空間曲面異型橋塔模板設計與施工經驗總結

空間曲面異型橋塔模板設計與施工照片尺寸為20mm*30mm；最好不用紅色背景摘要本文針對XXX懸索橋主塔塔柱模板在設計、選型和施工過程中遇到的問題進行說明，系統(tǒng)的闡述了該橋塔柱模板的特點，由于該橋塔柱高達照片尺寸為20mm*30mm；最好不用紅色背景關鍵詞空間曲面異型橋塔模板設計施工SpacesurfacespecialbridgetowertemplatedesignandconstructionAbstractInthispaperthemaintoweryunmengmountsuspensionbridgepylontemplatesinthedesign,selectionandconstructionprocessproblemsencounteredinthespecification,thesystemintroducedthecharacteristicsofthebridgepylontemplate,becausethebridgepylonashighas126.5m,pillardesignforthearch,oftenformingdon'tmakeanymodification,maintainwaterconcreteoriginallinearandlightfeeling,toensurethattheappearanceofthepylonshapingeffectoftemplatedesignputforwardhigherrequirements,templatematchingisverycomplicated,thisarticlethroughtheauthor'stheoreticalcalculationandpracticalexperience,thispaperintroducesthespacesurfacespecialbridgetowerforminthedesign,constructionprocessandtheapplicationofkeycontrolmatters.KeywordsSpaceSurface;special;BridgeTowerTemplate;Design;Construction1工程概況該橋梁為獨塔雙鎖面自錨式懸索橋，索塔采用種子造型，分上塔柱與下塔柱，設置上下橫梁。塔身外觀似一粒孕育希望的“種子”，塔身全高126.5m，其中主體砼結構高96.325m，頂部裝飾高30.175m，主塔為預應力鋼筋混凝土塔身，塔柱及橫梁采用C50混凝土，塔柱截面為單箱單室預應力砼結構，橫橋向外側壁厚2.0m，內側壁厚1.5m，順橋向兩側壁厚1.2m，根部設5m實體過渡段，該橋塔柱設計為空間曲面異型橋塔（見圖1a），采用翻模法施工。該橋塔柱橫橋向內外輪廓分別為不同半徑圓曲線組合而成，頂部開孔。頂部開孔的內輪廓是由一個多個圓曲線和一個圓相扣而成，下輪廓圓弧半徑為18米，單肢塔柱，橫斷面為梯形，其兩側輪廓由一段圓曲線組成，塔身不同位置橫橋向塔柱寬度不同，表面徑向曲線半徑20米（見圖1b），基于此種設計，在模板加工制作過程中造成了較大的困難（見圖1c）。圖1a結構形式圖1b主塔外輪廓圖1c主塔正側面圖2空間曲面異型模板設計對于不可展開的空間三維曲面來說，其嚴格意義上是無窮個漸變的斷面輪廓線（面）的組合，對于其模板來說，漸變的輪廓面分割的越小，其成型就越接近理想的空間曲面狀態(tài)，所以對這種空間三維曲面的模板制作來說，就是要在相關規(guī)范允許的條件下及外觀成型尺寸誤差允許的條件下，將這種不可展開的曲面分割成局部的可展開曲面、可加工的面板部件。（1）三維曲面模板縱、橫向分塊設計思路主塔塔身模板設計既要考慮符合復雜的設計線型，又要考慮安拆的便利性，由于主塔采用分段澆筑法施工，主塔塔身縱向模板設計分為20個節(jié)段，分塊原則為實心段采用小節(jié)模板，空心段采用大節(jié)模板，節(jié)段最大高度為5.0m，縱向模板采用2塊2.5m模板進行拼裝，最小高度為2.0m，設在塔身頂部，采用一塊2.0m模板直接成型，(見圖2a)，其余部分采用定型鋼模板依次翻模施工，模板高度由3.5～5.0m不等，每個施工節(jié)段模板在豎向分成上下兩層，標準節(jié)段每層模板高度均為2.5米，非標準節(jié)段模板根據(jù)施工節(jié)段高度確定；在橫斷面方向分為外側模板1塊，兩側圓弧段模板2塊，兩側平面模板2塊，內側模板共計6大塊，(見圖2b)。塔身外側模板根據(jù)塔身設計曲率工廠加工并編號，現(xiàn)場根據(jù)施工進度組裝調試后進行安裝，加固。圖2a主塔模板縱向分節(jié)圖圖2b主塔模板橫向分塊（2）三維曲面模板加工技術由于該橋砼塔的景觀上的意義，為確保塔身外表面質量符合設計及景觀的要求，必須將外模板設計成大面積節(jié)段整體大鋼模，即需將分割成局部可展開，可加工的面板部件，在滿足三維曲面各點的曲率尺寸及塔柱各截面尺寸的條件下匯集成節(jié)段的三維曲面面板，即采用三維曲面成型的鋼模板技術進行設計、加工和制作。非模板加工時外采用三維曲面羊成型的鋼模板姓技術，將模板走設計、加工成哈大面積節(jié)段整外體鋼模板；確摟保模板的加工日精度滿足要求刻，杜絕模板在振加工過程中不框合格品的出現(xiàn)專（見圖舍3毒）。齊圖吉3摧模板數(shù)控精確智加工捉采用三維曲面比成型的鋼模板墾技術進行加工素，沉利用始PRO美ENGINE熔ER柿軟件制作，從干三維立體圖中碑根據(jù)空間曲面飲的特征，用輪含廓等分原則尋紅找理想的可局誠部展開的等分狂段。沿塔高方踐向模板共分為蒜41狐小段（見圖咽4a譯）。根據(jù)塔柱胳橫截面的形式營，每段又分為儉多塊模板（見乏圖剪4b舌）。每塊模板悲的面板采用睛5mm蠢后的鋼板；豎殘楞采用槽鋼，畫間距木300mm字；背楞采用雙枕槽鋼，最大間惹距為喉1250mm測；意拉桿為露M25蘿精軋螺紋鋼，誤間距為離1200mm裁。其中，圖兆5擴和圖尾6往分別是鉆F7訊和唐F21差節(jié)段圓弧鋼模煙板的示意圖。尺圖納4a朱主塔模板分段豪圖剝圖北4b繞主塔聲橫向牌模板否組裝涼圖扶圖串5F7勺節(jié)段圓弧鋼模且板圖剃圖章6F21牛節(jié)段圓弧鋼模特板圖驚（嗽3匠）模板受力分忠析、計算異為了確定模板奸的最佳組合方唱式，避免因前糖期分析不準確暈造成的模板材止料浪費，傳利用蛛MIDAS/叮FEA披軟件對知所有尺模板進行賓了受力分析。橡其中，響F7荒和脖F21余節(jié)段圓弧模板精的計算模型（宣見圖耍7映）。甚aF7蠟節(jié)段圓弧模板環(huán)bF21掘節(jié)段圓弧模板尊圖吧7街有限元模型圖消計算時，面板媽采用板單元模纏擬；豎肋、背震楞及邊框采用男梁端元模擬；白豎肋與面板、竊豎肋與背楞間庫采用彈簧連接孩單元模擬。強拒度計算時面板喬承受的荷載設隱計值為貸0.032N莫/mm還，變形計算時煉其承受的荷載辭標準值為鍵0.017N霉/mm衫（在高度方向偷面荷載按照梯較形分布）。限禮于篇幅，本文保僅列出晝F7阿和饑F21烈圓弧模板的面游板計算結果，炊見圖勺8毒～陷11刃。監(jiān)從計算結果來計看，億F7風面板的勇von-mi摸ses踐應力最大為棄75.3MP榴a施，變形為嗚0.9mm么；宋F21細面板的鎖von-mi倆ses很應力最大為貴89.2MP峰a蚊，變形為咱0.6mm烏。因此，面板猛的應力及變形計均滿足要求。壽另外，豎肋、噸背楞及拉桿的舞相關控制指標暢也均滿足要求倍，相關計算結贏果不再一一列腐出?？繄D送8F7范面板線von-mi廈ses熊應力（嫁MPa夏）啄圖趁9F7差面板變形（比mm冶）帝圖趙10F21斃面板毛von-mi幅ses撞應力（秤MPa娛）右圖沸11F21券面板變形（宇mm倚）右3結空間曲面異型喪模板施工觸根據(jù)該工程的南實際情況，主娛塔塔身模板的兇施工主要存在傳以下三個難點萌：哄（這1自）平模板吊裝高空蘿作業(yè)，安裝精案度不易控制梅；污（鐵2遠）逮模板分塊數(shù)量脫多，線型及接燃縫效果難控制川；鼠（毅3警）易由于該橋設計依理念為保持混室凝土的原有風償格，以清水混嘴凝土為標卡準，不進行任透何外部裝修，怪這就對混凝土夕的外觀質量提逮出了較高的要殿求。界針對上述難點跪，主要采取了逐如下措施：價（細1膝）出施工中采用三灶維坐標法與天歌頂測角法相結椒合的方案實施崗索塔的施工測他量。畜本工程塔柱傾倍斜度要求不大肝于然H/3000蝶（請H吹為塔高）寧,宜軸線允許偏索差武≤創(chuàng)10mm袋，輪廓尺寸允武許偏考差衡≤酸20mm[3往]辦，測量精度要留求較高，模板嚇是否精確安裝精會直接影響主殺塔的線型、空侄間位置及垂直毫度等指標，所賴以應對控制點浪進行詳細的復娘合，并選用滿進足精度要求的缺測量儀器進行月放樣工作?？p另外，縫模板放樣主要翻經過弦3半個步驟：模板農支設參照物放磚樣嫂、伯立?？刂凭€放郵樣踐、仿模板檢查驗收察。對塔柱的施酬工放樣，充分歇考慮日照與大切氣溫差引起塔強柱變形對測量餡工作的影響，悄通過變形觀測償，掌握塔柱在殊自然條件下的低變化規(guī)律。同秋時還需考慮預偏偏量及預拱度碗。模板安裝高獨度超過販20m太時，應考慮高蕩空空氣對流及戴風力對測量精乏度的影響。制（傘2看）具模板在加工廠樣加工切割前，夠預先對模板進挺行編號和顏色油識別，部分曲旬率相近的模板素需采用特殊辨賄識方法，如凹船槽對接辨識法喂，凹槽深度控隙制在查3mm苦內，以便切割稼后現(xiàn)場對接時由能夠識別，現(xiàn)膠場模板拼裝時法，只需將標識憑顏色在表面左嬸右對齊，然后雹對凹槽深度進得行測量，合格墻后其模板內側塊的表面將自動顧對齊，工人將我不需進入模板輕內側檢查平整姥度，此方法適些用于大型模板鉆的安裝，具體煙方法犯（見圖宏12誦）汁。紛圖閥1陜2導模板對接識別餓方法圖碎模板按節(jié)段和筑類別堆放，防孔止不同部位的金模板安裝錯誤惑，導致塔柱線虧型、位置與設鼻計不符情況出詞現(xiàn)，逐段拼裝墊索塔勁性骨架仙、內外模板。揉為確保砼成型撞的外型質量需猾盡量減少模板羅內對拉桿，將習模板的外背楞豬設計成桁架式駝外背楞，使用顧套筒拉桿，減場少成型后的孔齒眼封堵工作量無（見圖紅13a-b靜）冒。使大型模板在運董輸過程中旅采用加固措施屋，現(xiàn)場攤采用大型設備遞進行起吊，繪專人指揮，級設置多點起吊運，確保模板起清吊過程中飾避免爽與其它硬物碰材撞，導致模板架變形，施工現(xiàn)疾場無法安裝。理圖粘13a醒套筒拉桿咽設計圖葉圖符13b泊套筒拉桿維三維圖效果弦圖新（喇3膚）杰模板曲線位置樂打磨徹底，防學止混凝土內的饅氣泡在振搗過族程中無法順利承排出，每次使鄰用后涂油進行析保護，以便再蜻次使用?？麅?yōu)化混凝土的譜最佳施工配合河比，采用正確嘗的澆筑方式和倒振搗方式，確哀保砼澆筑質量吃?；炷劣蒙案⑹皇褂镁咝庞袎A活性集料服，選用堿含量舍小于剖0.6%筒的低堿水泥并音控制混凝土中嬌總堿含量。在疤模板內側粘貼幅透水模板布，宮透水模板布可釀有效控制混凝診土表面氣泡及皂麻面的產生，伍以保證混凝土鵝外觀質量能夠穗達到清水混凝仆土質量和外觀數(shù)要求。榮另外，通過優(yōu)赴化方案和技術售創(chuàng)新控制了施魯工成本。如：蛇（日1沉）賺由于該橋兩側塞塔柱為對稱結笨構，在工期安牌排中盡量安排動兩個塔柱錯峰惱施工，可利用跑對側塔柱的拆尼除模板進行本保塔柱施工，同麥時塔柱芯模只笑制作下橫梁以菊下部分，下橫爽梁以上部分利占用下部芯模進索行改裝，以減恐少模板加工量飽，節(jié)約工程成妖本。胃（挨2城）征合理安排整體霧模板的拼裝方惡式，采用大型起起吊設備，按畝施工起重能力欣合理分段，盡煩可能減少模板脈節(jié)段數(shù)和模板愧接縫數(shù)。凝圖亞14貸澆筑完成的主禾塔塔身細（溜3遣）芽由于本次施工唇部分模板只使些用一次且未對且模板進行鉆孔悠等損傷，二次午利用的空間很往大，使用后的災模板進行歸類握，可作為其他勒橋梁的備用模騾板使用，提高族模板的攤銷率旗。4結束語江經過嚴密的理慰論計算和現(xiàn)場竟實踐，主塔塔勒柱已順利封頂徒，主塔模板強草度、剛度、穩(wěn)拆定性活等均尺滿足設計及施糞工要求，成型梁后的主塔塔身尼線型流暢，棱朽角分明、外形蛛美觀，未出現(xiàn)遠漲模、麻面、膊氣泡等情況愁（見圖戰(zhàn)14淘）油。欠施工過程中，縣合理安排整體歷模板的拼裝方碼式，按施工起甘重能力