大跨度現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架施工技術(shù)
2010-08-09
1 工程概況
芝山特大橋位于既有京廣鐵路銀盞坳車站地段，中心里程DK2119+365，全橋共35跨，長(zhǎng)1 163．5 121。主橋所處17號(hào)～20號(hào)墩跨越既有京廣鐵路，起訖里程為DK2119+308．38～DK2119+421．70，其結(jié)構(gòu)類型為(32+48+32)m無(wú)渣軌道現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)粱，與線路成60。夾角。根據(jù)箱梁上部荷載及京廣鐵路界限要求等情況，本段箱梁共設(shè)臨時(shí)支墩1l處：1號(hào)，5號(hào)，11號(hào)為受力最小部位，采用碗扣式鋼管支架；2號(hào)～4號(hào)，8號(hào)～10號(hào)采用混凝土立柱(蓋梁)支墩；鐵路兩側(cè)因支架跨度較大(33 m)，采用挖孔樁基礎(chǔ)、八三式軍用支墩。上部支撐縱梁采用貝雷桁架進(jìn)行拼裝，橫向?qū)挾?2．6 m(共5組)：[180}(90)+I57．5+(90)+225+(90)+157．5+(90)+180]cnl。
2 工程特點(diǎn)
芝山特大橋的主要特點(diǎn)是大跨度橫跨(既有)京廣鐵路，施工難度大。支架方案的選取及操作是該工程的難點(diǎn)，而如何將粱頂線型控制在允許范圍內(nèi)，保證粱體處于最佳受力狀態(tài)，以滿足設(shè)計(jì)要求，則成為其中的關(guān)鍵。
3 優(yōu)選支架方案
結(jié)合芝山特大橋的地理位置和結(jié)構(gòu)形式，擬定出3種支架方案進(jìn)行比選：1)鋼管墩+貝雷縱梁；2)八三式軍用墩+混凝土立柱(蓋梁)+碗扣式支架+貝雷縱梁；3)八 三式軍用墩+滿堂碗扣式支架+貝雷縱梁。為減少因外購(gòu)或租賃而擠占流動(dòng)資金，在工期影響不大的前提下，選取八三式軍用墩+混凝土立柱(蓋梁)+碗扣式支架+貝雷縱梁方案。
4 支架的細(xì)部處理
4．1 支架各支點(diǎn)處的設(shè)計(jì)
按位置不同分為3種形式：1)主跨部分，此處荷載最大，且地處京廣線兩側(cè)，基礎(chǔ)采用樁承臺(tái)式基礎(chǔ)，并適當(dāng)布設(shè)鋼筋，最大樁長(zhǎng)20 m，樁徑1．25 Ill，承臺(tái)頂面預(yù)埋鋼板，八三式軍用桿件的各支點(diǎn)支承在鋼板上，并用型鋼將臨時(shí)墩與永久墩連接在一起，防止其傾覆。2)邊跨部分，在橋墩內(nèi)側(cè)澆筑混凝土立柱(蓋梁)作為臨時(shí)支墩，由于跨中位置土質(zhì)為砂性土，基底承載打不大于600 kPa，因此做級(jí)配碎石摻砂碾壓處理，待再次檢測(cè)滿足要求后，澆筑混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。3)端頭部分，為搭設(shè)張拉和施工平臺(tái)，采用布局為(90×60×60)cm3碗扣式支架。
4．2 貝雷縱梁
貝雷縱梁共5組，組合形式為(5+6+6+6十5)片，貝雷梁縱向用鋼銷連接，每組橫向由支撐架連接，組與組之問(wèn)用l0號(hào)丁字鋼進(jìn)行加固。為確保支點(diǎn)位置貝雷片的穩(wěn)定性，支點(diǎn)在貝雷片端頭豎桿的，使用18槽鋼對(duì)該豎桿進(jìn)行加強(qiáng)，而支點(diǎn)在貝雷片中間豎桿的，使用10槽鋼對(duì)該豎桿加強(qiáng)，并在下弦桿及加強(qiáng)弦桿上設(shè)
3道加強(qiáng)豎肋(鋼板)。兩側(cè)邊跨采用單層貝雷梁，主跨采用雙層貝雷粱。
5 預(yù)壓
5．1 沉降變形的范圍
贗架法施工的梁體支架變形包括兩部分：1)非彈性變形，具體來(lái)說(shuō)，又分為基礎(chǔ)沉降、支架自身空隙以及結(jié)合部不緊密等所產(chǎn)生的變形，這部分變形是不可逆的；2)彈性變形，主要為鋼構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，而它是可逆的。
5．2 支架預(yù)壓措施
5．2．1 預(yù)壓目的
為確保箱梁現(xiàn)澆施工安全，需對(duì)貝雷粱進(jìn)行重載試驗(yàn)以檢驗(yàn)貝雷架的承載能力和撓度值。通過(guò)模擬貝雷梁在箱粱施工時(shí)的加載過(guò)程來(lái)分析、驗(yàn)證貝雷架及其附屬結(jié)構(gòu)(模板、橫梁、鋼管支架等)的彈性變形，消除其非彈性變形。通過(guò)其規(guī)律來(lái)指導(dǎo)貝雷架施工中模板的預(yù)拱度值及其混凝土分層澆筑的順序，并據(jù)此基本評(píng)判施工的安全性。
5．2．2 預(yù)壓數(shù)據(jù)分析
高墩支架結(jié)點(diǎn)十分繁多，每個(gè)結(jié)點(diǎn)之間難保全部緊密，而因結(jié)點(diǎn)不緊密所產(chǎn)生的非彈性變形是可以預(yù)先克服的，預(yù)壓能使結(jié)點(diǎn)變得緊密，最大限度地消除這部分非彈性變形。
考慮梁體自重、地基沉降等因素影響，粗略調(diào)整好底模標(biāo)高后進(jìn)行配載預(yù)壓，用膠合板搭設(shè)預(yù)壓平臺(tái)，荷載單元采用砂袋，加載重量不小于梁體自重。預(yù)壓時(shí)問(wèn)根據(jù)地質(zhì)情況、梁體重量、支架類型等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)預(yù)壓試驗(yàn)后確定，以支架不再出現(xiàn)沉降為度，預(yù)壓之前，在支點(diǎn)、1／4跨中、跨中處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，并測(cè)定貝雷梁的初始撓度，在施加荷載的幾個(gè)不同時(shí)期，測(cè)量沉降觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高。由于貝雷粱的初始撓度為一個(gè)徐變過(guò)程，從開始到完成需要一定的時(shí)間，貝雷梁架設(shè)完成后，應(yīng)有一段觀測(cè)期，待其變形趨近于0時(shí)，測(cè)量其初始撓度為5 LTn，將最大跨的預(yù)壓作為特例進(jìn)行分析。
可以看出，臨時(shí)支墩以非彈性變形為主，在多次預(yù)壓后即可基本消除，而貝雷梁由支點(diǎn)位置向跨中方向加載后撓度逐漸增加，且絕對(duì)值遠(yuǎn)大于其非彈性變形，因此，以貝雷梁撓度作為預(yù)拱度設(shè)置的主要參數(shù)。
初始撓度計(jì)算公式為：fm =0．05(n2一1)。其中，fm 為支架初始撓度，cm；，n為貝雷片組數(shù)，片。經(jīng)計(jì)算，33m跨計(jì)算撓度：fm =0．05×(112 一1)=6 cm；而實(shí)測(cè)跨中初始撓度：fm初 =5 cm<fm初=6 cm，滿足要求；根據(jù)預(yù)壓結(jié)果，可得出：fm終=10．8 ClTI。其中，fm初為支架加載前的撓度，cm；fm終為支架加載完成后的撓度，cm。由此可以看出，預(yù)壓成果對(duì)預(yù)拱度設(shè)置具有指向性作用，它所得出的結(jié)論直接影響到線型控制的成敗。
6 預(yù)拱度的設(shè)置
影響預(yù)拱度的因素很多，有地基沉降、支架壓密變形和彈性變形、張拉應(yīng)力、支架卸落后混凝土的收縮和徐變等，主要考慮以下因素：支架彈性變形 。；支架內(nèi)部、支架與方木、方木與模板、支架與枕木之間的非彈性變形占z；支架基礎(chǔ)的彈性變形83；支架基礎(chǔ)地基的非彈性變形 4；貝雷梁各位置加載后所產(chǎn)生的撓度85 ；張拉應(yīng)力所產(chǎn)生的拱度86。
通過(guò)反復(fù)預(yù)壓施工后，可以基本消除 2， 的影響，則在底模安裝時(shí)，其預(yù)拱度的設(shè)置按A= l+a3+85一a6計(jì)算，在模板的高程控制時(shí)加入預(yù)拱度數(shù)值。為提高效率，加大準(zhǔn)確性，先在幾個(gè)典型斷面(跨中、1／4跨、粱端)按計(jì)算數(shù)據(jù)控制高程，再在中間拉線加密調(diào)整，直至線型初控達(dá)到目標(biāo)。為避免外部原因產(chǎn)生影響，在澆筑前進(jìn)行復(fù)測(cè)，在沒(méi)有變化的情況下，方可進(jìn)行下道工序。
7 梁體混凝土施工
鋼筋模板安裝完成，檢查合格后即可澆筑混凝土。本橋混凝土采用拌和樓集中拌制，混凝土運(yùn)輸攪拌車運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)泵站，泵送人模，用插入式振搗器振搗?；炷翝仓樞?yàn)椋旱装?、腹板一次澆筑完成后，安裝頂模及頂板鋼筋，澆筑第2次混凝土?？v向由低坡向高坡處推進(jìn)澆筑，底板一次性澆筑到位。腹板澆筑采用斜向分層、一次性澆筑到位的方式進(jìn)行；平均每小時(shí)澆筑混凝土36．5 rn3，底板及腹板的澆筑時(shí)間為20 h。為了保證底板與腹板之間混凝土的連接，澆筑過(guò)程中，底板與腹板的澆筑距離控制在2 m左右。底板混凝土主要從腹模內(nèi)斜插振搗灌入，為避免導(dǎo)角部位出現(xiàn)空洞，內(nèi)模底導(dǎo)角模板，每隔1 m留一30 cm×30 cm洞孔排氣，同時(shí)作為底板混凝土的補(bǔ)充輸入口。
8 支架拆除
支架與梁體混凝土之間有很大的擠壓力，拆除支架時(shí)，要先卸中間，再分別逐漸向兩頭推進(jìn)，避免因突然卸載，導(dǎo)致梁體應(yīng)力集中而出現(xiàn)損害。拆除支架要自上而下，通過(guò)梁體預(yù)先留好的吊孔逐步進(jìn)行。
9 結(jié)語(yǔ)
梁橋就地現(xiàn)澆施工是一種較為普遍的施工方法，其支架結(jié)構(gòu)形式十分豐富，施工時(shí)一定要因地制宜，嚴(yán)格篩選，選取合理的支架結(jié)構(gòu)和合理的支架安裝及拆卸方式，保證施工安全和施工質(zhì)量。通過(guò)對(duì)上述因素的綜合考慮，芝山特大橋連續(xù)現(xiàn)澆箱梁施工取得了良好效果。最終線型觀測(cè)結(jié)果也表明，預(yù)拱度設(shè)置達(dá)到了預(yù)期的效果，為同類橋梁施工提供了成功的范例。
參考文獻(xiàn)：
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