山区50米高桥梁墩柱免塔吊全支架施工.doc

山区50米高桥梁墩柱免塔吊全支架施工肖明华 摘要：从反力提升架计算，保证支架在最不利条件下正常工作过程中的安全，使支架成为模板提升、安装的支撑架。通过计算确定翻模施工中模板安装的最大高度，指导翻模施工的模板安装高度。通过采取以上理论保证措施，使高墩桥梁免塔吊全支架施工安全与可行性得到充分保证。关键词:50米高墩,免塔吊全支架,翻模1、引言在山区高速公路施工过程中，桥梁一般占总里程的60%以上，且桥梁普遍墩柱较高，且吊车一般情况下都由于地形复杂而没有用武之地。由于桥梁较多，在施工立柱过程中如果采用塔吊将会使成本大幅度增加，从施工经济性角度出发，在保证施工安全、可行的前提下，采用全支架法施工，利用支架完成模板提升、支护，混凝土浇筑工作。现把该工艺介绍如下：2、模板吊装过程由于采取全支架免塔吊法施工，利用卷扬机作为模板提升动力设备，主要考虑墩位处地形条件复杂，模板不能直接依靠拖车、装载机等运至墩位处，故在模板设计过程就按每块重量不超过400公斤进行控制设计，便于人工配合卷扬机进行模板的安装。根据模板设计结果，模板每块的最大重量按400公斤考虑计算，再加上考虑1.4的荷载分项系数，即模板吊安过程，支架承受荷载为： （1）3、支架受力验算根据荷载计算结果，采用荷载作为控制设计根据。3 1、立杆受力计算311立杆步距取为1.2米立杆按实际到场的钢管直径与厚度进行计算，其直径为48毫米，厚度为2.5毫米。故其面积为： （2）惯性矩为： （3）又由于（：立杆柔度系数，：立杆约束系数，按最不利考虑取2，：回转半径m,:立杆长度）=16.1 （4）故 = （5）查-系数表, =0.343此时立杆的承载能力为:(f为A3钢材的抗拉极限强度,为210MPA) （6）=25729N=25.7KN故此时立杆承载力显然满足要求，且山区墩柱其桩基多为挖孔桩，在此立杆步距条件下，在桩基钢筋笼下放阶段兼可作为钢筋笼下放反力架，一般15T重钢筋笼下放由8根立杆承担是能够满足要求的。此时反力架既作为钢筋笼下放工具，也作为墩柱施工支撑反力架，达到了经济使用的目的。312、立杆步距取为1.5米按同样方法进行计算如下:其 =查-系数表, =0.228此时立杆的承载能力为:(f为A3钢材的抗拉极限强度,为210MPA)=17102.7N=17.1KN按此布置若进行桩基钢筋笼下放没有足够的安全系数，但可以进行模板安装，这就要求我们根据计算结果，合理布置反力架。在作为钢筋笼下放的持力段（根据钢筋长度，一般为9米）采用1.2米步距搭设反力架，其余段落采用1.5米步距搭设反力架。3 2、横杆受力计算以直径最大的2.2米墩柱作为计算模型,其横杆布置图如下:图1其受力结构简图如下:图2支座处的反力 （7）查公路桥涵计算手册,三不等跨连续梁的最大弯矩为: （8）(1)、横杆、支撑杆均采用48毫米钢管验算横杆强度：其应力计算公式为： （9）抗弯截面矩 210MPA，能满足要求。验算支撑杆强度：支撑杆长度度为：m其 =(此时支撑系数取1)查-系数表, =0.297此时立杆的承载能力为:(f为A3钢材的抗拉极限强度,为210MPA)=22278.6N=22.2 KN2.8KN（满足要求）3.3、支架整体受力及抗倾覆计算3.31支架整体受力计算按半幅墩柱单独施工进行最不利考虑计算，墩柱周围布置立杆如下图所示：图3半幅立杆惯性矩计算如下：支架高按50米考虑，其回转半径计算如下： =213 cm其 =查-系数表, =0.924此时支架的竖向承载能力为:(f为A3钢材的抗拉极限强度,为210MPA)=2218 KN（显然满足要求）3.3.2、抗倾覆稳定验算1)水平风荷载按下式计算：Wk=0.7zsW0 （10）式中 Wk风荷载标准值（KN/m2）；z风压高度变化系数，按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ9）规定采用，支架最高50m，按规范表7.2.1取，z1.67；s脚手架风荷载体形系数，按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）取值；s本计算中取1.3=；W0基本风压（KN/m2），按现行国家标准建筑结构荷载规范（GBJ9）规定采用；本计算中按西昌市(工程所在地)50年一遇，取W00.3。Wk=0.7zsW0=0.71.670.150.3=0.053 KN/m2 最大水平风力为:(15为半幅施工时支架的宽度) （11）2)抗倾覆计算以1.2米墩柱直径进行计算,最为安全,其宽度最小,为:4米,支架重量为 kg(2.8为钢管线密度)支架可能承受的最大水平推力为: （12）(50为卷杨机最大提升力,1.4为提升安全系数,提升过程可能出现模板与地面的擦碰而使卷扬机提升力得到最大限度的发挥,从安全角度考虑,该力全部考虑为水平方向力。)转动平衡方程为: 2 （13） ,不满足要求,必须拉缆风绳。需要缆风提供的抵抗力矩为：439-261.3=177.7KN M缆风按最大角度60度考虑,图4要求风缆具有的最小拉力为: （14） ,显然这是很容易做到的。4、最大翻模高度计算在高墩施工中，墩柱混凝土不能一次浇筑完成，需采取翻模法施工。要求混凝土浇筑后最顶上一节模板不予拆于，便于下步支模，同时作为上部模板的支撑体系。这时我们就要根据未拆除模板的长度，确定上部模板支立的最大高度，同时需要考虑模板垂直度控制对模板支立高度的影响。根据桥梁施工常用数据手册，查得新浇筑混凝土与模板间的切向连接力为：8.8KPA(C30混凝土)，翻模后支模最大高度按20米计算，取1米款模板进行（相当于周长1米的模板）计算。模板重量为：（1.0为单位面积1平方米的模板单位重,单位:KN）模板与混凝土间的连接反力为：由以上两式就有：（活荷载取2KN） （15） =2.5米也就是说在我们支立20米高模板时，需要没有拆模的模板长度至少为：2.5米。考虑最不利情况下，模板分节长度只有1米时，再考虑1.2的安全系数，最大的模板支立高度为： 米如要加大支模高度，需要增加未拆模板高度，或在其下部用抱箍加强。5、结束语通过对反力架承载能力，翻模施工的支模高度进行理论计算，为免塔吊全支架高墩施工提供了理论依据。通过该种施工工艺，大大节省了山区公路施工中的塔吊使用费用，节省了较多的工程成本。参考文献公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000）人民交通出版社2000年版路桥施工计算手册人民交通出版社