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摘要:在现浇混凝土连续箱梁混凝土浇筑过程中,支架的强度、刚度、稳定性以及基础沉降量大小等因素直接影响箱梁混凝土浇筑的安全及质量,因支架变形、基础沉降而设置的支架预拱度大小则影响桥梁结构线型,因此,进行支架预压是保证现浇连续箱梁施工安全的重要因素。本文结合广东省某高速公路XX桥工程实例,介绍了现浇混凝土箱梁支架预压的工艺流程、预压荷载、加载范围及加载操作过程,提出了在加载过程操作中应注意的问题,为桥梁安全施工提供了可靠的依据,并可为类似工程的施工提供一定的参考借鉴。
关键词:连续箱梁;支架;预压;变形
目前在桥梁施工中比较常见的梁型是预制梁和现浇连续梁,现浇连续箱梁需要根据外部环境和内部条件搭设支架进行施工。在进行箱梁混凝土浇筑之前,应该按照箱梁自重荷载对支架进行预压工艺来消除非弹性变化量。根据桥梁建设工程预压方案来看,主要有水袋加载、沙袋加载和混合加载三类。对于使用哪种预压方案,在满足设计要求的前提下,应该通过施工现场的具体条件来选择合适的预压施工方案。本文广东省某高速公路XX桥工程为例,研究探讨了现浇混凝土连续箱梁的支架预压施工技术。
1工程概况
广东省某高速公路XX桥左幅桥中心桩号:MRK188+236.19,右幅桥中心桩号:MRK188+223.69,桥梁设计右偏角90°,左幅桥跨径组合3x25+3x(4x25)+3x25m,桥梁全长457m,右幅桥跨径组合4x(4x25)+3x25m,桥梁全长482m。第四联12#~16#墩为现浇预应力混凝土现浇箱梁,梁体采用C50砼,梁高1.5m,腹板厚40cm,顶板厚度25cm,底板厚度22cm,翼板宽200cm,左幅桥梁宽度20.79~28.57m,采用单箱四室,右幅桥梁宽度16.93~20.92m,采用单箱三室。桥梁净空最大为17m,最小为16.5m。
2支架搭设
桥梁净空高度最高处达17m,最低为16.5m,模板工程属高支撑模板,由于该桥部分桥跨是软土耕地,地基表面比较软弱,若采用满堂式支架施工,则需要进行浅层换填,不仅施工工期较长,且无法解决不均匀沉降的问题。故拟采用设混凝土条形基础安装钢管立柱作为临时墩,贝雷梁和组合型钢作为箱梁砼施工平台。
现浇段施工平台结构布设图
2.1现浇段施工平台结构布设构思
现浇支架系统包括:砼条形基础、钢管立柱、贝雷梁、工字钢、钢管支架。临时墩基础:(半幅桥宽)x100cm(基础宽)x100cm(基础高)C25钢筋砼,顺桥向间距每10.5m设置一排,基础面预埋钢筋与立柱底钢板焊接。临时墩立柱:中600mmt=12mm钢管柱,横桥向标准间距4.46m,立柱间横向均采用[10槽钢剪刀撑与[16槽钢水平连接,管顶焊接80*80cm,δ=16mm钢板盖板。立柱顶横梁:临时支墩上的横梁采用3I45a工字钢,横梁与钢管顶盖板δ=16mm钢板焊接。平台纵梁:箱梁底板下纵向均布9榀双排(90花窗)单层普通型贝雷梁,另翼缘板下各布一榀。贝雷梁顶距箱梁底板底1.3-2.4m。贝雷梁长度等跨25m。配横梁:贝雷梁上铺设I20a@60cm分配梁。碗扣支架搭设:在贝雷梁上布设中48*3.5碗扣支架,按顺桥向间距0.6m,腹板底下横桥向间距为0.4m,其余间距均为0.8m.搭设时按要求设置纵横水平杆和剪刀撑。
2.2基础底持力层要求
由于该桥部分桥跨是软土耕地,地表往下3m范围为腐质土层,承载力不足。故在设置条形基础位置,彻底清除软弱土层至砂质粘性土层,再进行地基承载力触探试验,确保地基承载力≧300Kpa。
2.3排水沟设置
场地清理及按1%-2%的横坡平整场地完成后应进行桥位两侧排水沟槽的施工。设置排水沟槽的目的是排除地表水,降低地基表层部分含水量。排水沟槽尺寸采用1:1边坡的0.5m底宽x0.5m深,沿桥两侧纵向开挖,让水流流向原两侧的边沟。
3支架预压
3.1预压设计
预压在底模安装完成后进,采用砂袋的预压方法进行载重预压,以消除支架的非弹性变形和基础沉降,预压方法;
1)、预压材料与机械:砂袋(75kg/袋),吊车(25T)。
2)、预压重量:根据设计要求按箱梁重量110%进行加载。
3)、预压范围:横向按箱梁宽(变截面),纵向按四跨一联一个施工段为单位。
4)、预压时间:计划72h,根据沉降观测,要求达到连续2天每天沉降量不大于1mm,方可卸载。
5)、观测记录:按规定、与总监办要求进行记录、分析。
3.2方案实施
砂袋堆放顺序为先腹板,后底板,要均匀对称进行。砂袋码放的袋数根据底板、腹板、横梁自重不同而变化。按箱粱荷载总重的0→60%→80%→110%→80%→60%→0进行加载及卸载。每级加载12h沉降监测值小于2mm方可继续预压。
3.3观测点设置
预压前在底模和地基上布好沉降观测点。平均5m设置一排观测点,其中支点、跨中处必须设置,剩余点均匀布置。每排观测点均分为支架下观测点和支架上观测点两种;支架下的观测点布置在支架对应的垫木之上;支架上的观测点布置在模板上。支架上和支架下的观测点每个断面均设置5个,分别位于边腹板处(2侧)、中心及两侧处。各观测点必须做好明显标记。每次加载和卸载后均需对所有观测点进行观测,并做好记录。
预压观测点布置示意图
3.4观测点标高处理
预压前,派专人根据所设置的观测点进行预压前观测,得出加载前模板标高为H1。预压达到稳定指标后,支架变形与基础沉降已经基本稳定。此时再次观测布置点标高得出模板标高为H2。测出预压稳定后模板标高为H2后即可卸载,此时观测员应再次注意观测点的变化,待卸载后再次观测得出模板标高为H3。每次完成支架搭建、铺设底模后观测一次,预压和卸载后各观测一次。
3.5模板施工标高控制(设置支架施工预拱度)
施工支架的变形分为非弹性变形和弹性变形,其中非弹性变形在支架及其基础加载预压后基本消除。根据支架预压与观测有:弹性变形F1=H3-H2;非弹性变形F2=H1-H3。因此模板施工控制标高H=H0+F1(其中H0为设计标高)。每个梁段张拉完成后及时观测箱梁标高,并与设计提供的数据进行比较,若超出范围须分析原因,并及时进行调整。
3.5注意事项
(1)弯折、破损、锈蚀较严重的钢管支架不得使用。
(2)立杆、横杆间距应均匀;剪刀撑应下到底,上到顶,与水平方向夹角45°~60°,倾角不得过小。剪刀撑搭接长度应不小于1.0m。
(3)应控制钢管上、下托螺杆伸出量不应超出三分之一;顶托不得倾斜,顶托上槽钢或工字钢等承重梁不得偏心。
(4)在支架预压施工时,必须按计算或沉降观测结果设置底模反拱。
本文依托广东省某高速公路XX桥工程的工程实践,对现浇混凝土连续箱梁支架的设计及采取的预压方法和监测进行了阐述。这种预压方法操作简单、造价低、安全可靠,为该桥梁的安全、顺利施工提供了有利条件,可为后期类似工程提供技术借鉴。
参考文献:
[1]预应力混凝土箱型连续梁支架法现浇施工技术[J].王爱国,杨少宏.铁道工程学报.2002(03)
[2]连续箱桥梁支架预压施工[J].王晓敏.中国新技术新产品.2011(18)
[3]桥梁工程实用测量[M].中国铁道出版社,朱海涛编著,2004