现浇支架施工技术在高墩立交桥中的应用研究

　　摘要:随着国明经济的快速发展,交通运输已成为我国国民经济现代化的重要支柱行业,城市高架道路越建越多,建高架采用搭设满堂支架现浇箱梁的就越来越多。选取合理的支架结构和合理的支架安装及拆卸方式,保证施工安全和施工质量。
　　关键词:立交桥；现浇支架;施工技术；检算;应用
　　1引言
　　某城市立交桥工程中4#-7#段设计为支架现浇的预应力混凝土连续箱型结构,跨度为3×51m,箱梁分为左右两幅,每幅桥面宽17.6m,梁高2.5m。其中4#-5#跨支架高度在40m～64m之间,施工期间为枯水期,施工不受洪水影响。地层的分布情况为:覆盖层、砂卵石、泥岩,覆盖层为松散土层,厚度3m～5m。
　　4A-5A跨标准横截面面积为12.63m2,从梁端2m处,肋板加宽。从加宽段到标准段的过渡段长度为6.0m,横截面面积为18.55m2,跨中设计0.5m厚的横隔板。
　　2支架设计
　　2.1支架结构形式的确定
　　本立交其它箱梁均采用碗扣支架,但4#-5#跨平均高度达52m,若采用满堂支架施工方案,需要2200余吨碗扣支架,材料组织困难,同时由于河滩覆盖层承载力低,且呈35O左右斜坡,需要全部换填,并进行硬化形成台阶状,工程量大。经过反复比选,综合考虑成本、工期、承载安全系数、抗水平推力、材料来源难易等诸多因素,确定采用万能杆件支墩+贝雷片纵梁+碗扣支架的施工方案。支架立面布置如图1所示。
　　
　　图1支架立面布置图（单位：m）
　　2.2支墩布置
　　支墩采用M型万能杆件支墩,根据其承受荷载的大小,1#、4#支墩采用2×(2×3)×4└120×120×10截面,2#、3#支墩采用2×(2×4)×4└120×120×10截面。为确保支墩的稳定性,每个支墩设一道横向系梁,两道纵向系梁。2#、3#支墩立面见图2。
　　
　　图22#、3#支墩立面图
　　支墩横梁与墩柱采用N45、N46大节点板过渡;支墩的杆件布置根据计算确定,以2#、3#支墩为例:支墩横梁立杆采用4N4,立面斜杆均采用4N3,上层弦杆均采用4N1,下4层弦杆均采用2N1,水平横撑采用2N4,水平和立面斜撑采用2N5;墩柱立杆采用4N1;水平横撑采用2N4;斜撑采用2N5;底部采用N7和承台预埋钢板焊接相连。
　　支墩顶每个万能杆件节点处设50A工字钢纵、横向分配梁,纵向工字钢直接搁置在节点处的弦杆上。2#、3#支墩顶压力较大,纵横向分配梁均设2根50A工字钢,1#、4#支墩顶设1根50A工字钢纵横向分配梁。纵横向工字钢在接触面采用焊接固定。纵横向工字钢分配梁在上下支点处设加劲肋,采用10mm钢板。1#、4#支墩采用锲形木与4#、5#桥墩顶紧,以承受混凝土浇筑时产生的水平推力。
　　2.3纵梁
　　纵梁采用321公路贝雷钢桥桁片,单幅箱梁下的横向布置共21片,布置的间距根据箱梁横截面重量分布确定,分为0.45m、0.9m、1.5m,以确保各片贝雷梁均匀受力(如图3所示)。为确保贝雷梁的稳定性,每3m设一道垂直横向支撑。贝雷片顶设置横向枕木,间距为1.2m。
　　2.4碗扣支架
　　为方便卸载和调节底模标高,在贝雷梁顶设一层2.5m～3m高的碗扣支架,碗扣支架设上托撑,在上托撑上铺设纵横分配梁和胶合竹模板形成箱梁底模。碗扣立杆纵向间距均为1.2m,横向间距在箱梁肋板处为0.6m,在底板下为0.9m,在翼缘板下为1.2m,如图3所示。
　　
　　图3贝雷梁和碗扣支架布置图
　　2.5支墩基础
　　1#、4#支墩基础直接设在4#和5#承台上。2#、3#支墩采用桩基础,每个支墩设2根直径为1.5m的挖孔灌注桩,承台的几何尺寸为2.6m×6.6m×2.0m,桩基基底的承载力不小于3Mpa,且嵌入中风化层岩层的深度不小于3m。承台上设预埋钢板与万能杆件立柱的N7号杆件焊接,预埋钢板下设钢筋网片以满足局部承压需要。
　　3主要结构检算
　　3.1贝雷梁计算
　　假设箱梁混凝土荷载经横向分配梁(包括第一次浇筑成型后箱梁自身的刚度)传递,使横向的每片贝雷梁均匀受力。按照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000),贝雷片支架设计荷载包括:箱梁混凝土的重力、贝雷梁以上所有支架和模板系统自重、施工荷载,经计算汇总,作用在每片贝雷梁上的荷载为:
　　45m范围内匀布置荷载:q1=21.1kN/m;
　　端头6m范围内为渐变荷载:q2=29.6kN/m～21.2kN/m
　　跨中横隔板集中荷载:Q=11.13kN。
　　将万能杆件支墩总的截面积(刚度)按贝雷架的总片数进行平均分配,建立平面桁架
　　受力模型,采用结构分析程序SAP2000进行计算。
　　2#支墩顶贝雷架的受力最大,其计算结果如图4所示。
　　
　　图42#支墩顶贝雷梁轴力图
　　F上弦杆=351.4kN<[560kN],满足要求。
　　F斜杆=141.7kN<[171.5kN],满足要求。
　　F竖杆=359.6kN<2×[210kN]=420kN,满足要求。
　　挠度计算结果如下:
　　f1#墩顶=2.7cm;f1跨中=4.6cm;f2#墩顶=2.2cm;f2跨中=2.9cm;
　　f3#墩顶=1.8cm;f3跨中=3.8cm;f4#墩顶=1.5cm
　　最大挠度:fmax=4.6cm<[L/400]=11.25cm,满足要求。
　　贝雷片作用于支墩顶的压力为:
　　1#支墩:F1=155.0kN;2#支墩:F2=359.0kN;3#支墩:F3=359.0kN;4#支墩:F4=155.0kN。
　　3.2支墩承载力计算
　　将支墩简化成平面桁架进行计算,贝雷梁荷载经纵横工字钢分配梁传递,作用于支墩顶的每个节点上,以2#支墩为例,分析支墩的受力。
　　分析结果为,在支墩的墩梁结合处各杆件的受力最大。
　　F4N1=738.1kN<min([1330kN],[1350kN])(取杆件承载力和端联结力的较小者),满足要求。
　　F4N3=433.9kN<min([775kN],[756kN]),满足要求。
　　F4N4=529.2kN<min([595kN],[426kN]),端联结力不足,对于螺栓连接力不足的杆件,将其和节点板焊接,要求单根杆件的焊缝长度为0.2m,hf=1.0cm。
　　3.3支墩稳定性计算
　　支墩稳定采用Midas/Civi16.71软件分析:1#、4#支墩的一阶失稳临界荷载系数为19.8,2#、3#支墩的一阶失稳临界荷载系数为9.91。
　　4施工工艺
　　4.1安装
　　万能杆件支墩采用塔吊辅助安装,塔吊设在5#墩中线处。贝雷梁在5#-6#跨的满堂支架上拼装,再采用卷扬机拖拉法架设,拖拉采用专用的摇滚和平滚。拖拉时每5片一组,拖拉到位后,再用支撑架将每组进行横向连接。
　　4.2支墩预压
　　由于支墩最高达54m,节点很多,为消除万能杆件支墩的非弹性变形,测量弹性变形值,以复核理论计算结果,确定箱梁底模预拱度值,需对支墩进行预压。采用在支墩的承台内预埋精扎螺纹钢,利用连接器接长到支墩的顶面,用穿心式千斤顶对精扎螺纹钢施加拉力达到对支墩进行预压(见图7)的目的。预压沉降观测数据见表1。
　　
　　图51#支墩顶压示意图
　　
　　表1预压沉降观测数据
　　1#、4#支墩设2×5根32mm精轧螺纹钢,2#、3#支墩设2×10根32mm精轧螺纹钢,精轧螺纹钢采用配套的连接器接长。精轧螺纹钢的屈服强度>930Mpa,抗拉强度>1080Mpa。承台内的预埋深度为1.0m。
　　根据每个千斤顶的张拉力计算出的每个支墩所受的压力确定,进行分级张拉,并进行沉降观测,实测结果表明:弹性变形的结果与计算吻合,非弹性实测值的离散性较大。
　　4.3支架拆除
　　箱梁预应力张拉压浆完成后,方可拆除支架系统,拆除碗扣支架时,要先卸中间,再分别逐渐向两头推进,贝雷梁横移到两幅箱梁的空隙处,用汽车吊起吊至桥面拆除。万能杆件支墩采用1t小扒杆起吊,从上至下逐段拆除。
　　5施工效果评述
　　现浇施工是一种较为普遍的施工方法,其支架结构形式十分丰富,施工时一定要因地制宜,严格筛选,选取合理的支架结构和合理的支架安装及拆卸方式,保证施工安全和施工质量,通过对上述因素的综合考虑,本工程4#-5#现浇箱梁取得了良好的施工效果。

《现浇支架施工技术在高墩立交桥中的应用研究》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 现浇支架施工技术在高墩立交桥中的应用研究

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-14145