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        0#塊及1#塊變截面連續(xù)梁橋支架設(shè)計與施工

        2013-08-22 07:44:10羅連生
        交通科技與經(jīng)濟(jì) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:螺紋鋼筋牛腿預(yù)埋件

        宋 田,羅連生

        (重慶交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院,重慶 400074;重慶市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站,重慶 400014)

        鄭州市南水北調(diào)大橋為主跨100m的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋,其跨徑組合(43+60+100+60+43)m,由四幅橋(兩幅主道橋位于中間,兩幅輔道橋位于兩側(cè))組成。

        主道橋箱梁為單箱雙室斷面,橋?qū)?7.5m,箱寬11.5m(底板寬),兩側(cè)翼緣各寬3.0m,0#及1#塊連續(xù)梁橋最大高度為5.8m,0#塊加兩個1#塊的連續(xù)梁橋長度為12m,0#塊及1#塊箱梁混凝土方量分別為253.82m3、78.35m3;主墩設(shè)計為雙壁墩,墩高為22.3m,雙壁墩墩身為兩肢11.5m×1.1m的矩形實心截面墩,肢凈距為3.0m。輔道橋箱梁為單箱單室斷面,橋?qū)?2.0m,箱寬6.0m(底板寬),兩側(cè)翼緣各寬3.0m,0#及1#塊連續(xù)梁橋最大高度為5.8m,0#塊加兩個1#塊的連續(xù)梁橋長度為12m,0#塊及1#塊混凝土方量分別為162.24m3、48.40m3;主墩設(shè)計亦為雙壁墩,墩高為22.3m,雙壁墩墩身為兩肢7.5×1.1m 的矩形實心截面墩,肢凈距為3.0m。

        1 方案比選

        橋墩不算矮,傳統(tǒng)落地支架方法顯然不可取。目前,0#塊連續(xù)梁橋施工采用較多的是墩柱四周預(yù)埋型鋼形成托架,對于本橋0#塊及1#塊箱梁混凝土方 量 分 別 為 162.24m3、48.40m3,縱 向 橋 長12m,即充分利用桁式斜拉掛藍(lán)構(gòu)件,并同時現(xiàn)澆0#及1#塊連續(xù)梁橋。

        本方案在于充分利用了桁式掛藍(lán)構(gòu)件及其力學(xué)性能,其構(gòu)件(型鋼Ⅰ40a等)可同時用于現(xiàn)澆箱梁0#塊及1#塊,避免額外增加施工材料,對施工質(zhì)量較易得到保證,能夠有效縮短工期。

        2 支架布設(shè)和施工特點

        2.1 支架布設(shè)

        本方案支架布設(shè)見圖1、圖2。

        1)預(yù)埋件。在橋墩頂部預(yù)埋置兩層預(yù)埋件,上層預(yù)埋件為上預(yù)埋縱梁及上預(yù)埋盒,上預(yù)埋盒通過鋼管與上預(yù)埋縱梁焊接在一起,上預(yù)埋縱梁用于支承雙壁墩之間的橫梁,亦平衡對牛腿平梁施加的預(yù)加力;上預(yù)埋盒用于支承牛腿平梁(利用掛藍(lán)底縱梁)的端部,上預(yù)埋縱梁與上預(yù)埋盒之間的鋼管用于穿裝牛腿平梁的對拉精扎螺紋鋼筋,精扎螺紋鋼筋施加預(yù)加力平衡牛腿平梁的水平力。上預(yù)埋縱梁為單根Ⅰ40a(兩端焊有端板),每道上預(yù)埋縱梁內(nèi)(腹板兩側(cè))穿四根φ32精軋螺紋鋼筋,每根鋼筋張拉200kN的預(yù)應(yīng)力(四根鋼筋共張拉800kN)。下層預(yù)埋件為下預(yù)埋撐桿(單根Ⅰ40a)及下預(yù)埋盒,下預(yù)埋撐桿用于平衡牛腿對橋墩的水平力,并與鋼管焊接在一起;下預(yù)埋撐桿與下預(yù)埋盒之間的鋼管用于穿裝護(hù)腳精扎螺紋鋼筋,精軋螺紋鋼筋起限位作用,保證牛腿腳不退出預(yù)埋盒。

        每個牛腿各需要埋置上預(yù)埋盒2個,下預(yù)埋盒2個,上對拉筋圓鋼管四根,下護(hù)腳筋圓鋼管兩根。預(yù)埋件通過架立與定位鋼筋焊接固定于橋墩主筋上,若主筋不穩(wěn)固,應(yīng)增設(shè)架立鋼筋使主筋達(dá)到穩(wěn)固;預(yù)埋盒底板下的支承與定位鋼筋采用Φ25以上的鋼筋。同時預(yù)埋盒將阻斷2根或4根主筋(每根直徑為28mm),阻斷的主筋則用相同直徑與根數(shù)的短鋼筋在盒兩側(cè)補(bǔ)強(qiáng),補(bǔ)強(qiáng)主筋在預(yù)埋盒的上方及下方與原主筋保證50d的搭接長度。預(yù)埋盒還將阻斷箍筋,阻斷的箍筋則采用Φ12的L形鋼筋分別與預(yù)埋盒及箍筋焊接(單面焊10d長度)。

        預(yù)埋盒在0#塊及1#塊施工完成后,關(guān)模并澆筑混凝土復(fù)原。

        2)牛腿。在預(yù)埋盒處安裝牛腿,牛腿由牛腿平梁、斜撐桿及平聯(lián)件與斜聯(lián)件組成,牛腿平梁的端部插入上預(yù)埋盒內(nèi),中部通過φ50的銷子與斜撐桿連接,斜撐桿的下端插入下預(yù)埋盒內(nèi),兩片牛腿單元通過平聯(lián)桁片及斜聯(lián)桁片連接成整體,橋墩前后兩側(cè)的牛腿通過在上預(yù)埋盒處穿精軋螺紋鋼筋并施加預(yù)加力將平梁連接成整體,通過在下預(yù)埋盒處穿精軋螺紋鋼筋(不預(yù)拉)護(hù)腳以阻止腿腳退出。牛腿的作用是支承其上的各道橫梁形成支承平臺。

        3)橫梁。在上預(yù)埋縱梁及牛腿平梁上安放橫梁(橫梁采用掛籃的滑梁及底縱梁),橫梁為單根Ⅰ40a,橫置于上預(yù)埋縱梁及牛腿平梁上,共有12道橫梁,內(nèi)側(cè)橫梁用掛籃底縱梁,外側(cè)橫梁用掛籃滑梁。

        2.2 支架施工的特點

        1)支架的主要受力構(gòu)件均采用掛藍(lán)構(gòu)件(掛籃的滑梁及底縱梁),并且巧妙的運用掛藍(lán)構(gòu)件對0#塊及1#塊進(jìn)行澆筑,大大縮短了施工構(gòu)件的準(zhǔn)備時間,提高了施工的速度,并起到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

        2)該施工方法和傳統(tǒng)的落地支架和托架相比,支架計算的簡化結(jié)構(gòu)模型簡單,傳力比較明確,荷載傳遞過程:0#塊及1#塊箱梁荷載及其他附加荷載,通過底模傳遞給橫梁(采用掛藍(lán)的底縱梁及滑梁),再由橫梁傳遞給上預(yù)埋縱梁及牛腿平梁(采用掛藍(lán)底縱梁),最后由牛腿傳給墩身。

        3)施工的特點是在墩身施工中,預(yù)埋上下鍵盒,然后在鍵盒內(nèi)安裝支承座梁和牛腿,施工完畢后將鍵盒用混凝土填滿,既不影響墩柱的外觀,也不削弱墩柱截面。

        3 支架受力分析

        支架受力結(jié)構(gòu)主要為簡支連續(xù)體系,受力明確,傳力可靠。0#塊及1#塊連續(xù)梁橋同時澆筑,在該計算荷載下對支架的橫梁、平梁、牛腿進(jìn)行驗算,均滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。

        4 施工工藝及注意要點

        4.1 橋墩預(yù)埋件的現(xiàn)場檢查

        橋墩柱施工最后一個節(jié)段時,需要埋置預(yù)埋件,橋墩預(yù)埋件包括下預(yù)埋撐桿、下預(yù)埋盒、上預(yù)埋縱梁(帶上預(yù)埋盒),安裝前應(yīng)對預(yù)埋件進(jìn)行仔細(xì)檢查,檢查時應(yīng)特別注意2點:①預(yù)埋盒內(nèi)不允許有焊縫;②預(yù)埋盒是否有變形,下預(yù)埋撐桿兩端焊有穿精軋螺紋鋼筋的鋼管,容易碰彎,上預(yù)埋縱梁兩端不僅有鋼管,而且還通過鋼管與上預(yù)埋盒連接在一起,亦容易碰彎,應(yīng)特別注意檢查。

        4.2 預(yù)埋件安裝

        預(yù)埋件通過簡易工裝定位與安裝,并通過架立鋼筋焊于主筋上,安裝前應(yīng)檢查主筋籠是否穩(wěn)固,預(yù)埋件安裝時除應(yīng)注意仔細(xì)檢查標(biāo)高與平整度外,還應(yīng)特別注意同一牛腿的相鄰兩預(yù)埋件的間距是否滿足方案圖的公差要求。預(yù)埋盒阻斷的主筋通過方案圖所示在盒的兩側(cè)用相同直徑的短筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),短筋的長度在盒的上面及下面各保持至少50倍直徑的搭接長度,該長度保證后,從受力上講僅需進(jìn)行綁扎,但從定位穩(wěn)固上講還是宜焊接(跳焊即可),預(yù)埋盒阻斷的箍筋則通過相同直徑的短直鉤筋一頭貼焊于預(yù)埋盒的側(cè)板上,一頭與箍筋搭焊。

        4.3 牛腿安裝

        一個牛腿由兩根牛腿平梁及兩根斜撐桿分別通過平聯(lián)及斜聯(lián)各自進(jìn)行組裝,然后通過銷子將斜撐桿與平梁連接起來,并在平梁的端部掛葫蘆將斜撐桿收為三角形,用塔吊提升到位并分別插入上下預(yù)埋盒內(nèi),此時,上下精軋螺紋鋼筋應(yīng)預(yù)先穿入橋墩,牛腿插入預(yù)埋盒時即將各精軋螺紋鋼筋穿入牛腿端部的孔內(nèi),下預(yù)埋盒兩側(cè)的精軋螺紋鋼筋則穿入牛腿的護(hù)腳限位件內(nèi)并帶上錨頭,檢查腿腳端板是否與下預(yù)埋盒底板密合;若不密合,則應(yīng)查找原因,設(shè)法墊實(用大塊薄鋼板墊實,若出現(xiàn)斜面,應(yīng)對鋼板進(jìn)行加工,保證墊實并使整個牛腿平整)。墊實后,扭緊護(hù)腳精軋螺紋鋼筋錨頭及上預(yù)埋盒內(nèi)的拉筋錨頭,待各牛腿安上橋墩并穿裝完外端部的連接橫筋后,對牛腿平梁的各精軋螺紋鋼筋進(jìn)行張拉,張拉時用連接器將上預(yù)埋盒的鋼筋與張拉輔助拉筋連接起來,用穿心式張拉千斤頂在牛腿外張拉,每根鋼筋的張拉力為200kN(4根鋼筋共張拉800kN),每根鋼筋張拉到位后用宰子將錨頭旋轉(zhuǎn)宰緊。

        4.4 橫梁安裝

        橫梁安裝較為簡單,擺放于牛腿平梁及上預(yù)埋縱梁上,對正聯(lián)系孔,在各橫梁間置φ48×3.5mm腳手管作為聯(lián)系襯管(聯(lián)系襯管需用車床下料,保證長度準(zhǔn)確及端面平整),再用φ32mm精軋螺紋粗鋼筋將各襯管與各道橫梁串聯(lián)起來并扭緊錨頭即可。

        5 結(jié)束語

        本橋0#塊及1#塊連續(xù)梁橋的成功施工,進(jìn)一步證明了該支架是安全穩(wěn)定的,剛度亦滿足要求。該支架設(shè)計主要有以下優(yōu)點:

        1)縮短工期,經(jīng)濟(jì)效益明顯;以前同類橋梁0#塊與1#塊為單獨施工,現(xiàn)0#塊及兩個1#塊連續(xù)梁橋同時澆筑,大大縮短了工期,產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

        2)避免額外增加施工材料,巧妙利用了掛藍(lán)構(gòu)件(底縱梁,滑梁等系統(tǒng))的力學(xué)性能,掛藍(lán)的大型鋼構(gòu)件剛度大,使支架穩(wěn)定性好,傳力明確,受力可靠。

        3)支架安裝拆卸方便,施工操作平臺搭設(shè)方便,并且平臺面積較大(同時澆注0#及1#塊),大大方便了鋼筋及模板的施工,利于施工人員進(jìn)行操作。

        當(dāng)前,懸臂澆注施工工藝日趨完善,桁式斜拉掛藍(lán)在穩(wěn)定性與材料用量上具有較大的優(yōu)勢,尤其對于此類預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋在采用桁式斜拉掛籃懸臂澆筑施工時,可利用桁式斜拉掛籃構(gòu)件同時進(jìn)行0#塊及1#塊連續(xù)梁橋的施工,采用此種施工方法對同類橋梁的施工有較大的參考作用。

        [1] JTG TF50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:交通出版社,2011.

        [2] JTG 025-86公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:交通這出版社,1986.

        [3] 雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計[M].北京:人民交通出版社,1999:120-136.

        [4] 張繼曉,王昌將.懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的[M].北京:人民交通出版社,2004:141-169.

        [5] 馬寶林.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋[M].北京:人民交通出版社,1999:57-78.

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