CN114960452A - 一种大倾角混凝土塔柱的模板结构及塔柱施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种大倾角混凝土塔柱的模板结构及塔柱施工方法，涉及桥梁施工技术领域，包括：桁架结构，其由若干交错的劲性骨架拼接形成；所述桁架结构周向设置若干第二拉杆，每个第二拉杆的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；多面模板组件，其设置于桁架结构周向，并形成开口朝上的封闭结构；每面模板组件包含钢面板和若干第一拉杆，所述第一拉杆的一端垂直固定于钢面板，另一端朝内伸出；若干连接器，其一一对接第一拉杆和第二拉杆，形成直线拉杆，将多面模板组件固定于桁架结构周向。本申请的模板结构及塔柱施工方法，从内而外搭建模板结构，对地面没有要求，适应于所有塔柱倾角，加快了施工进度，降低了施工成本。

Description

一种大倾角混凝土塔柱的模板结构及塔柱施工方法
技术领域
本申请涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种大倾角混凝土塔柱的模板结构及塔柱施工方法。
背景技术
随着中国社会和经济的发展，桥梁建设呈现空前的规模。而斜拉索桥作为一种拉索体系，比梁式桥跨越能力更大，同时减轻了结构的重量，节省了材料，具有良好的经济性，得到了广泛的应用。我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，但近几年为适应城市景观要求，主塔结构要求具有新颖、奇特和线形优美等诸多特点，最常见的就是要求设计成“水滴形”的主塔结构。
具体地，“水滴形”主塔的下塔柱是一种大倾角V字形结构，由于倾角大，混凝土自重分力较大，模板受到较大的荷载，不利于固定；即便固定了，也会出现较大误差，为塔柱线形控制带来困难。
相关技术中，常用的施工方法为支架法，即在塔柱仰爬面利用贝雷片、型钢或钢管构建外部支撑体系，将混凝土自重分力通过外部支撑传递到地面基础，该方法的特点是力学模型明确，施工工艺简单。但是，支架法存在以下缺点：第一、支架法仅适用于地面墩，水中墩情况下无法搭建支架，即便塔柱下方是地面，对于地质复杂的工程还需要进行地基处理，工程量大；第二、支架法仅适合下塔柱施工，对于倾角较大的中、上塔柱，搭建支架更加繁琐，成本高昂；第三、支架法从下至上搭设支架，工期长，工程量较大，施工成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种大倾角混凝土塔柱的模板结构及塔柱施工方法，从内而外搭建模板结构，对地面没有要求，适应于所有塔柱倾角，加快了施工进度，降低了施工成本。
为达到以上目的，采取的技术方案是：一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，包括：
桁架结构，其由若干交错的劲性骨架拼接形成；所述桁架结构设置于待浇筑塔柱节段的内部，且桁架结构周向设置若干第二拉杆，每个第二拉杆的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；
多面模板组件，其设置于桁架结构周向，并形成开口朝上的封闭结构；每面模板组件包含钢面板和若干第一拉杆，所述第一拉杆的一端垂直固定于钢面板，另一端朝内伸出；
若干连接器，其一一对接第一拉杆和第二拉杆，形成直线的拉杆，将多面模板组件固定于桁架结构周向。
在上述技术方案的基础上，所述模板组件还包含槽钢背楞和固定结构，所述槽钢背楞呈条状，其紧贴固定于钢面板的外侧面；所述第一拉杆贯穿槽钢背楞和槽钢背楞，所述固定结构固定第一拉杆的一端。
在上述技术方案的基础上，一面所述钢面板至少对应设置两根槽钢背楞。
在上述技术方案的基础上，所述模板结构还包含对拉杆，所述对拉杆用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆。
在上述技术方案的基础上，所述桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面和俯爬面，所述桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面；位于仰爬面的第二拉杆通过对拉杆连接于位于俯爬面的第二拉杆；位于前侧面的第二拉杆通过对拉杆连接于位于后侧面的第二拉杆。
本申请还公开了一种基于上述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，包含以下步骤：
在待浇筑塔柱节段安装若干交错的劲性骨架，拼接形成桁架结构；在桁架结构周向设置若干第二拉杆，每个第二拉杆的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；
将钢面板和若干第一拉杆预装形成多面模板组件；
将桁架结构的第二拉杆和模板组件的第一拉杆一一通过连接器对接固定；
浇筑混凝土，待混凝土的强度达到设定强度，拆卸所有连接器，拆除所有模板组件；前往下一节待浇筑塔柱节段。
在上述技术方案的基础上，所述模板结构还包含控制器，所有连接器电连接于所述控制器；待混凝土的强度达到设定强度后，控制器控制连接器断开第一拉杆和第二拉杆。
在上述技术方案的基础上，所述将钢面板和若干第一拉杆预装形成多面模板组件，包含：
将条状槽钢背楞紧贴固定于钢面板的外侧面；
第一拉杆贯穿槽钢背楞和槽钢背楞，且一端通过固定结构固定于钢面板，另一端朝内伸出。
在上述技术方案的基础上，一面所述钢面板至少对应设置两根槽钢背楞，所述模板结构还包含对拉杆，所述对拉杆用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆。
在上述技术方案的基础上，所述桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面和俯爬面，所述桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面；位于仰爬面的第二拉杆通过对拉杆连接于位于俯爬面的第二拉杆；位于前侧面的第二拉杆通过对拉杆连接于位于后侧面的第二拉杆。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
1.本申请的模板结构，提出了一种新的模板构造，将混凝土自重的分力，通过钢面板、第一拉杆和第二拉杆转移至结构稳固的桁架结构，能够安全可靠地完成混凝土塔柱的浇筑工作。
支架法的模板结构，从下至上进行搭建支撑，在大倾角时，难以保证稳定的支撑力；而本申请的模板结构，相对于支架法中的模板结构，从内而外搭建模板结构，省去了从下至上的过程，适用于所有地面墩和水中墩，节省了成本，提供了效率，且适应面广。
同时，第一拉杆和第二拉杆形成的直线拉杆始终垂直于钢面板，另一端固定于桁架，能够提供最大的支撑力度，不受倾角的影响。
此外，本申请的先建设桁架结构，再分别组装形成多面模板组件，再利用连接器将两者对接固定，建设桁架结构和组装多面模板组件能够独立同时进行，极大提高了施工效率，工期短，工程量小，施工成本低。
2.本申请的塔柱施工方法，先拼接形成桁架结构，安装第二拉杆；在组装多面模板组件；之后将第二拉杆与模板组件的第一拉杆通过连接器对接固定，施工效率高，加快了施工进度，降低了施工成本；且在浇筑完一节塔柱节段之后，能够整体拔出模板组件，材料可重复利用，进一步降低了施工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的由劲性骨架组成桁架的示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为图2中A的局部放大图；
附图标记：1、劲性骨架；2、钢面板；3、槽钢背楞；4、固定结构；5、拉杆；6、连接器；51、第一拉杆；52、第二拉杆；7、对拉杆；10、仰爬面；11、俯爬面。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、图2和图3所示，本申请公开了一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，模板结构包括桁架结构、多面模板组件和若干连接器。
桁架结构由若干交错的劲性骨架1拼接形成，桁架结构设置于待浇筑塔柱节段的内部。本申请在待浇筑塔柱节段的内部设置，相对于传统的技术方案仅仅设置部分劲性骨架1，结构强度更强，为从内至外安装模板结构提供了基础，使得模板结构能够通过力的转移，将混凝土自重分力转移至稳固的桁架结构。
具体地，桁架结构是格构化的一种梁式结构，其具有一定的设置组装标准。桁架结构常通常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑。
桁架结构的周向设置若干第二拉杆52，每个第二拉杆52的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出，为连接模板组件提供基础。
多面模板组件设置于桁架结构周向，并形成开口朝上的封闭结构，即形成用于浇筑混凝土的空腔。每面模板组件包含钢面板2和若干第一拉杆51，第一拉杆51的一端垂直固定于钢面板2，另一端朝内伸出。
若干连接器一一对接第一拉杆51和第二拉杆52，形成直线的拉杆5，直线的拉杆5将多面模板组件固定于桁架结构周向。
本申请的模板结构，提出了一种新的模板构造，将混凝土自重的分力，通过钢面板2、第一拉杆51和第二拉杆52转移至结构稳固的桁架结构，能够安全可靠地完成混凝土塔柱的浇筑工作。支架法的模板结构，从下至上进行搭建支撑，在大倾角时，难以保证稳定的支撑力；而本申请的模板结构，相对于支架法中的模板结构，从内而外搭建模板结构，省去了从下至上的过程，适用于所有地面墩和水中墩，节省了成本，提供了效率，且适应面广。同时第一拉杆51和第二拉杆52形成的直线拉杆5始终垂直于钢面板2，另一端固定于桁架，能够提供最大的支撑力度，不受倾角的影响。此外，本申请的先建设桁架结构，再分别组装形成多面模板组件，再利用连接器6将两者对接固定，建设桁架结构和组装多面模板组件能够独立同时进行，极大提高了施工效率，工期短，工程量小，施工成本低。
在一个实施例中，模板组件还包含槽钢背楞3和固定结构4，槽钢背楞3呈条状，其紧贴固定于钢面板2的外侧面，槽钢背楞3用于加强连接点的强度，避免拉杆5直接作用于钢面板2，使得钢面板2发生变形，甚至破裂。第一拉杆51贯穿槽钢背楞3和槽钢背楞3，固定结构4固定第一拉杆51的一端于钢面板2，另一端向内伸出，用于后续固定第二拉杆52。
在一个实施例中，一面钢面板2至少对应设置两根槽钢背楞3，两根以上槽钢背楞3上间隔遍布多根直线拉杆5，进一步加强了结构稳固性。
在一个实施例中，模板结构还包含对拉杆7，对拉杆7用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆52。具体地，第一拉杆51和第二拉杆52连接成直线拉杆5，两个相对面的直线拉杆5通过对拉杆7进行紧固，能够进一步提升结构稳定性能；在建筑混凝土时，混凝土的分力，挤压两相对面的钢面板2，而对拉杆7能够使得作用于两相对面的钢面板2的挤压力相互抵消，增强了模板结构的稳固性。
在一个实施例中，桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面和俯爬面，桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面。具体地，前侧面对应于图1的上侧面，后侧面对应于图1中下侧面。位于仰爬面的第二拉杆52通过对拉杆7连接于位于俯爬面的第二拉杆52，浇筑混凝土时，两个横桥向方向的挤压力相互抵消。位于前侧面的第二拉杆52通过对拉杆7连接于位于后侧面的第二拉杆52，浇筑混凝土时，两个纵桥向方向的挤压力相互抵消。
本申请还公开了一种基于上述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，包含以下步骤：
在待浇筑塔柱节段安装若干交错的劲性骨架1，拼接形成桁架结构；在桁架结构周向设置若干第二拉杆52，每个第二拉杆52的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；
将钢面板2和若干第一拉杆51预装形成多面模板组件；
将桁架结构的第二拉杆52和模板组件的第一拉杆51一一通过连接器6对接固定，使得多面模板组件分布于桁架结构的周向，形成开口朝上的浇筑混凝土的空腔；
浇筑混凝土，待混凝土的强度达到设定强度，拆卸所有连接器6，拆除所有模板组件；前往下一节待浇筑塔柱节段。
在一个实施例中，在浇筑完混凝土之后，待混凝土凝固，连接器6处于混凝土内部。为了能够拆卸连接器，在所有混凝土外部套设一个金属管，保护连接器，使得连接器不被混凝土凝固为一体。此外，模板结构还包含控制器，所有连接器6通过导线电连接于控制器；待混凝土的强度达到设定强度后，控制器控制连接器6断开第一拉杆51和第二拉杆52。之后对模板组件施加垂直的拔力，即可整体抽出模板组件。
本申请的塔柱施工方法，先拼接形成桁架结构，安装第二拉杆52；在组装多面模板组件；之后将第二拉杆52与模板组件的第一拉杆51通过连接器对接固定，施工效率高，加快了施工进度，降低了施工成本；且在浇筑完一节塔柱节段之后，能够整体拔出模板组件，材料可重复利用，进一步降低了施工成本。
在一个实施例中，模板组件还包含槽钢背楞3和固定结构4，槽钢背楞3呈条状，其紧贴固定于钢面板2的外侧面，槽钢背楞3用于加强连接点的强度，避免拉杆5直接作用于钢面板2，使得钢面板2发生变形，甚至破裂。第一拉杆51贯穿槽钢背楞3和槽钢背楞3，固定结构4固定第一拉杆51的一端于钢面板2，另一端向内伸出，用于后续固定第二拉杆52。
将钢面板2和若干第一拉杆51预装形成多面模板组件，包含：
将条状槽钢背楞3紧贴固定于钢面板2的外侧面；
第一拉杆51贯穿槽钢背楞3和槽钢背楞3，且一端通过固定结构4固定于钢面板2，另一端朝内伸出。
在一个实施例中，一面钢面板2至少对应设置两根槽钢背楞3，两根以上槽钢背楞3上间隔遍布多根直线拉杆5，进一步加强了结构稳固性。
在一个实施例中，模板结构还包含对拉杆7，对拉杆7用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆52。具体地，第一拉杆51和第二拉杆52连接成直线拉杆5，两个相对面的直线拉杆5通过对拉杆7进行紧固，能够进一步提升结构稳定性能；在建筑混凝土时，混凝土的分力，挤压两相对面的钢面板2，而对拉杆7能够使得作用于两相对面的钢面板2的挤压力相互抵消，增强了模板结构的稳固性。
在一个实施例中，桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面和俯爬面，桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面。具体地，前侧面对应于图1的上侧面，后侧面对应于图1中下侧面。位于仰爬面的第二拉杆52通过对拉杆7连接于位于俯爬面的第二拉杆52，浇筑混凝土时，两个横桥向方向的挤压力相互抵消。位于前侧面的第二拉杆52通过对拉杆7连接于位于后侧面的第二拉杆52，浇筑混凝土时，两个纵桥向方向的挤压力相互抵消。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，其特征在于，包括：
桁架结构，其由若干交错的劲性骨架(1)拼接形成；所述桁架结构设置于待浇筑塔柱节段的内部，且桁架结构周向设置若干第二拉杆(52)，每个第二拉杆(52)的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；
多面模板组件，其设置于桁架结构周向，并形成开口朝上的封闭结构；每面模板组件包含钢面板(2)和若干第一拉杆(51)，所述第一拉杆(51)的一端垂直固定于钢面板(2)，另一端朝内伸出；
若干连接器(6)，其一一对接第一拉杆(51)和第二拉杆(52)，形成直线的拉杆(5)，将多面模板组件固定于桁架结构周向。
2.如权利要求1所述的一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，其特征在于：所述模板组件还包含槽钢背楞(3)和固定结构(4)，所述槽钢背楞(3)呈条状，其紧贴固定于钢面板(2)的外侧面；所述第一拉杆(51)贯穿槽钢背楞(3)和槽钢背楞(3)，所述固定结构(4)固定第一拉杆(51)的一端。
3.如权利要求2所述的一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，其特征在于：一面所述钢面板(2)至少对应设置两根槽钢背楞(3)。
4.如权利要求1所述的一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，其特征在于：所述模板结构还包含对拉杆(7)，所述对拉杆(7)用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆(52)。
5.如权利要求4所述的一种大倾角混凝土塔柱的模板结构，其特征在于：所述桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面和俯爬面，所述桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面；位于仰爬面的第二拉杆(52)通过对拉杆(7)连接于位于俯爬面的第二拉杆(52)；位于前侧面的第二拉杆(52)通过对拉杆(7)连接于位于后侧面的第二拉杆(52)。
6.一种基于权利要求1所述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，其特征在于，包含以下步骤：
在待浇筑塔柱节段安装若干交错的劲性骨架(1)，拼接形成桁架结构；在桁架结构周向设置若干第二拉杆(52)，每个第二拉杆(52)的一端固定于桁架结构，另一端朝外伸出；
将钢面板(2)和若干第一拉杆(51)预装形成多面模板组件；
将桁架结构的第二拉杆(52)和模板组件的第一拉杆(51)一一通过连接器(6)对接固定；
浇筑混凝土，待混凝土的强度达到设定强度，拆卸所有连接器(6)，拆除所有模板组件；前往下一节待浇筑塔柱节段。
7.如权利要求6所述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，其特征在于：所述模板结构还包含控制器，所有连接器(6)电连接于所述控制器；待混凝土的强度达到设定强度后，控制器控制连接器(6)断开第一拉杆(51)和第二拉杆(52)。
8.如权利要求6所述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，其特征在于，所述将钢面板(2)和若干第一拉杆(51)预装形成多面模板组件，包含：
将条状槽钢背楞(3)紧贴固定于钢面板(2)的外侧面；
第一拉杆(51)贯穿槽钢背楞(3)和槽钢背楞(3)，且一端通过固定结构(4)固定于钢面板(2)，另一端朝内伸出。
9.如权利要求8所述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，其特征在于：一面所述钢面板(2)至少对应设置两根槽钢背楞(3)，所述模板结构还包含对拉杆(7)，所述对拉杆(7)用于连接桁架结构相对两侧面的模板组件的第二拉杆(52)。
10.如权利要求9所述大倾角混凝土塔柱的模板结构的塔柱施工方法，其特征在于：所述桁架结构在横桥向两侧分为仰爬面(10)和俯爬面(11)，所述桁架结构在纵桥向两侧分为前侧面和后侧面；位于仰爬面的第二拉杆(52)通过对拉杆(7)连接于位于俯爬面的第二拉杆(52)；位于前侧面的第二拉杆(52)通过对拉杆(7)连接于位于后侧面的第二拉杆(52)。
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