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        超大體積0#塊組合式支架施工關(guān)鍵技術(shù)

        2023-04-29 00:00:00黃德輝
        西部交通科技 2023年2期

        摘要:六景郁江特大橋主墩0#塊截面高、長(zhǎng)度長(zhǎng)、施工荷載大,支架設(shè)計(jì)要求高,施工技術(shù)難度大。文章結(jié)合該工程0#塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工條件,提出了支架設(shè)計(jì)方案,并采用有限元軟件對(duì)支架進(jìn)行驗(yàn)算分析。結(jié)果表明:支架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度滿足規(guī)范要求,在實(shí)際工程中取得了較好的應(yīng)用效果。

        關(guān)鍵詞:六景郁江特大橋;超大體積;0#塊;組合式支架

        中圖分類號(hào):U445.4 A 20 064 3

        0 引言

        大力發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)、建立四通八達(dá)的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展、縮小地區(qū)差別具有重要意義。橋梁工程的飛速進(jìn)步,對(duì)于地域連接、橫跨險(xiǎn)峻地勢(shì)、跨越交通要道具有關(guān)鍵作用,因此對(duì)稱平衡懸臂法施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱型截面連續(xù)梁由此得以廣泛應(yīng)用。作為變截面連續(xù)梁橋,增大支點(diǎn)附近梁高既對(duì)梁體恒載引起的截面內(nèi)力影響不大,也對(duì)橋下凈空無甚妨礙,跨度也可更大。大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在采用懸臂法施工時(shí),存在墩梁臨時(shí)固結(jié)和簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換工序,因此更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,施工更加復(fù)雜[1-4]。本文以新建南玉鐵路六景郁江特大橋斜拉橋0#塊支架施工為依托,參考類似工程支架施工經(jīng)驗(yàn),對(duì)鋼管立柱支架進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工技術(shù)研究,為以后超大體積0#塊支架施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。

        1 工程概況

        新建南玉鐵路六景郁江特大橋全橋長(zhǎng) 11.465 km,為雙線無砟軌道高速鐵路,設(shè)計(jì)速度 350 km/h。主橋采用(41.75+109+320+109+ 41.75) m雙塔雙索面五跨鋼混部分斜拉橋跨越郁江主航道,P3和P4為斜拉橋的兩個(gè)主墩,主梁截面為單箱雙室直腹板箱梁。0#塊長(zhǎng) 22 m,中支點(diǎn)截面梁高 14.5 m,中支點(diǎn)處梁體設(shè)置厚 4.0 m的隔墻,梁底下緣按拋物線變化,底板寬度為 12.2 m,頂板寬度為 15.2 m。箱梁梁體采用C60鋼筋混凝土,0#段為縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力體系,設(shè)計(jì)方量為 2 185 m3。0#塊截面高、長(zhǎng)度長(zhǎng)、施工荷載大,支架設(shè)計(jì)要求高,施工技術(shù)難度大。

        2 0#塊施工方案設(shè)計(jì)

        2.1 支架結(jié)構(gòu)布置

        0#塊支架利用墩側(cè)的6根臨時(shí)支墩鋼管柱進(jìn)行搭設(shè),支架對(duì)稱布置,每側(cè)設(shè)置3根 φ1 400× 20 mm螺旋鋼管的混凝土鋼管柱。鋼管柱橫向間距為 5.1 m,順橋向間距為 12.4 m。鋼管立柱之間按構(gòu)造要求焊接水平橫向支撐,連接材料采用φ820× 10 mm螺旋管,鋼管立柱內(nèi)填充C50微膨脹混凝土,鋼管立柱梁底與承臺(tái)、頂部與0#塊采用鋼筋混凝土錨固連接,0#塊施工時(shí)作為受力支撐立柱,澆筑后作為懸臂梁部施工的體外固結(jié)。

        鋼管立柱頂部設(shè)置I20工字鋼排架,在排架上部放置 10 cm× 10 cm方木作為底模分配梁;在排架下部,設(shè)置雙拼I56a作為承重梁,承重梁下方設(shè)置4拼I20a組成卸落塊。承重托架采用I56a和 φ425 mm× 10 mm螺旋管構(gòu)成的牛腿焊接而成,實(shí)現(xiàn)一排支架設(shè)計(jì),完成整個(gè)0#塊施工。如圖1、圖2所示。

        2.2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        使用有限元軟件對(duì)支架進(jìn)行建模分析。鋼管立柱與承臺(tái)采用固結(jié),與各主分配梁型鋼、斜腿支撐鋼管等采用剛性連接。支架需承受的荷載有:結(jié)構(gòu)自重荷載、施工機(jī)具、振搗混凝土的振動(dòng)荷載、澆筑混凝土的沖擊荷載、風(fēng)荷載等[5-7]。0#塊支架模型如圖3所示。

        排架應(yīng)力分析如圖4所示。由圖4可知,最大組合應(yīng)力為 190 MPa,小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa,受力符合要求。

        托架橫梁3I56a工字鋼應(yīng)力分析如圖5所示。由圖5可知,最大組合應(yīng)力為 204 MPa,小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa,受力符合要求。

        斜牛腿 φ820 mm× 10 mm鋼管應(yīng)力分析如圖6所示。由圖6可知,最大組合應(yīng)力為 113 MPa,小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa,受力符合要求。

        連接系 φ820 mm× 10 mm鋼管應(yīng)力分析如圖7所示。由圖7可知,最大組合應(yīng)力為 185 MPa,小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa,受力符合要求。

        鋼管立柱采用在 φ1 400 mm× 20 mm鋼管內(nèi)灌注C50混凝土形成鋼管混凝土構(gòu)件,受力分析如下頁圖8所示。由圖8可知,最大組合應(yīng)力為 21 MPa,小于混凝土容許應(yīng)力 41 MPa,受力符合要求。

        鋼管立柱軸力分析如圖9所示。由圖9可知,最大軸力為 7 202 kN,不考慮鋼管立柱混凝土的作用,鋼管柱可承受荷載為:0.72×140× 86 708/1 000= 8 740 kN,故鋼管柱整體穩(wěn)定性較好。

        3 0#塊支架施工工藝

        0#塊組合式支架根據(jù)施工工藝,可分為以下步驟[8-9]:

        (1)安裝支架預(yù)埋件:在承臺(tái)澆筑前預(yù)埋鋼管樁柱腳6個(gè),柱腳采用鋼板配置錨固筋的方式;墩身施工時(shí),在墩側(cè)面根據(jù)設(shè)計(jì)位置預(yù)埋爬錐組合件,爬錐組合件由爬錐及連接桿組成。

        (2)鋼管立柱接高安裝:在墩身施工完成后,安裝承臺(tái)柱腳連接鋼管立柱,然后進(jìn)行立柱接高,同步安裝鋼管連接系,鋼管樁內(nèi)灌注標(biāo)號(hào)為C50微膨脹混凝土。

        (3)鋼管立柱斜撐安裝:根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,下料加工斜撐構(gòu)件,將鋼管外斜撐和鋼管內(nèi)斜撐安裝在鋼管樁的頂部。

        (4)分配縱梁鋪設(shè):在每側(cè)3根鋼管立樁頂部的縱橋向開設(shè)方孔,用于穿入分配縱梁,然后在縱梁下方焊接支撐鋼板;將外斜撐和內(nèi)斜撐的一頭焊接于縱梁底部,一端焊接在支撐與鋼管立柱上,形成三角支撐體系。

        (5)承重橫梁鋪設(shè):按設(shè)計(jì)位置,在分配縱梁上設(shè)置卸落塊,而后鋪設(shè)6根承重橫梁,接觸位置采用焊接相連。

        (6)托架排架鋪設(shè):在支撐橫梁上方安裝用于分配荷載的順橋向方向擺放的鋼結(jié)構(gòu)排架。鋼結(jié)構(gòu)排架包括中排架和邊排架,其中,中排架布置于支撐橫梁上方以及鋼筋鋼管樁立柱之間;邊排架位于鋼筋鋼管樁立柱正上方,被鋼管柱截為兩段;中排架和邊排架均采用變高排架。

        (7)安裝底模系統(tǒng):在鋼結(jié)構(gòu)排架上方拼接竹膠板并與鋼結(jié)構(gòu)排架固定,充當(dāng)0#塊的底膜。

        各結(jié)構(gòu)之間采用焊接方式,焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。扶墻件鋼管采用爬錐結(jié)構(gòu)與墩身進(jìn)行固定,安裝時(shí)注意平整度控制。

        支架各部件施工完成后,進(jìn)行專項(xiàng)檢查及驗(yàn)收,滿足要求后,分級(jí)進(jìn)行預(yù)壓,以檢驗(yàn)支架結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。

        4 結(jié)語

        六景郁江特大橋0#塊組合式支架施工,利用承臺(tái)預(yù)埋鋼筋,解決占地與支承的不便;采用多支墩的方式進(jìn)行錨固,減少墩身受力,降低支點(diǎn)附近的負(fù)彎矩值,增強(qiáng)穩(wěn)定性。該支架充分利用承臺(tái)尺寸,采用承臺(tái)預(yù)埋鋼筋,設(shè)置多個(gè)臨時(shí)支墩,在支墩基礎(chǔ)上,安裝托架和排架,不涉及墩身鋼筋調(diào)整,結(jié)構(gòu)從上至下清晰明了,又兼具臨時(shí)固結(jié)和支架雙重功能,更方便適用。

        參考文獻(xiàn)

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        收稿日期:2022-10-20

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