此外，通过在底层工字钢面 上密铺 3cm 厚木板，可将其作为操作平 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 台。 2.1.3 脚手架系统 采用通用？准 4.8cm，壁厚 3.5mm 的钢管通过扣件联结成脚手架系 统。由于墩身每次浇筑高度为 4m，基 模预留 2m；外爬架高度为 10m，分 5 层加工，底层高 1.8m，中间 3 层各高 2m，最上层高 2.2m，每层操作平台均 铺设木板；分层框架之间设上下人梯。 框架外侧用同规格钢管拉剪刀撑进行加 固，框架外侧及底座下设防坠安全网， 框架 4 面贯通，为施工人员提供一个整 体式操作空间。考虑到墩身模板拆除因 素，设计时在内层脚手框架与墩身间预 留 80cm 距离，并采用防坠网兜底。 2.2 外爬架拼装 完成墩身第一模砼浇筑后，需开 始安装外爬架。综合分析各项因素发现， 在转运或者吊装过程中面临一些问题， 为解决该问题，可考虑直接为外爬架底 座及脚手架系统组装。首先在承台上用 辅助钢材调平一个操作台，然后在操作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 台上拼装外爬架底座，3 组底座型钢间 采用法兰栓接或焊接。顺桥向底座型钢 上两侧的 4 根 I22 工字钢和横桥向底座 两侧的 4 根 I22 的工字钢作为脚手框架 的主要支撑横梁，工字钢支承处采用焊 接，然后再分层拼装钢管脚手架系统。 钢管脚手架的拼装顺序：立杆纵横杆 水平小横杆外侧钢管加固；采用十 字扣作为立、纵水平杆钢管的连接件， 连接时要采用测力扳手拧紧，要求扣件 的抗滑力达 8.5kN。 2.3 外爬架提升 墩身第二模砼浇筑完毕后，首次 提升外爬架。外爬架自重约 10 吨，共 设 4 个提升吊点，吊点设在底座型钢上， 提升动力采用 4 个 5 吨的手拉葫芦，手 拉葫芦下方通过钢丝绳与外爬架的底座 吊点连接，上方分别通过四根 28 钢筋 横向卡在墩身预埋钢筋根部。为避免出 现外爬架异常问题，应在其上端采用 4 个 1.5 吨的手拉葫芦，其作用是平衡调 节。同时在底座的 4 根工字钢顶面上安 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 装 6 个导向防偏滑轮。为保证均匀、匀 速提升葫芦受力，应安排专人负责看管 外爬架的提升。外爬架在接近支承钢棒 位置时应适当放慢上升速度，当外爬架 上升到位后，稳住外爬架，然后安装支 承钢棒，轻轻放下外爬架，使其平稳地 支承在钢棒上，然后在外爬架的水平层 与模板之间设水平横杆临时约束固定外 爬架。 3 外爬架的计算 3.1 外爬架的验算参数 对受荷载最大的钢管进行验算； 横桥向工字钢受力验算； 顺桥向工字钢受力验算； 钢棒受力验算； 钢棒处混凝土压应力验算。 3.2 外爬架算例分析（以 TJ11 标 黄垌河特大桥外爬架验算为例） 黄垌河大桥 7#14#墩下部桥墩 采用薄壁空心墩，在空心薄壁墩的施工 过程中，为了保证施工质量和工人的安 全，设计爬架辅助翻模施工，参考路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 桥施工计算手册及相关规范对现对爬 架进行应力、挠度、稳定的验算，以确 保施工安全。 爬架施工过程中主要包括的荷载 有爬架自重、施工人员荷载、临时机具 荷载、人行过道木板等主要荷载。 爬架自重：96kN，考虑安全系数 1.2，则验算取值为 115kN； 人行荷载：安全系数 1.2，荷载 值为 9kN； 临时荷载：安全系数 1.3，荷载 值为 14kN； 人行过道荷载：安全系数 1.2， 荷载值为 1kN。 3.2.1 钢管支架验算 材料、截面特性。 材料选用直径 48mm 壁厚 3.5 钢 管，Q235 钢管容许应力为 205MPa80%=164MPa，80%为旧管疲 劳折减系数，经查表得截面特性如下： 荷载计算。 钢管排架设计钢管直径 45mm、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 壁厚 3.5mm，高 2m，取最大压力为 3.02kN，视为两端铰接杆，其柔度 =l/r=1200/2.1=95。11 查表可得 =0.625，则钢管排架单根钢管桩的稳 定强度为： =N/（ A） =3.021000/（0.625489.3） =10MPa205MPa0.8=164MPa 根据以上计算可知，钢管立杆的 稳定性符合要求，安全系数 164/10=16.4。 3.2.2 I36b 工字钢验算 横桥向的长度为 9.6m，桥墩底部 布置 2 根 36b 工字钢，荷载 72kN。 材料、截面特性。 材料选用 I36b，经查表得截面特 性如图 6。 荷载计算。 应用 Midas civil 建立梁单元模型， 对横桥向的 36b 工字钢进行力学分析， 得出最终的验算结果，确保符合设计要 求。模型以及加载图如图 7-图 11 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 经过计算，横桥向 36b 工字钢各 项指标均能满足要求。 3.2.3 碳素钢棒验算 45 号碳素钢 棒直径为 80mm，插在墩身预埋孔内， 碳素钢棒两端设限位装置（螺母） ，使 其与墩身锁定。顺桥、横桥向钢棒长 1m，分配的荷载为 122kN。 材料、截面特性。 荷载计算。 应用 Midas civil 建立梁单元模型， 对顺桥向的 22b 工字钢进行力学分析， 得出最终的验算结果，确保符合设计要 求。模型以及加载图如图 13-图 18 所示。 经过计算，碳素钢棒各项指标均 能满足要求。 3.2.4 钢棒处外侧混凝土压应力 验算 薄壁墩空心段横桥向混凝土壁厚 为 0.6m。由碳素钢棒验算中可知最大竖 向反 P=34.9kN。经查 C40 砼最大允许 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 应力为 3.2.5 其余过载梁 I22b 工字钢及 顺桥向 I22b 工字钢计算参照 I36b 工字 钢