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        九華河大橋0號及1號塊托架施工技術(shù)

        2014-11-27 07:24:36查長亮胡偉汪陽王立興
        安徽建筑 2014年1期
        關(guān)鍵詞:支架施工

        查長亮,胡偉,汪陽,王立興

        (1.安徽省江南產(chǎn)業(yè)集中區(qū)建設(shè)投資發(fā)展(集團(tuán))有限公司,安徽 池州 247126;2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

        1 工程概況

        九華河大橋位于安徽省池州市江南集中區(qū)境內(nèi),主橋全長226m,跨徑布置為:63m+100m+63m。主橋結(jié)構(gòu)形式為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,箱梁為單箱雙室截面,橋面寬度22.5m,底板寬15m,箱梁根部中心線處箱梁高5.9m,跨中箱梁高2.7m,梁高以二次拋物線變化,頂板厚0.28 m,腹板厚0.5m~0.8m,底板厚0.3m~1.4m,橋面橫坡1.5%。

        梁體采用掛籃懸臂澆筑施工,0號及1號塊利用墩身預(yù)埋鋼托架施工,并分兩次澆筑完成(先澆筑底板、腹板,再澆筑頂板)。0號塊長4 m,高5.9 m,腹板厚0.8 m,底板厚1.4 m,重量826.80 t;1號塊長4m,高5.389m~5.9m,底板厚0.7227m~1.4m,重量380.23t。

        2 托架設(shè)計

        托架是固定在墩身上部以承擔(dān)0號及1號塊支架、模板、混凝土和施工荷載的重要受力結(jié)構(gòu),采用自支撐體系構(gòu)件設(shè)計[1]。綜合考慮工期、成本、施工難易度及施工環(huán)境等因素,決定采用三角托架法。三角托架法具有不受墩身高度限制、承載力大、結(jié)構(gòu)簡單、受力明確的特點[2]。

        2.1 設(shè)計概況

        托架主要由三角架、橫梁、縱梁及貝雷梁組成。托架是利用牛腿作為支點,32mm精軋螺紋鋼兩端對拉使其固定在墩身上部以承擔(dān)0號及1號塊的重要受力結(jié)構(gòu)。

        首先,在混凝土墩身施工時預(yù)埋6個牛腿鋼板和6個支撐鋼板,鋼板采用A3鋼板,規(guī)格分別為75cm×65cm×2cm和170cm×55cm×2cm,同時墩身每個支撐鋼板處對稱預(yù)留孔道以備穿插32mm精軋螺紋鋼。然后,就地焊接6套牛腿構(gòu)件,起重機(jī)吊裝后滿焊接至預(yù)埋鋼板上,精軋螺紋鋼對拉張緊,牛腿與鋼板部位采用三角鋼板加強(qiáng)焊接;牛腿上支架采用槽鋼焊接斜撐,斜撐X型布置,并且在三道牛腿上支架外端采用槽鋼焊接成整體;每道牛腿上支架安放沙筒,沙筒鋼板上布置2組貝雷梁,每組貝雷梁采用花架連接,2組貝雷梁之間采用槽鋼焊接,目的是增強(qiáng)貝雷梁整體剛度。最后,就地焊接0號塊、1號塊底模和底橫梁(整體),吊裝至貝雷梁上[3-4]。

        圖1 托架布置圖

        圖2 牛腿托架有限元模型圖

        圖3 鋼管樁軸力云圖

        圖4 I36工字鋼剪應(yīng)力云圖

        圖5 測點布置圖

        預(yù)壓沉降觀測表單位:(mm) 表1

        2.2 主要尺寸

        牛腿的鋼管長度為5.6m,直徑為325mm,壁厚為8mm;牛腿上部采用I36工字鋼。牛腿高度為4m,工字鋼和鋼管夾角為45°,每根牛腿間距為6m。貝雷梁由2個貝雷片組成,長度為21m,高度為1.5m,寬度為0.5。托架布置如圖1所示。

        2.3 托架驗算

        采用大型通用有限元程序MIDAS/Civil[5],建立支撐托架的空間模型。模型共劃分22個桁架單元,309個梁單元,318個節(jié)點,124個節(jié)點荷載,牛腿支架鋼管交接點、牛腿支架與貝雷梁均采用彈性連接,托架與橋墩處的連接處理為固接。計算模型如圖2所示。

        首先對牛腿中鋼管和牛腿上部貝雷梁進(jìn)行強(qiáng)度分析,如圖3、圖4計算可得鋼管的最大軸向壓應(yīng)力為104MPa,貝雷梁的最大剪應(yīng)力為0.2MPa,最大彎曲應(yīng)力為0.3MPa,最大變形為0.0035mm。由《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(JTJ025-86)知,對應(yīng)的容許值分別為200MPa、85MPa、145MPa、15mm,鋼管和貝雷梁的設(shè)計均滿足要求。計算可得,牛腿支架的臨界荷載安全系數(shù)最小為1.54>1,梁單元59的最大軸向壓應(yīng)力183.4MPa<140MPa,最大剪應(yīng)力27.9MPa<85MPa,最大彎曲應(yīng)力25.92MPa<145MPa,結(jié)構(gòu)最大變形13.2mm<15mm,也均滿足要求。

        3 托架預(yù)壓

        3.1 預(yù)壓目的

        采用托架澆筑梁段時,由于托架彈性、桿件連接處有縫隙等因素,可能使托架下沉,引起混凝土梁體位置變化。因此在混凝土澆筑前,應(yīng)對托架進(jìn)行試壓,以消除其非彈性變形,測出彈性變形值,為底模標(biāo)高調(diào)整提供依據(jù),確保梁體線性符合設(shè)計要求,并進(jìn)一步檢驗托架的安全性能。

        3.2 預(yù)壓荷載

        預(yù)壓荷載一般取托架實際承重的1.1倍~1.3倍,本工程中每側(cè)墩身預(yù)壓荷載取實際承重的1.2倍,即:預(yù)壓荷載=實際承重×1.2=(混凝土自重+模板自重+施工荷載)×1.2=960.5t。預(yù)壓荷載分三級進(jìn)行:第一級為0.5倍預(yù)壓荷載(480.25t),第二級為0.8倍預(yù)壓荷載(768.4t),第三級為1.2倍預(yù)壓荷載(960.5t)。

        3.3 加載及卸載

        0號、1號塊底模調(diào)整至設(shè)計標(biāo)高后開始加載。加載的沙用編織袋裝采用塔吊運(yùn)至底模上。每個編織袋裝沙的重量應(yīng)大致相等,并隨機(jī)抽取10袋沙稱其質(zhì)量,取其平均重量,以確定加載沙袋數(shù)量。加載分三級進(jìn)行,每級加載完成并穩(wěn)定后及時觀測其支架變形,然后再繼續(xù)加載。加載完成待支架穩(wěn)定后開始卸載,卸載時用塔吊將沙袋吊至地面,并用裝載機(jī)將其清走。

        3.4 沉降觀測

        根據(jù)托架及加載特點,在0號塊布置4個點,在1號塊各布置4個點,如圖5所示。觀測點設(shè)在底模模板上,并用油漆標(biāo)注,用水準(zhǔn)儀觀測,在底模調(diào)整好后加載前先測觀測點標(biāo)高,以后每級加載完成后再觀測其沉降值。最后一次加載完成后每12h內(nèi)進(jìn)行一次沉降觀測,當(dāng)相鄰觀測沉降值差小于1mm時即可認(rèn)為沉降穩(wěn)定,開始卸載,卸載完成后再對觀測點進(jìn)行觀測,計算出模板彈性變形量和非彈性變形量,如表1所示。

        4 總 結(jié)

        ①上述所設(shè)計的托架已在龍騰大道跨九華河大橋0號、1號塊施工中成功實施,該托架在確保安全可靠的前提下,結(jié)構(gòu)形式簡單,傳力路徑明確,不僅節(jié)約工程成本,而且大大縮短了施工工期,在同類工程施工中具有一定的應(yīng)用價值。

        ②在0號、1號塊澆筑前,必須對托架進(jìn)行預(yù)壓,以消除托架的非彈性變形,并為0號、1號塊立模標(biāo)高的確立提供科學(xué)依據(jù)。

        [1]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2011.

        [2]曲任權(quán),尹玉林,王桃娣.大跨度連續(xù)梁0號塊支架方案及預(yù)壓施工方法[J].公路,2010(10).

        [3]JTG/T 50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2011.

        [4]JTGF80/1-2004,公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:人民交通出版社,2011.

        [5]MIDAS.土木結(jié)構(gòu)分析手冊[M].北京:北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司,2005.

        [6]曹愛虎,胡成.施工工藝變化對斜拉橋施工監(jiān)控的影響分析[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2013(2).

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