趙家妹 江 皓 王宇亮

1 工程概況

京福高速公路東排高架橋位于黎川縣熊村鎮(zhèn)東排村東北約700 m處,跨越兩山間谷地,地處丘崗沖蝕谷地,呈“U”形。全橋處在半徑為900 m的平曲線內(nèi),橋長157 m,全橋五孔一聯(lián),橋型采用5×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)T梁。最高墩高為34 m,設(shè)計(jì)蓋梁共8個(gè),每個(gè)蓋梁所需混凝土35.7 m3。蓋梁結(jié)構(gòu)大樣如圖1所示。

2 施工工藝及流程

2.1 施工工藝

穿杠法施工蓋梁是靠穿在墩柱預(yù)留孔內(nèi)的實(shí)心圓鋼作為蓋梁模型、蓋梁混凝土實(shí)體等的主要承載構(gòu)件。澆筑墩柱時(shí)在每個(gè)墩柱計(jì)算高度的縱橋向預(yù)留鋼管作為預(yù)留孔洞,待墩柱施工完畢后,在預(yù)留孔內(nèi)穿實(shí)心圓鋼,外套支承鐵塊并用螺絲帽扣緊。支承鐵上橫橋向在墩柱兩側(cè)各設(shè)工字鋼一根作為承重梁,工字鋼上布設(shè)方木作為分配梁,以支承模型體系。

2.2 施工流程

施工準(zhǔn)備→抄平定點(diǎn)預(yù)留孔洞→穿實(shí)心圓鋼→套支承鐵→扣緊螺栓→安裝工字鋼、方木支撐構(gòu)件→安裝模型→調(diào)整標(biāo)高→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度→拆除側(cè)?！鸪啄Ｖ蜗到y(tǒng)、卸載→拆除工字鋼、圓鋼等→封堵預(yù)留孔。

3 設(shè)計(jì)過程

3.1 設(shè)計(jì)荷載

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,查得鋼筋混凝土容重γ=26 kN/m3,則東排高架橋每個(gè)橋墩蓋梁荷載計(jì)算過程如下:

3.2 方木分配梁設(shè)計(jì)

蓋梁底用方木作為分配梁承受模板的面荷載,設(shè)計(jì)取20 cm×15 cm方木,間距為0.5 m,布置方式為短邊水平,長邊豎直。則每根方木承受面荷載轉(zhuǎn)化為均布線荷載為:

其力學(xué)模型簡化為兩邊鉸支的簡支梁,如圖2所示,則:

3.3 工字鋼設(shè)計(jì)

方木分配梁底采用兩根Ⅰ45a承重,則每根工字鋼承受荷載換算為均布線荷載為

其力學(xué)模型簡化為三跨雙懸臂連續(xù)梁,簡化圖如圖3所示。

工字鋼彎曲應(yīng)力分布如圖4所示。

工字鋼撓度采用疊加法進(jìn)行計(jì)算:

BD,DE,AB跨單獨(dú)分布有均布荷載q時(shí)C點(diǎn)撓度分別為yC1,yC2,yC3,所以,C點(diǎn)總的撓度為:

由于計(jì)算時(shí)未考慮蓋梁兩端截面變小的荷載,實(shí)際彎矩和變形都小于計(jì)算值,因此計(jì)算值偏于保守,故Ⅰ45a工字鋼能滿足施工要求。

3.4 實(shí)心圓鋼設(shè)計(jì)

實(shí)心圓鋼及支承鐵結(jié)構(gòu)的支承鐵與墩柱緊密貼合,荷載通過支承鐵傳遞至實(shí)心圓鋼,實(shí)心圓鋼在這種情況下可忽略彎曲視為純剪切受力。實(shí)心圓鋼采用φ 60 mm的圓鋼(實(shí)心圓鋼宜選用16Mn鋼加工)。

作用于每塊支承鐵上的荷載:

實(shí)心圓鋼橫截面面積:

4 施工過程及施工要點(diǎn)

1)孔道預(yù)留。墩柱澆筑時(shí)將直徑為70 mm鋼管封口后,沿順橋向預(yù)先埋入混凝土。其預(yù)埋位置應(yīng)根據(jù)蓋梁支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度確定(即:預(yù)埋管中心位置=墩柱設(shè)計(jì)標(biāo)高-蓋梁底模高度-分布方木高度-楔形塊高度-工字鋼高度-支承鐵中心至其頂面高度)。在確定預(yù)埋管位置時(shí)應(yīng)至少考慮80 mm～100 mm木楔高度,楔形塊下墊方木,在蓋梁混凝土達(dá)到強(qiáng)度拆除模型時(shí)打開木楔方木下落,以此作為卸脫模的空間。埋入混凝土中的鋼管常會(huì)因傾倒混凝土或振搗混凝土而浮起或傾斜改變位置,因此在預(yù)埋時(shí)除將管口用泡沫等物堵塞,膠帶裹封外,還應(yīng)該用鐵絲將預(yù)埋管端部與墩柱鋼筋綁扎牢固,同時(shí)應(yīng)注意將預(yù)埋管置于兩根主筋之間用墊塊將其擠緊。當(dāng)混凝土澆筑至預(yù)埋管位置時(shí),應(yīng)減少傾倒沖擊力,避免振搗棒碰撞預(yù)埋管,確保其位置準(zhǔn)確。

2)緊扣螺栓。實(shí)心圓鋼露出墩柱部分套好支承鐵后應(yīng)緊扣螺絲帽,使支承鐵與墩柱緊密貼合,以免支撐鐵竄動(dòng)碰撞墩柱傷及混凝土外觀,而且支承鐵與墩柱貼合越緊密對(duì)實(shí)心圓鋼受力越有利,即在沒有空隙的情況下,實(shí)心鋼所承受彎曲應(yīng)力接近于零。支承鐵與墩柱相貼面宜加工成弧形,弧形接觸面不僅不易損傷墩柱而且圓鋼螺絲帽套緊后,在其承受偏壓的同時(shí)可產(chǎn)生摩擦力以抵抗彎曲,有利于結(jié)構(gòu)的受力。

3)對(duì)拉工字鋼。工字鋼縱梁擱置在兩塊支承鐵上時(shí),若不對(duì)拉固定,不僅施工安全沒有保障,而且形不成整體受力結(jié)構(gòu)。因此,對(duì)于兩片工字鋼縱梁,必須用鋼拉桿對(duì)拉固定在墩柱上。拉桿的布置間距為墩柱間設(shè)3根,懸臂段設(shè)2根。墩柱與縱梁間加襯墊,以保護(hù)相接柱面。

4)預(yù)留孔封堵。蓋梁施工完成后,拆除底模、工字鋼、圓鋼等后,對(duì)預(yù)留孔道封堵,封堵孔工作宜成批逐段進(jìn)行,不宜逐個(gè)進(jìn)行。直徑60 mm～70 mm預(yù)留孔對(duì)墩柱的受力幾乎沒有影響,但從確保墩柱鋼筋使用壽命,保證結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量而言,預(yù)留孔的封堵工作也相當(dāng)重要。我們采用人工壓入塑性水泥漿封堵孔,要求水泥漿必須經(jīng)過試驗(yàn)配制,保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。水泥漿中宜加入適量減水劑和膨脹劑。

5 幾點(diǎn)體會(huì)及建議

1)通過對(duì)該工程施工,掌握了穿杠法施工蓋梁的施工方法。同時(shí)在施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求選用材料,科學(xué)組織施工,嚴(yán)格工序檢查,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),才能達(dá)到預(yù)期的目的。2)在高墩上使用穿杠法施工,可以明顯的節(jié)約材料和提高施工效率。施工材料的減少,相應(yīng)的搭、拆、運(yùn)等費(fèi)用也減少,無疑也節(jié)約了成本。3)墩頂穿杠法托架用鋼量比落地支架少,堆料占地面積也少,橋墩處不見落地支架,工地上寬敞,進(jìn)一步顯示了文明施工的場(chǎng)面。4)用墩身代替落地支架承受全部荷載,剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、施工時(shí)安全可靠。5)橋墩上方的預(yù)留孔洞,完工后再堵洞時(shí),表面色澤較難一致,多少會(huì)留下堵洞痕跡,影響外觀。故在施工后,一定要對(duì)封堵水泥漿多做幾次調(diào)試,以保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。6)在設(shè)計(jì)橫梁工字鋼時(shí),取結(jié)構(gòu)力學(xué)模型為三跨雙懸臂連續(xù)梁比簡支梁設(shè)計(jì)出來更切合實(shí)際,對(duì)節(jié)約材料至關(guān)重要。

[1]劉昭培,張韞美.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].天津:天津大學(xué)出版社,1989.

[2]姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2002.