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        高架橋梁柱帽與柱頂系梁結(jié)構(gòu)施工
        ——浦東國際機(jī)場北通道(申江路—主進(jìn)場路)新建工程施工18標(biāo)

        2019-06-29 06:34:52趙曄
        城市道橋與防洪 2019年6期
        關(guān)鍵詞:柱帽系梁鋼模

        趙曄

        (上海浦東城市建設(shè)實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司,上海市 200136)

        1 工程概況

        本標(biāo)段工程為上海市浦東國際機(jī)場北通道(申江路-主進(jìn)場路)新建工程18標(biāo),位于上海市浦東新區(qū)川沙鎮(zhèn),工程西起華夏東路與A30西側(cè)匝道交叉中心西約100 m,東至華夏東路與華洲路交叉中心東約100 m,工程施工范圍為K11+938~K13+399.673,全長1 461.673 m,線路橫跨A30匝道。

        上海市浦東國際機(jī)場北通道(申江路-主進(jìn)場路)新建工程18標(biāo)范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)段設(shè)計(jì)高架主線為雙向8車道,寬度為30.5 m;地面道路為雙向6車道,規(guī)劃紅線寬度為50 m;兩側(cè)綠化用地寬度為20 m。上海市浦東國際機(jī)場新建工程18標(biāo)段路橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1。

        圖1 上海市浦東國際機(jī)場新建工程18標(biāo)段路橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位:mm)

        本標(biāo)段主線高架橋梁工程下部結(jié)構(gòu)共有0#~40#承臺(tái)、橋墩、14聯(lián)現(xiàn)澆箱梁組成,另外在漸變段有16個(gè)小承臺(tái),承臺(tái)墊層為厚10 cm的C20素混凝土墊層。各橋墩均設(shè)承臺(tái),承臺(tái)分別為矩形C30鋼筋混凝土,承臺(tái)截面尺寸見表1。

        表1 承臺(tái)截面尺寸

        本標(biāo)段高架橋梁主線橋的下部結(jié)構(gòu)橋墩均為柱式橋墩,不設(shè)蓋梁。主線橋中墩為雙柱式墩身,在雙柱式主線橋墩的立柱頂部設(shè)置C40鋼筋混凝土橫向系梁;主線橋邊墩為獨(dú)立柱式墩身。兩者墩身均為矩形柱式墩身,四周倒圓角,不同之處是中墩頂上部位置的墩身立柱頂面在外側(cè)橫橋向弧形適當(dāng)擴(kuò)大,形成漸變的擴(kuò)大喇叭造型;邊墩身頂部的立柱頂面除橫向外沿縱橋向雙面弧形適當(dāng)擴(kuò)大,形成花瓶造型,以確??v橋向放置2排盆式支座。主線橋中墩喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱帽高度為6 m,而邊墩的喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱墩高度為4 m。

        2 花瓶形柱帽及柱頂系梁施工

        花瓶形柱帽及柱頂系梁的施工由于形狀特殊,均為弧形的變截面,對模板的要求很高,工藝要求也高,容易出現(xiàn)安全和質(zhì)量事故,是本工程項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn),施工時(shí)應(yīng)引起高度重視。本標(biāo)段工程的主線橋墩身立柱頂和各邊墩身立柱頂均設(shè)柱帽,且柱帽為漸變截面,柱帽底截面尺寸與下方的立柱截面相同,柱頂?shù)慕孛娉叽鐒t各不相同,且漸變過程均為弧形,形狀類似花瓶形;同時(shí)本標(biāo)段工程大部分主線橋雙立柱式中墩在柱帽頂位置均設(shè)橫向系梁。柱帽頂?shù)慕孛娉叽缫?guī)格型號(hào)較多,而系梁的規(guī)格型號(hào)和長度基本一致。其中主線高架橋的柱帽頂截面尺寸共有3種,分別為(橫×縱):2.9 m×2.0 m、2.9 m×2.6 m、2.9 m×2.4 m;各邊墩柱帽頂截面尺寸分2種,分別為:2.77 m×2.0 m和2.77 m×2.4 m;主線高架橋中墩柱帽頂間的系梁截面規(guī)格尺寸為(寬×高)1.6 m×2.68 m,施工時(shí)中墩柱帽和柱帽頂系梁將進(jìn)行整體施工。花瓶形獨(dú)立柱帽施工工藝流程框圖見圖2。

        圖2 花瓶形獨(dú)立柱帽施工工藝流程框圖

        2.1 基坑回填壓實(shí)

        柱帽及系梁澆筑支架的剛度和穩(wěn)定性,是確保橋墩柱帽及系梁外型尺寸的重要因素。本標(biāo)段工程現(xiàn)狀地面均為現(xiàn)狀華夏東路,因此對于現(xiàn)狀道路范圍的地坪不需作特殊加固,僅需對承臺(tái)施工開挖的基坑回填范圍進(jìn)行加固處理,以免產(chǎn)生不均勻沉降。承臺(tái)基坑需分層回填壓實(shí),并在表面鋪設(shè)一層厚25 cm的C25混凝土層與原路面齊平,防止雨水沖刷,確保地基承載力均勻。

        2.2 支架布置

        承力支架決定采用鋼管腳手架,鋼管采用?48×3.0 mm的統(tǒng)一型號(hào)。由于立桿最大高度在17 m左右,故采用單桿連接支撐,而立桿高度為漸變的,為了節(jié)約材料,亦可采用2只以上扣件搭接接長。

        由于本工程柱帽和系梁高度較高,荷載較大,確定鋼管立柱橫距為0.4 m,縱距為0.4 m,橫桿步距1.5 m,并適當(dāng)布置剪刀撐。支架布置完成后,對其進(jìn)行受力驗(yàn)算以確保支架安全可靠。

        施工過程中應(yīng)對頂端放槽鋼的橫桿與立桿之間的扣件作重點(diǎn)檢查,確保支架的整體穩(wěn)定。

        立柱橫梁支架模板圖見圖3。

        圖3 立柱橫梁支架模板圖(單位:mm)

        2.3 模板施工

        由于柱帽形狀為花瓶形,截面尺寸僅比相應(yīng)的立柱截面略大,而柱帽頂系梁又直接與柱帽連接,為確保質(zhì)量和柱帽的外觀,柱帽和系梁模板計(jì)劃采用工廠定制加工的四片式定型鋼模。橋墩曲線段模板立面圖見圖4。

        圖4 橋墩曲線段模板立面

        施工時(shí)將系梁底模斜鋪在支架上部的擱柵上進(jìn)行固定。而柱帽由于范圍較小,且側(cè)面為弧線,無法直接采用支架進(jìn)行固定,因此柱帽采用抱箍托架系統(tǒng)進(jìn)行固定,即在施工好的立柱頂下相應(yīng)位置設(shè)置預(yù)制好的與立柱截面尺寸相同的定制鋼抱箍,且在抱箍下設(shè)置小托架與支撐,確保槽鋼抱箍的位置穩(wěn)定不下滑。同時(shí)由于柱帽所處的位置較高,為確保柱帽頂?shù)奈恢脺?zhǔn)確,在柱帽頂部周圍設(shè)多道纜風(fēng)繩進(jìn)行定位、固定,并搭設(shè)鋼管支架進(jìn)行輔助固定,輔助固定支架與系梁支架的搭設(shè)方法基本一致,且與系梁支架同步整體搭設(shè),以增加支架的穩(wěn)定性?;ㄆ啃沃倍ㄐ弯撃<庸r(shí),鋼模底部應(yīng)加長一段長0.1 m的與立柱截面尺寸相同的定型鋼模,以便柱帽定型鋼模與立柱的連接。整個(gè)定型鋼模也按立柱鋼模的型式加工成方框型整節(jié)模板,并設(shè)置方框定型鋼模的縱、橫肋,拼裝時(shí)采用對拼式螺栓連接。

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        系梁模板采用三片式定型鋼模,底模鋪設(shè)在鋼管支架上方的方木格柵上,兩側(cè)模則固定在底模上,且底模與側(cè)模間,以及底模、側(cè)模與柱帽模板間也均采用對拼螺栓連接固定,并在側(cè)模的上、下方采用?18對拉螺桿進(jìn)行固定。

        定型鋼模鋪完后,再用儀器檢驗(yàn)柱帽和系梁的標(biāo)高和邊線。待模板全部安裝后,再對其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

        定型鋼模的接縫處采用泡膜雙面膠,以防混凝土漏漿;底模接縫處用粘酯嵌填密實(shí)打光,并在混凝土澆筑前先澆筑2~3 cm同級(jí)配水泥砂漿。

        施工腳手架不得與模板及支架相連,模板在使用前要涂刷脫模劑,外露面模板和脫模劑,應(yīng)采用同一品種,不能使用易粘在混凝土上或使混凝土變色的油料;固定在模板上的預(yù)埋件和預(yù)留孔須安裝牢固,位置準(zhǔn)確。

        澆筑混凝土?xí)r,應(yīng)派專人看模,發(fā)現(xiàn)模板有超過允許偏差變形的可能時(shí),應(yīng)及時(shí)糾正。

        3 柱帽模板設(shè)計(jì)計(jì)算書

        3.1 模板截面選擇

        模板豎肋采用10#槽鋼,間距32.5 cm,橫肋采用2×18#槽鋼,間距67.5 cm。

        查得10#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下:Ix=198.3 cm4;Wx=39.7 cm3。

        查得18#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下:Ix=1 272.7 cm4;Wx=141.4 cm3。

        3.2 荷載計(jì)算

        取F=7.2×104N/m2,另考慮振動(dòng)荷載4×103N/m2,則:

        式中:γ 為混凝土密度,取 γ=2.4×104N/m3;t0為混凝土初凝時(shí)間,取t0=7 h;β1為外加劑影響修正系數(shù),不摻外加劑時(shí)取β1=1.0,摻具有緩凝作用外加劑時(shí)取β1=1.2,這里取1.2:β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù),坍落度小于3 cm時(shí)取0.85,5~9 cm時(shí)取1.0,11~15 cm時(shí)取1.15,這里取1.15;V為混凝土灌注速度,m/h,這里取2 m/h;H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度,m。

        3.3 豎肋計(jì)算

        豎肋可視為跨度為67.5 cm的多跨連續(xù)梁,為了計(jì)算方便,簡化為1跨67.5 cm的簡支梁,承受的荷載為均布荷載q,這樣計(jì)算結(jié)果偏安全。

        由上述計(jì)算可知,強(qiáng)度檢算通過。

        3.4 橫龍骨計(jì)算

        橫龍骨可簡化為1跨1 450 cm的簡支梁,承受的荷載為均布荷載q,這樣計(jì)算結(jié)果偏安全。

        由上述計(jì)算可知,強(qiáng)度檢算通過。

        3.5 拉桿驗(yàn)算

        由上述計(jì)算可知,檢算通過。

        3.6 豎肋撓度計(jì)算

        由上述計(jì)算可知,檢算通過。

        3.7 橫龍骨撓度計(jì)算

        由上述計(jì)算可知,檢算通過。

        3.8 鋼板撓度計(jì)算

        通過計(jì)算檢算,鋼模設(shè)計(jì)符合力學(xué)要求,能充分滿足施工需要。

        4 鋼筋施工

        鋼筋均采用Ⅱ級(jí)鋼筋,進(jìn)場的鋼筋均應(yīng)有質(zhì)保單。

        鋼筋在使用前必須按《市政橋梁施工技術(shù)規(guī)范》(DBJ 01-56—2001)驗(yàn)收,分批做好原材料及焊接試驗(yàn),試驗(yàn)合格后方能使用。

        按圖紙精確地放出鋼筋大樣,按放樣單進(jìn)行下料彎配。

        鋼筋采用工地現(xiàn)場加工,由于骨架筋形狀相似,因此需按編號(hào)成批分開堆放,防止使用時(shí)混淆。

        鋼筋采用現(xiàn)場成型的方法,其與立柱鋼筋的連接采用亞弧焊,以保證焊接質(zhì)量,加快施工進(jìn)度。鋼筋車間應(yīng)設(shè)置加工棚以防止鋼筋生銹。

        對系梁的底部、兩側(cè)面及柱帽的各外露面都要掛混凝土保護(hù)層墊塊,混凝土墊塊采用半圓型墊層,避免拆模后混凝土墊層外露產(chǎn)生色差,影響外觀質(zhì)量。鋼筋骨架綁扎應(yīng)牢固,防止混凝土施工時(shí)變形;對柱帽頂部鋼筋較密處,施工混凝土應(yīng)進(jìn)行碎石顆粒級(jí)配調(diào)整,以防止由于粗骨料過大嵌入鋼筋而引起混凝土不均勻。

        5 混凝土施工和養(yǎng)護(hù)

        花瓶形柱帽和柱帽頂系梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)號(hào)均為C40,采用商品混凝土、泵送澆筑,機(jī)械振搗密實(shí)。柱帽和系梁混凝土分層進(jìn)行澆筑,分層厚度不大于30 cm,而系梁澆注時(shí)從中央向兩端柱帽根部澆搗,以消除根部混凝土的裂縫,并與柱帽整體現(xiàn)澆,且必須一次性澆筑完成。

        澆筑工應(yīng)分區(qū)段各負(fù)其責(zé),確保振搗到位,不得漏振?;炷翝仓叨冗_(dá)50 cm時(shí),敲擊側(cè)模檢查混凝土的密實(shí)性。插入式振搗器在模板附近處應(yīng)慢慢拔出,便于混凝土的氣泡逸出,并不得于模板接觸振搗?;炷翝仓戤吅髴?yīng)及時(shí)收漿抹面,用泡沫薄板遮蓋,經(jīng)常灑水保持混凝土濕潤狀態(tài),做好養(yǎng)生工作。若遇氣溫高或太陽暴曬時(shí),則應(yīng)在混凝土初凝后即覆蓋泡沫薄板以免混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。

        6 拆除模板

        墩頂系梁的底模板必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)方可拆除。拆除模板時(shí)應(yīng)小心謹(jǐn)慎,嚴(yán)禁使用粗暴的方法,避免混凝土掉角而影響外觀。

        7 結(jié)語

        由于采用定制化的精心設(shè)計(jì)、制作,異形化的柱帽與系梁模板成為了有機(jī)的整體。通過嚴(yán)密的構(gòu)造處理,使立柱與柱帽順暢、平穩(wěn)連接,達(dá)到了整個(gè)橋墩在力學(xué)與美學(xué)上完全符合設(shè)計(jì)的初衷。

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