渝怀铁路龙桥河大桥薄壁空心墩翻模设计

渝怀铁路龙桥河大桥薄壁空心墩翻模设计
中铁十三局王海泉张利军王忠江
内容提要结合渝怀铁路龙桥河大桥桥墩施工的特点，阐述薄壁空心墩翻模设计的优越性。

叙述翻模的设计过程和结构原理、结构形式，内容详实、具体，对今后薄壁空心墩施工有一定的参考和借鉴作用。

关键词薄壁空心墩翻模设计
1 工程概况
渝怀铁路龙桥河大桥由中铁十三局集团公司承建，全长328.64米，桥跨形式为9-32m+1-24m，该桥3#、4#、5#、6#、7#设计为空心墩，参数如下：
3#墩高31米，墩底外径5.15米，内径3.45米，墩顶外径3.8米，内径3.6米。

4#墩高35米，墩底外径5.32米，内径3.62米，墩顶外径3.8米，内径3.6米。

5#墩高44米，墩底外径5.71米，内径3.89米，墩顶外径3.8米，内径3.6米。

6#墩高48米，墩底外径5.89米，内径4.02米，墩顶外径3.8米，内径3.6米。

7#墩高35米，墩底外径5.32米，内径3.62米，墩顶外径3.8米，内径3.6米。

4 结构原理
通常情况下，翻模由固定模板，抽动模板，收坡模板，错动模板等组成。

我们设计的翻模由固定模板、抽动模板和错动模板三种类型组成，每节模板高1.5米，共三节。

固定模板有三种，抽动模板有三种型号，错动模板只有一种型号。

通过固定模板的上口弧长与下口弧长不等来实现墩身坡率的，关系如下：
由于模板八等分，即每节固定模板8块，抽动模板8块，有此得： 每块模板 L 下－L 上 = M * 2π/16 得： 则外模 L 下－L 上 = 26 mm 内模 L 下－L 上 = 18 mm
其中： L 上——模板上口弧长
L 下——模板下口弧长
M ——--墩身坡率，外壁为46：1 ，内壁为65：1 。

模板每翻升一个循环，增高 3*1.5m = 4.5m ，弧长增加为： L 外抽 = 26×3 = 78 mm L 内抽 = 18×3 = 54 mm
从而得出抽动模板最小尺寸为L 外抽min = 78 mm ；L 内抽min = 54 mm 。

模板翻升N 个循环，增高4.5N ，弧长增加为N L 抽min 。

为了减小每个翻升循环抽动模板的块数，所以设计了为小抽动模板弧长整数倍的中抽动模板和大抽动模板。

由于每个翻升循环桥墩的周长是固定的，抽动模板的尺寸是固定的，从而可以计算出固定模板的尺寸。

在桥墩模板拼装过程中，固定模板数量不变，只需抽换抽动模板的种类和块数便可以满足设计要求。

5 结构设计
在模板结构设计时进行了荷载组合计算，考虑其在最不利荷载组合下的应力、应变，进行强度验算，过程如下： 5.1 设计荷载组成 5.1.1 竖向荷载
模板及连接件自身重量：取73.22㎏/m2。

新浇筑砼的容重：取2.5×103㎏/m2。

施工人员行走和施工料具运输或堆放荷载：取250㎏。

倾倒砼时产生的冲击荷载：取0.02Mpa 。

振捣砼时产生的荷载: 取0.02Mpa 。

由于模板为侧模，并向内收坡。

所以只有荷载①对模板有影响，其他荷载未作用在模板上，而是作用在墩身上，所以竖向荷载为73.22㎏/m2。

5.1.2 水平荷载：
新浇筑的砼的侧压力。

我国《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中对砼侧压力的计算作如下规定：
当采用内部振捣器且砼浇筑速度在6m/h 以下时，作用于侧模板的最大压力可按两式计算，取两式结果较小值。

Pm=0.4+kskwv1/3150/(θ+30) ⑴
Pm=2.5H ⑵
Pm—新浇筑砼的最大侧压力(Mpa)；
θ—砼入模温度（℃）；
ks—砼坍落度影响修正系数，坍落度小于30mm时ks =0.85；50mm～90mm时，ks =1.0。

110mm～150mm时ks =1.15；
kw—外加剂影响修正系数。

不加外加剂时，kw =1；掺缓凝外加剂时，kw =1.2；
v—砼的浇筑速度（m/h）；
H—砼侧压力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度（m）；
计算如下：
Pm=0.4+kskwv1/3150/(θ+30) ⑴
=0.4+1.0×1.2×0.51/3×150/（5+30）
=0.448Mpa
Pm=2.5H ⑵
=2.5×1.5
=0.375Mpa
Pm—新浇筑砼的最大侧压力(Map)；
θ—砼入模温度（℃）：取5℃；
ks—砼坍落度影响修正系数，坍落度小于30mm时ks =0.85；50mm～90mm时，ks =1.0。

110mm～150mm时ks =1.15；取ks =1.0。

kw—外加剂影响修正系数。

不加外加剂时，kw =1；掺缓凝外加剂时，kw =1.2；取kw =1.2。

v—砼的浇筑速度（m/h）；取v=0.5 m/h。

H—侧压力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度（m）。

取一节模板高度1.5 m。

倾倒砼时对垂直模板的水平荷载；取0.02Mpa。

振捣砼时产生的荷载：对侧模取0.04Mpa。

风荷载：一般在无风天进行高空施工，可不计。

由⑥、⑦、⑧计算模板所受的水平荷载为0.435Mpa，求得每平方米模板的受力总和，把模板简化为简支梁，计算出模板构件的断面及间距。

5.2 结构方案
经计算该模板设计应力满足《铁路桥涵施工规范》（TBJ203-96）对钢模板及配件的容许应力的要求。

面板采用4mm钢板，横连角钢、竖连角钢采用∠63×63×6角钢。

竖肋和横肋采用63×6钢板，间距255mm布置，具体尺寸见附图1外固定模板示意图、附图2内固定模板
示意图、附图3错动模板示意图、附图4抽条模板示意图。

固定模板按尺寸划分为三种，即固定模板A，固定固定模板B，固定模板C。

面板的弧度按最高墩中间弧度弯制的。

为调节墩身弧度的微小变化，本固定模板设计了调节件。

为了防止在浇筑砼时模板有附加荷载产生致使模板强度不足，以及模板拼圆，该套翻模设计了外围带和内围带。

考虑便于内模板容易拆卸，把其中一块内抽动模板用错动模板代替，这样就
在8万元左右，且可以多次周转使用。

第三，施工进度快，平均每天可浇注1米高墩身砼。

实践证明，我们在墩身砼施工中采用的翻模设计是可取的、行之有效的，有一定的推广价值。

但由于我们的水平有限，在实施中还有许多不足之处需要改进，请各位予以指正，以便我们进一步优化该设计。

参阅文献：杨理准武吉中余军主编《基本作业手册》（第一版）人民交通出版社 1998
李文山周起敬胡齐洲主编《机械设计手册》中国机械工业出版社1999。