錢(qián) 利,葉思雨,徐山山,李 明
(浙江中天恒筑鋼構(gòu)有限公司,浙江 杭州 310008)
常山縣濱江一期人行景觀(guān)橋采用四跨鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)箱梁,跨徑布置為(42.0+70.5+70.5+42.0)m,其中1~3 號(hào)橋墩采用Y形墩,并與主梁剛接,基礎(chǔ)采用樁接承臺(tái),如圖1 所示。
圖1 常山濱江一期人行景觀(guān)橋效果
Y 形橋墩支墩部分橫向?qū)?.8~7.0m 漸變,高約7.0m。干墩部分縱橋向?qū)?.3m,橫橋向?qū)?.8m,高約8.1m。橋墩內(nèi)部結(jié)構(gòu)為單箱四室結(jié)構(gòu),配置鋼筋,灌注自密實(shí)混凝土,Y 形橋墩深化模型如圖2 所示。
圖2 Y 形橋墩深化模型
常規(guī)Y 形橋墩施工方案為鋼管樁貝雷片滿(mǎn)堂支架或鋼管樁支撐架[1-2]。鋼管樁貝雷片滿(mǎn)堂支撐方案為鋼管樁支撐,搭設(shè)滿(mǎn)堂貝雷架施工(見(jiàn)圖3)。鋼管樁支撐架方案是將鋼管打入河床,在水位以上采用H 型鋼將鋼管樁焊接為臨時(shí)支撐架[3-4],如圖4 所示。
圖3 鋼管樁貝雷片滿(mǎn)堂支架
圖4 鋼管樁支撐架
本工程橫跨常山港,水位深度達(dá)6m,且該河段河床起伏大,河床上的卵石層及巖層等地質(zhì)情況復(fù)雜,采用常規(guī)鋼管樁支架穩(wěn)定性極差,存在安全隱患,且采用水中搭設(shè)支架工期長(zhǎng)、投資成本較高。因此,亟須一種安全性較高、成本較低的Y形支墩施工技術(shù)解決以上常規(guī)施工方案中存在的問(wèn)題。
為保證支架搭設(shè)施工安全和施工質(zhì)量,降低支架搭設(shè)成本,加快施工進(jìn)度,本工程采用自平衡施工支架進(jìn)行Y 形鋼構(gòu)墩安裝,如圖5 所示。
圖5 自平衡支架構(gòu)造
自平衡支架主要工藝原理為利用支架與Y 形鋼墩干墩的抗拉、抗彎性能確保Y 形鋼墩安裝的順利進(jìn)行。
3.1.1 水平分力和豎向力平衡
Y 形鋼墩安裝過(guò)程中,由于支墩為傾斜結(jié)構(gòu),安裝過(guò)程中在自重的作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平分力和豎向分力,需采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抵抗水平和豎向分力,從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的安全性。通過(guò)設(shè)置自平衡支架,將安裝過(guò)程中產(chǎn)生的水平分力通過(guò)自平衡支架的上部桿件進(jìn)行平衡,產(chǎn)生的豎向力通過(guò)自平衡支架的豎向桿件傳給墩座。
3.1.2 彎矩平衡原理
在安裝Y 形墩第1 片支墩時(shí),其傾斜構(gòu)造將對(duì)自平衡支架產(chǎn)生力矩,從而在支架與墩柱連接處產(chǎn)生彎矩。為保證彎矩順利傳遞,自平衡支架的中心鋼立柱與墩柱采用焊接方式連接,為保證安裝質(zhì)量,焊縫應(yīng)達(dá)到一級(jí)焊縫要求。支架結(jié)構(gòu)及剛接節(jié)點(diǎn)可平衡產(chǎn)生的彎矩,從而確保Y 形鋼墩安裝的安全穩(wěn)定性。
鋼結(jié)構(gòu)Y 形橋墩施工工藝流程如圖6 所示。
圖6 Y 形橋墩施工工藝流程
支架在設(shè)計(jì)與驗(yàn)算過(guò)程中,主要考慮如下2 種不利工況:工況1 為單側(cè)支墩安裝好吊機(jī)脫鉤后;工況2 為雙側(cè)都安裝好脫鉤后,如圖7 所示。根據(jù)不同工況建立相應(yīng)計(jì)算模型,以確定支架所用型鋼截面、尺寸等各項(xiàng)數(shù)據(jù),確保支架滿(mǎn)足施工要求。
圖7 不同工況下的計(jì)算模型
首先進(jìn)行鋼橋干墩施工,如圖8 所示,干墩安裝完成后進(jìn)行支架安裝的測(cè)設(shè),分別將經(jīng)緯儀架設(shè)于2 個(gè)控制點(diǎn)上,用角度前方交匯法確定各臨時(shí)支架的中心位置,用極坐標(biāo)法確定支架中心線(xiàn),通過(guò)所測(cè)得的數(shù)據(jù)確定支架的安裝位置。
根據(jù)測(cè)量放樣設(shè)置的中心點(diǎn)進(jìn)行自平衡支架的安裝(見(jiàn)圖9),因自平衡支架與墩柱剛接位置為抗彎節(jié)點(diǎn),也是豎向承載力的支撐點(diǎn),剛接位置的焊接質(zhì)量必須達(dá)到一級(jí)焊縫要求。在焊接前,先處理原墩座的底漆、雜物等,確保焊接質(zhì)量[5]。自平衡支架安裝過(guò)程中的控制要點(diǎn)為垂直度控制,使用全站儀校正法進(jìn)行控制。
圖8 鋼橋墩干墩安裝
圖9 自平衡支架安裝
1)試吊 對(duì)于大件起吊一般先進(jìn)行試吊,將吊件吊起100mm,檢查起重機(jī)各部位有無(wú)異常、吊件狀態(tài)是否與預(yù)想一致(是否存在傾斜、刮碰等)及檢查吊具有無(wú)異常,保持10min 后放下,準(zhǔn)備好后進(jìn)行再次起吊,檢查無(wú)誤后方可進(jìn)行支墩吊裝。吊裝過(guò)程設(shè)專(zhuān)人統(tǒng)一指揮,2 臺(tái)起重機(jī)協(xié)調(diào)作業(yè),為保證吊裝作業(yè)平穩(wěn)進(jìn)行,吊裝起升速度宜控制在3m/min 以下。
2)現(xiàn)場(chǎng)吊裝 將一側(cè)鋼支墩吊裝就位后,通過(guò)倒鏈調(diào)整斜度,焊接鋼支墩與支架、鋼支墩與鋼橋墩,焊接完成后脫鉤,如圖10 所示,用同樣方式安裝另一側(cè)鋼支墩。
圖10 一側(cè)支墩安裝
3)吊裝過(guò)程中的測(cè)量與校正 支墩吊裝至既定位置后,若位置與設(shè)計(jì)位置存在誤差,需對(duì)吊裝位置進(jìn)行細(xì)部精確調(diào)整,調(diào)整按照先平面再高程的順序進(jìn)行,細(xì)部精確調(diào)整可通過(guò)在墩座、箱梁上設(shè)置錨固點(diǎn)以及在鋼梁頂板上焊接受力點(diǎn)安裝手拉葫蘆完成細(xì)部精確位置的調(diào)整。
待Y 形墩檢測(cè)合格后,拆除自平衡支架。臨時(shí)支撐從上往下進(jìn)行拆除,先將支架卸載,再將臨時(shí)支架分塊或整體進(jìn)行拆除。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,對(duì)比分析不同支撐架方案的經(jīng)濟(jì)效益,如表1 所示,由此可知自平衡支架安裝Y 形鋼墩方案施工成本較低,工期短,效益顯著。
表1 不同方案經(jīng)濟(jì)效益分析
Y 形墩上拉式自平衡支架在施工中的運(yùn)用具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1)將常規(guī)支撐支架簡(jiǎn)化為單個(gè)自平衡支架,簡(jiǎn)化支架形式,受力明確,減少施工工序,施工方便,操作簡(jiǎn)單。
2)利用自平衡支架的方式施工,降低支架結(jié)構(gòu)搭設(shè)高度,節(jié)約支架材料,同時(shí),自平衡支架也可在工廠(chǎng)內(nèi)制作完成后直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝,加快施工進(jìn)度,提高支架穩(wěn)定性,消除安全隱患,確保施工質(zhì)量。
3)自平衡支架借助自身支架的穩(wěn)定性確保Y 形鋼墩安裝符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,利用監(jiān)測(cè)監(jiān)控指導(dǎo)施工,動(dòng)態(tài)修正施工方法和測(cè)量參數(shù),確保施工安全、快速。