独塔斜拉桥曲线爬模设计及施工技术.doc

独塔斜拉桥曲线爬模施工技术北京铁建公司直属十五项目部 程涛 陈建峰 胡江南摘 要：近年来，由于斜拉桥以其自重小、跨度大、造型美观等特点，在我国桥梁建设的应用中日趋广泛。随着城市建设对桥梁景观的要求越来越高，在满足结构安全的前提下，对索塔的形状也提出了更高的要求。京包高速公路上地斜拉桥主塔为水滴形，常规的塔柱爬模施工方法无法满足要求。针对其独特的外形构造，从模板系统的选择、模板系统的拼装、模板系统的施工三个方面阐述了曲线液压自动爬升模板施工技术要点，为其他类似工程提供了一定的借鉴。关键词：独塔斜拉桥；双曲变截面；爬模1 工程概况京包高速公路（五环路六环路段）上地斜拉桥是京包高速公路工程的一部分，起点里程为K2+880，终点里程为K3+390，全长510m，为46m+46m+230m+98m+90m五跨连续独塔单索面预应力钢筋混凝土斜拉桥。主塔设计为水滴型结构，由上塔柱（斜拉索锚固区）、中塔柱、下塔柱组成，塔柱为偏心受压受力构件，塔柱均为实心钢筋混凝土结构，混凝土设计为C55高性能混凝土。主塔承台以上高99m，桥面以上高88m，上塔柱高48m，为拉索锚固区，刻槽矩形变截面，上缘截面为56.6m，下缘截面为6.62714.748m，直线圆曲线变化；中塔柱40m，分为双斜柱，矩形变截面，截面横桥向长4.55m，宽6.627-8.0m线性变化，中塔柱内倾角224308；下塔柱高度为11m。塔体结构形式：内、外侧面以150：8730斜率变化至塔顶；正背面1#6#节段等宽4550mm，7#节段1500mm处开始由直线（斜度22.72）变弧线R=100000mm，圆弧 图1 主塔结构图段至16#节段1868mm处，开始变化为直线段直至塔顶。根据主塔的结构形式与施工环境，参考了国内外大量的施工文献，依据国内现行的施工标准与制度，确定了主塔施工方案：下塔柱采用全钢大模板，一次性整体浇注；中塔柱、上塔柱采用液压自动爬模施工，由于中、上塔柱外侧面需要由直线段过渡到曲线段，要求外侧模板需要调整弧度，整个爬模系统能够进行曲线爬升。2 曲线爬模的设计制造模板设计原则（1）爬模系统要求自重轻、承载能力大且具有可靠的安全度；（2）爬模系统须自行爬升，标准节段爬升高度4.25m；模板合模、脱模施工简捷,模板精确定位容易，操作方便。（3）要求塔柱混凝土表面的修整养护、模板的收分改造、塔柱钢筋、劲性骨架的绑扎安装能平行作业，互不干扰；（4）拼装、拆卸方便、快捷，便于运输。（5）爬模机位的体系转换与位置转换，安全，快捷。3 模板设计和选取根据实际设计要求和现场施工情况，模板全部采用钢模（上塔柱斜拉索槽，需方木模现场形成），设置穿墙拉杆，外侧模板可调。模板高度4450mm，包混凝土实体200mm。 图2 实际模板图由于塔柱外形的独特性，对各个节段都采用不同的模板系统。其中1#6#节段、7#8#节段、9#节段（合拢段）、10#节段、11#15#节段、16#20#节段分别选用模板。1#6#节段：正背面模板包外侧面模板，内侧模板包正背面模板。外侧面模板，每上升1个节段，去掉外侧平面模板的1个73mm的接节；正背面模板，每上升1个节段，由两端向内侧收坡73mm。7#8#节段（双斜柱）：7#节段自1500mm处开始由直线变化弧线，正背面由4550mm开始加宽，内、外侧仍然以150：8730的斜率变化。 图3 1#6#模板平面图 图4 7#8#外侧模板调弧割口图9#节段（合拢段）：9#节段为合拢段，塔体由双斜柱变化为单直柱。外侧模板直线+圆曲线变化，正背面由双肢变化为单肢。外侧模板继续每上升1个节段去掉1个73mm的平模板接节，正背面模板，除原有模板外，需要加中间接节模板和接节模板。同时，需安装支撑系统与圆弧底模板。图5 9#模板立面图10#节段：正背面塔体由两端向中间收缩，外侧继续直线+圆曲线变化。正背面模板除利用原有双肢模板外，还需加中加接节模板与两侧接节模板。11#15#节段：正背面塔体由两端向中间收缩，外侧继续直线+圆曲线变化。11#节段，双肢变单肢的体系转换完毕，正背面拆除所有双肢时模板。把内侧拆下的内侧模板与接节模板在地面组拼，整体吊装。外侧模板继续每上升1个节段，去掉一个73mm的接节。16#20#节段：正背面塔体自16#节段底部至上1868mm弧线结束变化为直线段，外侧继续以150：8730的斜率变化。正背面模板不再变化，外侧模板继续每上升1个节段，去掉一个73mm的接节，直至塔顶。图6 10#模板立面图图7 11#15#模板立面图图8 16#20#模板立面图4 爬模工作原理爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现。导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相对运动。当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。退模后立即在退模留下的爬锥上安装承载螺栓、挂钩连接座，调整上下轭棘爪方向来顶升导轨，待导轨顶升到位，就位于挂钩连接座上后，操作人员立即转到下平台拆除导轨提升后露出的位于下平台处的挂钩连接座、爬锥等。 图8 爬模系统传力方式在解除爬模架上所有拉结之后就可以开始顶升爬模架，这时候导轨保持不动，调整上下棘爪方向后启动油缸，爬模架就相对于导轨运动，通过导轨和爬模架这种交替附墙，互为提升对方，爬模架即可沿着塔体上预留爬锥逐段提升。5 液压爬模施工液压爬模施工工艺流程：混凝土浇筑完后拆模后移安装附装置提升导轨爬升架体绑扎钢筋模板清理刷脱模剂埋件固定模板上合模浇筑混凝土。 第一步 第二步 第三步（1）装模板完毕 （1）拆模、后移模板 （1）爬升到位（2）浇筑混凝土 （2）插导轨 （2）安装吊平台（3）施工人员在平台绑扎钢筋 （3）爬升 （3）开始合模第四步 第五步 第六步（1）合模完毕、浇筑混凝土 （1）浇筑完毕 （1）进入标准爬升 （2）提升导轨、爬升架体 （2）拆模 （2）又一次浇筑混凝土图9 液压爬模施工工艺流程6 结束语爬模施工是当前高塔较为理想的施工方法，它集工作平台、支架、模板、提升设备为一体，节省用钢量，混凝土外表平整光滑美观，质量优良。京包高速公路（五