杨浦大桥西主桥塔结构模板.doc

横跨黄浦江上的第二座大桥一杨浦大桥，其主跨跨径602m，主塔高度208m，为当今双塔双索面叠合梁斜拉桥之冠。按照上海市政府计划要求：杨浦大桥的总工期为30个月，其中，208m高的主塔必须在1992年6月底之前结构封顶，主塔施工的总工期只有14个月，比南浦大桥主塔高54m，而施工周期却缩短了30。 对于这样一个时间紧、任务重、塔身斜率大、施工难的特殊构筑物，主塔模板工程施工工艺的研究和设计是关键工序，它直接影响到主塔施工的工期、施工成本、工程质量和施工安全等问题。 杨浦大桥主塔外形呈钻石型，有别于南浦大桥。我们经过反复研究、分折，比较和论证，研制出一套根据不同部位结构性能的特点，采用不同的模板工艺技术的崭新施工工艺，来满足和解决不同部位的不同功能要求。 一、下塔柱模板工程施工技术的研究 一“导轨，滚轮翻模”施工法 下塔柱为四面双向收分、整体外倾的空腹混凝土双肢柱体，内外八字角，顺桥向内外侧面斜率分别为1：3.876和1：6.916，轴线斜率1：5；横桥向内外侧斜率分别为1：18.159和1：18.609，轴线斜率1：18。下塔柱底中心处标高为+9.000m，顶标高为45.000m。横截面尺寸：顺桥向从底部的12m收小到顶部的8m；横桥向则由8.5m变小到4.5m。 1施工方案 根据下塔柱斜率大、双向收分、标准段短等特点，我们研究设计了“导轨、滚轮翻模”的施工方案。 “导轨、滚轮翻模”主要是由带有导向机构的脚手和装有导轮和滚轮的模板组成。其施工原理主要是在脚手上安装导轨，使带有导轮和平面滚轮的模板能沿导轨确定的方向在另一块模板上顺利提升。此方法能充分发挥钢管脚手灵活多变的搭设特性。只需模板收分，就能解决下塔柱斜率大、双向收分等难题，节约大量钢材而且由于脚手架上施工面大、施工方便、安全稳定，能保证施工的进度。 2结构设计 (1)模板设计 由于杨浦大桥是一座城市桥梁，表面是清水混凝土，故要求混凝土表面光洁平整，并尽量减少施工缝和模板拼缝，又由于下塔柱四面双向收分，这就对模板的设计提出了很高的要求。根据上述原则和要求我们选定了外模板为钢框覆面大模板，配置两套，对翻作业。外侧模板由标准模板、收分模板和转角模板所组成，考虑到中塔柱和上塔柱模板的通用性，标准模板的宽度是依据中塔柱的截面尺寸而定的，模板的高度是根据下塔柱的高度平分七段而得，定为4.596m。转角模板是根据塔柱的外八字角而设计的；收分模板根据对称、最省的原则进行设计，即一套模板为(A+B+C)2； 另一套为(B+C)2；(C=2B=4A；A为每节收分尺寸的l2)，这样下塔柱共施工七节，外模板叠浇一次，翻转五次(见图1，图2)。内侧模板：采用一套标准钢框覆面大模板，宽度为中塔截面内尺寸，而内转角模和板收分模板采用自配的七夹板模板。 (2)脚手设计 脚手采用落地脚手，按脚手架搭设的操作规程进行搭设，超过30m的脚手，脚手的间距为900mm1200mm x 1800mm。根据本工程的特点，要求脚手离塔柱墙面600mm，四边连通。落脚在塔座上的脚手必须带扫地钢管。 (3)工艺设计 由于下塔柱斜率大，四面双向收分，为确保大模板能顺利提升，就必须在有关部位安装导轨、导轮及平面滚轮。 下塔柱顺桥向内侧外模板是卧式模板，故在下面模板翻模提升时，必须在上层模板的外围檩上安装平面滚轮，使下面的模板能在上面模板的平面滚轮上顺利地滚动提升；顺桥向外侧外模板是仰式模板，故在下面模板翻模提升前，必须在脚手架的内侧，从脚手架上塔设好两根统长的导向轨，使下面的模板在提升时能沿导轨滑升。横桥向外模板既是卧式模板又由于自重作用，模板有一向外摆动的力，故在下面模板翻提升前，除了必须在上层模板上安装平面滚轮之外，还必须在下面模板的外围檩一侧(外侧)安装好侧向导轮并在脚手的内侧安装好侧向导轨和支撑，方能在下面模板翻转提升时，既能沿轴线方向上升，又能顺上面模板滚动提升(见图3)。 4工艺流程(图4) (1)塔设超排脚手(第一次塔设7.2m高，以后每次搭设4.6m左右)，将超排脚手与劲性骨架相互临时拉结。 (2)安装劲性骨架，上部脚手与劲性骨架之间安装临时拉结。绑扎钢筋。拆除模板与脚手上的临时固定件，拆除下层模板，重新组装模板。 (3)在模板需要的部位安装平面滑轮，侧向导轮。在脚手需要的部位，安装导轨和侧向导轨。提升下层模板至上层模板面后，立即安装悬锚脚手。 (4)拆除混凝土面上500mm处的临时拉结，提升模板，就位、校正、固定。安装模板与脚手的临时固定件。 (5)浇捣混凝土。 5安全技术 (1)模板的拆装和提升以及导轨、导轮、模板上滚轮的安装必须有专人负责，专业施工组施工，做到定位、定岗，各自对所承担的工作负责。 (2)搭设脚手必须由竹工搭设，施工时必须系好保险带。 (3)必须设专职人员对上述两项工作检查、验收。签字后，方可进行下道工序的施工。 (4)对于设计要求的临时拉结，必须认真执行，任何人不得随意拆除。此项工作必须到制度化。 (5)对于拆除下来的收分模板应及时清理上油，并固定在脚手架上备用。对脚手架上的建筑垃圾和剩余材料，应及时清理，以防从高空坠落伤人。 二、中塔柱模板工程施工技术的研究nbsp; 一“斜导架、模板脚手”施工法 中塔柱为联系三角区与下横梁的二个向内倾斜的空腹混凝土柱体，内外八字角，顺桥向轴线率为1：5，中塔柱底标高为45.00m，顶标高为121.00m，横截面尺寸顺桥向8m，横桥向4.5m，空腹塔柱内有两道横向肋板，在顺桥向标高55.622m处有两套桥面限位装置。 中塔柱结构主要特点是：(1)标准段较长，有70多m高的标准施工段(共17节施工段)：(2)截面规划，横截面尺寸不变；(3)空腹塔柱内有两道横向月力板。 1施工方案 根据中塔柱标准段长，截面规则等特点，研究设计了“斜导架、模板脚手”的施工方案。 “斜导架、模板脚手”主要是由斜导架和模板脚手等部分组成，与南浦大桥主塔施工时所采用的“斜爬模”的主要区别在于“斜导架，模板脚手，的操作脚手架是固定在大模板上面。其施工原理是：带有操作脚手架的大模板沿着固定的斜导架、斜向提升；而斜导架又靠住固定的模板脚手斜向滑升，两者相互交替爬升。 “斜导架，模板脚手”所采用的斜导架为标准型导架，使用于其它工程，大大地节省钢材和钢结构的制作费用。以后能反复 2结构设计 (1)斜导架的设计(图5) 斜导架，顾名思义，其主要功能是斜向导向作用，即能使模板脚手沿着斜导架所导的方向斜向提升。所以导架必须具有足够的刚度和良好的基座。斜导架主要由三大部分组成：附墙架体、标准架体和维修吊架。附墙架体主要由附墙框和加强架体构成：标准架体是由4根10受力槽钢和 505角铁缀条构成一空间构件；维修吊架由 40 x 4角铁组成一简易吊架构件。斜导架的外形尺寸为750750mm(见图5)。 (2)模板脚手的设计 模板脚手是指带有操作脚手和维修脚手的钢框覆面大模板。模板采用下塔柱使用过的标准模板，并重新设计和加工按中塔柱斜率的转角模板。 顺桥向外模板：将原有下塔柱顺桥向标准模板两边拼装新做好的中塔柱转角模板，用电焊加固，使其连为一体。在模板的内外围檩上加设三层模板脚手，并在模板脚手上安装两层操作脚手，在模板脚手的下面吊挂维修脚手。顺桥向外侧的模板为卧式模板。为提升需要，在底部再安装两只滚轮。这样，在模板脚手提升就位后，就为下一步工序创造好了施工条件：上面可直接进行安装劲性骨架、绑扎钢筋等工作，下面可以同时修补对拉螺栓孔；在模板脚手拆除或就位时，可以在模板脚手上拆除或安装模板的对拉螺栓。横桥向外模板：将原有下塔柱横桥向标准模板按上面相同的方法安装固定模板脚手、操作脚手和维修脚手。架升降用的导架限位孔，寻架限位孔的作用一是使操作人员可安全进出斜导架，二是在模板脚手或斜导架提升时，能相互限位提升（见图6)。 (3)工艺设计 模板脚手提升：顺桥向内侧模板为仰式模板，因此，模板脚手是靠住斜导架的内侧向上斜向滑升；顺桥向外侧模板脚手是卧式模板，模板脚手是靠塔体墙面斜向滑升，而横桥向模板脚手是靠住导架的一个侧面沿轴线方向向上斜向滑升。 斜导架提升：与模板脚手提升正好相反，斜导架沿模板脚手滑升。顺桥向内侧斜导架为仰式导架，斜导架靠住模板脚手导架限位孔的外侧向上滑升；顺桥向外侧斜导架为卧式导架，斜导架靠住模板脚手导架限位孔的内侧向上滑升；横桥向的斜导架是靠住横桥向模板脚手导架限位孔的一侧沿轴线方向斜向滑升。 3施工网络 4.工艺流程（图7） (1)安装劲性骨架，并将操作脚手与劲性骨架临时拉结，绑扎钢筋。 (2)拆除导架与劲性骨架的临时拉结，拆除模板脚手和导架的临时拉结。提升导架，将导架上口与劲性膏架临时拉结。 (3)拆除操作脚手与劲性骨架的临时拉结。提升模板脚手，将操作脚手与劲性骨架临时拉结。同时将模板脚手和导架临时固定，修补下面模板和导架的H型螺栓孔。(4)浇捣混凝土。 （a）安装劲性骨架，扎钢筋，操作脚手与劲性骨架连接；（b）提升导架和吊脚手，导架与劲性骨架连接；（c）提升模板、脚手、操作脚手劲性骨架连接、拆除导架处连墙螺栓，修补孔洞、模板与导架临时固定；(d)浇筑混凝土、拆除模板处连墙螺栓，修补孔洞；1模板吊脚手；2导架下的吊凳；3模板滚轮；4导架滚轮；5操作脚手；6导架与劲性骨架连接；7模椒临时固定 5安全技术 (1)斜导架和模板脚手的施工必须有专人负责，并有专业人员(组)施工做到定位，定岗，各自对所承担的工作负责。 (2)在每道工序完成时，安全、质监人员应对一些重要部位进行检查，验收签字后，方可进行下道工序施工(检查部位主要是：固定螺栓、吊点、手动葫芦、安全网，临时拉结点等)。 (3)对于设计要求的导架、模板脚手与劲性骨架的临时拉结，必须及时安装，不得随意拆除。 (4)在模板脚手提升时，分离部分必须设置安全网。 三、三角区模板工程施工技术的研究 一“拱支架、悬挑脚手架”施工法 有别于南浦大桥主塔外形的杨浦大桥主塔是上塔柱为单肢柱，这样，中塔柱的双肢柱与上塔柱的单肢柱的会交结合部位的整个区域，称三角区。三角区底部标高为116.00m，顶标高为145m。三角区外形特殊：顺桥向外侧是用圆弧段连接上塔柱与中塔柱，内侧则由两段圆弧内切构成一个拱形，并带有八字角；三角区内部结构极其复杂，有射线状的隔肋，三角区底部有四根0#索，中、上部有1#、2#索各两对，0#索锚固梁内有双向预应力束22束，外侧四面沿高度方向布置预应力束144束。同时三角区又是中塔柱与上塔柱的劲性骨架及钢筋的会交结合部位。 三角区结构主要特点是：外形、结构均极其复杂，是承上启下的结合部位。 1施工方案 根据三角区外形与内部结构特殊而施工面小的状况，我们研究设计了“拱支架，悬挑脚手架”的施工方案。 “拱支架”的主要原理是指在地面上预制一带模板的钢结构空间拱型支架，用塔吊将拱支架吊装就位，坐脚于用于中塔柱施工的斜导架和模板脚手上。此方法化高空作业为地面预制，支撑易定型，模板易做平，大大地简化了施工工序，提高了施工速度，解决了三角区施工面小，外形结构复杂，支撑难的难题。 “悬挑脚手架”是指利用拱支架来悬挑外脚手架，解决了从内侧脚手到外侧脚手的通道问题。 2结构设计 (1)拱支架及拱圈模板的设计 拱形钢支架的平面布置如图8，共有八榀拱形桁架，其中六榀为标准桁架，而两侧各有一榀边跨拱形桁架，各榀拱形桁架用横向支撑相主连接，使其构成为一空间拱支架。拱形桁架是一平面桁架，主要受力构件均用10槽钢，拱形上弦为6.5槽钢。 三角区的拱形底模板是一拱形翘曲面，在拱形支架上焊6040方管，并附以5060的木横档纵向加强，上铺18mm厚七夹板，并在上面铺一层进口三夹板，以保证混凝土表面光洁、平整，(见图9）。 （2）脚手架设计 从三角区开始至上塔柱沿高度方向有许多预应力束，按设计要求，这预应力束必须在混凝土发展到一定强度后方可进行张拉。这样就使操作脚手必须等张拉以后方可拆除，我们选定了从三角区悬挑外脚手，四动均有脚手的施工方案。 由于中塔柱中只有内侧有上人脚手架，外侧无脚手，所以将内侧脚手翻到外侧，则必须悬挑外脚手。经过严格的设计和计算，设计出将外脚手架支承于中柱的斜导架和模板脚手上。在拱形区，外脚手架悬挑于拱形支架上，并使整个外脚手架连成一体，加强其整体刚度。此方法既解决了三角区的脚手问题，又解决了从中塔柱内侧脚手到三角区外脚手的上人通道问题(见图10)。 (3)模板设计 对翻模板，配置两套模板。顺桥向模板为标准模板，模板上装有平面滚轮，使下层模板在提升就位时，能在上面一层模板和角模组成，每次提升模板前，必须重新组装模板。采用对翻模板施工工艺进行模板施工。 5工艺流程 搭设超排脚手，将劲性骨架与超排脚手临时拉结安装劲性骨架，将其与超排脚手临时拉结开轴线，校正劲性骨架绑扎钢筋，并按设计要求吊运钢筋于操作脚手架上拆除下节模板与外脚手架上的临时拉结拆除模板至脚手架上，整修、重新组装模板，在上一节模板上安装平面滚轮斗提升组装好的模板至上一层模板上口在下一节塔柱上安装好悬锚脚手，并与外脚手拉结，钢筋验收拆除模板上口的劲性骨架与外脚手架上的临时拉结，继续接力吊提升模板，就位、校正、固定安装模板与脚手架的临时拉结浇捣上一层混凝土(见图11)。 图11西主桥塔三角区施工流程(a)搭设超排脚手；(b)安装劲性骨架扎筋，脚手与劲性骨架拉结；(c)提升模 板至上块模板时即加设悬锚脚手；(d)续吊模板到位，模板、脚手均临时 拉结，上下模连接；(e)校正模板后