高墩连续梁0#块两榀栓接托架的设计与施工

高墩连续梁0#块两榀栓接托架的设计与施工

中铁九局集团第六工程有限公司辽宁沈阳110032

摘要:悬臂浇筑连续梁是目前铁路桥梁跨越铁路、公路、河海时设计中广泛采用的一种形式,其梁长可根据地形实际情况进行确定,且结构简单经济适用。结合杭长客专上山溪特大桥(48+2x80+48)m连续梁高墩0#块支架的施工技术,介绍在墩身高度较高时,采用两榀栓接托架施工0#的施工工艺、施工要点,共同类工程施工参考。

关键词:连续梁0#块;设计与施工;两榀托架;施工技术

1、概况

新建沪昆铁路客运专线杭州至长沙段HCZJ-6标段上山溪特大桥(48+2x80+48)m。其主墩的高度分别为:23.5m、24.5m、23.5m。0#节段长12m,中支点高6.65m。设计混凝土方量为324m3。

通过对以往0#节段临时支撑体系施工工法的比较。创新采用了两榀轻便型三角托架,各构件之间全部采用栓接,简化了施工细节,有效的减少了托架的安装时间,并提高了托架的周转率,具有推广价值。

2、三角托架的设计

根据现场实际情况,0#节段施工采用三角托架作为支撑平台,三角托架由三角桁架、贝雷桁梁、水平桁架三部分组成。每个0号节段共布置4肢三角托架,每侧2肢,长度为3m,一侧的2肢托架间距为5.82m,托架由热轧型钢组拼而成,托架锚固系统由2根[40b槽钢通长预埋在墩内,对拉杆端部设置轴销孔,与三角托架的水平拉杆、斜撑采用轴销进行连接。托架顶面主要受力杆件采用贝雷架,并将其与水平拉杆采用U型卡口连接。其基本结构布置如图1所示。

2.1水平拉杆

采用2[40b槽钢,腹板加焊厚度为20mm、高度为360mm的加劲板,材质为Q345钢,[σ]=295MPaE=210GPa;

2.2斜撑

采用直径φ299,t-10mm的无缝钢管,材质为Q235钢,[σ]=215MPa,[τ]=125MPa,E=210GPa;

2.3销轴

采用30CrMnTi合金钢,[σ]=1470MPa,[τ]=475MPa,直径为80mm,长度为430mm的销轴;

2.4托架墩身铰接预埋件

由2根[40b钢通长预埋在墩身内,在浇注墩柱时距墩顶以下1.720m和5.220m处埋置在墩柱内,预埋件端部设置轴销孔,便于装拆,与三角桁架的水平拉杆及斜撑杆销接。桁架杆件均采用热轧型钢组拼而成,杆件采用J506焊条焊接。

图1托架设计图

2.4K字型水平桁架

三角桁架两肢上桁水平拉杆之间设置水平稳定桁架。水平稳定桁架采用[20a槽钢栓接,均采用Q235钢材。

2.5贝雷梁

每侧托架顶部横向布置6榀贝雷架梁,作为模板底部支架的横向分布梁。其上布置I20b纵向分布梁。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

施工准备→设计两榀栓接托架(托架的结构尺寸;各构件的材料规格、数量等)→按设计形式制作托架构件→预埋[40b槽钢牛腿→浇筑墩身混凝土→吊装托架→销轴进行连接→焊接K字型平联→铺设模板平台→平台试压→0#节段的模板、钢筋、混凝土及预应力施工→托架拆除。

3.2施工要点

3.2.1预埋件的制作

3.2.1.1下层预埋件

每个主墩内共设置下层预埋件两处,每处由两根[40b槽钢“口对口”形式采用连接钢板焊接形成。单根槽钢全长6.954m,两根槽钢翼缘间距0.25m。在预埋槽钢两头内侧分别焊接厚度为2cm、长x宽为0.774m*0.36m的加劲板。在距离槽钢两端0.22m、高度为0.22m处分别钻孔,孔径为90mm,轴销孔必须采取机械成孔。端部外露在墩帽部分的下沿处,焊接厚度为2cm、长x宽为0.2m*0.22m的钢板,增加构建的抗扭转能力。下层预埋件水平中心距离为5.82m,垂直竖向距墩帽顶沿向下5.22m。

3.2.1.2上层预埋件

每个主墩内共设置上层预埋件两处,每处由两根[40b槽钢“口对口”形式采用连接钢板焊接形成。单根槽钢全长7.754m,两根槽钢翼缘间距为0.25m。在预埋槽钢两头内侧分别焊接2cm厚,0.668m*0.36m的加劲板。在距离槽钢两端0.22m高度为0.22m处分别钻孔,孔径为90mm,轴销孔必须采取机械成孔。。槽钢两端孔眼下方焊接厚度为2cm,长x宽为0.9m*0.3m的对拉板。上层预埋件水平中心距离为5.82m,垂直竖向距墩帽顶沿向下1.72m。

3.2.2墩柱预埋施工

3.2.2.1预埋件位置

连续梁主墩施工时,在墩帽相应位置,分上、下两层预埋[40b槽钢对拉杆件,预埋位置要求准确,为便于精确定位,在地面上与墩帽模板焊接固定后,整体吊装就位。

为保证混凝土局部承压满足要求,墩帽预埋件下靠近边缘处增设两层钢筋网片。

3.2.2.2浇筑墩身混凝土

浇筑墩身混凝土时注意保护墩身两侧预埋件位置,保证位置及标高准确,同时加强预埋构件底部混凝土的振捣工作,防止由于混凝土振捣不实出现空洞,影响结构安全。

3.2.2.3墩柱混凝土拆模

混凝土拆模时注意预埋件与模板点焊部位,严禁大力扯拽,拆模后及时检查预埋件的位置及标高,如与设计尺寸偏差较大,则按预埋情况及实际尺寸重新设计水平拉杆及斜撑杆件的尺寸。

3.2.3托架安装技术

3.2.3.1托架杆件制作

⑴水平杆件

每个0#节段托架上水平杆件共4处,每处由两根[40b槽钢“背靠背”形式采用连接钢板焊接形成。单根槽钢全长3.0m,两根槽钢间距为0.454m(最外沿距离)。在水平杆件槽钢外侧位置焊接厚度为2cm,长x宽为2.91m*0.36m的加劲板。在槽钢一端距端头0.22m、高度为0.22m处钻孔,另一端距端头0.28m、高度为0.22m处钻孔,孔径均为90mm。在杆件上部按间距0.45m焊接厚度为2cm、长x宽为0.4m*0.2m的钢板,用于安放贝雷梁。

⑵斜腿构件

每个0#节段托架上斜腿构件共4处,每处由单根φ299mm壁厚10mm的钢管与钢板焊接形成。单根钢管全长4.01m。在钢管两端分别焊接0.622m*0.95m的上铰板座板和0.607m*0.61m下铰板座板,在上、下铰板座板两端分别焊接上、下铰板,钢板厚度均为2cm。铰板相应位置钻孔,孔径为φ85mm。上铰板两板外边沿间距为0.25m,下铰板两板内边沿间距为0.25m。

斜腿构件与上、下铰座板之间采用焊接进行连接,焊缝高度不小于10mm,铰座板与铰板件接触面,一侧为满焊凸焊缝,另一侧为坡口平焊缝,焊缝高度均不小于10mm。

3.2.3.2安装斜腿杆件与水平杆件

在地面上将单个斜腿杆件与水平杆件先用直径为80mm,长度为430mm的销轴连接起来,并安装保险销。另一端按照设计尺寸(与预埋件核定后,重新设计并满足安装尺寸偏差要求)采用型钢临时固定,然后吊装至墩身预埋件旁,施工人员在墩身吊篮内进行对位,然后将水平拉杆、斜牛腿分别与墩身预埋杆件通过销轴进行连接,并安装保险销。

3.2.3.3安装托架加强件

为保证托架整体稳定性,在三角托架安装完毕后,在墩柱一侧的两个水平杆件之间设置“K”型加强杆件。两个杆件之间先用2[20a槽钢在前端上铰座板处焊接连接,然后在[20a槽钢中间处分别向两侧[40b槽钢根部(靠近墩柱)焊接单根20a槽钢(也焊接于铰座板上)。

图2托架吊装及安装后照片

3.2.4安装贝雷梁技术

在每榀托架上顺桥向布置6片(1.5m高*3.0m长/榀*4榀)贝雷梁,间距0.45米,墩身一侧的贝雷梁共布设24片标准片。为便于施工,应先将贝雷梁在地面上组拼成1.5m高*3.0m长/榀*4榀*6片,片间采用标准连接件保证间距0.45m,然后整体吊装至托架上,横向采用专用销轴连接。并用“U”型卡口连接到托架水平杆件的垫板上。

3.2.5铺设I20b工字钢楔形平台

工字钢楔形桁架采用I20b工字钢根据0#节段底面坡度及贝雷梁与底面的高差焊接而成,墩身单侧共25根,按设计间距布置,以桥墩中心线为基准左右对称布置。I20b工字钢与贝雷梁间采用“U”型卡口连接,且工字钢楔形桁架之间采用角钢进行连接,防止倾覆。同时,注意I20b工字钢一端担于墩帽顶15cm。

4结束语

目前连续梁0#块施工实践证明,上述两榀栓接三角托架的设计及施工工艺是科学的、合理的,取得了良好的质量效益和经济效益,在类似的高墩连续梁0#块施工中具有借鉴意义。

参考文献:

[1]陈伟、李明.著《桥梁施工临时结构设计》中国铁路出版社.

[2]高速铁路桥涵工程施工技术指南铁建设[2010]241号

[3]黄棠.著《结构设计原理》中国铁道出版社.1990

[3]周水兴、何兆益、邹毅松.著《路桥施工计算手册》人民交通出版社.

[4]秦玉军.大跨高墩连续刚构桥0号块托架法施工技术《建筑技术开发》.2008年第08期.

[5]孙小松.山区高墩连续梁0#块新型托架设计及运用.《城市建设理论研究》2012年7期.

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