碾压混凝土模板综述.pdf
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1、碾 压 混 凝 土模 板 综 述 混凝土工程 i | 刘更 军 ( 中国水利水电第八工程局有限公司) 【 摘要】 碾压混凝土坝是 2 O世纪 8 o 年代初兴起的新坝型,具有施工快速、成本低的优点,得到了迅速发展, 其中与之配套的模板起到了重要作用 碾压混凝土模板的显著特点是满足碾压混凝土连续浇筑上升,而翻转模 板的应 用,实现 了真正 意义上的碾 压混凝土连续浇筑 。 【 关键词】 碾压混凝 土模 板应用 1 概述 1 1 模板特性 碾压混凝 土 是 采用 机 械碾 压 密 实 的干 硬 性混 凝 土 , 其显著特性之 一就 是可 连续 作业 、施工 快 速。碾压 混凝 土模板要求适 应其
2、连续 快速施 工 的特性 ,并有 足够 的刚 度和稳定性 ,保证 模板 在混 凝土碾 压 过程 中不 产生 变形 与跑模,从而保证混凝土浇筑后结构物的形状、尺寸和 相互位置等符合设计要求。 1 2 碾 压 混凝 土模 板的 演变 历程 碾压混凝土 的兴起,可追溯到 2 0世 纪 2 O年代末 期,当时常用 于高速公路路基和机场地面建设 。直 到 1 9 6 0 1 9 6 1 年 ,碾 压混凝 土才 在 大坝 施 工 中得 到应 用 。 第一座真正的碾压混凝 土坝是美 国 1 9 8 2年建成 的高 5 2 m 的 Wi l l o w C r e e k坝 ,该 坝上 游面 采用 预制 混凝
3、 土 面 板 。对 碾压混凝 土技术 发展起 了重要 作用 的另 一座 坝是 美国的 Up p e r S t i l l wa t e r坝,该 坝建于 1 9 8 5 1 9 8 7年, 其上 、下游 面 采用 了滑模 施 工 。到 1 9 9 6年 底 ,全 世界 至少 建成 1 5 7座碾 压 混凝 土 坝 。经对 1 5 7座 坝 的统 计 , 坝体 上 、下游 面施工采 用模板( 含 预制模 板 )浇筑 碾压 混凝 土的约 占 2 6 0 ,大部分 是采用 常态混凝 土浇筑 于 碾压混凝土坝的上、下游面,只有极少量的下游面是采 用机械压实的无模坝面。我国从 1 9 8 6 年建成第
4、一座坑口 碾压混凝 土试 验坝 ,至 2 0 0 5年 ,已建 、在建 的超过 3 0 m 高的碾压混凝土大坝有 7 O余座,其中 3 5座超百米级, 所建大坝上 、下游 坝面 的 9 O 以上是 采用模 板浇 筑碾 压 混凝 土。 2 模板种类与形式 适用于碾压混凝土坝施工的模板有钢模板、木模板、 混凝土模板等;模板结构形式有组合钢模板、半悬臂模 板 、悬臂 模 板 、连 续 上 升 式 翻 转 模 板 、混 凝 土 预 制模 板等 。 在选择碾压混 凝土 模板 时 ,须 根据 碾压混 凝 土浇 筑 升层高度来确定,并考虑其经济性。 3 模板设计概 要 3 1 模板的结构要素 水工模板的种类
5、很多,无论是按其材料划分,还是 按其功能划分,模板的结构均由以下三部分组成 : ( 1 )模板 面板 。新浇混凝 土的直接 承力 板 ,满足新浇 混凝土结构成型 。 ( 2 )支撑结构。支撑新浇混凝土产生的各种荷载、模 板面 板荷 载 和施 工 荷 载 ,确 保 模 板 面 板 整 体 受 力 ,不 变形 。 ( 3 )连接件。将模板面板与支撑结构连接成整体的 部件 。 3 2 模板的受力计算 在进行模板设计计算时,模板所承受的荷载包括模 板 自重、混凝土对模板的侧压力、施工荷载及风荷载等。 碾压混凝土对模板的侧压力 目前在 国内暂无成熟的经验 公式可应用。根据有关文献资料 ,碾压混凝土对模板
6、的 侧压力与 V C值、碾压遍数、浇筑速度等关系密切。试验 推荐最大侧压力为 0 0 1 5 0 O 1 7 MP a比较适宜。 1 5 _ 水利水 电施 工2 0 1 3 第 5期 总第 1 4 0期 在实际丁程中 ,由于模板周边 5 0 c m或更 大范 围内普 遍浇筑变态混凝 土 ,因此碾压 混凝 土 的侧压 力仍按 常态 混凝土 的规律取值 ,如 _二峡 工程 三期碾 压混凝 土 围堰 的 翻转模板 没计 。 3 3 模板的结构计算 模板的结构计算原理与常态混凝土一样,仅在混凝 土侧压力取值上有差异。 4 组合钢模板 4 1 坝 面铅 直面 、斜面 采用标准散钢模现场组合立模,以脚手架
7、钢管或薄 壁矩形钢管为围囹,拉模筋同定 ,间距 6 0 c m,每上升 6 0 c m高埋设一层拉模筋 ,单 块模 板之 间用 U 形 卡连接 。 模板竖向围图在加高时须错位连接。碾压混凝土的浇筑 上升速度宜控 制 在 0 9 m d ,以防模 板跑 模 ,模 板 5 0 c m 范围内浇筑变态混凝土 。 该模板安装形 式适 用于 结构物 尺寸 不高 、工 程量 较 小的部位 ,如 临时 同堰工程等 。 4 2 坝面 台阶 早 期 ,碾 压混 凝 土 坝 面 台 阶一 般 采 用 预 制 模 板 , 随着施工工艺的改善,目前 ,坝面台阶普遍采用定型 的 台阶 钢模 板 。如 构 皮 滩 水 电
8、 站 上 游 碾 压 混 凝 土 围 堰 ,堰体 下 游 面设 计 为 6 0 c mx 4 5 c m ( 高 宽 ) 台 阶 状 ,最大堰体高度为 7 2 6 m。施工时 ,针对下游台阶 专 门设 计一 款定 型组合 模 板 。该模 板 由组 合 钢 模板 与 背后 支 架组 成 ,见 图 1 。面板 长 3 O m,高 7 0 c m,由 块 组 成一 个单 元 ,交 替 上升 ,拉 模 筋 固定 ,两组 合 模板 之 问用 U 形卡 连接 ,离模 板 5 0 c m 内浇 筑 变 态混 凝 土 。 图 1 台阶模板 简图 ( 单位 :mm) 1 标准钢模板 ;2 2 E 1 0 0 方
9、钢或槽钢立柱;3 2 8 0槽钢支架;4 联系角钢L 5 0 4 5 一蝶形扣件 ;6 1 6预埋拉模筋,长 1 l O c m;7 铁扎丝;8 木楔 5 半悬臂模板 、悬臂模板 5 1 半悬臂模板 半悬臂模板使用普遍,其结构简单,易加工制作 , 见罔 2 。面板由标准的散钢模板组合而成 ,平面尺寸为 3 1 5 c rux 3 3 0 c m 和 4 6 5 c mx 3 3 0 c m 等 。槽钢或 薄壁矩 形钢 管做 同囹,型钢做立柱 ,拉模条 同定 ,间距为 1 5 m。 半悬臂模板用于碾压混凝土浇筑时,其斜拉模筋不 宜拉得太长。拉模筋以下不能碾压的局部混凝土改浇变 态混凝土 。 5
10、2 悬臂模板 悬臂模板结构较复杂,由模板面板与悬臂支撑体系 两大部件组成 。悬臂模 板结 构形 式多 样 ,主要 变化 在模 板的悬臂支撑体系,有型钢梁式、三角桁架式,也有矩 形桁架式 。 目前 同内应用 比较 广泛 的悬臂 模板 为三 角桁 1 6 架式支撑体系,典型产品有多卡悬臂模板。 云南大朝 山水 电站碾压混 凝土 重力 坝上 游面采 用悬 臂模板 立模 ,模 板 周 边 5 0 c m 范 围 内 浇筑 变 态 混 凝 土 。 该模板面板为厚 2 1 mm的胶合板 ,其表面涂刷一层釉质 防水层 ,使表面平整、光滑 而不吸水。胶合板 四周用 2 1 ram厚 钢条镶边保 护 。面板 后
11、 面的加 强格 栅 采用 Z形 型钢 ,模 板的支撑 体 系为 型钢 制 作 的刚性 三 角形 桁 架 。 面板尺寸为 3 6 0 c m3 1 5 c m,其倾角通过背后可变撑杆 的长度 变化来 调节 ,面板的水 平与铅 直调整 分别 南设 置 在下部三角桁架 的横梁 和竖梁 内的水平 与铅 直调 节装 置 来调节 。 模板的固定系统由预埋锚筋、锥形连接螺栓和高强 紧同螺杆组成 。 多卡悬臂模板 结构 形式 与其 类 似,只在调 节装 置 、锚 固件等细部 结构 上有 所差异 ,且面板 为全钢 面板 。 图 2 半悬臂 模板 简图 ( 单位 :尺 寸为 m m,高程 为 m) 1 标准钢模板
12、;2 2 8 槽钢围囹 ;3 2 1 2槽钢立柱;4 一工字钢围囹;5 操作平台;6 2 5预埋套筒螺栓 7 一 2 5拉筋套筒螺栓 ;8 -4 2 o拉模条;9 - - 4 1 8紧固套筒;1 O 预埋拉模锚筋 6 连续上升式翻转模 板 连续上升式翻 转模 板采 用悬 臂 结构 形式 ,通过 水平 方向预埋的锚筋 固定 ,无需在仓 内设置斜拉筋,模板受 力条件好,仓面安装简单 ,可连续翻升 ,便于碾压混凝 土机械化、快速施工作业。目前 ,连续上升式翻转模板 是国内大体积碾压混凝土施工普遍采用的模板形式 。 1 9 9 3年完工的贵州普定碾压混凝土拱坝工程,其施 工采用 的模板 是 用 两 块
13、尺 寸 各为 4 0 0 c m3 0 0 c m ( 长 高 )的模板通过 活动铰组成 4 0 0 c mX 6 0 0 c m ( 长 高 )能 交替连续上升的可调式悬臂模板。该模板在拱坝上游面 和下游 面 ( 坡度 为 1: 0 3 5 )应用 。 葛洲坝多能模板公司生产的连续上升式翻转模板在国 内多个水电站工程中广泛使用,已形成系列品牌产品。模 板面板有 3 0 0 c m3 1 0 c r n 、3 0 0 c m2 1 0 c m、3 0 0 c r n 1 5 5 c m 三种尺寸,其结构形式见图 3 ,由三块模板组合成一单元 连续上升 。上 、下层模板 面板之 间通过 连接销
14、连接 ,左 、 右之间用 u形卡连接;上、下桁架之间通过插销和调节 螺杆连接,桁架与面板用连接螺栓 固定。在转折处,可 通 过调节螺 杆 实 现 变坡 ,不影 响仓 内混 凝 土 连续 浇 筑 。 连续上升式翻转模板立模程序见图 4 。 该系列翻转模板的主要技术参数: ( 1 )翻转模板 承受 最大混凝土侧压力为 1 5 k N me 。 ( 2 )锚筋 D1 5拉拔力为 6 0 k N m2 。 ( 3 )混 凝 土 的浇筑 速 度 宜为 3 0 c m 8 h ,最 大 不超 过 1 2 m d 。 ( 4 )持力层锚筋所在的混凝土浇筑完毕后 4 8 h方能 受 力。 7 混凝土预制模板
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