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        大跨度鐵路連續(xù)梁(60+100+60)m墩梁體外臨時固結(jié)施工技術(shù)

        2018-01-27 03:47:15李錦群
        浙江建筑 2018年1期
        關(guān)鍵詞:號塊螺紋鋼主墩

        李錦群

        (中鐵十六局集團第三工程有限公司,浙江 湖州 313000)

        1 工程概況

        新建溫州樂清灣港區(qū)鐵路東西干河特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁跨度為(60+100+60)m,梁全長為221.7 m,主墩為51#墩、52#墩,邊墩為50#、53#墩。橋梁在DK53+640處跨越東西干河,兩線交點處的右偏角為30.92°,交點處的水面標高為2.45 m,河面寬度45 m。(60+100+60) m連續(xù)梁橋采用單線設(shè)計在直線上,橋梁采用懸臂澆筑施工方法,單T構(gòu)采用“25”個懸臂澆筑節(jié)段,梁段最高為7.4 m,最低為直線段處3.6 m,0號塊長度為12 m,直線段為6.25 m,梁體為變截面、變高度結(jié)構(gòu),梁體頂寬7.2 m,底板寬為5 m(除墩頂梁2.4 m加寬1.2 m),頂板厚度320 mm,腹板厚度450~750 mm,底板厚度455~900 mm。在端支點、中支點、跨中共設(shè)5個橫隔板,隔板設(shè)有進人孔供檢查人員通過。50#墩位于東高橋村內(nèi)在虹淡路人行道上需要改路,53#墩位于平瑤村內(nèi),51#位于東干河中,水中墩需搭設(shè)棧橋和水中平臺。1/2全梁B-B剖面圖見圖1。

        圖1 1/2全梁B-B剖面圖

        2 墩梁臨時固結(jié)方法

        2.1 墩梁臨時固結(jié)構(gòu)造

        0號塊墩梁臨時固結(jié),51#墩及52#墩承臺內(nèi)各預(yù)埋16根φ32精軋螺紋鋼(每個支墩預(yù)埋8根),預(yù)埋深度1.5 m,端頭用P3墊板做支墊,螺帽緊固。另一端預(yù)留8.5 m長,精軋螺紋鋼穿透φ800壁厚10 mm鋼管樁,再伸入梁體腹板底部1 500 mm,0號塊澆筑時將預(yù)留的精軋螺紋鋼一并澆筑。梁底預(yù)埋精軋螺紋鋼處設(shè)置一層φ12@100 mm鋼筋網(wǎng),防止墩頂表層混凝土受預(yù)應(yīng)力張拉而開裂。0號塊澆筑完畢后,待混凝土強度達到95%時張拉豎向精軋螺紋鋼,墩頂與梁底設(shè)置臨時支座。此外,亦可以將精軋螺紋鋼一端錨固在橋墩頂部,另一段伸出0號塊梁體頂部,待0號塊強度及彈性模量達到設(shè)計要求時,張拉精軋螺紋鋼,墩頂與梁底設(shè)置臨時支座??缍容^大(主跨達到100 m及以上),懸臂澆筑時不平衡彎矩很大,甚至超過主墩縱向抗彎抵抗矩,容易造成主墩頂部混凝土受到彎曲破壞。體外臨時固結(jié)將不平衡彎矩作業(yè)于承臺上,臨時固結(jié)精軋螺紋鋼對臨時支座的力臂較大,能更好地抵抗懸臂澆筑時的不平衡彎矩。承臺縱向長度較墩身大,縱向抗彎力遠遠大于墩身。51#墩縱立面圖見圖2,墩身縱向長度3.4 m遠遠小于承臺縱向長度9.4 m。

        圖2 51#墩縱立面圖

        2.2 錨固螺紋鋼設(shè)計

        精軋螺紋鋼錨固長度計算及連續(xù)梁最大不平衡計算。

        假設(shè)A12節(jié)塊澆筑時不平衡重為該節(jié)塊重量的1/3,(即262.25 kN),A12節(jié)塊形心到臨時支墩之間的距離L1=42.9 m,縱向兩排臨時支墩中心線之間的距離L2=8.2 m。

        經(jīng)計算,一根精軋螺紋鋼拉力N=171.5 kN<1/1.5×830 kN=556.1 kN,滿足要求。其中單根PSB830φ32精軋螺紋鋼許用抗拉力=1/1.5×830 kN=556.1 kN。1.5表示精軋螺紋鋼許用抗拉力安全系數(shù)。

        預(yù)應(yīng)力筋錨固長度計算公式:

        la=1.1a·(fpy/ft)·d

        (1)

        式中:d為預(yù)應(yīng)力筋的公稱直徑,0.032 m;

        a為鋼筋的外形系數(shù),帶肋鋼筋取0.14;

        fpy為預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度設(shè)計值,查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》附表10-7,得fpy=450 N/mm2;

        ft為混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值,查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》附表10-2,得C35鋼筋混凝土ft=1.52 N/mm2。承臺混凝土強度為C35,鋼管柱混凝土強度為C40,梁體混凝土強度為C50。計算錨固長度取最小值C35計算。經(jīng)計算,最小錨固長度la=1.46 m。

        2.3 鋼管支架設(shè)計

        51#、52#承臺施工時在鋼管柱中心各預(yù)埋8根精軋螺紋鋼,墩身施工完畢至墩頂,在承臺上拼裝鋼管支架并填充C40混凝土,并在墩頂安裝永久支座及臨時支座,鋼管架上搭設(shè)工字鋼縱橫梁,同時采用20號槽鋼將墩身與鋼管柱連接牢固。0號塊沿縱向設(shè)置托架。

        鋼管柱沿縱向切割寬×高=250 mm×410 mm方孔,縱梁主梁采用I40b雙拼工字鋼,從方孔穿越,一端由鋼管樁支承,另一端焊接在橋墩預(yù)埋鋼板上。橋墩上預(yù)埋鋼板采用500 mm×500 mm×20 mm??v梁上設(shè)置砂箱,砂箱上設(shè)置橫向分配梁,橫向分配梁采用I40b雙拼工字鋼。橫向分配梁上設(shè)置縱向分配梁,縱向分配梁為I25b型鋼,腹板之間間距為0.4 m,設(shè)置7I25b,兩側(cè)翼緣板各設(shè)置3根I25b,間距為0.4 m。腹部設(shè)置4根I25b,間距為0.25 m??v向分配梁上設(shè)置100 mm×100 m方木,間距0.3 m。方木上設(shè)置底模,底模橫肋采用10號槽鋼。

        采用6根I40b工字鋼作托架,托架與縱梁及縱向分配梁采用搭接鋼板焊接。底部與承臺預(yù)埋鋼板焊接。0號塊支架A-A剖面圖見圖3,0號塊支架B-B剖面圖見圖4。

        圖3 0號塊支架A-A剖面圖

        2.4 臨時支座設(shè)計

        在體系轉(zhuǎn)換前,永久支座不受力。為使得單T構(gòu)在懸臂澆筑過程中不發(fā)生傾覆,在主墩墩頂兩側(cè)設(shè)置臨時支座,用作承受單T構(gòu)豎向受力的支點,同時也可作為單T構(gòu)不平衡抵抗矩的支點。

        臨時支座尺寸為2 000 mm×600 mm×600 mm。臨時支座選用C50混凝土,查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》C50混凝土中心受壓容許應(yīng)力[σ]=13.4 MPa[1]。51號墩T構(gòu)總重量為:N1=29 073.72 kN。取為Np=1.2N1,每塊臨時支座的承壓力為σ=NpA=7.27 MPa≤13.4 MPa=[σ]符合要求。

        圖4 0號塊支架B-B剖面圖

        懸臂澆筑時,主墩錨固措施中支點處最大豎向力主要由臨時支座承擔,相應(yīng)的不平衡彎矩由連接承臺、鋼管柱與梁體精軋螺紋鋼承擔。0號塊澆筑完畢后,通過砂箱落架拆除縱向分配梁、方木及底模,為拼裝掛籃挪出空間。鋼管樁暫不拆除。待邊跨合攏段澆筑并完成張拉后,進行體系轉(zhuǎn)換時,拆除鋼管樁,解除臨時固結(jié),使主墩永久支座受力。

        3 墩梁固結(jié)施工方法

        3.1 支座安裝

        先安裝永久支座,然后在墩頂臨時支座位置鑿毛、安裝鋼筋、支立模板、澆筑C50混凝土。臨時支座平面尺寸為2 m×0.6 m,每個主墩設(shè)4個。主墩墩頂臨時支座平面示意圖見圖5。臨時支座覆蓋保濕養(yǎng)護14 d,待混凝土強度達到100%時方可澆筑0號塊混凝土。

        圖5 主墩墩頂臨時支座平面示意圖

        3.2 施工安全防護

        掛籃桿件在吊裝時應(yīng)執(zhí)行“一機一人”防護,防止臨時支墩受到撞擊發(fā)生傾斜及倒塌。承臺施工時預(yù)埋的精軋螺紋鋼伸出承臺部分應(yīng)搭設(shè)臨時支架作為支撐,防止精軋螺紋鋼彎曲變形。

        3.3 施工后恢復(fù)正常設(shè)計構(gòu)造

        邊跨現(xiàn)澆段及12號段施工完成后,安裝邊跨合攏段臨時剛性結(jié)構(gòu),并臨時張拉部分縱向預(yù)應(yīng)力鋼束(2T14和2SB3)。澆筑邊跨合攏段混凝土,張拉T15,SB1、SB2、SB4、SB5縱向預(yù)應(yīng)力鋼束(臨時張拉的縱向預(yù)應(yīng)力鋼束(2T14和2SB3)應(yīng)放松并重新張拉至設(shè)計噸位)及豎向預(yù)應(yīng)力筋。拆除主墩51#、52#頂臨時支座及臨時支墩(即解除臨時固結(jié)),使主墩永久支座受力,且將主墩縱向臨時約束鎖定。

        4 結(jié) 語

        大跨度連續(xù)梁0號塊體外臨時固結(jié)技術(shù)[2],經(jīng)實例驗證錨固可靠,現(xiàn)場操作較為簡便,有利于消除懸臂澆筑時的不平衡彎矩,提高掛籃懸臂澆筑時連續(xù)梁T構(gòu)的整體穩(wěn)定性。與體內(nèi)臨時固結(jié)相比,不僅固結(jié)后支架更加穩(wěn)定,同時降低了墩身抗彎剛度不足導致結(jié)構(gòu)破壞的風險,而且所用精軋螺紋鋼數(shù)量較少,從而大大節(jié)約了成本。

        [1] 沈蒲生.混凝土設(shè)計原理[M].3版.北京:高等教育出版社,2007.

        [2] 劉東躍. 施工臨時支撐結(jié)構(gòu)專項技術(shù)方案[M].沈陽:遼寧科學技術(shù)出版社,2013.

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