多折面异形桥墩模板支撑体系研究

【摘要】本文以某人行天桥新建工程桥墩施工为例，介绍了多折面异形桥墩的模板设计以及模板支撑体系设计，并对模板支撑体系进行了验算。通过现场实践，桥墩外观质量达到了清水混凝土要求，对类似桥墩施工具有一定的借鉴作用。

【关键词】多折面；异形桥墩；清水混凝土；钢桁架；不设置对拉螺杆；斜杆支撑

一、工程概况

本文所述人行天桥主桥宽6.3m，椭圆形布置，桥梁长度为380.2m.人行天桥共有四个桥墩、桥台，均采用“普通清水混凝土”，桥墩结构形式为：地平线以下为梯形结构（短边长2m，长边长6m，宽5.2m）；桥墩平面砼厚度1.5米，内部空芯；地平线以上为多边折面结构形式（24个大小各异的面组成，高度为4.44m）。桥台为1.5m厚实心混凝土梯形结构。

二、模板设计

桥墩采用6mm厚定制钢模，由专业厂家加工制作。根据立柱设计的不同截面尺寸和不同斜度，分片配置，现场根据每个桥墩立柱的高度进行拼装。每套桥墩模板分为四大块、四小块在工厂进行加工，每块模板分为两段加工，每段之间焊接、打磨。

三、模板支撑体系设计

1、模板支撑体系设计

考虑到桥墩由24个大小不同的折面组成，且桥墩混凝土设计为清水混凝土，对桥墩外观质量要求较高，模板中间不能设置对拉螺杆，采用横向桁架支撑+上下两层对拉螺杆（20号双肢工字钢连接）+竖向钢管（桥墩0-2m高高度范围内立杆纵、横向按0.5m×0.3m间距布置，支架横杆步距1.2m；桥墩2-4.44m高高度范围内立杆纵、横向按0.5m×0.6m间距布置，支架横杆步距1.2m；并增加斜杆支撑，并采取相关措施确保斜杆下部不滑移）的支撑体系。

2、模板支架搭设

（1）桥墩、桥台四周搭设满堂脚手架，采用扣件式钢管脚手架，Ф48×3.25mm普通钢管，钢管之间采用扣件连接，脚手架支承在硬化地基（采用18#工字钢做中间连接支撑），立杆纵、横向按0.5m×0.6m间距布置（部分区域0.5m×0.3m），支架横杆步距1.2m，钢管顶部设置顶托，顶托与模板之间采用18#工字钢连接。竖杆要求每根竖直，立竖杆后及时加纵、横向平面钢管固定，竖杆底部设置纵、横向扫地杆。搭设支架时要切实保证横杆的水平，如有高差用底托和工字钢调整。为保证支架的均匀受力，支架顶设置可调节的U形顶托，并伸出高度控制250mm内。

图1 斜撑段满堂支架立面图

四、模板支撑体系验算

1、几何模型建立

本次计算采用大型通用有限元软件ANSYS对该人行天桥的桥墩浇筑过程中的模板强度及加固措施进行初步模拟计算，对施工模板及加固措施提供参考帮助。

2、模板及支撑体系模型建立

模板采用钢材制作，模板用槽钢制作的桁架体系进行加固，以约束模板的侧向变形及保证模板的连接部位不遭受破坏。

采用shell181壳单元模拟钢材制作的模板；beam188梁单元模拟桁架加固体系；上下两层共四根对拉螺杆采用link8 杆单元模拟，螺杆和竖向立柱间的连接按铰接处理。

3、计算结果

（1）、模板位移计算结果

图2模板位移云图

最大变形为0.753mm，出现在正面面积最大的模板中上部，模板位移小于规范要求的1.5mm，可以满足要求。

（2）、模板应力计算结果

图3 模板应力云图

最大应力为56Mpa，最大值出现在正面模板底部固结部位，模板应力小于规范要求的160Mpa，满足要求。

五、结语

本文针对多折面异形桥墩进行的清水混凝土要求，设计了一套不设置对拉螺杆的模板支撑体系，并对模板支撑体系进行了验算，支撑体系各项指标均能满足要求。并且通过现场实践，桥墩混凝土外观达到清水混凝土的要求。

参考文献：

[1] 陈方杰，黄宏杰.天津开发区跨京津塘高速桥梁异形斜立柱施工技术[J].国防交通工程与技术，2012，第6期

[2] 牛大勇，刘国庆.浅谈异型桥墩施工方案[J].科技致富向导 ，2013第20期