212
王建华1, 侯永康2, 牛润明, 刘吉诚, 段树金()中建路桥集团有限公司,河北石家庄0石家庄铁道大学土木工程学院,河北石家庄01.50001;2.50043
摘 要:采用高精度振弦式压力盒对某桥斜塔现浇混凝土模板侧压力进行监测,得到了各个时间点模板侧压
力沿高度方向的分布和各测试点模板侧压力随时间的变化规律。结果显示:随着浇筑高度增大,模板侧压力增加;从混凝土浇筑完成到初凝的时间段内,模板侧压力减小;初凝后混凝土内部温度升高导致模板侧压力再度增加,且其值远大于浇筑时有效压头引起的侧压力。研究成果可供倾斜混凝土塔柱施工和模板安全设计参考。关键词:混凝土斜塔;模板;侧压力;测试:/OI10.13219.at.2019.04.005Djgjgy
()中图分类号:UA 文章编号:1300448.27 文献标识码:67295320190401805---随着经济的发展,现浇混凝土工程越来越多,在施工过程中对模板提出了更高的要求,其中确定混凝土在浇筑过程中及之后一段时间内对模板产生的最大侧压力是确保混凝土结构施工安全的重要措施之一。关于现浇混凝土塔柱模板侧压力的计算,现
]31-,行规范和使用的计算公式较多[但都存在一定的
后的一段时间模板侧压力的变化规律,结合某大桥倾斜塔柱的施工,对混凝土模板侧压力的变化规律及有效压头进行了测试。图1所示为该桥跨的立面布置图。
差异。目前,针对现浇混凝土模板侧压力进行的试
]47-。潘剑验研究以模型试验和实际工程测试为主[
8]
云[坍落度与通过模型试验研究得出了振动作用、9]模板侧压力间相互关系;李春生[对高大模板在泵
送混凝土浇筑过程中的侧压力进行了现场原位试验研究,对模板侧压力的分布规律及主要影响因素进行了分析,并将试验数据与规范公式进行了对比分析。但是以上这些试验研究所得出的结论和规范公式的制定所依据的都是直立塔柱、桥墩或墙体,针对
0]1]11
。汪水清等[倾斜塔柱模板侧压力的研究甚少[
图1 桥跨立面布置图(单位:m)c
该桥采用分离式桥塔,其中塔柱为倾斜塔柱,塔,柱倾角5桥面以上塔高约69°6.34m。塔柱采用矩形钢混凝土截面,施工采用搭设落地支架法进行施工,分节段浇筑,第1个节段和第10个节段竖向高度分别为5.其余节段竖向高度均34m和5.83m,为6.图2所示为塔柱节段划分情况。底模系9m,统由方木和竹胶板构成。
结合现场施工情况,本次测试工作所选对象为即将浇筑的右幅第8节段,浇筑所用的混凝土等级为C根据实验室测试数据,混凝土坍落度约为50,
3
。混凝土采用泵车泵送/密度为2180mm,400km g
/,入模,根据现场实测数据可得浇筑速度为1.5mh
显对混凝土浇筑完毕后的模板侧压力进行了测试,示出由于温度作用侧压力会再次增长。目前所得的一些模板侧压力变化规律和规范中的计算公式是否适用于倾斜塔柱混凝土模板侧压力的研究有待考证,本文以某大桥倾斜塔柱为研究对象,对现浇混凝土模板侧压力进行了测试与分析。
1 工程概况
为研究倾斜塔柱现浇混凝土在浇筑过程中及之
02201925 收稿日期:--,王建华(主要从事道路桥梁男,工程师,1972—) 第一作者简介:
施工技术管理工作。
,段树金(教授,博士生导师,主男,博士,1955—) 通信作者简介:
要从事桥梁与结构工程研究与教学工作。duanshuin@stdu.edu.cnj
振捣方式为内部振捣结合外部振捣。
)(国防交通工程与技术 1019年7月 17,408 2
·研究与设计· 某大桥倾斜塔柱新浇混凝土模板侧压力测试与分析 王建华等
3 测试结果及数据分析
3.1 模板侧压力变化规律
由实测数据,可得各个监测点模板侧压力。图4所示为各个监测点处模板侧压力在整个监测过程中随时间的变化规律。
图2 塔柱施工阶段划分
2 测试概况
本次测试所用的仪器为高精度振弦式压力盒,它可同时测得混凝土模板侧压力和温度的变化。读数仪采用长沙金码公司生产的J3MZX006综合测-试仪和J2MLB0手动集线箱。-在即将浇筑的右幅第8节段的底模内侧布置压力盒,从下往上等间距布置,共布置7个,从下往上依次编号为1、如图3所示。压力盒2、3、4、5、6、7,安装时,用“胶将其粘贴在模板上,将导线引出AB”到安全的监测位置。
图4 各监测点模板侧压力随时间的变化
各监测点模板侧压力随时间的变由图4可知,
化规律基本相同,在浇筑初期,随着浇筑高度的增加,模板侧压力逐渐增加,近似静水压力分布;当混凝土开始初凝时,模板侧压力达到最大值;之后随着混凝土初凝的持续,逐渐由液态转变为固态,混凝土自身具备了一定的自立性,模板侧压力开始逐渐减小。混凝土初凝完成之后,由于水化热反应,随着混凝土内部温度的升高及收缩徐变的影响,模板侧压力又开始增加;稳压一段时间之后,侧压力又开始减小。整个监测过程中出现了2个峰值,现将模板侧压力变化的整个过程分为2个阶段,如图5所示,其中峰值1对应规范值。
图3 压力盒布置
压力盒安装测试完毕、准备工作完成之后,浇筑工作于上午8:同时开始数据监测记00点正式开始,录工作,于中午1浇筑共用时4.2:30点结束,5h。浇筑完成之后监测工作继续,在整个监测过程的前每间隔1混凝土内部24h,0min记录一次侧压力、温度及外界温度的值;24h之后侧压力及温度变化幅度变小,监测频率改为每间隔30min记录一次;当侧压力值基本保持稳定后,监测结束。整个监测过程共历时4监测期间无间断。8h,
图5 实测模板侧压力变化
]0211-而目前国内外专家学者[得到的混凝土模板
)(国防交通工程与技术 1019年7月 17,409 2
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侧压力随时间的变化趋势为:在混凝土浇筑初期,混凝土有一定的流动性,随着浇筑高度的增加,模板侧压力逐渐增加,基本呈静水压力分布,之后随着初凝的进行,混凝土逐渐失去流动性,混凝土的抗剪应力逐渐增大,混凝土开始具有承载能力,模板侧压力开始逐渐减小,其示意图如图6所示,图中最大值就是现行规范和公式计算得出的模板最大侧压力。
图7 实桥监测点侧压力变化与温度变化
通过观察第2阶段,发板侧压力的变化与温度无关;
现当混凝土温度开始升高时,模板侧压力升高,当温度开始下降后,模板侧压力开始减小,说明这一阶段
]模板侧压力变化示意图图6 文献[1021-模板侧压力的变化与温度有关。进一步验证了在混凝土初凝完成之后,在第2阶段模板侧压力的变化与混凝土水化热反应温度升高及收缩徐变的影响有关。3.3
混凝土模板最大侧压力
在浇筑阶段,随着浇筑高度的增加,模板侧压力达到峰值1,之后由于混凝土逐渐由液态转变为固态,有一定的自立性,模板侧压力逐渐减小。由监测数据可得,这个阶段内,各个监测点模板最大侧压力分布如图8所示。
由图8可知,模板侧压力沿高度方向的分布为中下部大、向上逐渐减小至零。模板最大侧压力出现在中下部位置,而非最底部,这与目前得到的模板侧压力沿高度方向的分布规律相同。本测试中最大,侧压力出现在监测点2的位置,大小为4有9kPa效压头高度为2m左右。
目前国内外针对模板侧压力的计算公式有很多,其计算目的都是得到浇筑过程中产生的最大侧压力,国内应用较为普遍的为《建筑施工模板安全技)(术规范》提出的公式:GJ162—2008F=γF=h,J
/12
,取上式中较小者。式中:vF为新浇t0.22γ012ββ2
;)/筑混凝土的最大侧压力(kNmγ为新浇混凝土3
;;)/重度(kh为混凝土高度(tNmm)0为混凝土初
目前针对混凝土模板侧压力的研究,主要是针对浇筑过程中由于混凝土流动性变化引起的模板侧压力。而通过这次实桥监测发现,实际混凝土浇筑中,模板侧压力的变化过程可分为两个阶段:混凝土初凝之前的流动性阶段和混凝土从半固态到固态转化的阶段。两个阶段模板侧压力的变化机理不同,其最大值相差较大。
上述第2阶段为初凝结束、混凝土呈半固态直至固体,其强度和弹性模量不断增长的阶段,同时水化热反应使得混凝土内部温度升高导致混凝土膨胀受限而产生了模板侧压力。但是,目前规范只规定了7d以后混凝土强度和弹性模量的测定,从初凝到7d龄期这段时间内混凝土力学性能随时间的变化规律未知,所以无法计算出第2阶段由于混凝土内部温度升高产生的模板侧压力,也不能对模板的安全设计给出定量的结论。关于这一问题尚需进一步深入研究。3.2
模板侧压力与混凝土温度的关系
浇筑混凝土初凝结束之后,由于水化热反应产生大量的热量,混凝土内部温度升高,模板侧压力再次出现了先增后减的趋势。
以1号监测点为例,对混凝土模板侧压力随时间的变化曲线和内部温度随时间的变化曲线进行对比分析,如图7所示。
由图7可得,在浇筑的前期,第1阶段内,混凝土内部温度基本不变,为混凝土入模温度,此时模板侧压力出现先增大后减小的趋势,说明这一阶段模
),(,/)凝时间(htT+1T为浇筑时外界温0050=2
度;不掺加外加剂时取1,掺β1为外加剂修正系数,加具有缓凝作用的外加剂时取1.2;β2为混凝土坍当落度修正系数,当坍落度小于30mm时取0.85,,坍落度为5当坍落度为1090mm时取1.010150~~。;/)mm时取1v为浇筑速度(.15mh
将浇筑参数和混凝土参数代入公式可得模板最
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·研究与设计· 某大桥倾斜塔柱新浇混凝土模板侧压力测试与分析 王建华等 ,大侧压力的计算值为2实测值为计算值的9.6kPa说明目前规范的计算值偏小,不适用于倾1.65倍,
斜塔柱模板侧压力的计算。
]文献[考虑了塔柱的倾斜度,对公式进行了10
/12
。式中:修正:F=γF=β0.2vh,t2γ3012βββ3为
模板倾斜角度系数,取值为β3=1+0.3230,θ/θ为
。本文中的θ=模板倾斜角度(与铅垂线的夹角)
凝之后,混凝土逐渐由半固态变为固态,由于水化热反应温度升高体积膨胀,导致模板侧压力再度增加。()混凝土温度升高引起的模板侧压力远大于2
浇筑时有效压头引起的侧压力,所以,施工中应采取有效的降温措施以减小膨胀引起的侧压力;模板安全设计中,更应考虑混凝土膨胀的作用。
()根据本次监测数据可知,对于倾斜塔柱,目3
前新浇模板侧压力的规范公式计算值与监测值相差较大,表明垂直模板侧压力的计算公式不能简单地应用于倾斜模板侧压力的计算,尚需进一步深入研究。
本文的成果可供类似倾斜混凝土塔柱模板及支架安全设计参考。
致谢:参加本试验测试工作的还有中建路桥集团任凯博、荀敬川,石家庄铁道大学马学振、李飞、赵伟龙等,在此一并表示感谢。
参考文献
[]中华人民共和国城乡建设环境保护部.混凝土结构工程1
。由此计算得到的模板最大侧压力的3°,t10取4h
,计算值为3仍比实测值小,误差为26.6kPa5%左右。关于模板倾斜度对最大侧压力的影响将另文详细讨论。
混凝土浇筑结束、水化热反应阶段,混凝土模板侧压力再次出现极值,由现场实测数据可得,其模板最大侧压力分布如图9所示。
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由图9可得,其沿高度方向的分布没有一定的规律性,此阶段混凝土模板侧压力的最大值出现在。大小为61号监测点,80kPa
通过对比可知,由于水化热反应产生的模板最大侧压力为混凝土浇筑阶段出现最大值的13.8倍,混凝土水化热产生的模板侧压力要比浇筑前期模板侧压力大得多。在今后类似混凝土斜塔的施工过程中,针对模板的安全设计,不仅仅要考虑浇筑过程中出现的最大侧压力,更应注意由于水化热反应产生的模板最大侧压力及其对支架系统的影响。
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:](),侧压力试验研究[1J.混凝土,21015050608112-4
结论
()模板侧压力增加;之后随随着浇筑高度增大,1
着混凝土初凝的持续,模板侧压力开始逐渐减小;初
(下转第52页)
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·实例分析· 博鳌通道防水施工技术 李建芳
板上预留D通过顶部N32注浆孔。盲板安装完成,的注浆孔向降水井内注浆封堵降水井。
注浆材料为水泥+水玻璃,配合比1∶1~1∶,双液初凝时间6最大注浆压力01.15,.40.458s~~
。双液在初凝时间内失去流动性并形成强度,最MPa终生成的双液浆逐渐累积成块,封堵降水井。
注浆过程中,全程对降水井顶部进行变形观测,防止注浆压力过大时通道结构拱起。
降水井注浆止水完毕,拆除法兰盲板,在降水井内部焊接钢板,永久性封堵降水井。
级防水施工质量标准。
6 结束语
本项目防水施工作业完毕,防水效果较好,有如下经验和不足可供交流:科①防水施工需提前谋划,学组织,将防水施工作业安排在少雨季节,减少湿气对防水施工的影响。②强化地基处理,减少地基不均匀沉降,防止地基不均匀沉降拉裂既有防水层。防水施工完毕及时施工防水③加强施工过程管控,
保护层,防止交叉施工对己完防水层造成破坏。④混凝土结构是防水层的基面,保证混凝土基面的平整度,可减少后期基面处理的费用,有利于降低工程造价。⑤增强水下构筑物的防水性能主要是依靠混凝土的密实度,外包防水材料仅是对构筑物自防水的补强,混凝土越密实,构筑物防水性越强。
5 施工效果
水下通道二级防水标准本项目防水等级二级,
/)(,为平均渗水量不大于0.任意105Ld00mm.
2
/)(。通道防水防水面积渗水量不大于0.15Ld.m
2
2
施工完毕,完成各项验收,博鳌通道防水施工满足二
WaterroofConstructionTechniuesfortheBoaoTunnel pq
IJianfanL g
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:,AcbstractThewaterroofinconstructionisoneofthemostcriticalrocessesintheconstructionofariverrossintunneland- pgpg ,themanaementandcontrolofwaterroofinconstructionaredirectlrelatedtotheualitsafetandservicelifeofthelater gpgyqyy oerationoftheassae.ThewaterroofinconstructionofBoaoTunnelinQionhaiCitofHainanProvincechiefladots ppgpggyyp araedwaterroofinconstruction+polmerselfdhesivemembranewaterroofintheconstructionschemesoftheolurea-w- pppgypgpy
,csaterroofinofthestrenthenedoncretetructure.Whentheconstructionoftheassaeiscomletedthevariandtheself-w--- pggpgp ouswaterroofinreuirementsfortheroectarefoundtobeutothoseofthedesinandthesecifications.Theroectma pgqpjpgppjy
serveasausefulreferenceforothersimilarroects. pj:;;;ointsKewordstunnelwaterroofsrainconstruction ppygjy
(上接第21页)
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, HWANGJianhuaOUYonkanIURunminIUJichenUANShuin Ngg,g, Lg, Dj
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,,)2.ColleeofCivilEnineerinShiiazhuanTiedaoUniversitShiiazhuan050043,China gggjgyjg
:AbstracthihecisionvibratinstrinressureboxisusedtomonitorthelateralressureoffreshlouredconcreteontherA -pgggppyp ,wformworkfortheinclinedtowerofabrideroectiththedistributionofthelateralressurealontheheihtateachtime gpjpgg :ointandthevariationofthelateralressureofeachtestointwiththetimeobtained.Theresultsshowthatthelateralres -pppp;sureincreaseswiththeincreaseintheourinheihtthelateralressuredecreasesintheeriodbetweenthecomletionof pggppp ;,ourinconcreteandtheinitialsettinoftheouredconcreteaftertheinitialsettinoftheconcretetheriseintheinternal pggpg ,temeratureoftheconcreteresultsaainintheriseinthelateralressureoftheformworkwithitsvaluefarreaterthanthe pgpglateralressureresultinfromtheeffectiveheadwhenconcreteisoured.Theresultsofourresearchmaserveasausefulref- pgpy rencefortheconstructionofinclinedconcretetowercolumnsandthesafetdesinofformwork.e yg
:;;;Kewordsinclinedconcretetowerformworklateralressuretest py
)(国防交通工程与技术 5019年7月 17,402 2
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