自錨式托架在高墩0#塊施工中的應(yīng)用

李 江,韓井東

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

自錨式托架在高墩0#塊施工中的應(yīng)用

李 江,韓井東

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

結(jié)合樂(lè)宜高速公路新民岷江特大橋 0#塊的工程實(shí)踐,闡述了自錨式托架的設(shè)計(jì)及安裝,以及托架的受力分析,并對(duì) 0#塊的施工方案作了介紹。實(shí)踐證明自錨式托架合理可行,可供類似工程借鑒參考。

自錨式托架; 高墩; 0#塊施工; 應(yīng)用

1 工程概況

新民岷江特大橋是樂(lè)山至宜賓高速公路項(xiàng)目上跨越岷江的一座特大型橋梁。大橋全長(zhǎng)1 610m,寬 27.5m,大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為115m+200m+115m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁,單箱單室斷面,引橋?yàn)?40m簡(jiǎn)支 T梁。

主梁0#塊全長(zhǎng)14m,高12.75m,梁底寬7.5m,兩側(cè)翼緣寬3m,箱梁頂面全寬13.50m,橋中線上厚30 cm,邊緣20 cm,兩側(cè)翼緣寬 3m,橋面橫坡 2%;橫隔板設(shè)于墩頂處,厚度250 cm,底部設(shè)200 cm×120 cm進(jìn)人洞。0#塊施工方量為939.3m3,施工過(guò)程中分三次澆筑,施工節(jié)段劃分見(jiàn)圖 1所示。

圖1 0#塊立體圖

0#塊是主梁進(jìn)行懸澆施工的起步節(jié)段,在其上組裝掛籃,分節(jié)段對(duì)稱施工主梁,各節(jié)段主梁標(biāo)高、軸線、施工預(yù)拱度、成橋線形的控制均以此為基準(zhǔn)。0#塊的施工由于主墩高,混凝土方量大,現(xiàn)在常規(guī)的施工方案就是采用牛腿托架法。通過(guò)各種托架方案的比選,本橋采用在墩身上部設(shè)置自錨式托架,在托架上支?，F(xiàn)澆的施工方法。

2 自錨式托架構(gòu)造和特點(diǎn)

2.1 自錨式托架構(gòu)造

自錨式托架由縱、橫分配梁和承力托架組成。每片承力托架通過(guò)墩身預(yù)留孔(下部孔徑:36 cm×42 cm×25m)插入墩身、附著在薄壁墩墩身,上部通過(guò)兩個(gè) 80mm預(yù)留孔安裝 2根直徑 32mm的精軋螺紋鋼筋對(duì)拉錨固于墩身上,承力托架的作用是支撐縱、橫分配梁,把分配梁上的荷載通過(guò)牛腿傳遞到墩身,水平力通過(guò)精軋螺紋鋼筋對(duì)拉克服,承力托架為主要受力構(gòu)件。

在每片薄壁墩身順橋兩側(cè)對(duì)稱布置,每墩共計(jì) 4個(gè),托架由水平桿、錨固座、斜撐、立柱、橫梁組成,水平桿由 2根[20b組合焊接而成,水平桿上焊接有錨固座,斜撐由 2根I36b或 2根I32b焊接而成。斜撐與水平桿、立柱、斜撐與橫梁間的連接,采用焊接連接,見(jiàn)圖 2所示。在三角托架上,布置2 I45b的橫向分配梁,在橫向分配梁上,布置多根I45b縱向分配梁,在縱向分配梁上安裝 0#塊底模,底模采用木方和竹膠板,見(jiàn)圖 2、圖 3所示。

圖2 0#塊托架立面

圖3 0#塊托架平面圖

2.2 自錨式托架的特點(diǎn)

自錨式托架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確,承力托架在工廠或工地放樣后下料焊接,檢查合格后整體空中安裝,操作簡(jiǎn)單,無(wú)需空中切割和焊接,再安裝縱橫向分配梁,其上支模施工 0#塊。根據(jù)受力大小的不同將承力托架分別設(shè)計(jì)為托架 1和托架 2,見(jiàn)圖 4所示。與傳統(tǒng)的落地支架比較,節(jié)省了大量的施工臨時(shí)用材。與常規(guī)的托架相比減少了墩身施工中的預(yù)埋件以及空中焊接切割,施工質(zhì)量更容易保證,安裝也容易,大大減少了時(shí)間和危險(xiǎn)性。

圖4 托架1、2結(jié)構(gòu)

3 托架受力分析

3.1 荷載

0#塊混凝土標(biāo)號(hào)為 C55,分 3次澆筑,混凝土的容重按26 kN/m3計(jì)算,考慮 1.05的漲模系數(shù),第 1次澆筑底板及部分腹板、側(cè)板混凝土,高度4.5m,重10018 kN;第2次澆筑部分的腹板、側(cè)板,高度為4.5m,重7 034 kN;第3次澆筑余下的腹板、側(cè)板及頂板,高度為 4m,重8 415 kN。模板重量按 3.2 kN/m2,施工荷載按 2.5 kN/m2,沖擊荷載4.0 kN/m2,振搗荷載按2.0 kN/m2計(jì)。支架只承受0#塊第1次混凝土澆筑時(shí)底板、側(cè)板以及底模、側(cè)模、型鋼、托架等重量,其橫隔板重量由 2片薄壁墩承擔(dān)。

第 1次混凝土達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行第 2次澆筑,第 2次混凝土重量由第 1次澆筑的混凝土底板承擔(dān)。荷載傳遞過(guò)程:0#塊重量和其施工設(shè)施等荷載,通過(guò)底模傳遞到橫向分配梁,由橫向分配梁再傳遞到縱向分配梁,由縱向分配梁傳遞到承力托架,由承力托架傳遞到墩身。

3.2 托架的受力分析

托架受力分析包括縱、橫分配梁及承力托架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。假定承力托架和墩身固結(jié),建立整體模型計(jì)算托架。承力托架按縱向分配梁最大支反力作用到承力托架驗(yàn)算,計(jì)算結(jié)果各構(gòu)件內(nèi)力、剪力、彎矩及整體穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,根據(jù)最大剪力驗(yàn)算承力托架橫梁及橫梁底部混凝土承壓均滿足要求,見(jiàn)圖 5所示。

圖5 托架支反力

4 托架預(yù)壓

托架在工廠加工后進(jìn)行預(yù)壓,減少空中預(yù)壓工序,托架的預(yù)壓布置見(jiàn)圖 6所示,將 4片托架按照?qǐng)D示位置采用 32精軋螺紋鋼連成整體,由 4臺(tái) 150 t千斤頂實(shí)施對(duì)托架的加載。托架1荷載按1000 kN預(yù)壓檢驗(yàn),托架2荷載按1300 kN預(yù)壓檢驗(yàn),加載按 50%、80%、100%、125%分級(jí)進(jìn)行,每級(jí)持荷時(shí)間為5min,每次反壓過(guò)程中均測(cè)量?jī)赏屑苤g的相對(duì)變形,并將變形之半作為單只托架的變形值,其目的是檢驗(yàn)承力托架的安全性和焊接質(zhì)量。

圖6 托架預(yù)壓布置圖

5 0#塊施工

5.1 托架安裝

根據(jù)托架設(shè)計(jì)標(biāo)高,在墩身施工中,只需預(yù)留孔洞,見(jiàn)圖7。關(guān)鍵要將預(yù)埋的孔洞位置放線標(biāo)識(shí),預(yù)留準(zhǔn)確,上部孔洞采用兩個(gè)直徑 80的鋼管,便于施工。在墩身完成后,安裝承力托架,安裝時(shí)注意下部孔洞混凝土承壓面與承力托架橫梁底部的密貼,可以采用同墩身混凝土同標(biāo)號(hào)砂漿找平,再安裝精扎螺紋鋼筋并張拉,每根張拉力按 10 t控制,安裝縱、橫向分配梁,安裝底模,調(diào)整標(biāo)高。

圖7 預(yù)留孔眼位置圖

5.2 模板

0#塊外模板采用大面積鋼模,分 3次翻模施工。第 1次安裝高度為4.5m,第2次安裝高度4.25m,第3次安裝高度為 4m,翼緣采用新制鋼模。內(nèi)模均采用木模,頂板底模支撐在第二次混凝土預(yù)埋支架上,采用型鋼桁片支架。兩端堵頭模板需按設(shè)計(jì)圖鉆孔,包括外露縱向鋼筋和縱向預(yù)應(yīng)力管道。端模預(yù)應(yīng)力孔道需經(jīng)檢查無(wú)誤后方可安裝。

5.3 鋼筋和預(yù)應(yīng)力

鋼筋的安裝分 3次完成,預(yù)應(yīng)力按分節(jié)依次安裝,其中豎向預(yù)應(yīng)力管道要一次安裝到位,按設(shè)計(jì)位置安裝主橋箱梁縱向預(yù)應(yīng)力管道,豎向和頂板橫向預(yù)應(yīng)力管道。注意事先將管道和鋼筋位置在圖上標(biāo)出,避免相互沖突。注意安裝先后順序,以免造成返工。預(yù)應(yīng)力管道按設(shè)計(jì)要求設(shè)置定位鋼筋,同時(shí)管道內(nèi)應(yīng)在混凝土澆筑之前插入芯棒,防止堵管。

5.4 混凝土

混凝土采用工廠集中拌合,泵送施工,分 3次澆筑。施工中嚴(yán)格按規(guī)范要求,控制混凝土水灰比、坍落度,以及澆筑的分層厚度和澆筑順序。本橋還按設(shè)計(jì)要求在 0#塊 C55混凝土里增加了聚乙烯纖維,提高混凝土的抗裂性,同時(shí)在橫隔板處還設(shè)置了冷卻水管。

5.5 標(biāo)高和墩身位移控制

(1)標(biāo)高控制:安裝底模時(shí),通過(guò)設(shè)置預(yù)拱度的辦法,底板模板頂面標(biāo)高 =設(shè)計(jì)標(biāo)高+預(yù)抬高度。預(yù)抬高度根據(jù)計(jì)算和施工經(jīng)驗(yàn)確定為 20 mm。0#塊完成后,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),標(biāo)高誤差最大為+4mm。

(2)墩身位移控制:由于墩身高,0#塊托架施工荷載對(duì)墩身的不對(duì)稱作用,必然會(huì)使墩頂端向墩內(nèi)側(cè)產(chǎn)生位移,施工控制方法是將縱向分配梁與每片薄墩內(nèi)側(cè)頂限位。

6 結(jié)束語(yǔ)

新民岷江特大橋兩個(gè)主墩共一個(gè) 0#塊的施工托架僅用鋼材 68 t。采用型鋼舊料,可以多次倒用,承力托架多次倒用到引橋蓋梁和系梁的施工中,大大降低了成本,自錨式托架的施工運(yùn)用,較常規(guī)的托架法施工減少了預(yù)埋件的空中焊接。投入施工臨時(shí)鋼材少,施工時(shí)間短,托架受力明確、安全可靠,安裝操作簡(jiǎn)單,而且加工精度要求不是特別高,支架拆除后墩身的預(yù)留空洞處理簡(jiǎn)單,只需用同標(biāo)號(hào)的混凝土填塞即可。實(shí)踐證明,自錨式托架法是高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋0#塊施工的有效方法,施工難度較小,工期和成本都有很大的節(jié)約,可供同類工程施工參考借鑒。

[1] JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S]

U445.469

B

2010-02-03

李江(1980～),男,工學(xué)學(xué)士,工程師;韓井東(1976～),男,工學(xué)學(xué)士,工程師。