大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架設(shè)計(jì)及施工技術(shù)
2017-07-17
前 言
預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁由于具有整體性好、剛度大、行車舒適、技術(shù)先進(jìn)，易于做成復(fù)雜形狀等優(yōu)點(diǎn)，而被我國(guó)橋梁界廣泛接納，已被應(yīng)用于跨線橋、立交橋以及曲線橋等中小跨徑橋梁。下面結(jié)合工程案例分析大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù).
1 工程概況
本大橋橋梁由左右兩幅橋組成，左線橋起點(diǎn)樁號(hào)為ZK2+153.925,終點(diǎn)樁號(hào)為ZK2+833.925,橋跨布置為（5×45）+（5×46）m兩聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全長(zhǎng)680.06m,梁高為2.2m，單幅寬13.5m，其中梁底寬8.5m。右線橋起樁號(hào)為YK2+219.335,終點(diǎn)樁號(hào)為YK2+826.435,橋跨布置為1聯(lián)40m+4×45m+35m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁全長(zhǎng)607.10m,梁高為2.2m，單幅寬13.5m，其中梁底寬8.5m。
2 支架設(shè)計(jì)
支架采用碗扣式鋼管架，立桿主要采用3.0m、2.4m、1.8m、幾種,立桿接長(zhǎng)錯(cuò)開布置，頂桿長(zhǎng)度為1.5m、1.2m、0.9m，橫桿采用0.9m、0.6m、0.3m三種組成，頂?shù)淄胁捎每烧{(diào)托撐。支架設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1，箱梁普通段縱向立桿間距0.9m，腹板處立桿間距0.6m，翼緣板位置立桿間距0.9m和1.2m，豎向橫桿間距0.9m。對(duì)于地托和頂托位置橫桿間距0.6m.中橫梁位置：縱向立桿間距設(shè)為0.6m。支架頂部安裝可調(diào)承托，用以調(diào)節(jié)模板標(biāo)高，承托上安裝縱橫分配梁。根據(jù)荷載的重量，確定立柱的分布和加強(qiáng)桿的布置。支架所受荷載包括鋼筋混凝土、內(nèi)外模板、上承方木自重荷載，施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載以及澆注、傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載等。混凝土自重：荷載分項(xiàng)系數(shù)r1.2，橋梁跨中的截面面積S1［（0.15+0.35）/2×2.5+0.5×2.2+0.25×3.5+0.22×3.5+0.25×2.2+0.2×0.6÷2×4］×28.32m2，橋梁支點(diǎn)處截面積S2［（0.15+0.35）/2×2.5+0.8×2.2+0.4×2.2+3.05×0.45+3.05×0.42+0.2×0.6÷2×4］×212.32m2，翼沿的截面積S3［（0.15+0.35）/2×2.5］×21.25m2，考慮鋼筋重量后砼自重取26kn/m3；模板、支架自重：分項(xiàng)系數(shù)r1.2，外模面積17.34m2/m，內(nèi)模面積19.56m2/m，采用10cm×10cm方木、竹膠板的組合木模板，木材容重為7.5kn/m3,木支架順橋向每0.4067m一榀，模板圖見(jiàn)圖2。
外模重量順橋向每延米木支架重量為（即順橋向每0.4067延米）：0.1×0.1×（0.15+2.52+1.75+4.25）×2/0.4067×7.5kn/m33.2kn，外模竹膠板重量為（順橋向每延米）：1×17.34×0.012×7.5kn1.56kn，內(nèi)?？紤]用組合鋼摸板拼接，碗扣式腳手架支撐，重量為（順橋向每延米）：1×（19.56×0.52+（（2.0×5×2+7.8×3）×3+15）×0.0384）15.75kn（組合鋼摸板取52kg/m2），方木重量為（順橋向每延米）：1×0.12×0.10×8.50×7.5kn/0.90.85kn，每延米模板的總荷載為：3.2+1.56+15.75+0.8521.36kn/m；腳手架重量計(jì)算：碗扣式腳手架重量?jī)H計(jì)算箱體段（寬以8.5m計(jì)）下重量，全橋均保守考慮為10×0.6m6m高（順橋向每延米）為：1.2×1/0.9×10×（10.67×2+17.31+（3.97+2.82）×11+7.5×2）×9.816.77kn；施工人員和施工材料、機(jī)具堆放荷載r1.4，取1.0KP；傾倒砼產(chǎn)生的沖擊荷載r1.4，取4.0KPa；振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載r1.4，取2.0KPa；支架內(nèi)力計(jì)算：由于箱梁翼沿的荷載值遠(yuǎn)小于箱體段的荷載，因此僅考慮箱體段的荷載及其下的支架計(jì)算，則q（12.32-1.25）×26+21.36+16.77+1.4×（2.0+4.0+1.0）×8.5409.25kn/m；支架頂方木計(jì)算：在上可調(diào)托撐上部，橫橋向布置高度0.14m，寬度0.12m的方木，材質(zhì)為馬尾松。查相關(guān)資料，其順紋彎應(yīng)力為12.0KPa，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算：由于橫橋向立桿間距為0.6m,順橋向?yàn)?.9m則作用于方木上的均布荷載為：q409.25/8.5×0.943.33kn/m，
Mql2/843.33×0.62/81.95KN*M，
Wbh2/120.142×0.12/121.96×10-4m3，
則σM/W1.95×103/1.96×10-49.94MPa<12.0MPa，
強(qiáng)度滿足要求；立桿驗(yàn)算：橫桿步距為0.6m，即立桿計(jì)算長(zhǎng)度為0.6m，立桿外徑48mm，壁厚3.5mm，一根立桿所承受的上部荷載為：N409.25/8.5×0.9×0.626KN，截面積為：489mm2，長(zhǎng)細(xì)比為：λL/I600/15.7838.02<［λ］150穩(wěn)定性滿足要求。
3 支架施工
（1）地基處理。用16T振動(dòng)壓路機(jī)碾壓6～8遍，壓實(shí)度≥90%，碾壓密實(shí)，壓實(shí)度滿足要求后上鋪20cm～50cm碎石土進(jìn)行硬化，再在其上鋪設(shè)防水塑料布，測(cè)試地基承載力，局部不滿足要求，用C15混凝土鋪設(shè)5～10cm進(jìn)行硬化，原地面起伏太大的地方，采取設(shè)置臺(tái)階方式，便于底托支墊平整。
?。?）支架安裝。碗扣支架為定型支架，安裝采取先測(cè)量所安裝節(jié)段地面標(biāo)高,根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出立桿底面標(biāo)高,先用可調(diào)底托將四個(gè)角標(biāo)立桿高調(diào)平后掛線安裝其它底托,后安裝立桿。桿件組裝順序是：立桿底座、立桿、橫桿、斜桿、接頭鎖緊、腳手板上層立桿、立桿連接鎖、橫桿。立桿的接長(zhǎng)縫應(yīng)錯(cuò)開，即第一層立桿應(yīng)用長(zhǎng)2.4m和3.0m的立桿錯(cuò)開布置，往上則均采用3.0m的立桿，至頂層再用1.5m和0.9m兩種長(zhǎng)度的頂桿找平；立桿的垂直度應(yīng)嚴(yán)格加以控制：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差應(yīng)不大于10cm；腳手架拼裝到3～5層高時(shí)，用經(jīng)緯儀檢查橫桿的水平度和立桿的垂直度。并在無(wú)荷載情況下逐個(gè)檢查立桿底座有否松動(dòng)或空浮情況，并及時(shí)旋緊可調(diào)座和薄鋼板調(diào)整墊實(shí)；斜撐桿的布置密度，當(dāng)腳手架高度低于30m時(shí)，為整架面積的1/2～1/4，斜撐桿必須對(duì)稱布置，且應(yīng)分布均勻。組裝時(shí)，先將上碗扣擱置在限位銷上，將橫桿、斜桿等接頭插入下碗扣，使接頭弧面與立桿密貼，待全部接頭插入后，將上碗扣凸頭扣緊，直至上碗扣被限位銷卡緊不再轉(zhuǎn)動(dòng)為止。碗扣式腳手架構(gòu)件主要是焊接而成，要求焊縫飽滿，沒(méi)有咬肉、夾碴、裂紋等缺陷。
?。?）支架預(yù)壓。用編織袋裝砂對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為梁體自重的110%，選取試驗(yàn)段為箱梁10m長(zhǎng)范圍。支架拼裝時(shí)按設(shè)計(jì)縱距及橫距布置立桿,支架頂利用頂托調(diào)平,鋪設(shè)橫向方木和縱向木板,拼裝組合鋼模板,安裝水箱或用吊車吊放砂袋對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓；每一節(jié)段在每一段的中心、橫向左右側(cè)布3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，在預(yù)壓前對(duì)底模的標(biāo)高觀測(cè)一次，在預(yù)壓的過(guò)程中平均每2小時(shí)觀測(cè)一次，觀測(cè)至沉降穩(wěn)定為止，將預(yù)壓荷載卸載后再對(duì)底模標(biāo)高觀測(cè)一次，從以上的觀測(cè)資料中計(jì)算出支架的彈性變形及地基的下沉；預(yù)壓過(guò)程中進(jìn)行精確的測(cè)量，可測(cè)出梁段荷載作用下支架將產(chǎn)生的彈性變形值及地基下沉值，將此彈性變形值、地基下沉值與施工控制中提出的因其它因素需要設(shè)置的預(yù)拱度疊加，算出施工時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的預(yù)拱度，按算出的預(yù)拱度調(diào)整底模標(biāo)高。同時(shí)要注意在支架外側(cè)2m處設(shè)置臨時(shí)防護(hù)設(shè)施，防止流水和雨水流入支架區(qū)，引起支架下沉；預(yù)壓完成移除水箱或砂袋，拆除模板，根據(jù)箱梁線型重新放樣，調(diào)整立桿高度。
?。?）施工預(yù)拱度。影響徐變的主要因素是應(yīng)力的大小和受荷時(shí)砼的齡期。當(dāng)應(yīng)力小于0.5～o.55Ra時(shí)，徐變變形與應(yīng)力成正比，為線性徐變；當(dāng)砼應(yīng)力大于0.55Ra時(shí)，徐變變形與應(yīng)力不成正比例，為非線性徐變；在高應(yīng)力的作用下還可能發(fā)生徐變?cè)斐傻钠茐?，長(zhǎng)期應(yīng)力過(guò)高時(shí)，徐變變形急劇增加不再收斂，呈現(xiàn)非穩(wěn)定徐變的現(xiàn)象。因此，應(yīng)控制永存壓應(yīng)力值不能太大，避免砼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期持續(xù)地處于高的預(yù)壓應(yīng)力狀態(tài)。砼徐變與加載時(shí)砼的齡期T有關(guān)，齡期T愈小，徐變變形愈大，反之愈小。因此要避免使砼結(jié)構(gòu)過(guò)早地施加預(yù)應(yīng)力，并要考慮不同齡期預(yù)加力產(chǎn)生徐變差異的影響。砼徐變與砼的級(jí)配組成也有密切關(guān)系，水灰比愈大，徐變也愈大；骨料的彈性模量越大，徐變?cè)叫?；水泥用量大，徐變也大。此外，結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境，也有重大影響，濕度大的地區(qū)徐變小，而干燥地區(qū)的徐變大。小尺寸構(gòu)件的徐變變形要相對(duì)大一些。這些因素，在計(jì)算徐變變形時(shí)都需加以考慮。因此，將采取下列減小徐變的措施：嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量；選用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨性能好的骨料；加強(qiáng)構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間；選用適當(dāng)?shù)耐饧觿?。根?jù)梁的撓度和支架的變形所計(jì)算出來(lái)的預(yù)拱度之和，為預(yù)拱度的最高值，設(shè)置在梁的跨徑中點(diǎn)。其他各點(diǎn)的預(yù)拱度以中點(diǎn)為最高值，以梁的兩端部為5mm，按二次拋物線進(jìn)行分配。
4 結(jié)語(yǔ)
連續(xù)箱梁為超靜結(jié)構(gòu)，其受力特點(diǎn)與簡(jiǎn)支梁不同，所以采取正確的施工方法，對(duì)保證連續(xù)梁的質(zhì)量尤為重要，施工中一般都采用滿堂支架澆筑施工。因此，支架的設(shè)計(jì)與施工是施工中的關(guān)鍵。采用該支架順利的完成了該特大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工，確保了該特大橋連續(xù)梁的施工質(zhì)量和施工安全.
參考文獻(xiàn)
?。?］范立礎(chǔ).橋梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2004.
?。?］尹書軍，黎曙文.野三河大橋縱橫梁施工方案研究［J］.鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2007，25，（1）.
