悬支式钢桁架滑模平台在施工筒仓顶板中的应用.doc

悬支式钢桁架滑模平台在施工筒仓顶板中的应用资讯类型：科技前沿 加入时间：2009年8月12日15:59 悬支式钢桁架滑模平台在施工筒仓顶板中的应用 秦剑,华锦耀 QIN Jian, HUA Jin-yao (华丰建设股份有限公司,浙江杭州310014) 摘要:混凝土筒仓属高耸结构,仓壁滑模施工到顶后,利用滑模的悬支式钢桁架操作平台搭设筒仓顶板的模板支架是项新技术,在此叙述了该技术的工艺原理、平台的构造设计、施工工艺流程及操作要点。 关键词:悬支式钢桁架;滑模平台;筒仓顶板;施工应用 中图分类号:TU375. 5文献标识码:B文章编号:1008-3707(2009)06-0049-04 滑动模板装置广泛地应用于钢筋混凝土筒仓结构,滑模装置主要由模板系统、操作平台系统和液压提升系统等三部分组成。模板系统包括模板、围檩、收分变径装置等,是用来成型筒仓结构混凝土侧壁的一套装置;操作平台系统包括内外桁架式操作平台、吊架等,是运输浇捣混凝土、绑扎钢筋、堆放材料与工具、设备及施工人员进行滑升模板施工的操作场所;液压提升系统包括支承杆(埋设于仓壁中)、千斤顶和提升架、液压提升操作装置等,是滑升的动力设备。筒仓结构施工中往往采用塔式起重机作为材料和机具的运输机械。筒仓顶板大部分离地高度40m左右或更高,筒仓顶板施工大部分采用落地式型钢支撑架,或在仓壁上埋设预埋铁,安装下撑式型钢悬挑架,再在其上搭设扣件式钢管支模架,费用很高,施工难度大,且工期较长,施工安全度不容易保证。而利用滑模装置内桁架式操作平台搭设高空筒仓顶板的模板支架,则可取得事半功倍的效果。 1工艺原理 1. 1荷载传递途径 利用筒仓滑模装置的内操作平台悬支式钢桁架作为筒仓顶板模板支架的基底,承受筒仓顶板的恒活荷载。搭设筒仓顶板模板支架时,在钢桁架上安装型钢梁并铺设40厚木方,然后在其上搭设扣件式钢管模板支架(高度约3m),筒仓顶板的恒荷载和活荷载通过扣件式钢管模板支架传到40厚木方上,再通过型钢梁传到钢桁架上,钢桁架通过吊挂在仓壁内的斜拉索(杆)及预埋件,将荷载传到仓壁上,最后传给筒仓基础,见图1、图2。 1. 2悬支式钢桁架平台升降原理 滑模装置随着仓壁混凝土的施工,逐步滑升到仓壁顶(顶板梁底)的设计标高后,待混凝土达到一定强度即可降内平台至所需的标高(下降约3m,见图1),钢桁架的一端搁置于仓壁钢牛腿上,跨中用吊索锁定吊挂于仓壁上(见图3),即可搭设筒仓顶板的模板支架。 当筒仓顶板混凝土达到拆模强度后,拆除其模板支架,即可切割仓壁上的钢牛腿,利用顶板上的卷扬机装置下降悬支式钢桁架平台。 2悬支式钢桁架平台设计 2. 1钢桁架构造 钢桁架采用下撑平面式钢桁架,根据筒仓直径的大小,每只筒仓滑模装置的内操作平台悬支式钢桁架可取用1016榀,见图2。桁架高度可取单榀跨度的1/61/10左右。上、下弦杆和腹杆均用角钢制作,通过节点板焊接而成,杆件截面按文献1规定经计算取用。钢桁架的外端搁置于仓壁的钢牛腿上,钢牛腿焊于预埋铁;钢桁架的内端搁置于中心筒的牛腿上;钢桁架的上弦跨中用钢丝绳吊索吊挂于仓壁顶部的钢构架横梁上,钢桁架下降至设计标高后,此吊索的上吊点转换至仓壁顶部的预埋铁上。钢桁架上弦支承槽钢梁,槽钢梁与桁架上弦杆通过焊接或螺栓连接,槽钢梁兼作钢桁架的水平支撑。钢桁架平台构造见图3。 2. 2钢桁架计算 悬支式钢桁架为3跨4支点的超静定双榀式对称平台桁架结构,桁架自重可以均布荷载(也可简化为节点集中荷载)形式作用于上弦,槽钢梁以集中荷载形式作用于上弦节点。钢桁架的计算简图见图4。由于钢桁架沿径向呈辐射式布置,故槽钢梁传来的集中荷载呈现大小不一,应按实计算。 2. 3中心筒构造及作用 悬支式钢桁架滑模操作平台的中心设置钢质中心筒,中心筒直径约为800mm左右,高度约1 520mm,壁厚14mm,中心筒上下端用厚14mm的圆形钢板封闭。中心筒的四周上、下部呈辐射形焊接钢牛腿和竖肋板,钢牛腿用于搁置钢桁架,竖肋板通过吊杆连接于钢桁架的远端节点板,故中心筒四周的钢牛腿和竖肋板位置应与钢桁架相匹配。中心筒、钢桁架及拉杆等构件应在地面组装时焊接牢固。中心筒的构造见图3。中心筒有两个作用,一是支撑平台钢桁架传递荷载并将全部钢桁架连接为整体平台结构,使得操作兼支模的平台能稳定地整体升降;二是用于滑模装置升降中控制筒仓中心轴线位置,即通过铅垂线控制筒仓壁的垂直度。 2. 4钢构柱和横梁 钢构柱和横梁组成钢构架,设置于筒仓壁的顶面,通过仓壁中支撑杆和预埋铁固定于仓壁上。钢构柱可用型钢和缀条设计为四肢式或双肢式偏心受压构件;钢构柱上部设置两道型钢横梁,用以承载内外桁架式操作平台。全部钢桁架安装完成后,将内外桁架式操作平台的荷载由支承杆负荷转换至钢构架。钢构架的位置及数量应与悬支式钢桁架相匹配,其构造见图1。 3施工工艺流程 利用悬支式钢桁架滑模操作平台施工混凝土筒仓的工艺流程如下: 模板、钢桁架、钢构架制作测量放线仓壁支承杆安装钢筋绑扎仓壁组模安装滑模装置滑模装置调试仓壁混凝土浇筑滑升仓壁钢筋绑扎、混凝土浇筑、滑升循环预留预埋滑模完毕安装仓壁顶钢构架内外操作平台荷载的转换拆除仓壁模板和千斤顶降下内平台钢桁架与仓壁连接仓顶板模板支架搭设仓顶板模板安装仓顶板钢筋绑扎仓顶板混凝土浇捣混凝土养护安装卷扬机系统拆模及切割仓壁钢牛腿降落平台拆卸钢桁架。 4施工操作要点 4. 1安装支承杆和绑扎钢筋 作为爬升用的支承杆直径应不小于25mm,采用埋入混凝土内不再回收的25专用钢筋或钢管,按规范要求错开接头,每一水平截面的接头数不应超过总根数的25%,故第一节支承杆要有四种长度,即3. 0m、3. 5m、4. 0m、4. 5m四种,安装的支承杆要保证垂直,支承杆的接头要采用丝扣连接,连接长度约为30mm。 钢筋在现场加工成型后,按规格、长度、使用顺序分别编号堆放。钢筋(包括支承杆)利用塔吊吊运,重量不超过1 ,t只准吊到内操作平台上,分别对称式落放。首段钢筋绑扎,可在外模安装前进行,其后钢筋则需随模板的提升穿插进行(即浇筑混凝土时不绑扎钢筋,绑扎钢筋时不浇筑混凝土)。钢筋搭接长度要严格按图纸规定,筒仓滑模施工时的任何情况下,在混凝土面上至少要能见到已绑扎好的两道水平筋,为此规定提升架的横梁应高出滑模混凝土面0. 5m以上。 4. 2安装模板系统 内、外滑升模板采用1200 mm150(100) mm的组合钢模板,用螺栓固定在内、外型钢围圈上,通过用模板与围圈间的薄铁垫调整成上口小、下口大的梢口,上下梢口差为35mm或单面倾斜为模板高度的0. 2% 0. 4% (2. 44. 8mm),且模板面涂刷脱模剂以便出模。内、外围圈再用螺栓固定在沿筒壁圆周对称均匀布置的“开”字形提升架上。对群筒仓因筒仓与筒仓相切处的厚度约为440mm,故用宽腿距的“开”字架,并用双千斤顶。提升架沿环向间距约为1. 21. 3m。在辐射形内桁架上搁置槽钢并铺木板,形成内部操作平台。外桁架则用截面为三角桁架形式,外伸1. 0m,铺板后形成外环操作平台,见图1。 4. 3安装液压提升系统 液压提升系统由液压控制台、油管、阀门、千斤顶组成,经试验合格的起重量3. 5 t的YC35型穿心式液压千斤顶,在水平尺和线坠的检测下,用垫片找正,使其座在提升架下横梁上。油管要逐根吹通,连接件要擦净,软管弯曲段半径和距直线段的距离应符合规定。液压控制台(YHJ80型)在与油管、千斤顶相互连通后,应通电试运转,检查油泵转动方向是否正确,电铃信号是否灵敏,然后向各分支油管充油排气,将油路加压至15MPa持续5min,连续循环数遍,详细检查全部油路及千斤顶无渗漏为合格,最后将试运转、升压时间、回油时间等记录下来,设率定进油、回油时间,供之后操作用。支承杆根据文献2计算并符合足够的强度和稳定性,按提升架位置预埋后,将千斤顶穿入各自的支承杆,整个滑模提升装置即告安装完毕。 4. 4仓壁混凝土浇筑与滑升 混凝土浇筑应遵循“先内后外、先难后易、均匀布料、分层交圈”的原则。一般情况下,仓壁要连续浇筑,不允许留施工缝。如遇到特殊情况,应按规范留置并处理施工缝。浇筑混凝土要分层进行,每层厚为0.25m,浇筑混凝土的顶面应低于模板面50mm。 宜对称式变换浇筑起始点,便于保证出模混凝土强度的一致性。混凝土主要利用塔吊配合0. 8m3吊罐上料,先将装有混凝土的吊罐送到内操作平台上,再用人工均匀分送入模内或采用商品混凝土汽车泵输送进行浇捣。混凝土入模后,用插入式振捣器振实,振捣器应插入下层混凝土内,深度50mm左右,以利界面结合。在施工过程中,应特别注意预埋件的埋设,应事先计算预埋件并画出分布图,由专人埋设并及时消号。当埋件出模后要及时剔出表面明露。模板滑升应在混凝土初凝后强度达到0. 20. 4N/mm2方可进行。滑模上升速率视气温、混凝土的塌落度及其他因素而定,原则上要保证出模时混凝土不致坍塌或因混凝土附着模板过牢而带起裂缝,一般可按2 h滑升模板高度0. 25m计算,即上升 4. 5安装仓壁顶面钢构架、荷载转换并拆除仓壁模板和千斤顶再下降内平台 当仓壁滑模施工结束,即滑升至筒仓顶板的梁底标高,利用支承杆和仓壁顶面预埋铁焊接钢构柱并安装钢横梁,将内外操作平台的荷载由支承杆负荷转换至仓壁顶的钢构架,然后拆除仓壁的模板和穿心式千斤顶。仓壁顶层混凝土强度达到设计强度的75%后,利用钢构架及吊索、滑轮,将内桁架平台降至顶板面以下约3m高度,具体高度以现场钢管长度及工人方便操作为原则,见图1。再将钢桁架的外端搁置于仓壁预埋铁焊接的钢牛腿上,每榀钢桁架的上弦跨中节点板用吊索固定于仓壁顶部的预埋铁上,见图3。变换吊索上吊点应对称跳跃式进行。 4. 6搭设筒仓顶板的模板支架及施工混凝土梁板悬支式钢桁架下降并安装到位后,即可铺设槽钢梁和厚木板,在此平台上搭设扣件式钢管支架和梁板的模板,然后绑扎钢筋,运送并浇捣混凝土,及覆盖保温养护,均应按规范和设计要求及施工方案实施,严格控制施工活荷载。 4. 7筒仓顶板拆模及下降钢桁架平台 当筒仓顶板的混凝土强度按文献3规定达到100%设计强度时,即可进行拆模。工人通过筒仓顶板的预留上人孔到达钢桁架平台,拆模按照后支先拆、先支后拆的原则进行。拆除的模板及钢管通过顶板上的预留上人孔转移到仓顶板上,再通过塔吊吊至地面。模板及支撑架拆除后,即可进行下降平台工序。 下降平台程序及措施(下降平台剖面图见图5): (1)在筒仓顶板上安装4台卷扬机并选择准确的吊点,保持全部桁架8个吊点等距,并验算负荷的筒仓顶板的强度。 (2)按照顶板横梁的方向选择合适的距离固定好卷扬机,通过钢丝绳的预留孔应位于顶板横梁侧面的板上。 (3)按照选好的吊点安放好操作平台上8个U型卡环,穿好钢丝绳后用动滑轮钩住,卷扬机的钢丝绳与桁架平台的吊点滑轮要在同一垂直线上,见图5。 (4)同步启动卷扬机使一个吊点的两股钢丝绳用上劲,通过吊点控制操作平台稍微离开仓壁的钢牛腿埋件。 (5)工人从平台撤出,电焊工进入平台对称式切割仓壁上钢牛腿。 (6)所有埋件切割完毕并检查合格,工人全部撤离平台后,统一指挥4台卷扬机应同步放钢丝绳使平台平稳匀速地下降至地面,此时平台下方严禁站人。 4. 8其他措施 筒仓滑模施工时搭设外脚手架含施工人员上下的斜道,与仓壁拉结牢固。筒仓顶板结顶后,封闭预留孔洞,并按设计要求施工防水层及保护层等。 5结语 通过若干项筒仓工程施工实践表明,应用本施工技术获得成功。施工中应特别关注下列关键技术措施: (1)悬支式钢桁架操作平台的水平标高应一致,槽钢梁应与桁架上弦焊接或螺栓连接牢固,以保持桁架体系在升降中的整体性。 (2)仓壁滑模到顶,应待仓壁