高支模大跨度现浇砼箱梁技术在某工程的应用分析

　　摘要：本文笔者以某工程为例并结合自己多年的工作经验，重点阐述了钢管排架、贝雷架和满堂门式架支撑体系、混凝土工程以及挠度与裂缝的控制。
　　根据笔者实践工程实际情况，
　　关键词：现浇T构梁施工，支撑体系，混凝土工程
　　1工程概况
　　某三期工程第B3标段，主线长约1.716km。其中主线桥18号墩～21号墩，采用T构带简支挂梁的结构形式，总跨度为71m，其中挂梁为30m。18～19#、20～21#分别为47和42m现浇预应力砼变截面箱梁。桥面宽13米，箱梁底宽9米，箱梁底板按抛物线设置，梁高从3.6米变到1.8米，箱梁底板厚度从1米变到0.3米，箱梁腹板厚度从1米变到0.35米。该梁支模架的搭设高度达12m，且其跨度、截面均较大。支顶架支撑体系设计是本项目施工的关键。
　　2模板支撑系统
　　2.1支撑系统
　　该T构梁属于高支模大跨度的预应力混凝土结构，支顶架施工是关键。通过几个方案的比较，综合考虑项目施工时间、经济效益和支架的安全性，确定本标段支顶架采用满堂钢管+贝雷架和满堂门式架两种支顶方式。详见附图：
　　2.1.1、工艺流程
　　测量放线→支架地基处理→支架基础施工→支架安装→设置安全防护措施→支顶架三级验收→下一道工序施工
　　2.1.2、满堂钢管和满堂门式架的搭设
　　⑴平整场地后必须经测量人员放线定出边线、不同立杆跨距分界线、抄平标高等，方可进行支顶架的搭设，以保证脚手架的布设符合施工方案的要求。
　　⑵按图中尺寸放出各行钢管和门架的位置，钢管或门架下安装底托并垫10x10木枋，以扩大接触面积。木方长度最短不少于3跨。
　　⑶严格按《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》和《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》进行施工，并按施工图要求布设纵向剪刀撑、横向剪刀撑、水平剪刀撑及其他加固件。
　　⑷门架顶设纵横三层10×10木枋，纵向两层木枋随门架顶托，横向一层木枋间距@30cm，木方上设1.8cm厚酚醛底模板。腹板模板采用斜撑和拉杆固定。
　　⑸支顶架搭设完毕后，必须对地基及支架进行堆载预压，以消除支架的弹性变形和地基沉降。并对应腹板位置每5m设一对观测点，跟踪沉降情况。
　　2.1.3、贝雷架的搭设
　　⑴搭设应由下而上，先放出基座的位置，支墩的贝雷架每搭一层，应抄平一次，调整至水平后，再往上搭设，支墩的纵横轴线偏差应再允许的误差范围内。层间的间隙应用钢或硬木楔块塞紧。
　　⑵贝雷梁的连接螺栓用专用扳手旋紧。整条拼装好的贝雷梁用吊机就位，起点必须采用双吊点。
　　⑶贝雷纵肋宜再现场的地面上串联拼装，整体竖向起吊就位。就位后的贝雷纵肋必须采用可靠措施立即固定，以防坠落及移位。
　　2.1.4、支顶架验收
　　支顶架搭设好后，对支架的平面位置、顶部标高、节点联系及纵、横向稳定性进行全部检查，检查合格后，方可进行下一工序施工。混凝土浇注前应对支顶架进行三级验收。
　　2.1.5支顶架安全受力计算要点
　　本工程钢管支顶架采用三种间距布置,分别是梁腹板变高段及梁端头实心位置40x40cm,梁腹板等高段40x80cm，梁底板位置为80x80cm，其中19#轴位置梁高为3.6m，因此该处是所有钢管支顶的最不利位置，故只需对该处的支顶架进行验算即可，同时由于19#~20#轴的T构采用贝雷架和满堂门式架形式，需要进行验算。支顶架验算主要分为以下四方面计算要点（详细计算内容可参考已批准的支顶架方案）。
　　(一) 基本资料选用
　　本工程项目涉及受力计算材料有四种，其基本计算资料选用如下：
　　（1）、木材弹性模量E=9×103Mpa，[σ]=12MPa，[τ]=1.9Mpa，[f/l]=1/400。
　　（2）、A3钢弹性模量E=2.1×105Mpa、[σ]＝145Mpa、[τ]＝85Mpa、[f/l]＝1/400。
　　（3）、φ48×3.5（外径×壁厚）钢管A=489mm2，i=15.8mm，抗压强度设计值[σ]=205N/mm2。
　　（4）、贝雷桁架：弦杆弯矩[M]=78.82tm，弦杆剪力[T]=24.52t，竖杆轴力[f]=16.4t/杆（每片65.6t），销钉剪力[τ]=50t/颗。
　　(二) 计算荷载
　　支顶架计算荷载包括四个方面：
　　（1） 模板和支架自重：
　　（2） 砼重力：
　　（3） 施工人、机、料荷载：
　　（4） 振捣砼对水平模板的施工荷载：
　　（5） 各种材料自重：
　　(三) 支顶架支撑系统的受力验算
　　根据支顶架设计方案支撑系统的布置，本高支模支撑系统包括以下部位的强度、刚度受力验算：
　　（1） 第一层木枋（＠20cm，第二层木枋的间距为40cm）
　　（2） 第二层木枋（＠40cm,第三层木枋间距为40cm）
　　（3） 第三层木枋（@40cm），木枋下钢管的间距为40cm×40cm
　　（4） φ48钢管(@40cm×40cm)，钢管步距为1.2m，立杆纵距和横距均为0.4m；
　　（5） 地基承载力，地面采用满铺木板，每根立柱传递给地面面积S＝0.4×0.4＝0.16m2
　　允许地基承载力：N/S＝19.786/0.16＝123.7KN/m2=0.1237Mpa
　　（6）贝雷架上的门式架，门式架根据设计方案布置，按《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》中门架稳定性计算公式验算门架满足稳定性是否满足要求
　　（7） 贝雷架上的横向工字钢：横向工字钢可看成简支梁，工字钢上的力简化为均布力，则以单跨简支梁进行工工字钢强度、刚度验算。
　　（8）纵、横向贝雷架验算
　　对于纵向贝雷架来说，受力最不利的位置在T构下牛腿的悬挑，因此保证该位置受力要求即可。由于纵向贝雷架与横向贝雷架要用钢筋烧焊箍死，因此该受力体系可近似看成一端固定一端悬挑的形式。纵向受力验算包括强度、刚度、销钉剪力。横向贝雷架受纵向贝雷架传递下来的力，因此需要验算弦杆所受剪力及竖杆轴力。
　　2.2模板工程
　　本工程大跨梁模板设计按底模与侧模分别考虑，模板材料采用1.8cm厚胶合板。由于梁最高达3.6m，梁侧模需根据浇筑}昆凝土的侧压力及振捣中产生的荷载验算侧模胶合板、内楞、外楞的承载力、刚度以及对拉螺栓的间距和规格；
　　本工程侧模板采用d14mm对拉螺杆固定，对拉螺杆的间距为60cm，此外在侧模板的底部增加1~2道斜撑，斜撑采用8~10cm的圆木或直径为48mm的钢管，斜撑的角度为40~60度，在箱梁中腹板之间采用钢管或圆木对顶，间距是1m左右，通过以上几点，可以满足施工要求。设计底模时，根据底模胶合板、格栅方木的承载力及刚度确定搁栅方木的间距，本工程格栅方支撑木间距为20cm,受力验算包括强度和刚度验算。
　　3混凝土工程
　　3.l混凝土材料要求
　　该工程采用的商品混凝土，碎石选用1cm～3cm粒径，坍落度严格控制在10cm～14cm，要求具有良好的和易性，以确保能够通过大梁密集的钢筋，流淌充实大梁的任一部位，且不发生离析现象，其初凝时间控制在7h左右。
　　3.2混凝土浇筑施工
　　该工程两个支墩之间箱梁跨度为47m，T构悬臂梁长17m，现浇预应力砼54Om3。梁体砼采用砼输送泵车进行浇注，分二次浇注，第一次浇注底板和腹板砼，分界线设在预应力张拉槽底处，待砼强度达到2.5Mpa以上，即支立箱室顶模板，绑扎顶板钢筋，第二次浇注顶板上砼。箱梁浇注时，纵向浇注由低到高，即由19#墩开始分别向两侧浇注，考虑牛脚位置的安全及防止砼开裂，砼浇注至贝雷架悬臂的根部再由牛脚向内浇注，合拢点为贝雷架的根部。横向浇注可先底板后腹板，最后顶板和翼板，浇注底板和腹板时必须注意对称均匀，浇筑顶板和翼板时砼的结合点在预应力张拉槽底处。施工时严格控制上下层混凝土衔接的时间，并特别注意对梁体钢筋稠密区的振捣，做到既不欠振也不过振。
　　3.3混凝土养护
　　箱梁顶面采用麻袋覆盖并浇水养护；箱梁侧面及底面采用延迟拆模的方法。框架梁模板支撑时接头处用胶带贴严，密封性能较好，这样既能防止混凝土内的自由水分蒸发，又起到一定的保温效果，防止大梁因收缩而产生的裂缝。
　　4挠度与裂缝控制
　　对于超大跨度的预应力混凝土结构梁来说，要保证其功能及外观要求，对其挠度和裂缝的控制是设计及施工的关键所在。
　　我们知道，梁的跨中最大挠度是由与荷载形式、支承条件有关的荷载效应系数、跨中最大弯矩、截面抗弯刚度几个值决定的。在梁的截面、材料、跨度及上部荷载等结构特征给定的情况下，起拱从一定意义上改变了支承条件，是减小挠度最行之有效的方法，它不但能抵消梁的下挠产生的视觉效果影响，而且它使作用在梁上的一部分竖向荷载转化为水平力传给支座，在梁的横截面间形成轴向压力，从一定程度上防止了梁的裂缝的产生。按照规范，一般大跨梁施工时的起拱值为1/1000，我们按47m跨度的3／1000(即4.7cm)进行起拱支模。
　　施工中，对钢筋混凝土构件裂缝的控制主要有3个方面：一是对钢筋保护层的控制；二是对混凝土的控制；三是对混凝土构件的养护。本工程中，对钢筋保护层我们主要狠抓箍筋尺寸精确度及绑扎质量，并使用塑料垫块加以控制；而对于混凝土的控制，我们采取了控制坍落度、降低水灰比、降低混凝土人模温度和延迟拆模保温及密闭混凝土内自由水分的方法，并指定专人浇水养护。通过以上措施，有效地防止了大梁混凝土收缩裂缝及温度裂缝的产生。
　　5小结
　　本次高支模大跨度梁施工采用钢管排架、贝雷架和满堂门式架两种支模方式，其支顶架施工具有装拆简单，施工方便的特点，同时支顶架受力验算除具有足够的强度、刚度和稳定性外，仍有较高的安全储备。现浇变截面箱梁、T构梁大体积砼的施工具有机械化连续作业，施工时特别注意砼的浇注顺序，做好挠度与裂缝的控制，保证砼结构的质量。
　　参考文献
　　[1]佚名．建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ13O一2001)[S]北京：中国建筑工业出版社，2001．
　　[2]佚名建筑施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003．

《高支模大跨度现浇砼箱梁技术在某工程的应用分析》

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