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高空
立柱
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高空立柱爬模的设计,高空,立柱,设计
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摘要本爬模采用内爬外挂式，分离模板，整体双臂双钓钩塔吊，液压爬升式爬模。其主要部件有：网架主工作平台；双悬臂双钓钩塔吊，内外套架，内爬支脚机构，外挂L型支架，液压顶升及控制系统，模板及支撑系统以及配电设备。针对当前国内的落后的传统的使用脚手架的墩柱成型技术，关键词爬模立柱工作平台AbstractThesubstanceoftheselfclimbingwokforminthehighskyisbythetemplateofthepressre.Theconcretepierwallwhichsustainthewholeequipmentwadcoagulateasstrengthasreceived.Themainclimbingequipmentcomposeoftheup-and-downframeofthecrawlsupportdeviceandriseshydraulicpressurecylinder.Thepistonrodofthehydraulicpressurecylinderconnectingtounderframeandtheperiphery,andthecylinderbodyconnecttoupframe.Theupframeconnecttoperipheryframeandtheperipheryframeconnecttothemeshworkworkingplatform,allofthemstrutentirecrawlstemplatestructure.Theoneoftheupframeandunderframekeepimmobility,andanothermoved,whenachievedthepurposethatupframewiththeperipheryframe,andtheunderframewithinsideframeareriseinturn,thusachievedtheworkingplatformwhoisclimbing,andotherworkprocedure.Thefourcrawlssupportsocketoftheupframeandtheunderframeplacedinthepierwalleach1.5mdistance,placesomepenetrablewallboltstogetherwiththesupportframewhichconnecttothebolt,takethisasstrongpointtoclimb.Beingapplicabletocircular,circularend,rectangleandthesquareshapehollowpier,thesilo,thewatertankthetelevisiontowerandonthehighlevelconcretebuildingwhoseheightsrangedform30mto100mKeywords:SelfclimbingFormworktowerworkplatform第一章开题报告与文献综述1设计的意义和背景1.1传统的立柱浇注方法在桥梁的施工中，最广为人知的墩柱的成型方法便是搭设脚手架，施工时承包单位需采用建筑门式脚手架搭设施工平台；同时结合墩柱高度及有无中系梁情况，墩柱较低无中系梁时采用一次安装钢筋，一次浇注成型；墩柱较高有中系梁时按中系梁顶20cm处设置施工缝，采用分2次安装钢筋和浇注砼，其中中系梁与下立柱整体浇注，减少一道施工缝。对于模板固定，采用定型钢模板进行安装，模板固定采用4根钢风缆锚固于地面。施工支撑脚手架必须安装在有足够承载力的地基上，地面脚手架底座支撑点设置铺垫木或铺砂浆进行处理。墩柱钢筋制作好钢筋笼后由吊车起吊安装，系梁钢筋现场绑扎。监理工程师应要求承包单位控制整个骨架稳固，不变形。钢筋的制作应根据墩的高度分节制作，吊装就位。钢筋骨架安装后必须保证垂直。圆柱墩模板为定型钢模板，承包单位模板安装前应于地面进行试拼，以便检查模板各成型板块间的拼接接缝平整度及接缝的宽度。模板安装采用汽车吊配合人工进行整体吊装，模板吊装就位后，监理工程师必须要求承包单位及时采用经纬仪进行两垂直方向的校正，并进行加固；每墩两墩柱模板用钢管夹紧连成整体，并加设剪刀撑，并于柱顶利用4根钢丝绳缆风锚固于地面。传统的脚手架的方法施工步骤比较复杂，而且其中每一个步骤都不要施工人员很严格的监管和检测，而且均采用了较强大的支架和提模施工,这样施工除了施工钢材用量大,成本高外,最主要的有施工速度慢,造出来的桥梁不美观,这两点对于高速发展的现代化时代是极不相称的,不适应于时代的发展,但是针对现在对施工的要求在不断提高的提高，要求施工机械化程度不断提高，手工搭架的人工施工方式已经不再能满足现代施工的要求。1.2现代化的立柱施工方法以及国内外爬模的发展现状目前在国内，已经有少数规模庞大的桥涵工程中已经开始使用爬模作为主要的立柱成型工具，爬模在施工中也是初显威力。比如在三峡永久船闸地下输水系统竖井施工中，自升式爬模作为一种模板形式，在竖井施工中独树一帜，丰富了竖井混凝土浇筑的施工手段；在国家95重点工程，南京第二长江大桥的施工过程中大胆的使用了斜爬模，结果施工的速度和质量都大大的提高；在国道205线滨州黄河搭桥的施工中，采用了山东省路桥集团有限公司自行开发的液压自升爬模体系,该体系具有劳动强度低、施工进度快、施工质量易于保证等特点。总之在现在的告诉公路和桥梁的施工中，具有自动升降功能的爬模的应用将会是越来越广泛，首先在于它自身所具有的传统施工方法所无可比拟的优点，还在于它的施工适应性强，可以在实际运用中根据工程的实际情况加以改造，所以其市场将会是不可估量的，相信在不久的将来，爬模将成为立柱成型领域中的主力军。另外从经济的角度来说，如下表所示其，由于起周转次数高，可以反复使用，所以其模板的摊销便大大的降低了1.3研究的要解决的问题或研究方向.研究的基本思路；针对目前正在应用中的爬模机构，主要从其使用的方便性和经济性来考虑。加以改造，使其广泛的在桥涵工程的施工中被应用。（高空立柱爬模的工作原理图，有动画演示）研究的可行性：随着社会主义市场经济的不断发展，交通运输作为一项很重要的基础设施，起发展的速度也是日新月异，高速公路作为主要的运输手段之一，它的施工方法，工程质量也正在不断的提高之中，而作为高速公路中的各种各样的桥涵工程来说，施工的手段和效率也在接受着人们的考验。爬模作为先进的立柱成型方法，已经在很多大的工程项目中开始应用，并取得了非常好的效果，其工程质量也是大大的提高。它解决了高空作业人员的安全问题省工省料、速度快缓解了施工垂直运输矛盾施工简单方便,质量好2.近代桥墩的几种常用的施工方法2.1滑升模板2.1.1滑升模板的基本原理和基本工艺（1-千斤顶；2-高压油管；3-支承杆；4-提升架；5-上下围圈；6-模板；7-桁架8-搁栅；9-铺板；10-外吊架；11-内吊架；12-栏杆；13-墙体；14-挑三角架）滑升模板施工基本工艺（一）钢筋和预埋件1.钢筋钢筋绑扎的速度应与混凝土浇筑及模板的滑升速度相配合。为此事先要根据工程结构每个平面浇灌层钢筋绑扎量的大小，合理安排绑扎人员并划分操作区段，使每个区段的绑扎工作能够基本同时完成，以尽量缩短绑扎时间。为保证钢筋位置准确，钢筋绑扎时，应符合下列规定：每层混凝土浇筑完毕后，在混凝土表面以上至少应有一道绑扎好的横向钢筋；竖向钢筋绑扎后，其上端应用箍筋临时固定，或在提升架上部设置钢筋定位架，定位架可采用木材或钢筋焊接而成；双层配筋的墙或筒壁结构，双层钢筋之间绑扎后应用拉结筋定位；钢筋的弯钩均应背向模板面；应有保证钢筋保护层的措施，可在模板上口设置带钩的园钢筋进行控制。2.预埋件预埋件的留设位置与型号必须准确。可在滑模施工前，绘制出各层预埋件平面图，详细注明预埋件的标高、位置、型号及数量，以便施工中逐层留设，防止遗漏。预埋件的固定，可将其直接焊接在结构钢筋上，也可采取用短钢筋将预埋件与结构钢筋焊接或绑扎等方法连接固定，但不得突出模板表面。预埋件位置偏差不应大于20mm。模板滑出预埋件后应及时清理表面，使其外露。（二）支承杆支承杆在安放时，应使相邻支承杆的接头互相错开，且在同一标高上的接头数量不超过25%。故对第一层插入千斤顶的支承杆，应加工为四种以上的不同长度，长度相差500mm以上，施工时按长度变化顺序排列。工具式支承杆的下端应套钢靴，非工具式支承杆的下端宜垫小钢板。支承杆上如有油污应及时清除干净。对采用平头对接、榫接或丝扣接头的非工具式支承杆，当千斤顶通过接头部位后，应及时对接头进行焊接加固。用于筒壁结构施工的非工具式支承杆，当千斤顶滑过后，应与横向钢筋点焊连接，焊点间距不宜大于500mm。当发生支承杆失稳，被千斤顶带起或弯曲等情况时，应立即进行加固处理。支承杆兼作结构受力钢筋时，其加固和接头处的焊接质量还应同时满足受力钢筋的有关要求。当支承杆穿过较高洞口或模板滑空时，应对支承杆进行加固。2.2爬模施工2.2.1爬模施工的基本原理和工艺爬模系包括液压爬架、模板和工作平台系统,如图3所示。其功能集自动爬升、模板支立、钢筋绑扎、混凝土浇注、预应力束，张拉、孔道压浆、施平台于一体,能安全、快速地完成桥塔施工,并提高施工质量。每节混凝土浇注高度为415m,混凝土分段如图4所示。2.2.2爬模工艺在滨州黄河公路大桥的应用国道205线滨州黄河公路大桥主桥长768m,孔跨布置为242m+2300m+242m,标准断面宽为3218m,为六跨连续PC箱梁三塔斜拉桥,桥型布置如图1所示。大桥采用双柱式索塔,上塔柱采用等截面圆端形截面,下塔柱逐渐过渡成圆形截面。为平衡斜拉索的水平分力,上塔柱斜拉索锚固区设置环向预应力束。中塔总高123125m,断面尺寸为8515m(长)318m(宽),长边壁厚112m,短边壁厚115m,边塔总高741778m,断面尺寸为510m(长)310m(宽)索塔施工是控制全桥工期的关键工程,也是技术和施工的难点。根据工程实际情况,索塔施工采用山东路桥公司自行研制的液压自升爬模体系,该体系具有劳动强度低、施工进度快、施工质量易于保证等特点。该套爬模系统主要包含了液压爬升系统和模板体系以及工作平台三大部分一，爬升系统包括预埋套筒、附墙悬挂件、自锁提升件、爬升导轨、液压千斤顶、油泵、爬架等。（1）预埋锚固件为提高混凝土表面质量,爬模锚固件采用锥形套筒,外接螺杆用锚固悬挂件,锥形套筒后接高强钢筋,锥形套筒预埋时固定在模板上,以保证其位置准确,安装水平偏差不超过10mm,垂直偏差不超过5mm。套筒可随施工节段连续周转,每套爬模共用24件预埋件,分为3层,每层8件。（2）附墙悬挂件附墙悬挂件用钢板焊接而成,由锥形套筒锚固在已浇注的混凝土上,用于固定爬轨和爬架。（3）爬升导轨用焊接H型钢,每根长715m,每套爬模使用8根,在爬轨上每隔适当间距开个方孔,做为自锁提升件的附着点。（4）千斤顶、油泵爬升液压千斤顶最大行程为60cm,最大顶升力为25t,每套爬模配置8台千斤顶,2台油泵,1个操作控制箱,1人负责操作。（5）爬架每片爬架由2根H型钢和4根槽钢做为主桁,用10#槽钢连接而成,各杆件之间均用螺栓连接,以方便拆卸和周转使用。二，模板系统（1）外模体系外模面板采用芬兰产18mm维莎板,背面用木工字梁,以减轻自重,增大模板刚度,外侧横向用槽钢做背带,竖向用H型钢连成一体,模板背面用4根可调式螺旋丝杆支撑,垂直方向用2根螺杆调节,模板底端设置滑道,可做水平方向运动。外模又分平面和圆弧面两部分,中塔平面模板外型尺寸为4175m8m,圆弧面尺寸为4175m318m。脱模后将外模水平外移50cm,表面清理干净后,随爬架整体上升。（2）内模安装内模因斜拉索锚块位置及尺寸变化较大,采用分段制作安装,内模面板用竹胶合板,用方木做支撑架。三，工作平台本系统共设置5层工作平台,如图3所示。自上而下分别为2号、1号、0号、-1号、-2号。2号、1号平台用于钢筋绑扎和混凝土浇注,0号平台用于模板调整操作及物品摆放,-1号为爬升操作平台,用于安放液压设备,兼做人行通道,-2号平台用于索塔环向预应力穿束、张拉、压浆、封锚及混凝土养护。为方便斜拉索锚固区环向预应力束的张拉、压浆及混凝土养护工作,-2号做成可升降平台,调节高度为1158m。工作平台用槽钢做桁架,上铺木板,平台栏杆采用薄壁钢管,外挂安全网。同一层的平台相互连通,护栏以内的平面范围内不留孔隙,以防物品坠落,上下层平台设置人行扶梯,供人员通行,上下相邻两个扶梯之间位置错开,以增加人员上下通行时的安全。2.3提升模板以及其它模板2.3.1提升模板的基本原理无支架提升模板施工原理是利用墩身主钢筋格构化后,形成具有支承力的格构柱来悬挂提升工作平台,依靠工作平台从事钢筋安装、焊接、立模和混凝土浇注,随着墩身钢筋骨架的接高,逐节提升工作平台,完成每次预定高度的墩身混凝土浇注任务,如此反复循环至墩顶,在最后一节预留孔洞,设置牛腿,转换支承并利用工作平台完成上部箱梁0#块的施工。2.3.2提升模板在济源大峪河桥中的应用由河南省交通公路工程局三处承建的济源大峪河桥,其桥型结构为60+90+60连续刚构,下部1#、2#桥墩墩高46m,墩身上部30.9m为双墙薄壁墩,下部为箱型墩15.1m,混凝土扩大基础。墩身施工采用无支架提升模板施工。实践证明该方案是成功的,并取得了较大的经济效益,现介绍如下:1施工原理及设计依据无支架提升模板施工原理是利用墩身主钢筋格构化后,形成具有支承力的格构柱来悬挂提升工作平台,依靠工作平台从事钢筋安装、焊接、立模和混凝土浇注,随着墩身钢筋骨架的接高,逐节提升工作平台,完成每次预定高度的墩身混凝土浇注任务,如此反复循环至墩顶,在最后一节预留孔洞,设置牛腿,转换支承并利用工作平台完成上部箱梁0#块的施工。墩身钢筋的主筋为525和520两种,在钢筋骨架没有形成结构前支承力很小,无法支承重达30t重的施工平台及施工荷载,故必须进行构造上的处理,其原理是将箱型墩壁内层和外层主钢筋用加强箍筋和斜向剪力筋焊接成格构柱,每60cm设一道箍筋,在箍筋之间的主筋上焊接斜向剪力钢筋(518)形成格构柱。结构受力验算是根据钢结构格构柱偏心受压柱原理进行计算的,并仅考虑主筋受力,计算出容许换算长细比，计算应力,局部稳定是取一根角筋,按一端固定,一端自由的轴心受压杆件计算,斜向剪力钢筋按缀条柱构造要求设置,在墩壁的4个角用主钢筋组成4个格构柱,形成格构柱的4根角筋按缀条柱计算受力明确,较符合实际(图1)。2基本构造（1）工作平台工作平台是提升模板施工的主体结构,用便于装折的万能杆件拼装而成,依靠它提升施工用各种材料,绑扎焊接钢筋,提升安装模板、浇注混凝土及提升操作,在平台上设有提升井架及提升设备,能担负材料及混凝土的垂直运输,平台的提升井架上安装一根18#工字钢的横梁,横梁上安装一台3t电动葫芦,用它将提升上来的混凝土横移至中间平台上进行混凝土浇注。（2）提升系统该系统分为三个组成部分(图2):夹紧器,是由212槽钢组成,夹住墩身主筋并用螺栓紧固;扁担梁,用220槽钢组成,将扁担梁安放在夹紧器上,用螺栓联接紧固,扁提梁为主要承力构件;手动葫芦,用手动葫芦将工作平台悬挂于扁提梁上,一个墩身施工提升系统用手动葫芦(10t)8个,在提升平台时交替使用。3垂直运输系统垂直运输是在工作平台上用万能杆件拼装井字架作为提升架,提升设备采用3t电动卷扬机、滑车。4模板选用4mm钢板加工成2.54及2.55m规格的定型钢模板拼装组合而成,模板之间用螺栓联接。5导向系统工作平台在提升操作时,因为4个手动葫芦有时会产生不同步而引起工作平台倾斜,另一个由于施工荷载的偏斜而引起工作平台倾斜,为了防止平台倾斜,因此在平台底部墩身四周安装可调限位顶紧器,在平台提升时将顶紧器螺杆退出,当施工操作时将顶紧器螺杆顶紧,以此来稳固平台防止晃动。第一章高空作业平台的设计1.平台设计1.1平台的结构组成本爬模采用内爬外挂式，分离模板，整体双臂双钓钩塔吊，液压爬升式爬模。其主要部件有：网架主工作平台；双悬臂双钓钩塔吊，内外套架，内爬支脚机构，外挂L型支架，液压顶升及控制系统，模板及支撑系统以及配电设备等，如下图所示（1）网架工作平台它是整个爬模设备的工作平台，采用空间网架式结构。其上面安装中心塔吊，下面安装顶升爬架，四周安装L型支架，中间安装各种操纵控制和配电设备。它主要是承担上面塔吊的重量和吊料时变冲力，下面液压缸通过外套架的顶升力，四周L型支架的支撑反力。整个网架结构构件采用万能角铁杆件和几种联板用的螺栓连接形式，组装拆卸也简单方便。（2）中心塔吊该结构连接在网架平台中心处，随着整个爬模的上升而一起上升。采用双悬臂双吊钩形式可以减少配重，可以双向上料并旋转。上料方便，效率较高，具有一般塔吊的性能。（3）L型支架上部连接于网架平台四周，下部与已经凝固的墩壁相连，可以增加爬模的整体稳定性，并可以做为浇注墩冒的脚手假，起结构采用工字型刚杆件和连接板拼接，拼接方便。（4）内外套架他是整个爬升机构的顶升传力机构，爬模的上升就是内外套架之间的相对运动而不断爬升。为了保证其平稳性，在内外套架间设置有导向轮，导轮采用306轴承，调整方便，滚动自如。（5）内爬支脚机构即上下爬架，是整体爬模设备的提升动力，依靠上下爬架的交替上升。爬架采用箱型结构，受力状态好，而且可以调整出不同的截面，操作比较方便。（6）液压顶升机构是整个爬模结构的动力设备，采用单泵，双油缸并联，定量系统。体积小，重量轻，结构紧凑，起升平稳。既可以实现提升作业，又可以将整个内外套架，内爬腿沿内壁逐级爬下，以便在墩底瓦解，方便施工，安全可靠，省事省力。（7）模板体系一般采用专用大模板，以充分展现爬模的优越性，加快支拆速度，提高墩身表面混凝土的质量。1.2工作原理高空立柱爬模是以已经浇固的混凝土立柱部分为承力主体,爬升假以及爬升架机构的上下结构和液压顶升系统为结构主体,油缸的活塞和缸体分别连接爬架的上下两个部分,上爬架与外套架连接,而外套架又与网架和工作平台相连,支撑整个平台结构.通过油缸活塞杆与缸体间的一个固定一个上升,上下爬架间也是一个固定,一个相对运动,从而实现上爬架与外套架,下爬架与内爬架交替上升,从而可以实现爬模整体结构的上升,就位和校正等工序.内爬支脚机构的上下爬架与墩壁的支点方式原设计在内壁直线部位每隔1.5m留设四个爬窝,爬架上的爬靴支撑在爬窝内,达到支撑整体结构;或在爬窝的位置上预埋穿墙螺栓,然后在其上连接支撑托架,上下爬架的爬靴支在托架上,以此为支撑点向上爬升.1.3主要技术性能和参数使用范围：30100m高的圆形，圆锥形，矩形，方形空心墩，筒仓，水塔，电视塔等建筑物。模板节高：1.53m爬升步距：1.01.5m爬模靴座尺寸：200*200m爬升靴座混凝土强度：10MPa爬靴数量：4*2（一次）爬升速度：15cm/min设备自重：300kN(不含模板和脚手架)钓钩自重：10kN吊料起升速度：30m/min回转速度：0.8r.p.m小车水平牵引速度：30m/min爬脚油缸工作压力：16MPa油缸的最大行程：1.6m油缸个数：2爬腿伸缩范围：23004700m设备的最大高度：21.14m顶升油缸的直径：160mm模板：根据工程的要求确定2.平台中各主要零部件的设计和计算该工作平台包含了大量的塔式起重机的标准零件和非标准零件，由于时间有限，本人主要负责平台上部的设计和计算，主要是吊钩，钢丝绳下部主架体即内外提升爬架，以及，而上部的主要零件由同组的张炎同学负责设计2.1钢丝绳的选取和计算2.1.1由于该爬模体系中，钢丝绳主要是用来运送混凝土。所以要求其抗腐蚀性要好，因此选用镀锌钢丝绳2.1.2钢丝绳的直径可以由钢丝绳的最大工作静拉力来确定。SCd式中：d-钢丝绳的最小直径mmS-钢丝绳的最大静工作拉力S=10kNC-选择系数而bKnC式中：n-最小安全系数查表取n=3.5Kb-实验系数查机械设计手册取为Kb=0.359-钢丝绳的公称抗拉强度根据该设备的工作等级取=1550MPab代入上式得C=0.09315039.再代入原式得d=0.093=22.5mm所以取钢丝绳的直径为22.5mm2.2滑轮的选择和设计由于该体系中的滑轮只用来运输混凝土，其工作载荷较低，所以可以选用铸造滑轮，其尺寸和工艺性见零件图。2.3吊钩的设计与计算（1）材料前面已经说到了该套设备的吊重为10kN(1t)起重量较小，可以使用DG20Mn锻造（2）计算1）吊钩的主要尺寸是由钩孔的直径来确定的。钩孔直径单钩D(mm)pC)350(式中：Cp-额定起重量（t）在此系统中Cp=1(t)代入上式D=35mm而其它尺寸比例如下：h/D2.10SD75.hl)(1.02具体尺寸请参看零件图1）吊钩尾部螺纹直径的确定d1Q24式中：Q-起重载荷10kN-起重载荷系数，根据系统的工作条件，查2机械设计手册取=0.72-所选材料的许用应力而=n=4ns查机械设计手册得DG20Mn的=340s代入得=MPa85430所以d124.17.由于工作载荷较小，所以不需要进行强度的校核。2.4回转机构的选择和计算（1）计算回转阻力矩可以用经验公式风斜摩回M式中：-回转支承的摩擦阻力摩而=0.02摩额-回转机构的额定回转力矩取为40tm额所以=0.0240=0.8tm摩M-考虑到塔机不可能完全铅直，所产生的力矩，但本套体系中塔机架斜体呈对称分布，左右抵消，可以不做考虑了-侧向风荷力矩风根据经验公式平风重风臂风风MM=10tm2.5tm=3.5tm臂风重风平风所以10+2.5-3.5=9tm风所以风阻力是回转阻力中起主要作用的因素，但是在机构的计算中往往要对其加上风力系数，以降低电机的功率，从而降低成本于是有风摩回MM)7.06(所以tm2.98.阻(2)驱动电机的功率计算驱动电机的功率主要由回转阻力和回转速度两个因素确定）（回阻静75/nN一般取0.60.8r/min回n-传动的总效率通常取0.80.85以kgm为单位阻M代入到公式中去得（6.2）=4.92kW静N82.0975/6.10）2.5内外套架的造型和设计外套架具体结构见右图所示，采用标准节，横截面为方型与上部工作平台之间的联结为盖板螺栓联结，螺栓受剪，才用普通碳素结构钢制作。而由于该塔机属于轻型塔机，而且结构主体由角钢焊制而成，所以采用如图所示的布置方式2.4起重部分主要工作机构的设计和计算（主要设计回转机构）2.4.1回转机构的选择和计算（1）计算回转阻力矩可以用经验公式风斜摩回M式中：-回转支承的摩擦阻力摩而=0.02摩额-回转机构的额定回转力矩取为40tm额所以=0.0240=0.8tm摩M-考虑到塔机不可能完全铅直，所产生的力矩，但本套体系中塔机架斜体呈对称分布，左右抵消，可以不做考虑了-侧向风荷力矩风根据经验公式平风重风臂风风MM=10tm2.5tm=3.5tm臂风重风平风所以10+2.5-3.5=9tm风所以风阻力是回转阻力中起主要作用的因素，但是在机构的计算中往往要对其加上风力系数，以降低电机的功率，从而降低成本于是有风摩回MM)7.06(所以tm2.98.阻(2)驱动电机的功率计算驱动电机的功率主要由回转阻力和回转速度两个因素确定）（回阻静75/nN一般取0.60.8r/min回n-传动的总效率通常取0.80.85以kgm为单位阻M代入到公式中去得（6.2）=4.92kW静N82.0975/6.10）3.爬模的施工工艺3.1工作平台的组装本工作平台可以在地面上组装成几大件，利用辅助设备在已经浇注好的基柱上来进行组拼；也可以利用单构件直接在基础段上进行组拼。其流程如右图所示3.2爬升工艺根据本套爬模的特点，模板配置两层大楼板或组合钢模，按一循环一模板的施工。每当上一节模板灌注完毕，经过10h左右时间的养生，开始爬升，爬升结束后开始拆下第一节的模板，同时进行钢筋捆扎，并把拆下的模板立于上节模板之上，在进行混凝土灌注，养生，平台爬升等工序。如此往复循环，直至浇注完整个墩身。3.3钢筋捆扎按照桥墩的设计图纸，要求布置墩身护壁钢筋，钢筋接长在前次混凝土顶面1.6m的范围内，大于1.6m的暂时不接长，每次接长3m左右，在竖直钢筋的接长过程中，不得损坏内外模板并要注意预埋穿墙螺栓和套筒的位置。3.4模板安装（1）外侧模安装在每个侧面模板上下缘标出模板中心点,外侧模安装就位时使模板中心线与塔柱中心线对齐,外侧模用导链平移,垂直度靠侧面的调节螺杆和下部的螺旋调节。为防止混凝土浇注时漏浆,在模板接缝处贴一层海绵条,在模板下缘与塔柱接缝处用原子灰封堵。（2）内模安装根据截面变化,内模分段加工,在塔柱内侧预埋支撑件,搭设支撑平台,内模分片座落于内侧平台上,安装就位后,用支撑杆加固。3.5混凝土浇注与养护混凝土由拌和站集中拌和,罐车运输,混凝土输送泵浇注。输送泵管附着在塔吊上,上接三通管,通过塔吊上悬挂的移动人行通道引向左右两塔,前端接胶皮软管,与串筒连接。混凝土浇注时间控制在4h左右。混凝土浇注完毕后,上表面用麻布片覆盖,均匀洒水以保混凝土表面湿润。拆模后对侧面混凝土用喷雾器均匀洒水养护,保持混凝土表面湿润但不形成水流,以免污染塔身。3.6墩冒施工当爬模网架主工作平台的下平面高于墩顶设计标高30m时停止爬升。爬模灌筑墩身施工至墩空心段顶标高时停止浇注，并在墩壁的适当的位置预埋穿墙螺栓；然后将内模删除，并把L型外挂支架顶部的杆件连接在预埋螺栓上，以此为基础来搭设墩冒的外模板。对于墩身内部，可以将内爬升架与网架平台分开，内爬升机构下爬12节，然后拆除吊运至墩底。为了保证爬模整体结构的平稳性，也不可拆开内爬井架与网架平台之间的连接，而将内爬井架的外套架的一节杆件嵌入桥墩冒里，并利用空心墩顶端内爬井结构以及墩壁内的预埋螺栓支设实墩底模，仍然利用爬模本身的塔吊来完成墩顶实心段以及墩帽的施工。2.7爬模的拆卸拆卸程序如下图所示3.经济效益分析目前在桥梁施工中还没有自行研制的同类型的高塔施工设备,如全套从国外引进同类型的爬模体系,按滨州黄河大桥的结构形式推算,一套价格约为人民币400万元,而目前我部自行研制、加工的爬模每套费用为50万元,工程完成后除模板面板需更换外,其余部分均可重复利用,施工成本大大降低。本液压自升爬模一个施工周期为5d左右,体系爬升时间一般为4060min,不需占用塔吊和其他设备。本套体系依靠自身的液压系统整体爬升,工作平台整体随着上升,始终为施工人员提供一个封闭、安全的操作空间,提高了高塔施工的安全性由于爬模的架体是附着在已浇好的砼柱上的,爬升也是靠自身的动力系统、模架和模板相互攀升的,因此无需再搭设脚手架和满堂支架来进行模板施工和钢筋、骨架、预应力筋等的施工。又由于爬架设有4个操作层(见图1),无需搭设工作平台等。南京二桥如果使用满堂脚手架得花上1000t以上的钢管支架,还需要大量的人工搭设和消耗大量的时间。因此,采用爬模施工后,施工工序大大简化,省去了大量重复搭设脚手架平台与模板落地吊装的时间,大大加快了施工速度。第三章提升和爬升动力装置的设计1.液压系统的设计1.1液压系统所要完成的任务该液压系统所要完成的任务就是要提升自重为300kN的爬模的整体结构，而且要包含顶升和提升两个过程，所以需要选用双作用液压缸，由于系统需要一次换向所以选用一个简单的电磁式三位四通换向阀就可以满足要求了。1.2拟订液压系统的油路图1.3选择和计算液压元件1.3.1液压缸的计算（1）计算液压缸的总机械载荷按照机构的工作状况，系统在工作时的受力如图所示F=F惯+F工+F封+F回+F摩(3-1)F工按工作要求是300kNF惯活塞上所受到的惯性力F封密封阻力F摩导轨的摩擦力F回回油背压从而形成的阻力1）惯性力的计算F惯=(3-2)Ggvt其中G-液压缸的外加载荷，按设计为300kNg-重力加速度，取9.81m/s2v-速度的变化量，顶升时，v=15cm/min=0.0025m/st-启动或制动的时间，一般为0.01-0.5s取t=0.2s将各个数据代入到式(3-2)中有F惯=Ggvt307829.1m/sN0.25/s2）F封的计算按此公式F封=p摩A工（3-3）p摩液压缸空载时所受到的摩擦力，查表取p摩=0.2MPaA工进油工作有效面积，初定为200cm2启动时F封=0.21060.02=4000(N)运动时F封=0.21060.0250%=200（N）3)F摩的计算由于运动是只在上下爬架之间产生摩擦，而其间由于安装了导轮，所以摩擦力很小，可以忽略不计。4）F回的计算背油回压所形成的压力按此公式计算F回=P出A2(3-4)式中P出回油背压，一般为0.3-0.5MPa,取回油背压P出=0.3MPaA2活塞杆的有效面积，根据已经估算好的活塞杆的面积设计差动比为2，则可以估计为A2=100cm2将各个数值代入到式（3-4）中F回=P出A2=0.3MPa0.01=3000(N)所以活塞上的总的机械载荷F=F惯+F工+F封+F回+F摩=300000+382+4000+3000=307382（N）（2）确定液压缸的结构尺寸和工作压力根据经验数据取工作压力P工=16MPa液压缸的有效工作面积A1=192.138cm2PF603782活塞直径D=156.4(mm)14.9因为差动比为1：2所以活塞杆的直径d=0.7D=0.7156.4=109.18（mm）按照标准取d=100(mm)D=160(mm)则工作压力为P工=15.29MPa2416.0378所以取P工=16MPa1.3.2液压泵的计算（1）确定泵的实际工作压力PBPB=P工+P总式中P工-之间选定为16MPaP总-P沿程+P局部因为所选的液压回路并没有任何流量控制阀所以压力损失很小，可以忽略不计。所以PB就是16MPa（2）确定泵的流量qB=Kqmax式中K-泄漏系数，取1.1qmax-顶升时所需要的最大流量qmax的计算过程如下qmax=A1v=0.0025=3.01L/min46.02然后代入上式得qB=1.13.01=3.31(L/min)按压力16MPa,流量为3.31L/min,则需要选择CBF型号的液压泵，选择CBF-E10其效率为82%（3）确定液压泵电机的功率P=4.31(kW)60泵泵qp82.713按次功率选取，按次功率选取，Y132M-4型电机，额定功率为7.5kW,同步转速1500r/min,实际转速1440r/min,效率87%，质量81kg,B3安装形式1.3.3选择控制元件方向阀按P=16MPa,q=3.31L/min,选取3WE5A6.2/AW220-50Z4和WE5E6.2/AW220-50Z4换向阀的结构如图所示溢流阀根据压力和流量选择YF-B10K平衡阀选择FD12PA101.3.4选择油管几其它设备（1）滤油器由于系统中液压元件比较少，只有换向阀，所以只需要在吸油路安装滤油器就可了。选择YLX-4080。（2）油箱由于该系统压力比较高，而流量比较小，所以选择油箱容量为流量的6倍，则V=6q=613.72=79.62（L）（3）油管1)油管类型根据系统的压力和工作环境，选用高压橡胶软管，可以满足压力要求，又有较好的弯曲性。所选油管的结构如图所示2）油管计算油管的内径按下列公式计算d=2vQ式中Q-通过油管的流量v-油管的允许流速，根据相关的设计手册选取，吸油管取1.2m/s;压油管取5m/s;回油管取2.0m/s将数字代入到公式中得d=2=15.32mm2.173d=2=7.58mm5d=2=11.87mm27.13根据液压设计手册来选择油管的型号吸油管：16-110压油管：8-170回油管：13-1401.3.5液压油的选择根据工作环境和问地选择11气缸油（HG-11）,运动黏度为9-132.液压系统的性能验算2.1液压缸的设计与计算前面已经选定了双作用单活塞式液压缸，内径和活塞杆的直径为D=160mm,d=100mm.其安装采用双铰接式其具体结构见零件图2.2液压缸性能参数的计算2.2.1液压缸的输出力（1）液压缸的压力F1=p1AA103式中F1-液压缸推力p1-工作压力16MPaA1-活塞的作用面积Aa=D2=0.162=0.02m24将各式的数值带如到式（3-9）中得F1=160.02103=320kN（2）液压缸的拉力F2=p2A2103式中F2-液压缸拉力p2-工作压力16MPaA2-活塞的作用面积A2=(D2-d2)=(0.162-0.102)=0.012m244各式代入式（3-10）得F2=192kN2.2液压缸的性能参数的计算2.2.1液压缸的输出速度（1）液压缸的外伸速度v1=60(3-11)AQ式中v1-活塞的外伸速度m/minQ-进入液压缸的流量0.05510-3m3/minA1-活塞的作用面积0.020m2将各数字代入式（3-11）中得v1=60=0.165m/min02.53（2）液压缸的缩入速度v2=60（3-12）AQ式中v1-活塞的外伸速度m/minQ-进入或流出液压缸的流量0.05510-3m3/minA1-活塞的作用面积0.012m2v1=60=0.275m/min02.532.2.2液压缸的作用时间液压缸的作用时间为：t=(3-14)QAVs式中t-液压缸的作用时间sV-液压缸的容积m3A-活塞的作用面积m2活塞伸出时A=0.02活塞缩入时A=0.012s-液压缸行程1.6mQ-流入或流出液压缸的流量0.05510-3m3/min将各数字代入式（3-14）中得活塞杆伸出时t=581.82s3105.62活塞杆缩入时t=349.09s3.2.2.3液压缸的储量液压缸的储油量V为：V=As(3-15)式中V-液压缸的储油量m3A-液压缸的作用面积0.02m2s-液压缸的行程1.6m将各数字代入式（3-15）得V=0.021.6=0.032m22.3液压缸各主要零部件的设计2.3.1缸筒（1）缸筒结构选择螺纹联结，结构紧凑，重量轻，但是拆装需要专业的工具，外径加工时要求保证内外径同心。（2）缸筒材料根据工作压力选择35无缝钢管，其力学性能如下表所示（MPa）b(MPa)s(MPa)s54032017（3）港筒的计算1）缸筒内径在前面的计算中已经得出，D=160mm。2）缸筒壁厚的计算根据系统的工作压力查询工程机械用液压缸外径系列可以确定液压缸的外径为194mm,则壁厚。m17260943）缸底厚度的计算缸底的强度可按如下公式进行计算，则h=0.433D(3-17)yp式中h缸底厚度（m）D液压缸内径0.16m缸底材料许用应力，MPaMPanb10854试验压力，取为1.5P=24MPayP将各值代入公式3-17得h=0.433m47.26108.4)缸筒螺纹连接处的强度计算5)如图为螺纹联结的缸筒，根据国家标准选取螺纹副公称直径D,d=180，螺距p=6,中径D2或d2=176.103,小径D1或d1=173.505，旋合长度N=40。螺纹收尾I=10l螺纹连接处的拉应力（N/mm2）6210)(4DdKF螺纹连接处的剪切应力(N/mm2)6310)(2.合成应力n=(3-20)p2许用应力0/sp式F-缸筒所能承受的最大推力3.2N510D-缸筒内径0.16mD0-螺纹外径0.180mD1-螺纹底径0.173505mK-螺纹的拧紧系数取K=1.2K1螺纹的摩擦系数取K1=0.12-缸体材料的屈服极限320N/mm2sn0-安全系数，取n0=2.0将各值代入公式得拉应力)/(5.18)061735.(422625mN剪应力)/(79.361)6.01735.(20823许用应力)/(/2mNp合成应力pn87.159.365.108225）缸筒制造加工要求a.缸筒内径D采用H9级配合，表面粗糙度Ra的值为0.32m,都需要进行研磨。b.热处理：调质，硬度HB245c.圆筒内径D的圆度、圆柱度不大于内径公差之半c.缸筒的直线度公差在500m长度上为0.03mme.缸筒端面T对内径的垂直度在直径在100mm上为0.04。2.3.2活塞（1）结构形式根据工作条件选定活塞与液压缸之间采用结构为组合式活塞。（2）活塞与活塞杆之间的联结根据活塞的工作条件确定活塞与活塞杆之间的连接为螺母型1）选取螺纹参数如图所示公称直径D、d=85螺距p=6中径D2或者d2=81.103小径D1或者d1=78.505旋合长度N=65mm退刀槽b窄的=8.0退刀槽r=0.5p退刀槽d3=d-8.3倒角C=52)选取螺母的参数如图所示螺纹规格D=M856dw=100.1mme=109.79mmm=65mmn=7.0mms=104mmw=56mm开口销=6.363螺母的材料选取15MnVB,6级加工精度（3）密封根据工作条件，采用O型密封结构如图所示（4）材料选用HT300（5）尺寸及其加工的公差活塞的宽度取位外径的0.8倍，则B=0.8160128。活塞外径的配合选用f9,外径对内孔的同轴度公差为0.04mm/100mm,外表面圆度和圆柱度不大于外径公差的一半，表面粗糙度Ra的值为0.32m.2.3.3活塞杆（1）结构内端采用螺母联结，外端采用原形耳环联结，其结构如图所示MR1=CD=60mm,EW=140mm.（2）材料与技术要求45#调质，其力学性能如下表所示（MPa）bMPas%s表面处理60034013镀铬20-30m（3）活塞杆的计算1）活塞杆的直径前面已经算出了活塞杆的直径为100mm2）活塞杆的强度计算由于活塞杆的工作的时候只受到轴向力的作用，所以只需要对其进行拉伸强度的校核（MPa）pdF62104对危险截面进行的强度计算，所塞的危险截面在螺纹的退刀槽处，危险截面处的合成应力应该满足：)(108.62MPadFpn式中F-活塞杆的作用力d-活塞杆的直径0.10m-材料的许用应力，对于调质中碳刚，=400MPappF2-活塞杆的拉力1.92105ND2-危险截面的直径0.076mm将各值代入公式3-21，3-22得pnMPa)(74.01.043625pn)(83.5976.98.625所以设计的活塞杆可以满足强度要求。（4）活塞杆的技术要求安装活塞杆的轴径与外圆的同轴度公差取为0.01mm；安装活塞杆的轴肩端面与活塞杆的轴线的垂直度公差取为0.04mm/100mm;活塞杆的外圆粗糙度Ra的值取0.3m,为了提高耐磨性和防腐蚀性，活塞杆表面进行镀铬处理，镀层的厚度为0.04m,并进行抛光和磨削加工。1）活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB。2）活塞杆d和d1的圆度公差，按9级精度选取。3）活塞杆d的圆度公差按8级精度选取。4）活塞杆d的径向跳动公差值为0.01mm。5）端面T的垂直度公差值，按7级精度选取。6）活塞杆上的螺纹按6级精度加工；7）活塞杆的上下工作表面的粗糙度为mRa63.02.3.4活塞杆的导向套，密封和防尘（1）结构选用轴套式导向结构，其结构形式如图3-9所示：（2）导向套的材料这里选择摩擦系数较小、耐磨性能好的青铜作为导向套的材料。（3）导向套长度的确定1）导向套长度的确定导向套的主要尺寸式支承长度，通常可采用两段导向段，每段约为d/3，取32mm,两段中线间距离为2d/3，取64mm。2）最小导向长度导向长度过短，将式缸因为配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度，一般缸的最小导向长度应满足：H)(16.02.6120mDS根据第一步进行的尺寸培植，套的长度为96mm,而活塞的宽度B=128mm,则导向套的尺寸配置非常合理。3）加工要求导向套外圆与缸筒内孔的配合为H8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合为H9/f9。外圆与内孔的同轴度公差为0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半，内孔的环形油槽和直流槽要浅而宽，以保证良好的润滑。2.3.5排气阀为使液压缸运动稳定，在新装上液压缸之后，必须将缸内的空气排出，排气的方法之一是使液压缸反复运动，直到运动平稳。但更可靠的方法是在液压缸上设置排气塞（排气阀），排气塞的位置一般放在液压缸的端部，双作用液压缸则应设置两个排气塞。由于本该液压缸为双作用液压缸，所以必须设置两个排气阀，排气阀选用排气阀M16，其结构如图3-10所示。这种阀的阀体和阀针是两个不同的零件，拧松阀体后，锥阀在压力的作用下脱离密封面而排除空气。阀体材料采用45号碳素钢，针阀用不锈钢3Cr13，锥部热处理硬度为38。HRC4所选用的排气阀的结构如图，其尺寸如下表：dcd1d2Dl1l2l3d3L1Sd4l4l5l2tM16611619.6932463117108.5348232.3.6油口油口包括油口孔和油口连接，这里将进出油口均布置在缸筒上。（1）油口直径的计算液压缸油口直径应根据活塞最高运动速度和出油口的速度确定0013.vDd式中液压缸油口直径0D液压缸内径0.16mv液压缸最大输出速度0.15m/min油口液流速度1.2m/s0将各值代入公式得md35.72.106.30可见，只要满足油口直径大于7.35即可保证液压缸正常工作的运动速度。（2）油口的螺纹联结查表选取为EC：M42，EE：25mm。22.3.7密封件，防尘圈的选用根据工作环境查询相关手册查出密封件、密封圈（1）密封件的选用活塞与活塞杆之间、缸盖与活塞杆之间、导向套与活塞杆之间均采用O形密封圈。1）O形橡胶圈的选用O形橡胶圈的尺寸参数如图所示，根据液压缸结构的需要，选取以下几种规格的橡胶圈：a.缸盖与缸体之间选用160GB3452.1-92,需要1个。G30.5md17.2尺寸公差如下：缸筒外圆：0.090沟槽槽底直径：0-0.07O形槽沟槽宽度：+0.250b.导向套与活塞杆之间选用100GB3452.1-92,需2两个。G30.5md30.512尺寸公差如下：沟槽槽底直径：+0.090O形圈沟槽宽度+0.250c.活塞与缸筒之间选用160GB3452.1-92,需要3个。G30.5md30.5162尺寸公差如下：沟槽槽底直径：0-0.07O形圈沟槽宽度：+0.250d.活塞与活塞杆之间选用95.05.30GGB3452.1-92，需要1个。md30.5162尺寸公差如下：沟
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