论文部分内容阅读
【摘 要】 本文详细介绍了液压自爬模的结构组成和爬升原理，在进行建模验算时，各种工况下液压爬模的受力情况及参数取定，以及爬模在主塔施工中的优势等。
【关键词】 爬升原理 计算模型 高塔施工
1 压爬模定义及应用案例
随着我国桥梁技术的发展，塔身高度已向300米靠拢，随着塔身高度的增大，施工难度也越来越大，对支架、工期、安全、质量的要求也越来越高，主塔施工中常规的翻模和滑膜技术已不能满足要求，而采用液压自爬膜施工方案，很多问题都能引刃而解。（如图1）
液压自爬膜是一种能够自己爬升，模板和支架合二为一同步施工的结构体系。它具有结构简单、安装容易、操作方便、安全程度高、施工速度快、投入劳动力少等特点。目前已广泛应用在大型桥梁建设中，代表性工程有：苏通长江大桥、天兴洲公铁两用大桥、润扬长江大桥、泰州长江大桥、铜陵长江公铁两用大桥等。
2 液压爬模爬升原理及结构组成
液压自爬模的动力来源是本身自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使液压自爬模稳步向上爬升，液压自爬模在施工过程中无需其它起重设备，操作方便，爬升速度快，安全系数高。
液压自爬模分为模板系统、支架系统、埋件系统、液压系统四部分，如图1所示：
2.1 模板系统
模板采用木梁胶合板模板体系，采用胶合板、木工字梁与双槽钢背楞相结合。
2.2 埋件系统
主要由埋件板、高强螺杆、受力螺栓、垫圈和爬锥组成，其中受力螺栓、垫圈和爬锥可周转使用。
2.3 支架系统
主要由承重三角架、后移部分、中平台、吊平台、附墙承重装置、附墙撑、导轨和主背楞标准节组成。
2.4 液压系统
主要由液压泵站控制台、液压油缸、同步阀、液压胶管、液压阀和配电装置组成。
2.5 架体系统基本参数：
两个架体支承跨度：≤6米（相邻埋件之间距离）；
架体高度：15.8米（浇筑高度6米，不包括导轨）；
单榀机位自重：2.5吨；
平台宽度：①=1.5m，②③=1.2m，④=3m，⑤=2.8m，⑥=2.0m；
平台荷载限定：①≤3KN/m2，②③≤0.75KN/m2，④≤1.5KN/m2，⑤≤1.5KN/m2，⑥≤0.75KN/m2；
双缸同步误差：≤20mm；
爬升速度：4m/hour；
3 液压爬模施工计算模型建立
液压自爬模在施工前必须经过详细系统的计算，以此来确定面板的结构组成和架体的数量及间距。
3.1 面板的验算
面板与普通模板计算类似，主要验算木工梁、背带、拉杆的强度与挠度，验算模板整体挠度是否符合要求。计算面板时，取1米宽模板作为计算单元将荷载换算成线荷载，以木工梁做为支撑按三跨连续梁进行建模计算。验算木工梁时，以单根木工梁作为计算单元、将作用在木工梁范围内的荷载换算成线荷载，以背带为支撑按三跨连续梁进行计算。背带均可按照3跨连续梁。其中在计算模板整体挠度时，取面板、木工梁和背带挠度最大值累加并需将拉杆的延伸量计算在内。
3.2 架体的验算
在施工过程中，液压自爬模可分为四个状态：爬升前、爬升中、爬升后、混凝土浇筑时，其中爬升前和爬升后主要需考虑液压子爬模的临边防护及临时附着，架体受力小且状态比较稳定；而爬升过程中和浇筑混凝土过程中架体受力复杂，架体状态不稳定，安全风险较大，需进行详细验算。
架体验算时，取一组架体作为计算单元，在爬锥处提供约束，钢销连接处释放梁单元约束，建立杆件模型进行验算。以下以主塔倾斜角度为12.5°为例，进行详细验算。
3.2.1 作业层数及施工荷载分布
由于各架体之间由平台横梁连接成一个整体，在验算过程中假定各平台荷载线性作用在平台梁上，由平台梁传递给架体。
3.2.2 混凝土自重取值
塔柱倾斜角度为12.5°，混凝土自重分力为：q=1.328×26×sin12.5×cos12.5=7.3kN/m2，混凝土自重分力传递给模板，模板背带与架体接触点作为传力点，按点荷载传递给架体。
3.2.3 风荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），风荷载标准值按下式计算：
风载加载时均匀分配在爬模的各节点上。
3.2.4 平台板自重
平台板和平台梁均换算成线荷载作用在平台梁上，由平台梁传递给架体。
3.2.5 护拦自重
14×2.5×0.076=2.66KN（沿垂直方向线荷载），为方便计算，将爬架自重平均分布在主平台及上平台横梁上。
3.2.6 模板自重
模板自重：W=0.65kN/m2，为方便计算，可将模板自重平均分布在上支架上。
3.2.7 按工况风别验算
工况一（8 级风浇筑状态）：
荷载⑴+⑵+⑶+⑷+⑸+⑹
工况二（8 级风爬升状态）：
荷载⑴+⑶+⑷+⑸+⑹
且计算时各个荷载均按1.2 倍的荷载分项系数进行计算。根据计算结果，可以检验每品爬架之间间距，爬架各构件的受力情况是否满足要求，若不满足要求，进行相应的调整和加强。
4 液压爬模施工工艺
一般情况下，高墩第一节段施工采取脚手架作为施工平台，预埋爬锥；第一节段混凝土强度达到10Mpa后，拆除模板，进行液压爬模的安装。液压爬模安装时，可以将每组爬架在平地上组拼完成后整体吊装与预埋系统连接牢固，也可以在塔柱现场单片单片安装完成后，进行相应的结构连接和安全防护，可根据情况灵活应用。爬架安装完成后，即进入标准节段施工，按如下工序完成一个循环：
混凝土浇筑完成→绑扎钢筋→模板拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→模板清理刷脱模剂→预埋件固定在模板上→合模→浇筑混凝土。
按以上工序不断循环，直至塔柱完成施工，然后进行液压爬模的拆除。液压爬模拆除时，可将模板系统与架体分开吊装，先将爬架各平台上的施工器具及杂物清理干净，然后拆除模板，整体吊装每组爬架的上架体，再将中架体和下架体一起拆除，最后利用吊篮拆除附墙系统。
5 液压自爬模在主塔施工中的优势
【关键词】 爬升原理 计算模型 高塔施工
1 压爬模定义及应用案例
随着我国桥梁技术的发展，塔身高度已向300米靠拢，随着塔身高度的增大，施工难度也越来越大，对支架、工期、安全、质量的要求也越来越高，主塔施工中常规的翻模和滑膜技术已不能满足要求，而采用液压自爬膜施工方案，很多问题都能引刃而解。（如图1）
液压自爬膜是一种能够自己爬升，模板和支架合二为一同步施工的结构体系。它具有结构简单、安装容易、操作方便、安全程度高、施工速度快、投入劳动力少等特点。目前已广泛应用在大型桥梁建设中，代表性工程有：苏通长江大桥、天兴洲公铁两用大桥、润扬长江大桥、泰州长江大桥、铜陵长江公铁两用大桥等。
2 液压爬模爬升原理及结构组成
液压自爬模的动力来源是本身自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使液压自爬模稳步向上爬升，液压自爬模在施工过程中无需其它起重设备，操作方便，爬升速度快，安全系数高。
液压自爬模分为模板系统、支架系统、埋件系统、液压系统四部分，如图1所示：
2.1 模板系统
模板采用木梁胶合板模板体系，采用胶合板、木工字梁与双槽钢背楞相结合。
2.2 埋件系统
主要由埋件板、高强螺杆、受力螺栓、垫圈和爬锥组成，其中受力螺栓、垫圈和爬锥可周转使用。
2.3 支架系统
主要由承重三角架、后移部分、中平台、吊平台、附墙承重装置、附墙撑、导轨和主背楞标准节组成。
2.4 液压系统
主要由液压泵站控制台、液压油缸、同步阀、液压胶管、液压阀和配电装置组成。
2.5 架体系统基本参数：
两个架体支承跨度：≤6米（相邻埋件之间距离）；
架体高度：15.8米（浇筑高度6米，不包括导轨）；
单榀机位自重：2.5吨；
平台宽度：①=1.5m，②③=1.2m，④=3m，⑤=2.8m，⑥=2.0m；
平台荷载限定：①≤3KN/m2，②③≤0.75KN/m2，④≤1.5KN/m2，⑤≤1.5KN/m2，⑥≤0.75KN/m2；
双缸同步误差：≤20mm；
爬升速度：4m/hour；
3 液压爬模施工计算模型建立
液压自爬模在施工前必须经过详细系统的计算，以此来确定面板的结构组成和架体的数量及间距。
3.1 面板的验算
面板与普通模板计算类似，主要验算木工梁、背带、拉杆的强度与挠度，验算模板整体挠度是否符合要求。计算面板时，取1米宽模板作为计算单元将荷载换算成线荷载，以木工梁做为支撑按三跨连续梁进行建模计算。验算木工梁时，以单根木工梁作为计算单元、将作用在木工梁范围内的荷载换算成线荷载，以背带为支撑按三跨连续梁进行计算。背带均可按照3跨连续梁。其中在计算模板整体挠度时，取面板、木工梁和背带挠度最大值累加并需将拉杆的延伸量计算在内。
3.2 架体的验算
在施工过程中，液压自爬模可分为四个状态：爬升前、爬升中、爬升后、混凝土浇筑时，其中爬升前和爬升后主要需考虑液压子爬模的临边防护及临时附着，架体受力小且状态比较稳定；而爬升过程中和浇筑混凝土过程中架体受力复杂，架体状态不稳定，安全风险较大，需进行详细验算。
架体验算时，取一组架体作为计算单元，在爬锥处提供约束，钢销连接处释放梁单元约束，建立杆件模型进行验算。以下以主塔倾斜角度为12.5°为例，进行详细验算。
3.2.1 作业层数及施工荷载分布
由于各架体之间由平台横梁连接成一个整体，在验算过程中假定各平台荷载线性作用在平台梁上，由平台梁传递给架体。
3.2.2 混凝土自重取值
塔柱倾斜角度为12.5°，混凝土自重分力为：q=1.328×26×sin12.5×cos12.5=7.3kN/m2，混凝土自重分力传递给模板，模板背带与架体接触点作为传力点，按点荷载传递给架体。
3.2.3 风荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），风荷载标准值按下式计算：
风载加载时均匀分配在爬模的各节点上。
3.2.4 平台板自重
平台板和平台梁均换算成线荷载作用在平台梁上，由平台梁传递给架体。
3.2.5 护拦自重
14×2.5×0.076=2.66KN（沿垂直方向线荷载），为方便计算，将爬架自重平均分布在主平台及上平台横梁上。
3.2.6 模板自重
模板自重：W=0.65kN/m2，为方便计算，可将模板自重平均分布在上支架上。
3.2.7 按工况风别验算
工况一（8 级风浇筑状态）：
荷载⑴+⑵+⑶+⑷+⑸+⑹
工况二（8 级风爬升状态）：
荷载⑴+⑶+⑷+⑸+⑹
且计算时各个荷载均按1.2 倍的荷载分项系数进行计算。根据计算结果，可以检验每品爬架之间间距，爬架各构件的受力情况是否满足要求，若不满足要求，进行相应的调整和加强。
4 液压爬模施工工艺
一般情况下，高墩第一节段施工采取脚手架作为施工平台，预埋爬锥；第一节段混凝土强度达到10Mpa后，拆除模板，进行液压爬模的安装。液压爬模安装时，可以将每组爬架在平地上组拼完成后整体吊装与预埋系统连接牢固，也可以在塔柱现场单片单片安装完成后，进行相应的结构连接和安全防护，可根据情况灵活应用。爬架安装完成后，即进入标准节段施工，按如下工序完成一个循环：
混凝土浇筑完成→绑扎钢筋→模板拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→模板清理刷脱模剂→预埋件固定在模板上→合模→浇筑混凝土。
按以上工序不断循环，直至塔柱完成施工，然后进行液压爬模的拆除。液压爬模拆除时，可将模板系统与架体分开吊装，先将爬架各平台上的施工器具及杂物清理干净，然后拆除模板，整体吊装每组爬架的上架体，再将中架体和下架体一起拆除，最后利用吊篮拆除附墙系统。
5 液压自爬模在主塔施工中的优势