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        連續(xù)剛構(gòu)橋裝配式型鋼托架施工技術(shù)研究

        2022-04-22 12:08:08賀杰軍
        中華建設(shè) 2022年4期
        關(guān)鍵詞:托架掛籃預(yù)埋

        賀杰軍

        某大橋主橋為(35+60+35) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋,跨越國道與山區(qū)河流,0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)采用裝配式型鋼托架現(xiàn)澆,其余節(jié)段采用菱形掛籃對稱懸臂澆注。采用裝配式型鋼托架減少了交通安全風(fēng)險,加快了施工進(jìn)度,降低了施工成本;通過Midas有限元計算軟件對型鋼托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算,其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足設(shè)計要求,成橋后監(jiān)測結(jié)果表明橋梁內(nèi)力和線形均與設(shè)計狀態(tài)吻合。

        一、工程概況

        某山區(qū)高速公路大橋主橋為(35+60+35) m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋,左右幅分離布置,單幅橋?qū)?2.5m,采用單箱單室斷面,箱梁底寬6.5m,箱梁高度由根部的3.7m呈2次拋物線漸變至跨中的2.0m;箱梁0#塊長10m,兩側(cè)懸澆段等分為6個節(jié)段,每段長4.0m,懸澆節(jié)段最大控制重量1109 kN(1#塊);邊跨現(xiàn)澆段長度為4.0m,在過渡墩墩身外懸挑3.2m;邊跨與中跨的合攏段長度均為2.0m,大橋主墩采用矩形墩,過渡墩采用柱式墩。大橋橋址地形起伏大,地質(zhì)條件復(fù)雜,上跨國道和山區(qū)河流,國道交通量較大。為最大限度降低大橋施工對國道交通的影響,減少交通安全風(fēng)險,加快施工進(jìn)度,降低施工成本,連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)施工采用裝配式型鋼托架施工技術(shù)。

        二、總體施工概述

        連續(xù)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)采用裝配式型鋼托架施工,其余節(jié)段采用掛籃懸臂澆筑。主墩施工完成后,搭設(shè)0#塊托架,利用千斤頂反壓進(jìn)行0#塊托架預(yù)壓,對稱、分層澆筑0#塊混凝土。待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%且齡期不小于7 d后,張拉頂板鋼束并錨固壓漿。0#塊施工完成后,進(jìn)行墩梁臨時固結(jié),在0#塊梁段上拼裝掛籃并預(yù)壓,調(diào)整模板標(biāo)高,安裝1#塊鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道和內(nèi)模系統(tǒng),澆筑混凝土,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度和齡期要求后,安裝預(yù)應(yīng)力鋼束并張拉、錨固和壓漿。掛籃前移就位,重復(fù)上述工序,完成2~6#梁段懸澆施工。在懸臂澆筑6#梁段時同步進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段施工,在過渡墩上安裝托架并預(yù)壓,在托架上立模、綁扎鋼筋、安裝預(yù)應(yīng)力管道,澆筑混凝土并養(yǎng)生。最后一個懸澆段澆筑并張拉完成后,掛籃前移至合攏段,拆除主桁架,利用其底籃、外側(cè)模進(jìn)行合攏段施工,按照先邊跨后中跨的順序完成全橋合龍。

        三、0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)裝配式型鋼托架設(shè)計

        1.結(jié)構(gòu)設(shè)計

        在主墩墩身施工時預(yù)埋錨固件,沿橫橋向設(shè)置4榀托架,托架分為兩組,布置于箱梁兩側(cè)腹板附近,托架橫桿采用2[28a(上下貼10mm鋼板)型鋼,斜桿采用2[28a,銷軸采用?70直徑45#鋼,托架順橋向兩邊側(cè)長度均為3.75m,中間段長度為2.5m,在托架上沿順橋向布置2道12.5m長的雙拼I45a橫梁,托架與橫梁間設(shè)置脫模墊塊,橫梁上沿橫橋向布置I16a組成的排架。各縱、橫向分配梁與三角撐縱梁之間點焊連接,防止出現(xiàn)滑移。

        2.結(jié)構(gòu)計算

        (1)荷載取值參數(shù):

        ①混凝土比重取26kN/m3;

        ②風(fēng)荷載:

        ⑤計算模板支架構(gòu)件承載力時的荷載設(shè)計值,取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載的分項系數(shù),分項系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定:

        1)永久荷載的分項系數(shù),取1.3,計算結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定且對結(jié)構(gòu)有利時,取0.9。

        2)可變荷載的分項系數(shù),取1.5。

        3)計算模板支架及腳手架構(gòu)件變形(撓度)時的荷載設(shè)計值,取其標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載的分項系數(shù),各類荷載分項系數(shù)均取1.0。

        (2)建立模型

        采用MIDAS CIVIL2015建立模型,三角托架預(yù)埋件牛腿處采用鉸接,分配梁中間采用鉸接進(jìn)行連接,即上層分配梁不傳遞彎矩至下層分配梁。

        (3)計算結(jié)論

        ①托架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足受力要求。

        ②在混凝土澆筑前按照設(shè)計荷載的1.1倍系數(shù)進(jìn)行預(yù)壓。

        ③托架構(gòu)件焊縫、構(gòu)件與預(yù)埋件之間的焊縫均應(yīng)保證焊縫質(zhì)量,確保安全。

        四、托架安裝

        1.剪力鍵預(yù)埋盒安裝

        根據(jù)圖紙尺寸,在墩身施工至托架支點位置預(yù)埋剪力鍵預(yù)埋盒,并在預(yù)埋盒底對墩身混凝土進(jìn)行加強(qiáng),預(yù)埋盒預(yù)埋時要平整,定位準(zhǔn)確。

        2.托架安裝

        (1)利用托架安裝平臺配合汽車吊將托架剪力鍵安裝在預(yù)埋盒內(nèi),并通過JZ32精軋螺紋鋼進(jìn)行對拉錨固。

        (2)在場地內(nèi)將托架桿件拼裝成整體骨架片,各桿件通過銷軸進(jìn)行連接;然后利用吊車將骨架片整體吊裝至設(shè)計位置,并通過螺栓錨固在剪力鍵上。

        (3)所有托架骨架片安裝錨固就位后,利用連接螺栓將平聯(lián)安裝在骨架片上,使所有骨架片形成整體。

        (4)安裝分配梁時,采用吊車將型鋼按照先中間后兩邊的順序吊裝到位。型鋼吊裝時必須設(shè)置兩個起吊點,并且等距離分布,保持吊裝過程中型鋼平衡。

        (5)橫向分配梁鋪設(shè)完畢后,在其上部安裝排架、翼緣板承重梁與施工平臺及通道。

        (6)排架安裝時,可采取臨時固定措施,將幾榀排架通過橫向連接拼成一組,然后分組進(jìn)行安裝,并在安裝完成后通過槽鋼將所有排架進(jìn)行橫向連接。

        (7)在排架上鋪設(shè)人工操作平臺及臨邊防護(hù)護(hù)欄。

        五、托架預(yù)壓

        1.預(yù)壓目的

        預(yù)壓目的是為了驗證設(shè)計參數(shù)和承載能力,確保托架的使用安全,消除托架各構(gòu)件間的非彈性變形,測出其彈性變形值,為0#塊箱梁施工高程控制提供基礎(chǔ)依據(jù)。

        2.預(yù)壓方式

        在墩頂設(shè)置貝雷梁反力橫梁,利用臨時錨固在墩頂?shù)摩?2mm精軋鋼筋,在反力橫梁與底模間安裝千斤頂,用千斤頂施加荷載模擬混凝土澆筑荷載。

        3.加載方式

        加載按照最大荷載的1.1倍,兩端對稱均勻的原則進(jìn)行,模擬混凝土的分布情況及澆筑順序用千斤頂加載。

        預(yù)壓采用分級加載方式進(jìn)行,分級加載按總重的40%、80%、100%、110%系數(shù)考慮。加載時專人清點、記錄、觀測沉降。

        4.測點布置

        測量基準(zhǔn)點設(shè)置在主墩外側(cè),托架上共設(shè)16個觀測點。

        5.預(yù)壓觀測

        每級荷載持續(xù)時間不少于2小時,進(jìn)行觀測并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。加載完成及完全卸載后持荷半小時、6小時、12小時、18小時、24小時,各個觀測點記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

        6.托架標(biāo)高調(diào)整

        在混凝土澆筑前,要對托架的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整,確保澆筑后梁體標(biāo)高和設(shè)計要求一致。底模前端標(biāo)高:為設(shè)計標(biāo)高+設(shè)計預(yù)抬值(含墩柱總的彈性壓縮值、預(yù)應(yīng)力張拉對梁體擾度影響值)+托架彈性變形值(托架彈性變形值+牛腿及托架彈性變形值+橫梁、縱梁彈性變形值+底模平臺彈性變形值)。

        六、托架施工精度控制效果分析

        采用裝配式型鋼托架施工0#塊(含邊跨現(xiàn)澆段),在托架預(yù)壓、施工監(jiān)測和施工精度控制方面優(yōu)勢明顯,各項實測數(shù)據(jù)均小于理論計算值,具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1:

        表1 托架施工變形值對比表

        七、結(jié)語

        該橋通過施工監(jiān)測和施工精度控制,最終實現(xiàn)箱梁在合龍時各項施工參數(shù)均滿足要求,合龍后的橋梁內(nèi)力和線形均與設(shè)計狀態(tài)吻合。該橋的成功實施有如下幾點值得在同類型橋梁施工中借鑒和推廣:

        (1)采用裝配式型鋼托架施工0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)技術(shù)成功實現(xiàn)了山區(qū)剛構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)無落地支架施工,避免了臨時落地支架結(jié)構(gòu)地基處理、支架搭設(shè)、交通導(dǎo)行等施工工序,加快了施工進(jìn)度,降低了施工風(fēng)險。

        (2)利用裝配式型鋼托架施工0#塊(包括邊跨現(xiàn)澆段)工藝簡單,安全可靠,與常規(guī)的型鋼托架相比,在安全性、經(jīng)濟(jì)性、進(jìn)度控制、文明施工與質(zhì)量保障等方面優(yōu)勢明顯。

        (3)預(yù)壓試驗成功采用了反力架千斤頂加載法,加載過程簡單快捷,施工人力物力投入降低,預(yù)壓數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的水箱或砂袋加載預(yù)壓法。

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