CN107988918A - 混凝土卷模施工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了混凝土卷模施工装置,该装置由外框架支撑系统、卷板提升系统、自动液压同步提升系统、自动提升同步回缩系统和自动提升辅助平台系统五部分组成。本装置可用于桥梁高墩混凝土施工,属于混凝土模板施工技术领域。本发明适应于各类桥梁、房建等截面方墩、两面直立、两面带坡率的方墩,以及错台型方墩的施工,尤其是地形复杂、工期压力大的山区高墩施工。本发明将新浇筑的混凝土直接与柔性可卷起模板接触,并通过滚珠与支架背楞支撑,形成支架系统与柔性模板的滚动位移,为混凝土浇筑提供作业面并加快施工进度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土卷模施工装置,本装置可用于桥梁高墩混凝土施工,属于混凝土模板施工技术领域。本发明适应于各类桥梁、房建等截面方墩、两面直立、两面带坡率的方墩,以及错台型方墩的施工,尤其是地形复杂、工期压力大的山区高墩施工。
背景技术
现有高墩混凝土施工工艺有滑模、翻模、爬模、辊模施工工艺。其中:
滑模施工由于直接在未有较高强度的新浇筑混凝土表面滑行,致使混凝土表面或多或少存在微裂缝,另外,由于新鲜混凝土早期就暴露于外界,致使混凝土表面又很快出现干缩裂缝,这些微裂缝的产生会影响到结构的耐久性问题;
翻模工艺由于采取浇筑一节,拆除一节模板再提升到上一层支模浇筑,劳动力投入大,效率较低,也存在较大的安全隐患,而且各节模板接缝处错台往往较为严重。另外,也由于新鲜混凝土早期暴露,混凝土的表面干缩裂缝较多。
爬模与翻模最大的区别,在于翻模模板拆除后由塔吊或其它吊装设备提升,而爬模工艺采取了千斤顶配合下的自动爬升系统代替起吊设备,虽然安全性能有所提高,但翻模施工带领的劳动力投入大、错台和养生问题仍没有解决。
辊模工艺是在滑模工艺的基础上,在混凝土与支撑系统的基础上,增加了一个内衬板,向上滑动时内衬板与混凝土相对静止,支撑系统为若干根辊轴镀锌钢管和支架。但该工艺由于镀锌钢管竖向间距较大,致使混凝土在浇筑一层后向上滑移时产生了较为直观的竖向凹凸,在此情况下,又由于辊轴本身滚动阻力大和竖向凹凸的问题,摩阻力会呈几何级增长,甚至有时会出现内衬板随支撑系统同步向上的问题。另外,由于内衬板需要由人工交替向上翻倒,为此,内衬板高度又不能太大,导致劳动力投入也相对较大。同时,由于内衬板外露后与混凝土之间就靠角部胶带与之间的粘接力固定,为此如拆除时间较晚时,会存在内衬板脱落的危险,尽早拆除又存在新鲜混凝土早期暴露的问题。为此养生、外观、表面平整度差、内衬板不方面控制、劳动力投入大、安全性问题是该工艺的缺点。
发明内容
为了解决劳动力投入大、功效低、安全性差、混凝土表面早期拆模导致的干缩裂缝,节段错台,以及加内衬板后混凝土表面较明显的竖向凹凸和侧向摩阻力大和内衬板脱落与同步上升的问题,本发明设计了混凝土卷模施工装置,本发明将新浇筑的混凝土直接与柔性可卷起模板接触,并通过滚珠与支架背楞支撑,形成支架系统与柔性模板的滚动位移,为混凝土浇筑提供作业面并加快施工进度。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为混凝土卷模施工装置,该装置由外框架支撑系统、卷板提升系统、自动液压同步提升系统、自动提升同步回缩系统和自动提升辅助平台系统五部分组成。
自动液压同步提升系统包括提升支撑钢管1、液压千斤顶2、主横梁3、桁架式限位架4、提升吊杆5和提升控制平台20。
外框架支撑系统包括可进出装置6、外框架7、加密布设的尼龙滚珠钢格板8、桁架式模板架平台9和上护栏10。
卷板提升系统包括卷筒11、托具12、卷板13和卷板下端固定装置14。
自动提升同步回缩系统包括支撑桁架15、千斤顶16和可调托架17。
自动提升辅助平台系统包括电动提升机具18和钢桁架19。
卷模整体结构通过提升吊杆5与主横梁3通过螺栓连接;液压千斤顶2为楔块式穿心千斤顶,液压千斤顶2通过螺栓连接在主横梁3上,提升支撑钢管1同时穿过主横梁3与液压千斤顶2;液压千斤顶2的底部设置有桁架式限位架4用以加固提升支撑钢管1,桁架式限位架4与提升支撑钢管1采用螺栓连接,桁架式限位架4只在施工钢筋、模板时安装,浇筑混凝土前进行拆除。提升控制平台20安装在主横梁3上;工作过程中,液压千斤顶2通过夹紧或松开提升支撑钢管1以实现整个装置的提升或停顿。
外框架7的前端焊接有加密布设的尼龙滚珠钢格板8,外框架7的后端焊接有桁架式模板架平台9;桁架式模板架平台9外侧边焊接有上护栏10。
卷板13背贴加密布设的尼龙滚珠钢格板8,卷板13的上端通过铆钉固定在卷筒11上,卷板下端设置固定装置14固定在已浇筑混凝土表面上;卷筒11通过托具12支撑,托具12与桁架式模板架平台9焊接连接。模板架安装在桁架式模板架平台9上;自动提升同步回缩系统作为方形桥墩两面设有斜面时使用,支撑桁架15设置在可调托架17上,千斤顶16铰接连接在桁架式模板架平台9框架上;可调托架17安装在桁架式模板架平台9的框架底部及支撑桁架15底部。电动提升机具18安装在桁架式模板架平台9底部,电动提升机具18通过钢丝绳控制钢桁架19的上下移动,同时设置防坠落横梁。在卷板(13)全部放出后,混凝土浇筑到橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)中部位置,而后将橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)向外侧移动,实现卷板(13)与混凝土以及橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)之间自由脱离,为卷板(13)提升创造条件。工作时,通过调节千斤顶16的伸出长度来调整斜面,千斤顶16工作时松开支撑桁架15与可调托架17的螺栓,使支撑桁架15可自由滑动。
卷板13的下端固定,提升模板架时,卷筒11转动,放出卷板,模板架与卷板13接触面的滚珠转动。
加密布设的尼龙滚珠钢格板8用以支撑卷板13并减少滑动阻力。
与现有技术相比较,本发明具有如下技术优势。
1、针对劳动力投入大、功效低和安全性差的问题的解决方案:
卷模施工装置以中空式液压千斤顶为整个模板系统上升滑行的支撑体系,采用同步顶升控制台实现多顶同步自动上升。混凝土侧限模板设计为厚度1cm左右的可卷起卷板耐磨夹布胶板或类似柔性模板、加密布设尼龙滚珠钢格板和钢结构横纵背楞和桁架式受力构件。其中卷板卷绕在桁架式受力构件上方的滚筒上,其随着中空千斤顶在顶升支架系统上升时,自动展开。而后,在整个卷板全部放完后,其周围模板通过可进出装置,使模架脱离混凝土表面,卷板重新提升卷绕在滚筒上。之后将可进出装置顶回原位,二次循环开始。整个施工过程由于工人无需从底部平台往返向上倒运内衬板,为此劳动力投入减少,功效大大提高,且安全风险降低。
2、混凝土表面早期拆模导致的干缩裂缝和节段错台问题的解决方案:
卷模施工装置的核心技术是模板可以通过滚筒卷起,由于柔性卷板卷起后占用空间小,重量轻,长度可以根据需要自行确定。为此,在后浇筑混凝土阶段,前浇筑的混凝土可以通过卷板包裹继续养生,待强度达到一定值后,再将卷板卷起,为此可彻底解决养生不到位和早期由于水分散失导致的干缩裂缝的产生,另外,由于支架体系脱离混凝土的频次极大降低。且二次循环支架合拢后由之前的钢板和混凝土之间的刚性接触,变为了柔性卷板与混凝土之间的刚柔补合结合,其错台出现的几率大大降低甚至没有错台。
3、加内衬板后混凝土表面较明显的竖向凹凸和侧向摩阻力大和内衬板脱落与同步上升的问题的解决方案:
卷模施工装置的另一关键技术是采取加密布设尼龙滚珠钢格板作为柔性卷板的直接受力支撑体系,将原辊模施工辊轴单个滚动面,改成了滚珠内轴和滚珠本体的两个滚动面。同时,滚珠的直径大小和横纵间距可自行根据需要确定,为此基本上可实现由辊模辊轴与内衬板的线性支撑变为小滚珠与卷板之间的面支撑。这样竖向凹凸问题和侧向摩阻力的问题均得到解决。
4、内衬板脱落与同步上升的问题的解决方案:
卷板在第一次浇筑混凝土前,就利用卷板端部加设的角钢,开孔固定到混凝土基础上,而另一端利用设在卷板另一端的扁钢,开孔固定在卷筒上。为此卷板的自由度受到严格限制。可彻底杜绝内衬板脱落和与支撑架同步上升的问题。
附图说明
图1为混凝土卷模施工装置结构正视图。
图2为混凝土卷模施工装置结构俯视图。
图3为混凝土卷模施工装置外框架支撑系统剖视结构图。
图4为混凝土卷模施工装置卷板提升系统剖视结构图。
图5为混凝土卷模施工装置自动提升同步回缩系统剖视结构图。
图6为混凝土卷模施工装置即混凝土面为斜面的结构正视图。
图7为混凝土卷模施工装置工作步骤一示意图。
图8为混凝土卷模施工装置工作步骤二示意图。
图9为混凝土卷模施工装置工作步骤三示意图。
图10为混凝土卷模施工装置工作步骤四示意图。
图11为混凝土卷模施工装置工作的整体流程图。
图中:1、提升支撑钢管,2、液压千斤顶,3、主横梁,4、桁架式限位架,5、提升吊杆,6、可进出装置,7、外框架,8、加密布设的尼龙滚珠钢格板,9、桁架式模板架平台,10、上护栏,11、卷筒,12、托具,13、卷板,14、卷板下端固定装置,15、支撑桁架,16、千斤顶,17、可调托架,18、电动提升机具,19、钢桁架,20、提升控制平台。
具体实施方式
如图1-10所示,混凝土卷模施工装置,该装置由外框架支撑系统、卷板提升系统、自动液压同步提升系统、自动提升同步回缩系统和自动提升辅助平台系统五部分组成。
自动液压同步提升系统包括提升支撑钢管1、液压千斤顶2、主横梁3、桁架式限位架4、提升吊杆5和提升控制平台20。
外框架支撑系统包括外框架7、加密布设的尼龙滚珠钢格板8、桁架式模板架平台9和上护栏10。
卷板提升系统包括卷筒11、托具12、卷板13和卷板下端固定装置14。
自动提升同步回缩系统包括支撑桁架15、千斤顶16和可调托架17。
自动提升辅助平台系统包括电动提升机具18和钢桁架19。
卷模整体结构通过提升吊杆5与主横梁3通过螺栓连接;液压千斤顶2为楔块式穿心千斤顶,液压千斤顶2通过螺栓连接在主横梁3上,提升支撑钢管1同时穿过主横梁3与液压千斤顶2;液压千斤顶2的底部设置有桁架式限位架4用以加固提升支撑钢管1,桁架式限位架4与提升支撑钢管1采用螺栓连接,桁架式限位架4只在施工钢筋、模板时安装,浇筑混凝土前进行拆除。提升控制平台20安装在主横梁3上;工作过程中,液压千斤顶2通过夹紧或松开提升支撑钢管1以实现整个装置的提升或停顿。
外框架7的前端焊接有加密布设的尼龙滚珠钢格板8,外框架7的后端焊接有桁架式模板架平台9;桁架式模板架平台9外侧边焊接有上护栏10。
卷板13背贴加密布设的尼龙滚珠钢格板8,卷板13的上端通过铆钉固定在卷筒11上,卷板下端设置固定装置14固定在已浇筑混凝土表面上;卷筒11通过托具12支撑,托具12与桁架式模板架平台9焊接连接。模板架安装在桁架式模板架平台9上;自动提升同步回缩系统作为方形桥墩两面设有斜面时使用,支撑桁架15设置在可调托架17上,千斤顶16铰接连接在桁架式模板架平台9框架上;可调托架17安装在桁架式模板架平台9的框架底部及支撑桁架15底部。电动提升机具18安装在桁架式模板架平台9底部,电动提升机具18通过钢丝绳控制钢桁架19的上下移动,同时设置防坠落横梁。在卷板(13)全部放出后,混凝土浇筑到橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)中部位置,而后将橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)向外侧移动,实现卷板(13)与混凝土以及橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)之间自由脱离,为卷板(13)提升创造条件。
工作时,通过调节千斤顶16的伸出长度来调整斜面,千斤顶16工作时松开支撑桁架15与可调托架17的螺栓,使支撑桁架15可自由滑动。
卷板13的下端固定,提升模板架时,卷筒11转动,放出卷板,模板架与卷板13接触面的滚珠转动。
加密布设的尼龙滚珠钢格板8用以支撑卷板13并减少滑动阻力。
1、针对劳动力投入大、功效低和安全性差的问题的解决方案:
卷模施工装置以中空式液压千斤顶为整个模板系统上升滑行的支撑体系,采用同步顶升控制台实现多顶同步自动上升。混凝土侧限模板设计为厚度1cm左右的可卷起卷板耐磨夹布胶板或类似柔性模板、加密布设尼龙滚珠钢格板和钢结构横纵背楞和桁架式受力构件。其中卷板卷绕在桁架式受力构件上方的滚筒上,其随着中空千斤顶在顶升支架系统上升时,自动展开。而后,在整个卷板全部放完后,利用设置在支撑体系下部的可进出装置,实现卷板与混凝土以及支撑系统的自由脱离,而后卷板重新提升卷绕在滚筒上。之后将可进出装置顶回原位,二次循环开始。整个施工过程由于工人无需从底部平台往返向上倒运内衬板,为此劳动力投入减少,功效大大提高,且安全风险降低。
2、混凝土表面早期拆模导致的干缩裂缝和节段错台问题的解决方案:
卷模施工装置的核心技术是模板可以通过滚筒卷起,由于柔性卷板卷起后占用空间小,重量轻,长度可以根据需要自行确定。为此,在后浇筑混凝土阶段,前浇筑的混凝土可以通过卷板包裹继续养生,待强度达到一定值后,再将卷板卷起,为此可彻底解决养生不到位和早期由于水分散失导致的干缩裂缝的产生,另外,由于支架体系脱离混凝土的频次极大降低。且二次循环支架合拢后由之前的钢板和混凝土之间的刚性接触,变为了柔性卷板与混凝土之间的刚柔补合结合,其错台出现的几率大大降低甚至没有错台。
3、加内衬板后混凝土表面较明显的竖向凹凸和侧向摩阻力大和内衬板脱落与同步上升的问题的解决方案:
卷模施工装置的另一关键技术是采取加密布设尼龙滚珠钢格板作为柔性卷板的直接受力支撑体系,将原辊模施工辊轴单个滚动面,改成了滚珠内轴和滚珠本体的两个滚动面。同时,滚珠的直径大小和横纵间距可自行根据需要确定,为此基本上可实现由辊模辊轴与内衬板的线性支撑变为小滚珠与卷板之间的面支撑。这样竖向凹凸问题和侧向摩阻力的问题均得到解决。
4、内衬板脱落与同步上升的问题的解决方案:
卷板在第一次浇筑混凝土前,就利用卷板端部加设的角钢,开孔固定到混凝土基础上,而另一端利用设在卷板另一端的扁钢,开孔固定在卷筒上。为此卷板的自由度受到严格限制。可彻底杜绝内衬板脱落和与支撑架同步上升的问题。
如图11所示,本装置的实现过程如下:
S1承台施工预埋钢管立柱;
S2安装墩柱钢筋;
S3测量放样定位框架与卷板底部固定孔位置钢管立柱
S4安装卷模装置
S5安装液压系统和吊架系统
S6调试液压系统
S7第1次浇筑混凝土
S8提升外框架
S9绑扎箍筋
S10第2次浇筑混凝土
S11安装自动提升辅助平台系统
S12提升外框架
S13绑扎箍筋
S14第n次浇筑混凝土,并在浇筑混凝土顶面处埋设套丝孔
S15移出可进出装置
S16解开卷板底部固定端
S17卷起卷板
S18将卷板下端用螺丝固定于埋设好的套丝中
S19二次循环,直到墩顶
S20卷起卷板—将卷板下端用螺丝固定于埋设好的套丝中。
Claims (4)
1.混凝土卷模施工装置,其特征在于:该装置由外框架支撑系统、卷板提升系统、自动液压同步提升系统、自动提升同步回缩系统和自动提升辅助平台系统五部分组成;
自动液压同步提升系统包括提升支撑钢管(1)、液压千斤顶(2)、主横梁(3)、桁架式限位架(4)、提升吊杆(5)和提升控制平台(20);
外框架支撑系统包括可进出装置(6)、外框架(7)、加密布设的尼龙滚珠钢格板(8)、桁架式模板架平台(9)和上护栏(10);
卷板提升系统包括卷筒(11)、托具(12)、卷板(13)和卷板下端固定装置(14);
自动提升同步回缩系统包括支撑桁架(15)、千斤顶(16)和可调托架(17)自动提升辅助平台系统包括电动提升机具(18)和钢桁架(19);
卷模整体结构通过提升吊杆(5)与主横梁(3)通过螺栓连接;液压千斤顶(2)为楔块式穿心千斤顶,液压千斤顶(2)通过螺栓连接在主横梁(3)上,提升支撑钢管(1)同时穿过主横梁(3)与液压千斤顶(2);液压千斤顶(2)的底部设置有桁架式限位架(4)用以加固提升支撑钢管(1),桁架式限位架(4)与提升支撑钢管(1)采用螺栓连接,桁架式限位架(4)随混凝土浇筑向上移动;提升控制平台(20)安装在主横梁(3)上;工作过程中,液压千斤顶(2)通过夹紧或松开提升支撑钢管(1)以实现整个装置的提升或停顿;
外框架(7)的前端焊接有加密布设的尼龙滚珠钢格板(8),外框架(7)的后端焊接有桁架式模板架平台(9);桁架式模板架平台(9)外侧边焊接有上护栏(10);
卷板(13)背贴加密布设的尼龙滚珠钢格板(8),卷板(13)的上端通过铆钉固定在卷筒(11)上,卷板下端设置固定装置(14)固定在已浇筑混凝土表面上;卷筒(11)通过托具(12)支撑,托具(12)与桁架式模板架平台(9)焊接连接;模板架安装在桁架式模板架平台(9)上;自动提升同步回缩系统作为方形桥墩两面设有斜面时使用,支撑桁架(15)设置在可调托架(17)上,千斤顶(16)铰接连接在桁架式模板架平台(9)框架上;可调托架(17)安装在桁架式模板架平台(9)的框架底部;电动提升机具(18)安装在桁架式模板架平台(9)底部,电动提升机具(18)通过钢丝绳控制钢桁架(19)的上下移动,同时设置防坠落横梁。在卷板(13)全部放出后,混凝土浇筑到橡胶板与混凝土自由脱离装置(6)中部位置,而后将可进出装置(6)向外侧移动,实现卷板(13)与混凝土以及橡胶板与可进出装置(6)之间自由脱离,为卷板(13)提升创造条件。
2.根据权利要求1所述的混凝土卷模施工装置,其特征在于:工作时,通过调节千斤顶(16)的伸出长度来调整斜面,千斤顶(16)工作时松开支撑桁架(15)与可调托架(17)的螺栓,使支撑桁架(15)可自由滑动。
3.根据权利要求1所述的混凝土卷模施工装置,其特征在于:卷板(13)的下端固定,提升模板架时,卷筒(11)转动,放出卷板,模板架与卷板(13)接触面的滚珠转动。
4.根据权利要求1所述的混凝土卷模施工装置,其特征在于:加密布设的尼龙滚珠钢格板(8)用以支撑卷板(13)并减少滑动阻力。
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