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现浇简支箱梁梁柱式支架法施工工艺

[摘要]本文结合新建哈尔滨至牡丹江客运专线二标利民村特大桥、岳家屯大桥和砬子沟大桥现场工程实践,详细地介绍了现浇后张法预应力混凝土简支箱梁梁柱式(钢管柱贝雷梁)支架的地基处理、支架结构设计及搭设步骤、支架预压荷载分布、加载顺序和观测要点及相关安全施工措施等,并阐述了梁柱式支架在复杂地质地形条件下,支架搭设和拆除主要依靠吊车与人工配合作业,速度快、作业人员少,节省了人力、物力及大面积地基处理的费用,且钢管柱贝雷梁结构牢固稳定,施工安全更有保证,以期对同类桥梁施工具有一定的参考价值。

[关键词]梁柱式支架;现浇预应力砼简支箱梁;施工工艺

一、工程概况

哈牡客专项目共3座桥梁28孔箱梁采用梁柱式支架施工,支架高度最高为25m,桥梁地质情况主要为粗角砾土和碎石土,设计承载力:б0=400kPa。预应力简支箱梁长32.6m,计算跨度为31.5m,截面形式为单箱单室斜腹板截面;桥面宽12.2m,梁高2.65m,梁底宽5.3m,跨中25.4m,标准断面为:箱梁顶板厚0.3m,底板厚0.28m,腹板厚0.45m;向端头方向2.5m范围为变截面过渡;端头1.1m范围断面为:箱梁顶板厚0.55m,底板厚0.6m,腹板厚1m;箱梁混凝土标号设计为C50。每孔箱梁设计混凝土方量为281m3,钢筋66.9t,钢绞线11.1t。

二、施工工艺

施工工艺:施工准备→地基处理→支架拼装搭设及预压→侧模安装调整及加固→底腹板钢筋绑扎→波纹管定位→安装内膜→绑扎顶板钢筋→埋设预埋件→浇筑维护混凝土→初张拉→侧模和支架拆除→终张拉→图415m高度以上支架顺桥向布置示意图(单位:cm)压浆、封锚。

三、地基处理

桥址位于耕地和林地内,大部分地质为粗角砾土和碎石土,承载力б0=400kPa,鉴于此,钢管柱基础直接置于土层上,个别存在1m~3m厚的粉质黏土。针对此种情况,可挖至较好土层或挖除粉质黏土层2m后利用隧道弃渣进行换填,深约1m,换填压实度不小于90%,基础施工完成后,四周用碎石土进行回填,小型夯机夯填密实。基础采用14m×2m×1m(横桥向×顺桥向×厚度)大小的C20砼条形基础,为保证基础和附近土层不受雨水浸泡,可将基础附近土层做成高于四周地面20cm并在基础四周1m处开挖排水土沟;为了满足后期绿化要求和桥梁两侧排水要求,条形基础顶面请勿高于原地表面。

四、支架结构及搭设

底模板采用厚15mm的优质竹胶板,横板边角用4cm厚木板进行加强,防止转角漏浆或出现波浪形,影响外观。模板下放置纵梁方木,规格10cm×10cm,腹板下间距20cm,底板下间距30cm。移动钢侧模及腹板和底板纵梁下横铺I18a工字钢,间距60cm,工字钢下对称设置18片加强型贝雷梁。贝雷梁下由两根I56a工钢组成的横承担并由钢管柱将荷载传到地基上,钢管柱采用直径629mm壁厚12mm的钢管,采用法兰盘连接。考虑支架高度这一因素,15m以下支架高度顺桥向设置4排钢管柱,每排4根;15m以上支架高度顺桥向设置6排钢管柱,每排4根。支架横桥向布置见图2,支架顺桥向布置见图3和图4。

(一)钢管柱

钢管柱采用直径629mm壁厚12mm的钢管,钢管立柱上下焊有20mm厚法兰盘,法兰盘之间采用8.8级M20*70螺栓连接,法兰盘与钢管端头连接处采用小三角钢板米字型焊接进行加强;钢管禁止采用有严重锈蚀、弯曲或有损坏的钢管,技术员每次使用前仔细核查清除不合格钢管。(1)立钢管柱之前测量出条基每块预埋钢板的标高,根据内轨顶面标高、梁高、线路坡度和贝雷梁高度等确定钢管柱高度,确定好每节钢管长度、搭配及砂箱填砂高度;(2)在事先平整好的场地上拼装好钢管,尽量避免高空接管,钢管两法兰盘密贴无空隙,所有螺栓孔必须上螺栓拧紧并设置垫片,现场技术员需仔细检查;(3)钢管立柱采用吊车安装,安装到位后钢管立柱底部与预埋钢板进行满焊固定;(4)相邻两立柱之间顺钢管柱高度方向每隔2m布置一个剪刀撑,采用槽钢焊制。

(二)主横梁

横梁采用双拼I56a工字钢,长度为12.6m。横梁又被称之为分配梁,能够使施工、支架、结构等荷载在钢管立柱上进行同时受力的分配。横梁在平整地面上加工,工字钢接缝应左右错开并在接缝位置腹板处设置16mm厚钢板帮焊,加工成品一次吊装就位,吊装时采取两端用绳子在地面进行牵引,防止工字钢在吊装时转动对钢管立柱产生损害,将限位角钢布置于横梁两侧,杜绝贝雷梁过度横移,从而导致安全事故的酿成。

(三)贝雷梁

每一个孔支架共设置6组18片贝雷梁,按梁体中线对称布置,每片贝雷梁通过花架和销子等组成一组贝雷梁,每列贝雷梁由(9×3m+2×1m)组成,贝雷梁吊装时需注意贝雷梁最佳受力支点为接头处,其次为1/4处和3/4处,非特殊情况下不要将贝雷梁的受力支点设置在1/2处。每组贝雷梁之间采用槽钢用螺栓进行连接,使贝雷梁横桥向连接成一个整体。

(四)横向分配梁及底模

横桥向铺设18工字钢作为分配梁,纵向间距为60cm,工字钢上顺桥向铺设10cm×10cm方木,底板间距为30cm,腹板间距为20cm,工字钢和方木应铺设均匀并固定牢靠。底模采用1.5cm厚竹胶板,侧模采用定制钢模,通过轨道向前移动。

五、支架预压及观测

(一)预压目的

使拼装支架过程中的非弹性形变得以消除,对施工荷载当中的弹性形变值进行测算,再进行预拱度设置;检验支架的强度、刚度并与设计计算值比对;检验支架的安全性能。

(二)预压材料及荷载取值

采用砼预制块进行预压,人工配合吊机吊装卸载,施工总荷载主要由梁体自重、模板重、施工荷载等组成,支架预压荷载不小于施工总荷载的110%。预压需要根据支架可以承载荷载的60%、100%、110%这三级来开展,支架施工荷载和预压荷载的分布需要相当。加载重量所产生的误差,需要在控制于同等级荷载的±5%以下。

(三)沉降观测点的布置及观测频率

1.沉降观测点的布置监测点用反光标或红油漆做醒目标记且固定牢固。(1)对断面布置于预压位置的纵梁与支墩跨中位置进行监测;(2)纵梁跨中、横梁顶面、支墩基础与梁体的中心线相对称各自设置五个监测地点。2.观测频率(1)在加载支架的过程中,需要提前对各个监测位置的初始值进行记录与监测;(2)在加载每一级一小时之后,需要变形观测支架,之后每隔六小时需要对监测点的位移度进行检测。如果相邻检测位置位移小于等于2毫米时,才可以开展之后的加载工作。(3)在加载完全部的预压荷载后,每隔六小时需要对各个检测位置的位移度进行记录与检测。如果接连十二小时位移检测的平均值小于等于2毫米时,才可以对预压荷载进行卸除。(4)在卸除支架六个小时之后,对各个监测点的位移度进行检测。

(四)注意事项

(1)在验收的过程中,只有支架合格情况下,才能够开展预压试验工作。(2)在加载预压荷载之后,需要派专业人士照看,杜绝闲杂人等来到支架的范围之中。(3)在预压施工的过程中,需要提前根据相关的应急对策,对工作者开展教育培训,并且需要派遣专业人员来检测支架,一旦出现不正常的状况,必须马上开展应急方案,处理现场。(4)在实际加载时,吊放的过程都应当小心谨慎,这样才不会对支架造成过量的冲击荷载,纵向加载时,从梁跨跨中开始向支点进行对称布载,当横向加载时,从箱梁中心线向两侧进行对称布载。总而言之,对贝雷梁柱式的支架结构进行有效使用,不会对桥下净空造成限制,不会受到地势的制约,对地基处理的难度也不大,有着十分方便的操作流程,并且能够同时进行模板拼装与支架加固,使工期得到有效节省。贝雷梁有着非常强大的荷载能力,有着极大的抗弯刚度,可靠性与安全性都比较强。梁体不容易出现变形,能够对桥面的标高进行精准把控,在相同类型的桥梁施工中具有一定的参考价值。

参考文献:

[1]中铁二局集团有限公司,中铁二十四局集团有限公司.铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程(TB10110-2011.J1325-2011)(第1版)[S].北京:中国铁道出版社,2011.

[2]宏润建设集团股份有限公司.JGJ/T194-2009.钢管满堂支架预压技术规程(第1版)[S].北京:中国建设工业出版社,2010.

[3]中铁三局集团有限公司,中铁六局集团有限公司.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB10752-2010.J1148-2011)(第1版)[S].北京:中国铁道出版社,2011.

[4]中铁三局集团有限公司.高速铁路桥涵工程施工技术规程(Q/CR9603-2015)(第1版)[S].北京:中国铁道出版社,2015.

作者:龙胜平 单位:中铁十八局集团第四工程有限公司

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