高墩步履式液压提升模板的施工技术

（江西省路桥工程集团有限公司，江西 南昌 330000）

布克赛尔特大桥是一座预应力连续刚构桥（主跨200m），桥长1132m，桥梁最大跨径200m，墩高最大为160m。本文以该桥10#墩为例论述步履式液压提升模板浇筑施工，桥墩高度为45m，桥墩截面长10.5m，宽3m，该桥墩墩柱1#节段（墩脚部位）采用普通钢模板施工，桥墩其余部分浇筑施工采用步履式液压提升模板施工。

一、步履式液压提升模板设计

（一）设计原理

这种步履式液压的提升模板，是其在桥梁高墩施工中的主要特点，该装置由“上外层模架＋下外层模架＋内部模板＋提升系统（液压式）＋连接架”，以及上下操作平台组成。整体设计图如图1所示。采用齿口的形式对接上下外模架，以保障外模架拥有足够的支撑刚度。

图1 步履式模板整体设计图

采用该套模板设备施工桥梁墩柱时，当上一节段的混凝土完成浇筑，同时下一节段的钢筋绑扎之后，并把内衬模板安装完成之后，开始提升外部模架，该施工的整个过程当中，先提升上外层模架，再提升下外层模架的，二者相互交替提升，确保内衬模板紧固，防止在模板内的混凝土浇筑不好，而对混凝土质量造成一定影响。下一节段混凝土的浇筑需在前一节混凝土达到一定强度之前，从而提高施工作业的速度。

（二）采用的材料

外龙骨架弦杆是槽钢18a；外龙骨架腹杆是角钢L25×4；上层工字钢是工20a；内模板面板是5mm钢板；内模板横肋是8#槽钢；内模板竖肋是槽钢16a。

（三）施工荷载取值

计算外龙骨架时，针对外模板的重量，宽度方向的取值为186kg，长度方向上取值为645.5kg；平台的载荷重量为20920N，该荷载在龙骨的上部杆件布置为线荷载方式；千斤顶在其平移的作用力的长度的方向上，每台的重量为2.22t，每台重量在宽度作用方向上为0.63t。

计算外龙骨架的下半部分时，外模板的重量同外龙骨架；对于下平台，其载荷重量为3.6t；千斤顶（用于顶推）反作用力为0.225t；千斤顶（用于平移）每台重量在作用力的长度方向上为1.85t，在其作用力的宽度方向上，每台重量为0.525t。

表1 外龙骨架计算结果

在上层的工字架计算时，其外龙骨架的重量为22.8t，其内模板的重量为8t，桁架的负载荷重量为3t。

计算内模板时，浇筑产生的最大侧压力大小为22.63kPa。

（四）外龙骨架计算

采用Midas有限元软件建模计算龙骨架，模拟其各种施工工况，采用梁单元对外龙骨架的上部桁架进行建模，通过建模并分析其结果，通过对比分析，外龙骨架的上下两部分所产生应力最大值和位移最大值，与其相对应的容许值对比计算结果，如表1所示。

从表中的数据可以看出，外龙骨架应力均小于215MPa，满足设计计算要求。

外龙骨架的上部分及下部分变形最大值均满足[L]=11934/500=23.87mm要求，外龙骨架的刚度满足设计要求。

（五）内模板计算

取内模架的1/4建模，并进行简化处理，采用ANSYS有限元软件进行建模计算。

在浇筑混凝土时产生两种工况，第一种工况浇筑混凝土位于模板内的下半部分，即混凝土的侧向压力施加范围是在下部450mm高度内；第二种工况在模板内的上半部分浇筑混凝土，即浇筑混凝土时的侧向压力需要施加在模板上部450mm高度的范围之内。

针对上述两种工况，分别对1/4内模板模型进行有限元计算分析，其最大应力值和变形值结果如表2所示。

图2 为在模板内不同高度范围施加侧向压力

图3 在模板内不同高度范围施加侧向压力

表2 内模板最大应力和变形

通过计算结果可以看出，在两种工况下，最大应力安生的位置均在拉杆的销轴处，两种工况下的应力最大值分别为179MPa和186MPa，均满足设计要求。

在两种工况的作用下，其变形最大值分别为3.44mm和1.6mm，刚度均满足设计要求。对内模板的设计比较合理。

二、步履式液压提升模板使用

作为步履式模板提升连接架的主要爬升轨道，在施工墩柱的第一模混凝土时，预先在墩柱的四角位置各埋设一根直径为5cm钢管，钢管的预埋位置必须准确无误，否则会对整个连接架的安装造成严重后果。

浇筑完成后混凝土初凝时便可立即提升模板，首先提升上外模架，提升过程中必须将模架外侧液压收紧，使模板与外模架脱离开，从而顺利提升上模架，上外模架顶升到位后立即安排人员安装内衬模板。

待上外模架爬升到相应位置后，用液压装置将外模架与模板顶合，顶合后要紧密，然后提升下外模架。

三、结语

该工程高墩采用步履式液压提升模板施工，本文通过对该新型模板系统的外龙骨架、内模板建立模型并进行有限元分析，计算结果表明该模板系统各杆件采用本文中的材料及截面，其应力和变形情况满足要求并具有一定的安全富裕度，表明步履式液压提升模板设计合理，未造成材料的浪费。目前，该工程已经建成通车，在施工过程采用新型的步履式液压提升模板，与传统模板相比无需等待混凝土形成强度便可拆模，提高了施工进度，同时该模架的提升方式可得到很好的混凝土质量外观效果。该吊装系统，降低了高墩建设的施工成本。