李世藝
(廣西路建工程集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530001)
連續(xù)剛構(gòu)橋在公路、鐵路中廣范應(yīng)用,不同的跨度、高度采用不同的施工工藝。邊跨現(xiàn)澆段的體積較大,施工較為復(fù)雜,一般情況下,支架高度>20 m的采用牛腿支架,<20 m的采用落地支架,落地支架有滿堂支架、大管立柱支架、貝雷支架等。本文介紹的是落地式貝雷支架。
紅渡紅水河大橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),跨徑組合為(70+125+70)m,邊跨現(xiàn)澆段投影位于河岸兩側(cè)斜坡上,結(jié)合地型地貌及有限的施工現(xiàn)場,采用運(yùn)輸方便、結(jié)構(gòu)便捷、承載量大、組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性好的貝雷支架法施工(見下頁圖1)。
圖1 大橋立面圖(單位:cm)
一個(gè)邊跨現(xiàn)澆段長度為6.34 m,底寬6 m,頂寬12 m,高度2.56 m,翼板懸臂長3 m,底板厚度為0.36~0.538 m,混凝土方量為79.75 m3,重207.3 t。
根據(jù)高度,紅渡紅水河大橋0#臺(tái)支架為3層4排,3#臺(tái)支架為2層4排,每排4片組合而成,橫橋向平行布置,靠橋臺(tái)三排間距為1.15 m,靠河邊最后一排間距為0.45 m。
施工時(shí)要預(yù)留邊跨合龍段掛籃底托的位置。貝雷片頂采用墊鋼板和三角木調(diào)節(jié)高度,也作卸模使用;三角木上放置20b工字鋼縱向梁,底板按0.375×2+0.563×8+0.375×2=6 m布設(shè),翼板按間距0.75 m布設(shè)。在底板采用組合鋼模板鋪設(shè)在20b工字鋼上,鋼模的面板≥6 mm。翼板部分在20b工字鋼縱梁上搭設(shè)鋼管,鋼管按0.75 m×0.9 m布設(shè),步距為1 m,在支架頂端設(shè)置頂托,在頂托上放置8#槽鋼焊接而成的三角架,其上布置木板作為翼板的底板,由于箱梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,內(nèi)模及腹板外模選擇木模比較容易操作和方便施工(見圖2)。
結(jié)合此橋,該方法的特點(diǎn)是運(yùn)輸方便、結(jié)構(gòu)便捷、承載量大、組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性好、裝拆簡單。相對于滿堂支架更經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、施工速度更快。
支架基礎(chǔ)處理采用C20片石混凝土?;炷劣砂韬险炯邪韬希捎没炷凉捃囘\(yùn)輸,汽車泵輸送到位,分層整體澆筑完成。
(a)側(cè)面圖
(b)正面圖圖2 0#臺(tái)貝雷支架示意圖
用全站儀定出基礎(chǔ)的平面位置,采用挖掘機(jī)挖除表土,并按設(shè)計(jì)挖至基底深度,人工修整基坑并采用打夯機(jī)夯實(shí),最后澆筑C20片石混凝土作為支架基礎(chǔ),基礎(chǔ)頂面必須收漿平整,盡量讓支架安裝在同一個(gè)水平面上。
在混凝土基礎(chǔ)上進(jìn)行支架搭設(shè)。采用全站儀、水準(zhǔn)儀配合,在基礎(chǔ)頂面上定出支架的平面位置及標(biāo)高,要求位置精確,預(yù)先把貝雷梁拼成12 m(4片)長一組,用吊車配合安裝、固定,整個(gè)貝雷支架安裝固定完成后,在貝雷支架頂部放置縱向分配梁,用墊鋼板及三角木調(diào)節(jié)高度至計(jì)算標(biāo)高,接著搭設(shè)縱向分配梁。翼板下方搭設(shè)鋼管支架,設(shè)置頂托,頂托伸出高度要根據(jù)標(biāo)高計(jì)算初步調(diào)好,在頂托上安裝提前制作好的三角架。
底模鋪設(shè)完成后,對支架進(jìn)行預(yù)壓,確保支架的穩(wěn)定性。加載材料采用沙袋堆載,利用吊車配合吊裝加載材料,按照現(xiàn)澆段箱梁的荷載分布形式進(jìn)行分級加載,并進(jìn)行沉降觀測。加載情況如表1所示:
表1 支架分級加載觀測數(shù)據(jù)表
根據(jù)加載得出的結(jié)果調(diào)節(jié)底模的高程。
箱梁混凝土為C55高性能混凝土,在拌合站集中拌合,混凝土攪拌車運(yùn)輸,汽車泵輸送到位,對稱分層澆筑,先底板,再腹板,最后頂板,一次性澆筑完成。土工布覆蓋并澆水保濕養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7 d。
待邊跨合攏后,完成預(yù)應(yīng)力的張拉與壓漿。然后可進(jìn)行貝雷支架的拆除,拆除過程與搭設(shè)過程相反。拆除時(shí)通過三角木卸落模板,由于空間比較小,拆底模時(shí)要特別注意對混凝土的保護(hù)。拆除過程必須全程有專職安全員監(jiān)護(hù)。
在此結(jié)合紅渡紅水河大橋0#臺(tái)對貝雷支架進(jìn)行驗(yàn)算。
因?yàn)樵诟拱宓紫碌氖芰ψ畲?,所以腹板?0b工字鋼為受力最不利,主要荷載為:
懸臂腹板混凝土重量2.5 t/m3:約為19.8125 t
組合鋼模板(底模)75 kg/m2:約為237.75 kg
振搗、混凝土沖擊:約為1.585 t
20#工鋼:約為0.428 63 t
荷載總和∑≈19.812 5+0.237 8+1.585+0.428 6=22.063 9 t
均布荷載Q=22.063 9/6.34=3.480 1 t/M=3.480 1×104N/m
20b工字鋼有關(guān)技術(shù)參數(shù):E=2.1×105N/mm2,彎曲應(yīng)力:[σw]=145 MPa,剪應(yīng)力τ=85 MPa,截面慣性矩Ix=2 502 cm4,半截面面積矩Sx=146.1 cm3,翼緣寬度b=102 mm,截面抵抗矩Wx=250.2 cm3。
受力圖如圖3所示。
圖3 分配梁20b工字鋼受力值示意圖
Mb按最不利布置三等跨連續(xù)梁,跨凈為1.68 m時(shí)近似計(jì)算,Mb=Mc=-0.1×ql2=-0.1×3.480 1×104×1.682=-0.982 2×104N/m
懸臂段Qe=-ql=3.480 1×104×0.6=-2.088 1×104N/m
Qb=-0.6ql=-0.6×3.480 1×104×1.68=-3.507 9×104N/m
L/400=0.6/400=0.001 5,F(xiàn)f =3.519 2×10-4m L/400=1.68/400=0.004 2,fab Qmax=-3.507 9×104N/m,單根:-3.507 9×104/2=-1.754 0×104N/m Mmax=-0.982 2×104N/m,單根:-0.982 2×104/2=0.491 1×104N/m 經(jīng)過驗(yàn)算,縱向分配梁20b工字鋼的抗彎及抗剪、撓度都滿足受力要求。 上構(gòu)箱梁長度為6.34 m,作用在貝雷支架上的箱梁長度為5.13 m,其余混凝土由橋臺(tái)受力,貝雷支架受力的荷載為: 混凝土重量2.5 t/m3:約為161.323 9 t 組合鋼模板(底模)75 kg/m2:約為2.308 5 t 振搗、混凝土沖擊:約為12.938 3 t 20b工字鋼,31.05 kg/m:約為3.641 3 t 鋼管支架(5 cm,4.1 kg/m)約600 m:約為2.46 t 翼板托架8#槽鋼8.04 kg/m,一側(cè)8個(gè),一個(gè)用8 m長槽鋼:約為1.029 1 t 木模板及其它材料約為2 t 貝雷片300×48=14 400 kg=14.4 t 荷載總和∑≈161.323 9+2.308 5+12.938 3+3.641 3+2.46+1.029 1+2+14.4≈200.101 1 t 貝雷支架共設(shè)四排貝雷片,每一基礎(chǔ)上每排各設(shè)二個(gè)支墊,共有16個(gè)支點(diǎn)。其支點(diǎn)處剪力為: τ=200.101 1/16=12.51 t=12.51 kN<[τ]=24.5 kN 貝雷支架受力滿足要求。 片石混凝土重2×2×3.75×2×25 000=750 000 N 荷載重約為200 t,200×10 000=2 000 000 N 根據(jù)試驗(yàn)室土工試驗(yàn)報(bào)告,地基土樣為IL<0的堅(jiān)硬老黏性土,E0取值16 MPa,Es=16/0.83=19.27 MPa,[σ0]取值460 kPa,所以σmax<[σ0],滿足要求。 采用貝雷支架法進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段施工,不需要大面積進(jìn)行地基處理,從而節(jié)省了施工時(shí)間,避免了在陡坡地段由于地基沉降給邊跨現(xiàn)澆段施工產(chǎn)生的影響,減少了資金投入,加快了施工進(jìn)度,很好地保證了施工質(zhì)量,提高了支架材料的回收利用率。 在紅渡紅水河大橋施工過程中進(jìn)行了支架變形和穩(wěn)定性監(jiān)測,施工過程中貝雷支架有可靠的穩(wěn)定性,通過預(yù)壓得出的數(shù)據(jù),設(shè)置預(yù)拱度,也在控制范圍內(nèi)。對于邊跨現(xiàn)澆段在河岸陡坡上的貝雷支架法施工,方案可操作性很強(qiáng),結(jié)構(gòu)體系安全可靠。4.2 貝雷片驗(yàn)算
4.3 地基承載力驗(yàn)算
5 結(jié)語