1、高立柱模架一体化施工工艺应用研究摘要：高立柱施工是桥梁施工的重要组成部分，采用模架一体化工艺可以节约施工成本、加快施工速度。本文从施工方法、操作平台做法、受力计算等多个方面，介绍了该工艺的全部内容，同时也验证了其可靠性，结论认为其可以作为优秀的施工工法加以推广应用。 关键字：模架一体化；高立柱；施工；操作平台；计算； 中图分类号： TU74 文献标识码： A Abstract: High-column construction is an important part of the bridge construction, the use of mold integration process
2、 can save construction costs, speed up the construction speed. From the many aspects of construction methods, operating platform approach, stress analysis, etc., introduced the entire contents of the process, but also to verify the reliability of the process, as the construction method can be widely
3、 applied. Keywords: mold integration; High-column; construction; operating platform; computing; 1 引言 随着城市交通拥堵的不断出现，城市高架桥越来越受到人们的青睐，通过十几年的发展，高架桥不断提升高度，使得高立柱施工已成为桥梁施工中不可避免的分项工程。高立柱施工由于钢筋、混凝土数量少，成本造价低，而措施成本又高，普遍被认为是不赚钱的分项工程，这样许多的施工队伍为了节约成本，往往不能按照规范去组织施工，给工程造成巨大的安全隐患。如何能够高效、安全的完成高立柱施工，并且得到业主、监理、行业专家的广泛认
4、可，一直以来都是桥梁工程师的夙愿。 高立柱施工由于受模板和振捣原因的限制，目前的施工工法还无法实现一次性浇筑，需要分多次浇筑完成。目前比较常见的高立柱施工工艺为翻模施工工艺。翻模施工主要原理为，在一步立柱混凝土浇筑完毕后，预留上节模板不拆除，作为支撑基膜，将下节模板翻升安装在其上，依次翻升的工艺。这个工艺主要的措施费用、和安全风险点为搭设操作平台。现在主流的操作平台为搭设钢管扣件脚手架（见图 1-1）和搭设门式脚手架（见图 1-2） ，脚手架的搭设费用大、地基要求高、施工风险大，一直是工程界的困扰。本项目组受到上海公路投资有限公司推行的 15m以下立柱模架一体化施工工艺（将模板与操作平台固定在
5、一起，人员通过梯笼上下，见图 1-3）的启发，提出模架一体化翻模工艺（见图 1-4） ，并付诸于实践工程中，受到了同行极大的欢迎和推崇。 图 1-1 钢管扣件脚手架高立柱施工图 1-2 门式脚手架高立柱施工 图 1-3 模架一体化工艺图 1-4 模架一体化翻模工艺 2 高立柱模架一体化施工工艺 2.1 施工过程 1）物资、机械准备：18m 高梯笼 1 套；3m 高模板 3 套；花瓶段模板1 套；抱箍 1 套；操作平台 3 套；爬梯 1 套；25t 汽车吊 1 台；12 钢丝缆风绳 4 条。 2）安装前准备：对吊车及梯笼位置处进行场地平整；打设拉缆风绳的地锚槽钢或钢管（深度 1m） ；模板打磨、
6、涂油；抱箍与其操作平台组装；3m 高模板与其操作平台组装；围护网组装。 3）施工安装： a将已组装好的抱箍及其操作平台整体起吊，从立柱顶套入 ，至相应标高 位置时，在抱箍内侧放入橡胶垫，然后拧紧抱箍各螺栓。 b模板工站在抱箍平台上将下节 3m 模板分片安装紧固。为了保证立柱不产生节段错台，要求下节模板包裹立柱高度大于 30cm。 c上节 3m 模板连同其操作平台整体吊装，安装过程人员立足在下节 3m 模板上，每块模板都设置挂保险带的钢筋，整个过程人员都要将保险带挂设牢固。 d人员通过梯笼上下操作平台，梯笼必须放置平稳，放置梯笼的地面必须密实，如果地基不稳应进行混凝土硬化处理，梯笼放置完毕后将缆
7、风绳拉在准备好的地锚上。 e上节模板安装完成后，将组装好的围护网整体起吊，安装在上节模板的操作平台上。 f将花瓶段 4 片模板在地面拼装成整体，安装好操作平台，整体起吊安装在直线段模板上，安装过程人员站在中间操作平台。 4）钢筋绑扎 a将立柱主筋整体吊放在安好的模板内，钢筋工通过钢梯进入模板内，进行钢筋对接。对接完成后从上部套放箍筋，然后从底向上呈梅花形绑扎。 b绑扎完毕后安放混凝土垫块。 c花瓶段钢筋同样在模板内绑扎，绑扎高度 3.3m，钢筋工在模板内先绑扎箍筋后连接主筋，由底向上依次绑扎，绑扎完毕后测量进行校核，定出支座钢板预埋位置，安装支座钢板。 5）混凝土浇筑 a混凝土采用泵车浇筑，采
8、用 2 根 50 型振捣棒振捣。 b直线段混凝土浇筑人员站立在中间操作平台。 c花瓶段混凝土浇筑人员站立在花瓶段操作平台，其宽 1m，周围采用 1.2m 高钢管围护。 6）拆除工程 a花瓶段模板拆除时人员站立在中间操作平台上，分片拆除。 b围护网拆除时先将吊车挂钩挂在四个吊点上，拆卸围护网与操作平台螺栓，整体吊装拆除。 c直线段模板连同直线段操作平台分 4 片拆除，人员立足点为抱箍平台。 d抱箍平台拆除时，先将吊车吊钩挂在抱箍吊点上，松抱箍螺栓至抱箍不在摩擦立柱，然后吊车下放钢丝绳，将抱箍缓缓放置在地面上，最后将抱箍对角线拆成两片脱离立柱。 3.操作平台构造 3.1 直线段 3m 高操作平台：
9、 1）材料选用：三角托架采用 10#槽钢，平铺架采用 8#槽钢，平台平铺采用 3cm 厚木板，剪刀撑采用 L#6.3 角铁，平台框架采用 6.3#槽钢，外部设置钢丝网片，楼梯采用花纹钢板，各部件连接采用螺栓连接。 2）操作平台各构造详见下图。 图 3-1 中间操作平台立面图 图 3-2 操作平台与模板的连接构造 图 3-3 操作平台与模板连接图图 3-4 操作平台平面图 3.2 抱箍操作平台（下操作平台） 抱箍操作平台采用槽钢焊制，放置抱箍使用，平台与抱箍用 U 型卡固定，围栏高度 1.2m，周围用密目网覆盖，见下图。 图 3-5 抱箍操作平台 3.3 顶部操作平台 顶部操作平台与顶部模板通过
10、三角托架螺栓连接，上面满铺竹胶板，设置围栏及警示标志。 图 3-6 顶部操作平台 4.安全保证措施 1) 模板安拆过程操作人员必须全过程系好安全带。 2）必须检查好吊车的各项安全指标。 3）梯笼 4 角拉设缆风绳。 4）人员、原材及器具堆放重量不得超过 2.5KN/m2。 5）各操作平台底部必须满铺。 最后一块模板拆除时用两个吊车同时拆除。 5.支架计算书 5.1 计算依据 1） 钢结构设计规范GB500172003； 2） 公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2000； 3） 建筑钢结构焊接技术规程JGJ812002； 4)建筑结构静力计算手册（第二版） ； 5)钢结构设计手册（上册） （第
11、三版） ； 6)预应力混凝土用螺纹钢筋GB/T20065-2006； 5.2 设计计算指标采用值 1)钢材物理性能指标 弹性模量 E2.06105N/mm2 ；质量密度 7850kg/m3 ； 2)钢材强度设计值 抗拉、抗压、抗弯 f215N/mm2；抗剪 fv125N/mm2； 3)容许挠度 支架2.5mm，L3/500。 5.3 荷载计算 1)荷载统计： 转角梯笼按图纸计算 30KN q1=30KN 施工人员、机具重量，查路桥施工计算手册荷载按 2.5KN/m2 q2=20.51.42.5=71.75KN 荷载分项系数：静荷载为 1.2，活荷载为 1.4。 2)支架设计计算 作用于支架上的
12、荷载 Q 橫=(q1 1.2+q21.4)/(20.51.4) =(301.2+71.751.4/(20.51.4)=4.75KN/m2 间距按最不利情况 0.8m 计算，支架所受荷载 q 横=4.750.8=3.8KN/m 图 5-1 受力建模图图 5-2 受力分析图 图 5-3 最大反力图 图 5-4 最大变形图 计算结果得支架最大变形小于 1mm， 2.5mm，L3/500。满足要求！ 图 5-5 最大内力图 图 5-6 最大应力图 最大组合应力值为 7.42 N/mm2 小于抗拉、抗压、抗弯应力值f215N/mm2、抗剪 fv125N/mm2；满足要求！ 6.模板与墩身粘结力验算 模板
13、自重（按 9m 高度计）：G1=129KN； 人群、操作平台等施工荷载：G2=71.5KN； 墩身砼强度按 C40 计算，根据计算手册，砼与模板的切向黏结系数取：9.5KN/m2 砼与模板的切向摩阻力： 因此模板与砼之间的切向摩阻力满足要求。 7.抱箍计算 抱箍主要承受模板、施工人员、操作平台等施工荷载，总剪力为200.5KN。克服该剪力主要靠抱箍与墩身间的摩擦力。 抱箍尺寸为 2m*2m*0.4m，钢板厚 1.2cm，其表面积为 3.2m2。 假设抱箍与立柱间的摩擦系数为 ，抱箍摩擦力 fN 得 N200.5/， 为橡胶与混凝土摩擦系数，取 10，则抱箍满足法向力 N20.05KN 即可。 抱箍间高强螺栓验算 两抱箍间以 6 个高强螺栓连接，每个螺栓受力 N=3.4KN 根据受力分析，高强度螺栓只受剪力，用直径为 25mm 的 8.8 级高强螺栓。 每个螺栓抗剪承载力设计值 Nvb=（3.14D2fb）/4=3.140.0250.025400103/4=196.25KN3.4KN，满足要求。
