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        主跨130米預(yù)應(yīng)力混凝土大橋的組合模架支撐系統(tǒng)研究和應(yīng)用

        2013-02-01 06:59:06崔玉兵上海建工七建集團(tuán)有限公司上海200000
        中國(guó)建材科技 2013年4期
        關(guān)鍵詞:中墩河大橋模架

        崔玉兵(上海建工七建集團(tuán)有限公司,上海200000)

        1 羅蘊(yùn)河大橋概況

        羅蘊(yùn)河主橋橋型為三跨變截面預(yù)應(yīng)混凝土連續(xù)梁(80+130+80m),雙向8車(chē)道,上下行分幅,每幅橋?qū)?6.5m,兩幅橋型相同。梁端設(shè)牛腿接28m的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁引橋結(jié)構(gòu)。

        單幅上部結(jié)構(gòu)橋梁截面為單箱單室直腹板箱型截面。中支點(diǎn)梁高8.0m,高跨比1/16.285;跨中梁高3.5m,高跨比1/37.1。梁底采用二次拋物線(xiàn)線(xiàn)形變化,矢高4.5m。梁底寬度7.5m,兩側(cè)頂板挑臂寬4.35m,頂板全寬16.2m。截面尺寸:頂板厚28cm;底板厚30~100cm;腹板厚50~110cm,懸臂板厚度20~55cm。腹板高度調(diào)整,使頂板橫坡2%。中支點(diǎn)墩頂設(shè)箱內(nèi)橫隔板,邊支點(diǎn)設(shè)牛腿端橫梁。

        全橋跨中設(shè)置一個(gè)2m的主跨合龍段。

        樁基為Φ1200鉆孔灌注樁,樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計(jì)。每個(gè)中墩下共21根樁。每個(gè)邊墩下共設(shè)10根樁。

        主橋支承體采用大噸位球形支座。中墩墩頂與主梁梁底之間設(shè)抗震銷(xiāo)構(gòu)造。

        圖1 羅蘊(yùn)河大橋剖面示意圖

        圖2 羅蘊(yùn)河大橋平面位置示意圖

        1.1 大橋周邊環(huán)境概況

        大橋周邊場(chǎng)地周?chē)瓰榫用褡≌娃r(nóng)田,存在二處明浜和一處魚(yú)塘。羅蘊(yùn)河大橋下方的河道為規(guī)劃羅蘊(yùn)河河道。

        圖3 羅蘊(yùn)河大橋中墩支點(diǎn)橫斷面圖

        圖4 羅蘊(yùn)河大橋跨中橫斷面圖

        2 羅蘊(yùn)河大橋箱梁模架體系研究

        羅蘊(yùn)河大橋?qū)儆赟6公路新建工程,S6公路是上海市區(qū)聯(lián)通G2高速公路的交通干道,是上海市重大工程項(xiàng)目。因此存在工期較為緊張,外觀質(zhì)量要求較高的特點(diǎn)。

        結(jié)合本企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)和工程特點(diǎn),提高大橋箱梁模架體系對(duì)大橋箱梁線(xiàn)形的姿態(tài)控制,決定采用組合模架支撐系統(tǒng)。即按箱梁荷載的不同布置模架,最終形成一個(gè)組合的模架支撐系統(tǒng)。使施工安全、質(zhì)量、速度以及成本達(dá)到一個(gè)完美的平衡。

        2.1 大橋箱梁組合模架支撐體系介紹

        根據(jù)現(xiàn)澆箱梁的荷載分布情況不同,箱梁支架采用兩種結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)施工部位分為:中墩區(qū)段、邊墩區(qū)段、跨中區(qū)段三個(gè)區(qū)段。

        圖5 組合模架支撐系統(tǒng)立面示意圖(順橋方向)

        2.2 大橋組合模架支撐體系地基處理

        羅蘊(yùn)河全支架施工工藝為整個(gè)大橋梁體在支架上進(jìn)行現(xiàn)澆施工,梁體支架根據(jù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式和上部荷載計(jì)算分別采用φ609鋼管支架和碗扣支架兩種形式,模板支架形式是決定基地處理方案的主要因素,根據(jù)兩種支架形式分別采取兩種處理方法。

        2.3 大橋組合模架支撐體系設(shè)計(jì)

        2.3 .1 跨端區(qū)段模架支撐設(shè)計(jì)

        圖6 中墩兩側(cè)各24m區(qū)段

        2.3 .2 中墩區(qū)段模架支撐計(jì)算

        圖7 中墩區(qū)段支架立面圖

        圖8 中墩區(qū)段支架示意圖

        表1 支架形式和地基處理方法對(duì)照表

        圖9 中墩區(qū)段支架穩(wěn)定計(jì)算圖組合應(yīng)力圖例

        2.3 .3 邊墩、跨中區(qū)段模架支撐設(shè)計(jì)

        圖10 邊墩、跨中區(qū)段模架支撐剖面示意圖

        2.3 .4 間距300×300模架支撐計(jì)算

        1)模板支架立桿荷載設(shè)計(jì)值(軸力)

        作用于模板支架的荷載包括靜荷載和活荷載。

        (1)靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容(支架高度按6m計(jì)算)

        a.腳手架的自重(kN):

        NG1=0.158×6=0.949kN;

        鋼管的自重計(jì)算參照《扣件式規(guī)范》附錄A。

        b.模板的自重(kN):

        NG2=0.35×0.6×0.3=0.063kN;

        c.鋼筋混凝土板自重(kN):

        NG3=25×5.468×0.3×0.3=12.303kN;

        經(jīng)計(jì)算得到,靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值NG=NG1+NG2+NG3=13.315kN;

        (2)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載

        經(jīng)計(jì)算得到,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值NQ=(2.5+2)×0.3×0.3=0.405kN;

        (3)不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算N=1.2NG+1.4NQ=16.545kN;

        2)立桿的穩(wěn)定性計(jì)算

        立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式:

        σ=N/(φA)≤ [f]

        其中N:立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值(kN):

        N=16.545kN;

        φ:軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比lo/i查表得到;

        i:計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm):i=1.59cm;

        表2 中墩兩側(cè)各24m區(qū)段模架布置形式

        A:立桿凈截面面積(cm2):A=4.24cm2;

        W:立桿凈截面模量(抵抗矩)(cm3):W=4.49cm3;

        σ:鋼管立桿最大應(yīng)力計(jì)算值(N/mm2);

        [f]:鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:[f]=205N/mm2;

        L0:計(jì)算長(zhǎng)度(m);

        按下式計(jì)算:

        L0=h+2a=1.2+0.3×2=1.8m;

        a:立桿上端伸出頂層橫桿中心線(xiàn)至模板支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度;a=0.3m;

        L0/i=1800/15.9=113;

        由長(zhǎng)細(xì)比Lo/i的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.496;

        鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值;

        σ=16545/(0.496×424)=78.6N/mm2;

        鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值σ=78.6N/mm2小于鋼管立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=205N/mm2,滿(mǎn)足要求!

        表3 邊墩、跨中區(qū)段模架布置形式

        2.3 .5 間距300×600模架支撐計(jì)算

        1)模板支架立桿荷載設(shè)計(jì)值(軸力)

        作用于模板支架的荷載包括靜荷載和活荷載。

        (1)靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括以下內(nèi)容(支架高度按6m計(jì)算)

        a.腳手架的自重(kN):

        NG1=0.158×6=0.949kN;

        鋼管的自重計(jì)算參照《扣件式規(guī)范》附錄A。

        b.模板的自重(kN):

        NG2=0.35×0.6×0.3=0.063kN;

        c.鋼筋混凝土板自重(kN):

        NG3=25×3.923×0.6×0.3=17.653kN;

        經(jīng)計(jì)算得到,靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值

        NG=NG1+NG2+NG3=18.665kN;

        (2)活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值與振倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載

        經(jīng)計(jì)算得到,活荷載標(biāo)準(zhǔn)值

        NQ=(2.5+2)×0.6×0.3=0.81kN;

        (3)不考慮風(fēng)荷載時(shí),立桿的軸向壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算

        N=N=1.2NG+1.4NQ=23.532kN;

        2)立桿的穩(wěn)定性計(jì)算

        立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式:

        σ=N/(φA)≤ [f]

        其中N:立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值(kN):

        N=23.532kN;

        φ:軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù),由長(zhǎng)細(xì)比lo/i查表得到;

        i:計(jì)算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm):i=1.59cm;

        A:立桿凈截面面積(cm2):A=4.24cm2;

        W:立桿凈截面模量(抵抗矩)(cm3):W=4.49cm3;

        σ:鋼管立桿最大應(yīng)力計(jì)算值(N/mm2);

        [f]:鋼管立桿抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:[f]=205N/mm2;

        L0:計(jì)算長(zhǎng)度(m);

        按下式計(jì)算:

        L0=h+2a=1.2+0.3×2=1.8m;

        a:立桿上端伸出頂層橫桿中心線(xiàn)至模板支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度;a=0.3m;

        l0/i=1800/15.9=113;

        由長(zhǎng)細(xì)比Lo/i的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.496;

        鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值;

        σ=23532.12/(0.496×424)=111.896N/mm2;

        鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值σ=111.896N/mm2小于鋼管立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=205N/mm2,滿(mǎn)足要求!

        3 羅蘊(yùn)河大橋箱梁模架體系實(shí)施情況

        3.1 中墩區(qū)段模架支撐實(shí)施情況

        羅蘊(yùn)河大橋每個(gè)中墩區(qū)段設(shè)置28根609鋼管立柱。其中6根設(shè)置在中墩承臺(tái)上方,22根設(shè)置在Ф500PHC管樁上方。承臺(tái)上方的609鋼管,采用化學(xué)植筋的方法,將Ф16鋼筋錨在承臺(tái)內(nèi)與609鋼立柱法蘭盤(pán)連接;PHC管樁上方設(shè)置鋼筋混凝土承臺(tái),管樁頂部澆筑C30灌芯混凝土,灌芯高度1500mm,內(nèi)配8Ф16并伸入承臺(tái),承臺(tái)頂板埋設(shè)預(yù)埋鋼板,與609鋼管焊接連接。橫橋向每?jī)筛?09鋼管為一組,上面放置一根雙拼HM500×300型鋼作為主分配梁,與鋼立柱頂部法蘭盤(pán)電焊連接。次分配梁采用I20a工字鋼,縱橋向擱置在HM500×300b型鋼主分配梁上,由于大橋箱梁底部縱橋向線(xiàn)形為拋物線(xiàn),因此次分配梁與主分配梁間存在夾角,為了確保次梁荷載均勻傳遞在主分配上,并使主分配梁受力均勻,在每根分配梁下夾角位置設(shè)置木楔。

        圖11 中墩區(qū)段支架施工情況

        3.2 邊墩、跨中區(qū)段碗扣式模架支撐實(shí)施情況

        基礎(chǔ)加固閥板澆筑完畢,根據(jù)支架設(shè)計(jì)布置在閥板上進(jìn)行立桿軸線(xiàn)定位彈線(xiàn),以此保證搭設(shè)的支架在軸線(xiàn)范圍內(nèi)。由于支架地坪有坡度,因此碗扣架的調(diào)平放在底部的底托上,根據(jù)地坪最高點(diǎn)確定第一根掃地桿的高度,做到第一層掃地桿全部在同一水平線(xiàn)上。然后依次向上搭設(shè),搭設(shè)過(guò)程中對(duì)桿件的垂直度隨時(shí)調(diào)整。

        3.3 實(shí)施效果

        1)大橋底板脫模后線(xiàn)形和順,無(wú)折點(diǎn),線(xiàn)形控制優(yōu)于掛籃模板施工質(zhì)量。

        2)通過(guò)定期變形觀測(cè),整個(gè)組合模架支撐頂端的最大沉降量為25mm,平均沉降量為20mm。

        3)由于采用全支撐的體系,使大橋混凝土連續(xù)澆筑成為可能,縮短了施工周期。

        4)中墩區(qū)段的模架支撐系統(tǒng)采用了階梯狀設(shè)計(jì),通過(guò)優(yōu)化和調(diào)整可以完全適用于掛籃模板施工的大橋0號(hào)塊模架支撐。

        圖12 邊墩、跨中區(qū)段支架施工1

        圖13 邊墩、跨中區(qū)段支架施工2

        [1]江正榮.建筑施工技術(shù)手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

        [2]范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋.北京:人民交通出版社,1998.

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