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    試論鋼筋混凝土下承式桁架拱橋施工技術(shù)

    2013-05-30 04:52:44李坤靜
    關(guān)鍵詞:配合比

    李坤靜

    【摘 要】本文結(jié)合工程施工實際,分析了鋼筋混凝土下承式桁架拱橋施工中的承載力、拱橋防開裂、預(yù)壓材料選擇等方面問題。

    【關(guān)鍵詞】臨時樁;拱橋開裂;配合比;預(yù)壓材料;拱軸線;濕接頭

    某橋主橋上部結(jié)構(gòu)為下承式預(yù)應(yīng)力混凝土桁架梁,標(biāo)準(zhǔn)跨徑為82米,細(xì)桿軸線為 R=2400米的圓凸曲線,上弦桿軸線拋物線方程:y=0.8x-0.01x2,計算矢跨比1/5,上弦桿高度為100cm,寬為160cm,下弦桿跨中高度為220cm,寬為140cm;下弦桿支點處高度為240cm,寬為160cm;吊桿采用每節(jié)點兩根,每根截面為80*25cm預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

    1.臨時樁基

    在施工過程中,首先解決的便是承載的問題。經(jīng)過仔細(xì)研究及計算,決定采用Φ1.5m鉆孔灌注樁的形式進(jìn)行承載。根據(jù)地質(zhì)報告,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,經(jīng)過詳細(xì)計算,并采用MIDS 進(jìn)行驗算,得出每根臨時樁的承載力,再由此計算出樁長,詳細(xì)計算如下:該臨時樁為摩擦樁,根據(jù)支座反力及地質(zhì)情況,可使用下列公式進(jìn)行計算臨時樁樁長:單樁軸向受壓容許承載力計算,根據(jù)公式

    [P]=1/2(UΣliτi)+λm0A{[σ0]+K2γ2(h-3)}

    式中:[P]—單樁軸向受壓容許承載力(KN);U—樁的周長(m);li—承臺底面或局部沖刷線以下各土層的厚度(m),陸域從天然地表起算;τi—與li對應(yīng)的各土層與樁壁的極限摩阻力(KPa),按各橋建議設(shè)計值采用;A—樁底橫截面面積(m2);[σ0]—樁尖處土的容許承載力(KPa),按各橋建議設(shè)計值采用;h—樁尖的埋置深度(m),由一般沖刷線起算,當(dāng)h>40m時,按40m計算;m0—清底系數(shù);λ—修正系數(shù);K2—地基土容許承載力隨深度的修正系數(shù),據(jù)樁尖處持力層土類而定;γ2—樁尖以上土的容重(KN/m3),當(dāng)樁尖持力層為砂土、碎石土?xí)r,取浮容重(γ2為不同土層的厚度加權(quán)平均值)。當(dāng)樁尖持力層為基巖時,應(yīng)一律采用飽和容重。

    由樁基承載力不同可分兩種情況,即有兩種樁長,具體如下:

    (1)當(dāng)承載力小于1000KN時,按1000KN考慮,即有:

    a.樁尖處為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,故[σ0]=100KPa;樁底設(shè)計標(biāo)高為-19.5m;m0=0.8;λ=0.7;K2=1.5;γ2=18.55908kN/m3。

    b.樁直徑為1.5m,故樁周長U=4.712m,樁面積A=1.767m2。

    c. 根據(jù)上表樁周土極限摩阻力及各地層厚度數(shù)值計算得:Σliτi=475.8

    故:[P]=1/2(UΣliτi)+λm0A{[σ0]+K2γ2(h-3)}

    =0.5*4.712*475.8+0.7*0.8*1.767*(100+1.5*18.55908*14.3)

    =1683.92>1382KN

    故滿足設(shè)計要求。

    (2)當(dāng)承載力小于2000KN 時,按2000KN考慮,即有:

    同理可計算出樁底標(biāo)高為-34.6m時的臨時樁的容許承載力:

    1)樁尖處為粉質(zhì)粘土,故[σ0]=95KPa;樁底設(shè)計標(biāo)高為-34.6m;

    m0=1.0;λ=0.7;K2=1.5;γ2=18.65842kN/m3。

    2)樁直徑為1.5m,故樁周長U=4.712m,樁面積A=1.767m2。

    3)根據(jù)下表樁周土極限摩阻力及各地層厚度數(shù)值計算得:Σliτi=870.6958

    故:[P]=1/2(UΣliτi)+λm0A{[σ0]+K2γ2(h-3)}

    =0.5*4.712*870.6958+0.7*0.8*1.767*(95+1.5*18.65842*29.4)

    =3076.64>2910KN

    故滿足設(shè)計要求。

    2.預(yù)壓材料的選擇

    支架搭設(shè)完畢,根據(jù)設(shè)計上要求全橋預(yù)壓,故在選擇預(yù)壓材料上,考慮了采用水箱、砂袋、鋼筋等預(yù)壓。由于桁架片比較窄,支架水箱試壓考慮到搭設(shè)過程中不方便,而且因為要求超壓,水箱高度將會達(dá)10米左右,迎風(fēng)面積過大,對全橋穩(wěn)定性有太大影響,所以不適合本橋試壓;采用砂袋預(yù)壓,要進(jìn)行125%的重量,將會達(dá)1300t,而每袋砂按30kg來計算的話,光單側(cè)預(yù)壓也將會裝43333袋,由此可以看出材料用量太大,占用施工場地,而且從人工上講,不經(jīng)濟,故也不使用;采用鋼筋預(yù)壓,材料就地取用,堆載重量按160KN/m來計算,鋼筋高度只有1.6米左右,可以節(jié)省開支,而且吊裝也比較方便。根據(jù)經(jīng)濟合理安全各方面比較,采用鋼筋進(jìn)行預(yù)壓。

    3.拱軸線的控制

    拱軸線的形狀直接影響主拱截面內(nèi)力分布與大小,控制拱軸線,也就是盡可能降低由于荷載產(chǎn)生的彎矩值。最理想的拱軸線是與拱上各種荷載的壓力線相吻合,這時主拱截面上只有軸向壓力,而無彎矩及剪力作用,應(yīng)力均勻,能充分利用材料強度和圬工材料的良好抗壓性能,這就是合理的拱軸線,但事實上不可能獲得這樣的拱軸線,因為主拱受到恒載、活載、溫度變化和材料收縮等作用,當(dāng)恒載壓力線與拱軸線吻合時,在活載作用下其壓力線與拱軸線就不再吻合了,又因為相應(yīng)于活載的各種不同布置,壓力線也是不相同的。

    4.混凝土防開裂

    在拱橋施工中,預(yù)防混凝土開裂主要考慮三個方面:

    首先,要對混凝土配合比進(jìn)行嚴(yán)格計算,混凝土要和易性好(泌水性小、流動性好);硬化后孔隙率低,滲透性??;具有一定的膨脹性,確保孔道填充密實;較高的抗壓強度和粘接強度。為了防止混凝土在灌注過程中產(chǎn)生析水以及硬化后開裂,并保證其在模板中的流動性,同時使砼在凝固后密實,可摻加少量的減水劑和膨脹劑。經(jīng)過多年經(jīng)驗及試驗室多次試驗,開豐橋主體將采用如下配合比進(jìn)行操作:

    4.1材料技術(shù)指標(biāo)

    水泥:海螺 P.042.5水泥,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量146ml;3天抗折強度5.5MPa,抗 壓 強 度32.3MPa,28天抗折強度8.8MPa;抗壓強度51.0MPa;砂子:閩江河砂,細(xì)度模數(shù)2.7,含泥量0.2%;碎石:余姚5-25mm,采用大小兩種碎石按照6:4摻配,含泥量0.4%,壓碎值8.9%,針片狀10.0%;粉煤灰:鎮(zhèn)海電廠II級灰;減水劑:鐵科院“鐵科”復(fù)合外加劑;膨脹劑:安徽滁州華力建材化工有限公司“PYC-II”。

    4.2混凝土配合比

    水泥:砂子:石子:粉煤灰:外加劑:膨脹劑:水=1:1.753:2.230:0.116:0.076:0.093:0.407每方混凝土材料用量(kg/m3):水泥-430;砂子-754;石子-959;粉煤灰-50;外加劑-32.5;膨脹劑-40;水-175。

    4.3拌合物性能試驗

    (1)塌落度及塌落度經(jīng)時損失:

    初始塌落度:230mm;1 小時后:220mm;2小時后:205mm;3小時后:195mm。

    (2)混凝土初終凝時間:初凝9小時35分;終凝時間12小時20分。

    4.4混凝土灌注的注意事項

    (1)灌注時間盡可能縮短,如有可能控制在4小時內(nèi)。

    (2)混凝土要保證充分?jǐn)嚢瑁话銘?yīng)控制在兩分鐘左右。

    (3)減水劑和膨脹劑均為粉劑,需要安排人員人工投放,但一定要保證計量精確。也可事先分好小包裝備用。

    (4)混凝土在運輸過程中不得私自加水,如果出現(xiàn)混凝土坍損大的情況,可采用二次加水?dāng)嚢璧霓k法,即在攪拌站并不把水和外加劑一次加夠,而留部分水和外加劑于現(xiàn)場,加在攪拌車內(nèi)的辦法。 [科]

    【參考文獻(xiàn)】

    [1]鄧小忠.鋼筋混凝土桁架拱橋主拱圈鋼筋的布置[J].中小企業(yè)管理與科技(上旬刊), 2010,(10).

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