大橋現澆連續(xù)箱梁支架設計及施工技術
2017-07-17
前 言
預應力混凝土現澆連續(xù)箱梁由于具有整體性好、剛度大、行車舒適、技術先進，易于做成復雜形狀等優(yōu)點，而被我國橋梁界廣泛接納，已被應用于跨線橋、立交橋以及曲線橋等中小跨徑橋梁。下面結合工程案例分析大橋現澆連續(xù)箱梁支架設計要點及施工技術.
1 工程概況
本大橋橋梁由左右兩幅橋組成，左線橋起點樁號為ZK2+153.925,終點樁號為ZK2+833.925,橋跨布置為（5×45）+（5×46）m兩聯預應力混凝土連續(xù)箱梁，全長680.06m,梁高為2.2m，單幅寬13.5m，其中梁底寬8.5m。右線橋起樁號為YK2+219.335,終點樁號為YK2+826.435,橋跨布置為1聯40m+4×45m+35m的預應力混凝土連續(xù)梁全長607.10m,梁高為2.2m，單幅寬13.5m，其中梁底寬8.5m。
2 支架設計
支架采用碗扣式鋼管架，立桿主要采用3.0m、2.4m、1.8m、幾種,立桿接長錯開布置，頂桿長度為1.5m、1.2m、0.9m，橫桿采用0.9m、0.6m、0.3m三種組成，頂底托采用可調托撐。支架設計見圖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：縱向立桿間距設為0.6m。支架頂部安裝可調承托，用以調節(jié)模板標高，承托上安裝縱橫分配梁。根據荷載的重量，確定立柱的分布和加強桿的布置。支架所受荷載包括鋼筋混凝土、內外模板、上承方木自重荷載，施工人員、施工料具運輸、堆放荷載以及澆注、傾倒混凝土產生的荷載等。混凝土自重：荷載分項系數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：分項系數r1.2，外模面積17.34m2/m，內模面積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?？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；腳手架重量計算：碗扣式腳手架重量僅計算箱體段（寬以8.5m計）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、機具堆放荷載r1.4，取1.0KP；傾倒砼產生的沖擊荷載r1.4，取4.0KPa；振搗砼時產生的荷載r1.4，取2.0KPa；支架內力計算：由于箱梁翼沿的荷載值遠小于箱體段的荷載，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；支架頂方木計算：在上可調托撐上部，橫橋向布置高度0.14m，寬度0.12m的方木，材質為馬尾松。查相關資料，其順紋彎應力為12.0KPa，按簡支梁計算：由于橫橋向立桿間距為0.6m,順橋向為0.9m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，
強度滿足要求；立桿驗算：橫桿步距為0.6m，即立桿計算長度為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，長細比為：λL/I600/15.7838.02<［λ］150穩(wěn)定性滿足要求。
3 支架施工
?。?）地基處理。用16T振動壓路機碾壓6～8遍，壓實度≥90%，碾壓密實，壓實度滿足要求后上鋪20cm～50cm碎石土進行硬化，再在其上鋪設防水塑料布，測試地基承載力，局部不滿足要求，用C15混凝土鋪設5～10cm進行硬化，原地面起伏太大的地方，采取設置臺階方式，便于底托支墊平整。
?。?）支架安裝。碗扣支架為定型支架，安裝采取先測量所安裝節(jié)段地面標高,根據所測數據計算出立桿底面標高,先用可調底托將四個角標立桿高調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。立桿的接長縫應錯開，即第一層立桿應用長2.4m和3.0m的立桿錯開布置，往上則均采用3.0m的立桿，至頂層再用1.5m和0.9m兩種長度的頂桿找平；立桿的垂直度應嚴格加以控制：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差應不大于10cm；腳手架拼裝到3～5層高時，用經緯儀檢查橫桿的水平度和立桿的垂直度。并在無荷載情況下逐個檢查立桿底座有否松動或空浮情況，并及時旋緊可調座和薄鋼板調整墊實；斜撐桿的布置密度，當腳手架高度低于30m時，為整架面積的1/2～1/4，斜撐桿必須對稱布置，且應分布均勻。組裝時，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動為止。碗扣式腳手架構件主要是焊接而成，要求焊縫飽滿，沒有咬肉、夾碴、裂紋等缺陷。
（3）支架預壓。用編織袋裝砂對支架進行預壓，預壓荷載為梁體自重的110%，選取試驗段為箱梁10m長范圍。支架拼裝時按設計縱距及橫距布置立桿,支架頂利用頂托調平,鋪設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支架進行預壓；每一節(jié)段在每一段的中心、橫向左右側布3個點進行觀測，在預壓前對底模的標高觀測一次，在預壓的過程中平均每2小時觀測一次，觀測至沉降穩(wěn)定為止，將預壓荷載卸載后再對底模標高觀測一次，從以上的觀測資料中計算出支架的彈性變形及地基的下沉；預壓過程中進行精確的測量，可測出梁段荷載作用下支架將產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置的預拱度疊加，算出施工時應當采用的預拱度，按算出的預拱度調整底模標高。同時要注意在支架外側2m處設置臨時防護設施，防止流水和雨水流入支架區(qū)，引起支架下沉；預壓完成移除水箱或砂袋，拆除模板，根據箱梁線型重新放樣，調整立桿高度。
（4）施工預拱度。影響徐變的主要因素是應力的大小和受荷時砼的齡期。當應力小于0.5～o.55Ra時，徐變變形與應力成正比，為線性徐變；當砼應力大于0.55Ra時，徐變變形與應力不成正比例，為非線性徐變；在高應力的作用下還可能發(fā)生徐變造成的破壞，長期應力過高時，徐變變形急劇增加不再收斂，呈現非穩(wěn)定徐變的現象。因此，應控制永存壓應力值不能太大，避免砼結構長期持續(xù)地處于高的預壓應力狀態(tài)。砼徐變與加載時砼的齡期T有關，齡期T愈小，徐變變形愈大，反之愈小。因此要避免使砼結構過早地施加預應力，并要考慮不同齡期預加力產生徐變差異的影響。砼徐變與砼的級配組成也有密切關系，水灰比愈大，徐變也愈大；骨料的彈性模量越大，徐變越?。凰嘤昧看?，徐變也大。此外，結構所處的環(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。小尺寸構件的徐變變形要相對大一些。這些因素，在計算徐變變形時都需加以考慮。因此，將采取下列減小徐變的措施：嚴格控制水灰比和水泥用量；選用質地堅硬、耐磨性能好的骨料；加強構件的養(yǎng)護，延長灑水養(yǎng)護時間；選用適當的外加劑。根據梁的撓度和支架的變形所計算出來的預拱度之和，為預拱度的最高值，設置在梁的跨徑中點。其他各點的預拱度以中點為最高值，以梁的兩端部為5mm，按二次拋物線進行分配。
4 結語
連續(xù)箱梁為超靜結構，其受力特點與簡支梁不同，所以采取正確的施工方法，對保證連續(xù)梁的質量尤為重要，施工中一般都采用滿堂支架澆筑施工。因此，支架的設計與施工是施工中的關鍵。采用該支架順利的完成了該特大橋現澆連續(xù)箱梁的施工，確保了該特大橋連續(xù)梁的施工質量和施工安全.
參考文獻
?。?］范立礎.橋梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2004.
［2］尹書軍，黎曙文.野三河大橋縱橫梁施工方案研究［J］.鐵道勘測與設計，2007，25，（1）.
