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墩柱钢模板设计、制作及施工中值得注意的几个问题


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墩柱钢模 板设计   值得注意 的  
口 蔡 
摘  要  公路 、铁路桥 梁清水墩柱 采用定型钢模板 泵送 混凝土 


次 性 浇 筑 到 顶 。 论 从 外 观 上 还 是 从 内在 质 量 上 都 能 达 到 很 好 的 效  无

r />果, 周转 率高, 但其钢 模板的设计不 同于普通模板 。 必须经 过强度刚度  方面 的验算 。考虑周全 合理 ,施工 中泵送 混凝土的浇筑速 度要控制在  2 h以内 , m/ 模板加工 中工序与焊接工 艺要合理安排 。  

关 键 词  桥梁清水墩 柱


泵送 混凝 土  一柱到顶

强度刚度验 

浇筑速度  工序 及焊接工艺 

目前 , 随着 国内大部 分公 、 铁路桥 梁清水墩柱 的推广 , 施工  单位为提高质量 , 做到 内实外美 , 强墩 柱 的外观效 果 , 增 基本上  都 采用根据墩柱外形 定制异形钢模 的方 式 , 用泵送混凝土浇  采 筑墩 身 , 柱无论从外观上 还是 从内在质量上 都能达到很好 的  墩 效果 , 并且 钢模周转率高 , 可多次使用 降低成本 , 故此墩柱 采用 
钢 模 板 这 一 施 工 方 法 得 到 广 泛 的推 广 。  

12关 于墩 柱钢模的结构强度 刚度方面 的验算 , 其混凝  . 尤 土侧压 力的计 算方法各家说法不 一 , 主要有 以下几个 :   12 1 据国标 《 .. 根 混凝土结构 工程施工及验 收规 范》的规  定, 混凝 土 的侧压力计算 采用 F=0 2   B"o “ 与 F= . 2 l t   B yV  H中  MI N,( H为混凝 土侧 压力计 算位置处 至新浇 混凝 土顶 面的总  高度 )   1 2 2根据 《 .. 桥涵 一公路施工 手册》墩柱混凝 土的侧压力 
在 混凝 土 浇 筑 速 度 在 6 / m h以下 时 采 用 公 式 P=k H;泵 送 混    凝 土 时 采用 P= . V 46  12 3上海电建 、冶金 建研究院与 同济 大学 的共 同研究 , ..  

墩柱钢模板 的截面有圆形 , 圆端 形 , 台形 , 曲线形等 , 圆 双   分模一般根据 脱模简便性 分成 1 2或 1 4圆角方式 ,高度 则  / / 据施工 图与进度 要求而定 。前些 年 , 大部 分桥梁施工单 位为增  加 钢 模 的再 次 利 用 率 ,一 般 把 墩 柱 模 板 的 高 度 定 在 1 . m, ~15   最高 2 m以内 ,近来 ,为使墩柱浇筑后 达到圆顺光滑无接 缝错  台, 大部分施工单 位采取一柱到顶立 模泵送混凝土 的方法 , 高  度不等 , 最高达 3 m以上 。对此类高墩 柱模板的设计 、 作及  0 制 现 场 立 模 、 固 , 者 认 为 必 须 引 起 模 板 生 产 厂 家 与 施 工 单 位  加 笔
的 共 同重 视 , 不 可 等 闲 视 之 。 切   近 期 ,在国家 重点工 程青藏 铁路 的施 工某 一特大 桥 4 m 8  主墩 的施工 中不幸 发生 了 4 m直径 1 m高 圆台形钢 模暴模 事  4 故 ,致使 4 0多吨钢模板 连 同钢 管脚手架 从 4 m高 空处崩塌 , 0  

对 工 业 建筑 大 型结 构 泵送 } 昆凝 土 侧 压 力 推 荐 采 用 P=  
0. "tV  32yo

1 24除 此 之 外 , 有 美 国} 凝 土 协 会 A I 式 , 国水  .. 还 昆 C公 美 泥混凝 土协会 C R E A公 式 , 日本 建 筑 协 会 J S 公 式 , 苏 联 规  AS 原 范 公 式 , 国 罗 丁 公 式 , 国 埃 斯 丁 斯 赫 公式 等 等 ; 英 德   12 5根据上海 电建 、 .. 冶金 建研究院与 同济大学 对宝钢建  设 中多次现场混凝 土压力实测研究 , 对于大 流动性大坍落度初 

严重受损 。已浇筑 6 m高空心墩柱混凝 土报废 ,两名现场 作业  工人 当场死 亡 , 造成经 济损失近百万 , 而且 严重滞后施工进度 ,   影响恶 劣。 为从此类 血的教训 中吸取 经验 , 提高谨 慎 , 就墩柱钢  模 板 的 设 计 、 作 及 现 场 施 工 提 出几 个 问 题 , 引 起 大 家 的 重  制 望
视。   1 .设 计 方 面 

凝 时间长浇筑速度较快 的泵送混凝土 , 与其 他公式计算结果相  比较 , 推荐 公式值与实测值较 接近 , 另有西德埃 斯丁斯赫公式  P= . V 也较接 近。但是对一柱 到顶 的施工方式 , 3 6  ? 由于柱截  面小折算出的平均 浇筑速 度高 , 用推荐公式计 算出压力和实测  压 力相差很大 , 其他任何公式 的计算值也相差 很多。例 电厂试  验 柱浇筑高度 为 4 5 . m一次到顶 , 平均浇筑速 度高达 8 . 7   7 5 m/ h 用 推荐 公式 计 算 为 10 N m ,用 国 标规 范 公 式 计算 为  , 4k /  
3 7 N m 。 实 测值 为 6 k /   5 k /  而 0 N m。   实 际 清 水 混 凝 土墩 柱 的施 工 中 , 送 混 凝 土 一 柱 到 顶 1m 泵 0  以 下 者 很 常 见 , 的甚 至 达 到 3 m 一 次 浇 筑 无 施 工 缝 , 有 0 就上 述   4 m高墩 的事 故之前 的 4 m高 的空心墩柱 的施工 也是连续 浇  8 0 筑 成功 的, 故此类墩柱 的混凝土速度在使 用中应需折算 , 据悉 

1 1 现 场 多 方 论 证 , 出 导 致 以 上 事 故 的直 接 原 因 是 钢  .经 得 模 板 设 计 不合 理 、 虑 不 周 全 。 考   首 先 模 板 生 产 厂 家 不 能 把 异 形 钢 模 板 的 设 计 片 面 的 理 解  为 外 形 尺 寸 上 的 准 确 , 不 能 一 味地 满 足 施 工 单 位 为 降 低 成 本  更 而减 缩设计 用材 的要求 。异 形钢模 板 的设计 与其他类模 板一  样 , 一 要 必 须 要 保 证 其 强 度 刚 度 的 使 用 安 全 性 , 次 要 充 分  第 其 考虑施 工现场的各种 因素 , 模板 如何加 固、 模 、 如 脱 混凝 土 浇 筑  方式 、 施工进度 、 环境温度等 。 施工单 位更要积极 配合提 供相关  的资料 , 钢模板在 使用后保管得 当能周转近百 次 , 施工 单位不  该 抱 有 一 次性 使 用 ,尽 量 减 少 用 材 的 想 法 ,造 成 不 必 要 的 损 
失。  

此 类问题还在有关 专家的研究探讨之 中 , 能早 日得 出结论 以  望
指导施工 。  



正在建设的赣 粤高速 公路 中, 某一施工单位 盲 目听信当地  小 生 产 厂 , 减 省 成 本 同意 采 用 3 m钢 板 3 3 为 m 0× 0角 钢 制 作 

据 专 家 建 议 , 送 混凝 土 的 浇 筑 速 度 一 般 不 希 望 超 过 : 泵   ①大体积 混凝 土控制在 2 h以内  m/

②柱 、 混凝土控制在 1 m/ 墙 0 h以内 

回 

安 建 232 徽 筑0— 0  

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① 
面板下 料~ 卷制面板 成筒 状 

环形筋 板割制 r—————_~ l 横竖肋焊装在卷 制圆筒上  - _ _ 将 f
竖 肋 下 料 

②  面板下料卜 I +卷制成简状 l 靠胎模反复调整  —I

塑型  

竖筋下料 —_ 接堕量   _ J【  

l反    l 复调



匿  区 固 
结果截然 不同。   显 然工序 1 相对省 时省 工 , 工艺简单 , 而仅产品成形后  然 的最终 检验 与校正很难将 失圆与焊接变形 完全消除 , 工序 2产  品可能 出现的变形 与缺 陷化解 消除在每道 工序之中 , 成品的质  量 与 1自然不同 
2 2焊 接 工 艺  .

69.1 4kN/m 

如果取 以上 最小值 P= 9 1k /   6 .4 N m 计算得 :   面 板 强 度 盯= 3 MP 挠 度 f 5 7 m  27 a = .m
横肋 竖肋 强 度 盯=8 M a挠 度 f 0 1l  6P = .n l n 强度 盯=10 a 度 f . m 5 MP 挠 =2 6 m 

按 0 8安 全 系 数 考 虑 ,设 计 强 度 盯=0 8 盯 】 0 8x . . 【 x = .  
2 35= 1 8M P   8 a l

按 规范的要求钢模 板的面板 与横肋 、 竖肋 间进行跳焊每段  焊缝长 3 0~8 r 高度 4—6 m, 0 m, a m 相距 10 10 m, 0   5 m 面板与边  框满焊 焊缝高 4—6 m。实 际如 果这样焊接则必 然引起局部受  m 热过 高而板面凹 凸不平 , 后整体变形 大 , 焊 而异形钢模板一般  外形各 异尺寸较大 , 焊后热 处理与机械 、 液压较 正的成套设备 
几乎没 有 ,目前主要靠人 力大锤 , 或各 厂 自制 的校正机具来进  行, 消除应 力与变形 的能力 很有限 。故此必须 要寻找合理 的焊  接 工艺 , 保证 焊接牢 固无缺 且受热变形 小。 目前一般采取小 电  流 焊法 , 焊缝 长度控制在 2 3 m 高度 4 m, 0— 0 m, m 间距 2 0 m 左  0r a 右, 由外 到内交叉对称焊 , 双面焊 等方式 , 同时严格每道工序 的  “ 敲渣检查 ” 以确保其强度 。 ,   以上 就工序 安排 与焊缝控 制两点 浅谈 了工艺设 计的重 要  性, 在实标 制作过程 中 , 以通 过 自制一些焊接工 夹具 , 圆  可 校

设 计 总 挠 度 ∑f 410 m/ 0 】 2= . r   =【 4 r 4 0 / 5 2 m a a 故 以上 的计 算均不能满足 强度 刚度要求 。   如 果要达 到强度 刚度要 求 ,混凝 土 的浇筑速 度必控制在 
2 h以 内 。 m/  

由此 可 见 , 泵送 混 凝 土 速 度 过快 , 板 设 计 先 天 不 足 考 虑  模 不 周 是 导 致 事故 发 生 的 主 要 原 因 。 另 外 , 场 调 查 得 知 混 凝 土  现

灌注落 差达 1 m而所用溜槽 无导管 ,混凝土对模 板 的冲击荷  4
载 亦 过 大 , 且 利 用 上 次 浇 筑 未 拆 的 模 板 作 支 撑 , 节 模 板 要  而 该 承受 的 4 t 0 的正压力 6 . 4 N/   9 1k m 的混凝土侧压力仅 上一道抱  箍 的 加 固方 案 欠 妥 , 上 也 是 导 致 事 故 发 生 的 直 接 原 因 之 一 。 以   2 .工 艺 设 计 问题  

器, 千斤顶 校平机等 , 只要动脑筋 不断摸索 , 会想 出许 多办法  便
来解决钢模变形 。   3 .施 工 方 面 

铁路 、公路 、 道桥市政设施及 其他 大型基础设施 建设 中所  用的柱 、 、 梁 墙体 等异形钢模板 的生产 不 同于组合钢 模板的流  水线定型生 产 , 一般 都是 由机加 工厂根 据土建施 工图纸量体裁  衣定做 而成 , 其工艺不 同于精细 的机加工产 品 , 又不同于建筑  钢结构 。国内此类钢模 的生产厂家多为 小型机 加工厂 , 制造水  平 良莠 不齐 , 术先进上 规模 的屈指可数 , 技 其设计大 部分停 留  在外表 与结 构上 , 极少进行工 艺设计 , 其是 焊接工艺设计 。 尤 笔  者认为合理 的工艺设计是保 证钢模受力强度 刚度的必要手 段 ,   是减少 变形消除应力提 高质量提高效率 的保 证 。 工艺设计 至少 
含 以 下 步骤 :  

综上 , 如果有 了钢模板合理 周全的设计 与工艺保 障 , 施工  单位在进行 混凝 土浇筑时 只要遵循 生产厂家 的使 用说明 , 按设  计方案加 固 , 不超过设计 浇筑速度 , 振捣充分 , 搬运立模拆模 注 

意不要硬挤硬撬 , 脱模 后及时维护 保养存放 , 必能延 长钢模 的  使用寿命 ,增 加周转 次数 ,最终达 到降低 成本保 证质量 的 目  
的。  

异形钢模板 安装方便省 时 , 周转率高成本低 , 清水 混凝 土  成品质量 高 , 已开始在 公路 、 铁路 、 水利水 电、 高层建 筑各类建  筑领域广泛 的运用 ,但其设计制 作 目前还无专 用规范可遵循 ,   在其理论计算 、 生产 工艺方面还有许 多问题等待解决 。  

① 整体工序的安排 , 加工 现场布置 :   ② 焊接工艺 , 含焊接设备 、 工装夹 具 , 焊接方 式 , 焊缝 位置 、   间距 、 长度 、 高度 ;   ③ 热处理方式 , 校正工艺 。  
2 1 序 方 面  .工

笔者 曾目睹过 以下两个加工厂 的两 种圆形 墩柱工序安 排 ,  

回 单 : 工大 土工系 作 位 肥业学 木程  者 合

安 徽建 筑 2 0 0 3—2  


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