李 杰,夏運(yùn)強(qiáng)
(1.中交第二航務(wù)工程局有限公司,湖北 武漢 430040;2.長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 431400;3.交通運(yùn)輸行業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能制造研發(fā)中心,湖北 武漢 431400;4.中交公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心有限公司,湖北 武漢 431400;5.中交二航局第二工程有限公司,重慶 401102)
白居寺長(zhǎng)江大橋東引橋?yàn)橹鳂虻倪^(guò)渡橋梁,全長(zhǎng)238 m。橋跨布置為(38+40)m、(40+40)m、(40+40)m三聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)現(xiàn)澆梁橋。箱梁采用雙幅布置單箱多室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,箱梁高2.2 m,懸臂段長(zhǎng)度1.95 m。頂板寬16.96~27.74 m,厚25 cm,中間設(shè)置50 cm后澆帶。底板寬13.06~23.84 m,厚22 cm。東引橋所處區(qū)域的填方土體局部厚度較大,且土質(zhì)多為粉質(zhì)黏土,整體區(qū)域呈階梯形布置,毗鄰建(構(gòu))筑物,巴濱路及施工便道。東引橋墩身高15~42.5 m。白居寺長(zhǎng)江大橋東引橋橋型布置如圖1所示。
圖1 東引橋橋型布置圖
本工程現(xiàn)澆箱梁工程重難點(diǎn)主要為:①東引橋地形情況復(fù)雜,階梯形布置,地質(zhì)條件上覆回軟基粉質(zhì)回填土,承載力差;②支架高度最高達(dá)47.5 m,最低21 m,整體穩(wěn)定性控制難度大;③施工區(qū)域毗鄰既有房建、市政道路、臨時(shí)施工通道等既有構(gòu)筑物,施工臨時(shí)防護(hù)面積大。
2.2.1 支架設(shè)計(jì)
鑒于以上重難點(diǎn),經(jīng)綜合考慮確定寬幅現(xiàn)澆混凝土箱梁少支架組合支撐體系,以下部鋼管少支架和上部盤扣滿堂支架組合形式的承力結(jié)構(gòu)。其中,少支架基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)置為條形基礎(chǔ)+1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。鋼立柱采用φ800×10鋼管,鋼管間平聯(lián)采用2[25,斜撐采用2[25,通過(guò)連接板焊接。鋼立柱橫梁采用2I56a,橫梁上放置縱向貝雷梁,其上布置I14分配梁。在分配梁上搭設(shè)盤扣式腳手架。支架兩側(cè)分別設(shè)置1 m寬人行通道,且涉及臨時(shí)下穿通道搭設(shè)門架基礎(chǔ)。立面簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2,斷面簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。
圖2 東引橋支架布置立面圖
圖3 東引橋支架布置斷面圖
2.2.2 支架模型主要部位驗(yàn)算
1)跨中下部結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算。
下部結(jié)構(gòu)采用Midas Civil建立局部模型計(jì)算,選取最不利的工況,考慮上部結(jié)構(gòu)荷載、施工臨時(shí)荷載、風(fēng)荷載,邊界條件樁底按固結(jié)考慮,材料自重及荷載系數(shù)等由軟件計(jì)入。經(jīng)過(guò)支架結(jié)構(gòu)布置及上部結(jié)構(gòu)荷載對(duì)比,選取受力最不利的第二跨支架進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算模型及結(jié)果見(jiàn)圖4~6。
圖4 計(jì)算模型
在最不利荷載組合作用下,支架最大組合應(yīng)力為154.7 MPa 圖5 豎向受力情況 圖6 橫向受力情況 2)其余參數(shù)驗(yàn)算。 (1)貝雷梁受力分析。選取最大跨徑的貝雷梁進(jìn)行整體受力分析,驗(yàn)算在其材料自重和外荷載組合作用下,單片貝雷梁最大彎矩為36 298.1 kN·m<[M]=47 292 kN·m最大剪力為,8 637.8 kN<[Q]=12 260 kN均滿足規(guī)范要求。 (2)鋼管樁穩(wěn)定性及斜撐穩(wěn)定性計(jì)算。選取受力最不利的鋼管樁及斜撐驗(yàn)算其穩(wěn)定性,根據(jù)《水運(yùn)工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS 152—2012),在支架最大組合應(yīng)力作用下,彎矩作用平面內(nèi)鋼管樁及斜撐穩(wěn)定性分別為σ=123.4 MPa<215 MPa及σ=73 MPa (3)鋼管樁基礎(chǔ)受力計(jì)算。根據(jù)反力計(jì)算結(jié)果,取鋼立柱最大反力1 671.2 kN,最大水平力4.4 kN。按照《港口工程樁基規(guī)范》(JTS 167-4—2012),計(jì)算灌注樁單樁軸向受壓承載力N=2 023.9 kN<2 574 kN、正截面壓應(yīng)力σ=6.17 MPa<13.4 MPa及水平力產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ=0.63 MPa<1.43 MPa。 除上述參數(shù)驗(yàn)算外,其余構(gòu)件各項(xiàng)參數(shù)均經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)算,均滿足規(guī)范要求。 2.3.1 支架基礎(chǔ)施工 支架基礎(chǔ)施工樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆成孔,澆筑預(yù)埋φ800×10 mm鋼管樁與樁基礎(chǔ)嵌入錨固;條形基礎(chǔ)及承臺(tái)預(yù)埋鋼板兩種基礎(chǔ)形式均采用在基礎(chǔ)澆筑前預(yù)埋帶有錨固鋼筋的鋼板進(jìn)行同步澆筑錨固,過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)埋中心點(diǎn)位置。 2.3.2 少支架架體搭設(shè) 根據(jù)鋼管樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高反算出鋼管樁理論長(zhǎng)度,據(jù)此進(jìn)行鋼管樁下料加工制作。鋼管樁接長(zhǎng)采用焊接,焊接接頭采用坡口熔透焊相鄰鋼管樁安裝完成后進(jìn)行平聯(lián)、斜撐的焊接施工,盡早形成整體框架結(jié)構(gòu),防止鋼管樁在風(fēng)荷載、車輛碰撞等意外情況下得失穩(wěn)倒塌。 2.3.3 承重梁安裝 承重梁采用2I56a型鋼,承重梁在地面拼裝完成后吊運(yùn)處安裝,施工過(guò)程中承重梁接長(zhǎng)時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)錯(cuò)縫偏差,并應(yīng)在腹板處焊接連接板,保證承重梁結(jié)構(gòu)安全。 2.3.4 貝雷梁安裝 少支架貝雷梁選用321貝雷片,貝雷梁在陸地上采用吊重設(shè)備拼裝成單跨或多跨,然后進(jìn)行整體吊安,加快安裝速度。同步完善橫向聯(lián)系及縱向限位裝置的設(shè)置。 2.3.5 盤扣架搭設(shè) 立桿、水平桿、斜桿均采用D48×2.5 mm鋼管,橫橋向立桿間距為0.6~1.2 m、縱橋向立桿間距為0.6~0.9 m,步距為1~1.5 m。盤扣架頂部設(shè)置[8分配梁、木方及竹膠板作為底模。搭設(shè)現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖7。 本工程制定的施工技術(shù)方案有效解決了東引橋區(qū)域涉及的地形復(fù)雜、地質(zhì)情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風(fēng)險(xiǎn)高等重難點(diǎn)問(wèn)題。在以下方面對(duì)后續(xù)同類型施工具有一定指導(dǎo)意義。 重慶白居寺長(zhǎng)江大橋東引橋橋面寬為40.55~50.32 m,橋面寬度在同類型橋梁中位居前列,通過(guò)以下措施對(duì)寬幅現(xiàn)澆箱梁混凝土的開(kāi)裂控制。 1)澆筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì):現(xiàn)澆箱梁澆筑方案平面采取左右分幅,中間設(shè)置后澆帶及上下分底腹板澆筑及頂板澆筑的方式解決了橫、縱向收縮應(yīng)變導(dǎo)致的開(kāi)裂問(wèn)題。 2)軟弱地基支架沉降控制:通過(guò)采取支架基礎(chǔ)最優(yōu)方案、預(yù)壓消除非彈性變形及過(guò)程分層設(shè)置施工沉降觀測(cè)點(diǎn),最終支架沉降量控制在10 mm以內(nèi),有效解決了澆筑過(guò)程中由支架沉降造成的混凝土開(kāi)裂情況。 1)采用此類格構(gòu)式少支架可有效克服陡坡地帶階梯形問(wèn)題,同時(shí),在少支架上部設(shè)置縱向連接的貝雷梁及盤扣可減少該類少支架縱向失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)且對(duì)其具有縱向約束作用;橫向設(shè)置聯(lián)系桿件可確保其支架橫向穩(wěn)定性。 2)組合支架各節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置加固措施以確保上層盤扣支架同下層少支架的整體受力穩(wěn)定,同時(shí)各節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)嚴(yán)格控制偏心受力情況,防止其傾覆。 3)其基礎(chǔ)受力形式可根據(jù)各部位地質(zhì)情況進(jìn)行最優(yōu)設(shè)置,同時(shí)采取部分排水措施可有效防止沖刷對(duì)基礎(chǔ)帶來(lái)的不利影響。 白居寺長(zhǎng)江大橋東引橋現(xiàn)澆箱梁所面臨的單項(xiàng)工況國(guó)內(nèi)已建和在建的橋梁中均出現(xiàn)過(guò),但針對(duì)市政橋梁面臨地形復(fù)雜呈階梯形布置、地質(zhì)情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風(fēng)險(xiǎn)高等組合工況較為少見(jiàn)。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目精心設(shè)計(jì)支架方案,嚴(yán)格施工過(guò)程管理,克服了相應(yīng)重難點(diǎn)問(wèn)題,采取的山區(qū)臨江陡坡地帶寬幅現(xiàn)澆混凝土箱梁組合支撐體系施工技術(shù)取得了較好效果,可以為今后同類型橋梁現(xiàn)澆箱梁施工提供參考。 [ID:013123]2.3 施工主要步驟簡(jiǎn)述
3 主要運(yùn)用效果
3.1 寬幅現(xiàn)澆箱梁混凝土的開(kāi)裂控制
3.2 山區(qū)臨江陡坡地帶工況下支架穩(wěn)定性控制
4 結(jié)束語(yǔ)