某桥梁工程V型墩模板施工

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  【内容提要】某桥V型墩外缘由圆曲线接直线段组成,变截面,外形多变,模板制作难度大。为保证砼浇筑和振捣到位,顶模需随浇随支,给模板安装和加固提出了更高要求。另外,底模需在系杆预应力张拉完成后方能拆除,周转速度较慢。
  【关键词】V型墩 胶合木模板 施工
  一、工程概况:
  某桥V型墩跨径为25m、20m两种,中心高分别为10m、8m,斜腿间夹角均为102.7o。V型墩外缘由圆曲线接直线段组成,变截面,外形多变,模板制作难度大。墩身侧壁混凝土最厚达2m,混凝土侧压力比较大,为保证砼浇筑和振捣到位,顶模需随浇随支,给模板安装和加固提出了更高要求。另外,底模需在系杆预应力张拉完成后方能拆除,周转速度较慢。
  二、工艺流程:
  V墩底模板支设→V墩侧模板支设→V墩顶模支设→拆除V墩模板。(钢筋、砼工序施工过程省略)
  1、V墩底模板支设
  碗扣式支架搭设完成并检查合格后,在其上安放150X150㎜方木横梁,在横梁上按设计间距150㎜叠放50×100㎜的方木纵梁并安装底模,安装纵横梁时应错开接头,相邻两根纵梁、横梁接头不得在同一跨内。斜撑处横梁改用3根架子管齐放来实现支撑。底模板铺设完毕后,进行平面放样,全面测量底模板纵横向标高,根据测量结果将底模板调整到设计标高。
  2、V墩侧模板支设
  直线段部分的侧模内木楞采用50X100㎜方木横向设置,曲线段部分的内木楞采用50X100㎜方木竖向设置,间距150mm,外钢楞采用2φ48X3.5钢管,间距450 mm,现场加固槽钢楞采用[ 20, 间距600 mm,通过φ22、φ28对拉螺栓固定,φ22对拉螺栓用于模板外侧加固,φ28对拉螺栓用于模板内侧加固,大V墩中间设置一道对拉螺栓,小V墩中间不设置对拉螺栓,模板采用汽车吊进行安装,安装后再对局部不符合要求的地方进行细部调整,注意侧模、底模结合处节点的处理,采用侧模包底模方式,确保拼缝严密,模板平整,混凝土线角顺畅。
  3、V墩顶模支设
  3.1、根据采用的施工方案,V墩混凝土分2~3次浇筑,因钢筋密集、V腿倾斜,为确保砼浇筑质量,顶模随砼的浇筑随浇随支设,根据V腿倾角、振捣棒作用半径,顶模分块尺寸不大于800mm。
  3.2、在固定模板的过程中,要特别注意防止顶模上浮现象的发生。防止顶模上浮的措施为:在浇筑承台时预埋φ20钢筋,将内侧下面的弧模板拉住,弧模板上部直线段部分采用对拉螺杆将槽钢背楞[ 20固定在底模上, 间距600 mm,φ22对拉螺栓用于模板外侧加固,φ28对拉螺栓用于模板内侧加固,对拉螺栓水平间距1500 mm,确保浇筑过程中内模不上浮。
  4、拆除V墩模板
  4.1、V墩下部直线段模板及侧模、顶模在砼强度达到2.5MPa并能保证其表面及棱角不因拆模而损伤时,方可拆除。
  4.2、V墩底模应在系杆预应力筋张拉完成、孔道压浆并待浆体强度达到90%以上后方可拆除。
  5、材料要求:
  5.1、模板工程所用模板、对拉螺栓、槽钢、PVC板、方木等均应符合有关规定;
  5.2、模板板材在浇筑砼前不得有变形、开裂、起皮等影响砼外观质量的现象;
  6、模板施工要求:
  (1)模板隔离剂涂刷前,应及时掌握天气情况,以防隔离剂被雨水冲淡而起不到隔离效果。
  (2)模板支撑下回填土要夯实,并垫好垫块,雨后检查其是否下沉。
  (3)现场模板及方木下应垫垫木或搭架堆放,上覆彩条布,防止因雨淋而变形。
  V型墩模板拼装图(以大V墩为例)
  
  
  三、V型墩模板计算书:
  模板验算以大V墩为准,小V墩据此进行调整。
  1、底模板验算:
  1.1、荷载计算:
  1.1.1、荷载标准值:
  斜腿砼自重g1a=25kN/m3×2m=50kN/m2
  斜腿与横系梁相交处砼自重g1b=25kN/m3×3.5m=87.5kN/m2
  斜腿钢筋自重g2=7.5kN/m2
  模板自重g3'=0.5kN/m2
  系梁砼自重g4=25kN/m3×1.2m=30kN/m2
  施工人员及设备荷载标准值q1=2.5kN/m2
  振捣砼产生的荷载标准值q2=4kN/m2
  倾倒砼产生的荷载标准值q3=2kN/m2
  风荷载标准值ωk=0.7Ms•Mz•ωo=0.7×0.167×1.0×0.4=0.047kN/m2
  2、底模荷载设计值:
  2.1、底模强度设计荷载:
  ga=(g1a+g2+g3')×1.2+q1×1.4=(50+7.5+0.5)×1.2+2.5×1.4=73.1kN/m2
  gb=(g1b+g2+g3')×1.2+q1×1.4=(87.5+7.5+0.5)×1.2+2.5×1.4=118.1kN/m2
  2.2、模板刚度计算荷载:
  ga=g1a+g2+g3'=50+7.5+0.5=58kN/m2
  gb=g1b+g2+g3'=87.5+7.5+0.5=95.5kN/m2
  3、底模验算:
  V墩底模采用胶合木模板,规格1200×2400×15mm,内贴PVC板,内楞采用2根50×100mm方木叠放,外楞采用100×150mm方木,斜撑处采用3φ48×3.5mm钢管。
  按工况一验算。内木楞间距150mm,外木楞间距600÷cos39º=772mm。
  3.1、胶合板验算:
  3.1.1强度验算:取1mm宽板条,按作用在内木楞上的三跨连续梁计算。
  E=9×103N/mm2,fm=13N/mm2,W=1×152/6=37.5mm3。
  M=0.1ql2=0.1×73.1×10-3×1×1502=164.5 N•mm
   =4.4N/mm2<fm=13N/mm2,满足要求。
  3.1.2、刚度验算:
   ,满足要求。
  3.2、内木楞验算:内木楞采用2根50×100mm方木叠放。
  W=bh2/6=90×802/6=96000mm3,I=384×104mm4,A=7200mm2。
  3.2.1、强度验算:按作用在外木楞上的三跨连续梁计算。
  M=0.1ql2=0.1×73.1×10-3×150×7722=653.5×103N•mm
   =6.81N/mm2<fm=13N/mm2,满足要求。
  3.2.2、刚度验算:
  ,满足要求。
  3.2.3、抗剪强度验算:
  V=0.6ql=0.6×73.1×0.15×772=5079N
   =1.06N/mm2<f=1.2N/mm2,满足要求。
  3.3、外木楞验算:
  W=294000mm3,A=12600mm2, I=20580000mm4。
  3.3.1、强度验算:按作用在可调托撑上的三跨连续梁计算。
   M=0.1ql2=0.1×73.1×0.772×6002=2031.6×103N•mm
   =6.91N/mm2<fm=13N/mm2,满足要求。
  3.3.2、刚度验算:
  ,满足要求。
  3.3.3、抗剪强度验算:
  V=0.6ql=0.6×73.1×0.772×0.6=20.32kN
   =2.42N/mm2>f=1.7N/mm2,抗剪强度不满足要求。
  外木楞改用150×150mm方木,
   =1.56 N/mm2<f=1.7N/mm2,滿足要求。
  斜撑不能撑于外木楞,可用3φ48×3.5mm钢管并排放置来代替方木,验算从略,满足要求。
  同理,计算横系梁处模板设计也满足要求,验算从略。
  4、侧模及顶模验算:
  4.1、荷载计算:
  4.1.1新浇砼对模板侧面的压力标准值
  P=0.22γtβ1β2V½=0.22×25×8×1.2×1.15×1.0½=60.72kN/m2 P=γH=25×10.775=269.4kN/m2
  取P=60.72kN/m2,则有效压头高度h=P/γ=60.72÷25=2.43m
  4.1.2振捣砼时产生的荷载标准值Q=4.0kN/m2
  4.1.3设计荷载值q=1.2P+1.4Q=1.2×60.72+1.4×4=78.5kN/m2
  4.2、模板计算:
  侧模及顶模采用胶合木模板,内贴PVC板,用内木楞50×100mm方木@150mm、外钢楞2φ48×3.5mm钢管@450mm将其拼成一定尺寸的整块组合木模板,现场用槽钢背楞、对拉螺杆加固。
  4.2.1内木楞间距验算
  4.2.1.1按模板强度验算:取1mm宽板条,按作用在内木楞上的三跨连续梁计算。
  E=9×103N/mm2,fm=13N/mm2,W=1×152/6=37.5mm3。
   =5.7kN/m2<f=13N/mm2,满足要求。
  4.2.1.2、按模板剛度验算:
   ,满足要求。
  4.2.2、外钢楞间距验算
  4.2.2.1、按内木楞强度验算:内木楞按作用在外钢楞上的三跨连续梁计算。
   =9.5kN/m2<f=13N/mm2,满足要求。
  4.2.2.2、按内木楞刚度验算:
   ,满足要求。
  4.2.2.3、按内木楞抗剪强度验算:
  V=0.6ql=0.6×91.27×0.15×450=3696N
   =1.54N/mm2<f=1.7N/mm2,满足要求。
  4.2.2.4、按外钢楞强度验算:
  M=0.1ql2=0.1×91.27×0.45×0.62=1.479kN•m
   =169.3N/mm2<fm=215N/mm2,满足要求。
  4.2.2.5、按外钢楞刚度验算:
  ,满足要求。
  4.2.2.6、按外钢楞抗剪强度验算:
  V=0.6ql=0.6×91.27×0.45×600=14785.74N
   =27N/mm2<f=125N/mm2,满足要求。
  4.3、槽钢背楞验算:
  对拉螺杆采用φ22、φ[email protected],φ22拉杆设于模板外侧,φ28拉杆设于模板内侧。槽钢背楞间距0.6m,对于大V墩,斜腿中间设置一道对拉螺杆,对于小V墩,中间不设对拉螺杆。
  4.3.1、小V墩墩身处槽钢验算:
  4.3.1.1、按槽钢强度验算:
   =28.61kN•m
   =80.4N/mm2<fm,满足要求。
  4.3.1.2、按槽钢刚度验算:
   =1.65mm
   =1.8mm,满足要求。
  4.3.1.3、按槽钢抗剪强度验算:
  V=0.5ql=0.5×91.27×0.6×1.6=43.81kN
   =11.4N/mm2<f=125N/mm2,满足要求。
  4.4、对拉螺杆验算:
  4.4.1、中间拉杆:
   =167.6N/mm2<ft=170N/mm2,满足要求。
  4.4.2、端头拉杆:
   =155.4N/mm2<ft=170N/mm2,满足要求。
  综上,各个结构均满足要求。
  参考文献:
  1、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000);
  2、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008);
  3、《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-2002);
  4、《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)。
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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