高墩連續(xù)梁大尺寸0號(hào)段支撐體系設(shè)計(jì)與施工

廖柳紅

摘要：罐子溝大橋上構(gòu)為大跨度、高墩剛構(gòu)連續(xù)箱梁，采用掛籃懸澆法施工。該連續(xù)梁0號(hào)段具有離地遠(yuǎn)及大體積等特點(diǎn)，故對(duì)模板支撐系統(tǒng)的承載能力及安全穩(wěn)定性要求很高，施工難度大。本項(xiàng)目施工時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)的托架式支架方案進(jìn)行改進(jìn)及創(chuàng)新，確保了0號(hào)段現(xiàn)澆時(shí)的支撐體系滿足承載能力和安全穩(wěn)定性。為此類連續(xù)梁0號(hào)段現(xiàn)澆的支架方案帶來(lái)一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

Abstract： The Guanzigou bridge is constructed as a long-span， high-span rigid frame continuous box girder， which is constructed by hanging basket suspension method. The continuous beam No.0 section has the characteristics of being far away from the ground and large volume， so the bearing capacity and safety stability of the formwork support system are very high， and the construction is difficult. During the construction of the project， the traditional bracket-type bracket scheme is improved and innovated to ensure that the support system of No.0 section cast-in-place meets the bearing capacity and safety stability， which brings certain reference and guiding significance for this type of continuous beam No.0 section cast-in-place bracket scheme.

關(guān)鍵詞：剛構(gòu)連續(xù)梁;0號(hào)段現(xiàn)澆;支撐系統(tǒng);方案設(shè)計(jì);施工要點(diǎn)

Key words： rigid frame continuous beam;No.0 section cast-in-place;support system;scheme design;key construction points

中圖分類號(hào)：U448.21+5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）16-0118-04

0? 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鐵路、公路、市政等交通項(xiàng)目的橋梁規(guī)模及功能都在快速的發(fā)展及進(jìn)步中，伴隨的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高，同時(shí)為了盡量降低橋梁對(duì)地面其它建筑的影響，及適應(yīng)地表復(fù)雜地貌、河域或跨越障礙物，橋梁工程更多采用大跨度的連續(xù)梁。故連續(xù)梁的跨度及主墩高度日趨向更大、更高方向發(fā)展，而作為連續(xù)梁基礎(chǔ)梁段的0號(hào)段的尺寸及圬工量也是成倍增加，則0號(hào)段現(xiàn)澆施工時(shí)對(duì)支架承受巨大荷載的能力及安全穩(wěn)定性提出了更高的要求，傳統(tǒng)技術(shù)下的支架方案難以滿足需要。需對(duì)傳統(tǒng)的支架方案提出改進(jìn)和創(chuàng)新，以在確保承載能力、安全穩(wěn)定性及工期的同時(shí)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1? 工程概況

內(nèi)蒙古青春塔煤礦鐵路專用線罐子溝大橋位于準(zhǔn)格爾旗魏家峁村，跨越深度45m河谷，共11個(gè)墩臺(tái)，孔跨布置：1×24mT梁+1×32m+（72+128+72）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+3×32mT梁+2×24mT梁，全長(zhǎng)489.66m。

連續(xù)剛構(gòu)0號(hào)段設(shè)置在3號(hào)、4號(hào)墩上，3號(hào)空心墩高度為30m，4號(hào)空心墩高度為37m。梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，全長(zhǎng)273.4m;主墩處梁高8.8m，0號(hào)段長(zhǎng)度為12m。箱梁頂板寬8.5m，箱寬6.1m，主墩附近處頂板厚度為55cm;等高梁段底板厚度為50cm，其他梁段底板厚度為從50cm至90cm間漸變;等高梁段的腹板厚度為40cm，其他梁段腹板厚度為從40cm至70cm間按折線漸變。

0號(hào)段在墩頂位置現(xiàn)澆;中跨合攏段采用節(jié)段施工的掛籃作模板支撐進(jìn)行合攏。架設(shè)型鋼支撐進(jìn)行邊跨合攏。中間節(jié)段采用掛籃懸澆。

2? 連續(xù)梁0號(hào)段支撐方案比選及優(yōu)化

2.1 支撐方案的選擇

本項(xiàng)目主墩墩柱較高，0號(hào)段現(xiàn)澆施工采用落地支架法顯然不可取的，所以擬采用在墩頂設(shè)置托架的支撐方案。

2.2 對(duì)托架方案的創(chuàng)新及改進(jìn)

傳統(tǒng)托架方案主要是在墩頂周邊預(yù)埋型鋼構(gòu)件，等拆模后將構(gòu)件與預(yù)埋件通過(guò)焊接連接形成支撐模板的托架。由于本項(xiàng)目0號(hào)段相對(duì)以往連續(xù)梁0號(hào)段而言，其外形尺寸大、混凝土數(shù)量多、懸臂長(zhǎng)。為滿足承載能力，需采用更大型號(hào)的型鋼進(jìn)行托架制作，則材料耗用量非常大，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)焊接工程量也相應(yīng)大幅增加。因現(xiàn)場(chǎng)高空焊接的施工技術(shù)及質(zhì)量控制難度大，托架的安全穩(wěn)定性難以保障[1]。故本項(xiàng)目施工時(shí)，需對(duì)托架的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化，以達(dá)到安全、高效、經(jīng)濟(jì)的目的。本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)多次探索研究，主要進(jìn)行了如下創(chuàng)新。

①將桿件間焊接連接改變?yōu)椴邃N連接。傳統(tǒng)的墩頂托架的各種型鋼桿、構(gòu)件基本采取現(xiàn)場(chǎng)焊接聯(lián)接的施工工藝，但高空進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)焊接施工時(shí)，不僅施工難度大，且技術(shù)及質(zhì)量控制難度大，易出現(xiàn)安全隱患。為了減少安全隱患，需盡量減少現(xiàn)場(chǎng)焊接的工作量。本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)研究及適用性評(píng)估，提出將托架分解成預(yù)埋件、上平梁及斜撐等3個(gè)主要構(gòu)件，各構(gòu)件間設(shè)置插銷孔，通過(guò)插銷連接各桿件。各主要構(gòu)件的加工、焊接及質(zhì)量檢測(cè)均在加工廠內(nèi)進(jìn)行，能夠確保焊接施工質(zhì)量。此項(xiàng)改進(jìn)，不僅充分確保了構(gòu)件加工及焊接的質(zhì)量，且施工現(xiàn)場(chǎng)施工組拼簡(jiǎn)便、快速，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

②設(shè)置通長(zhǎng)的大于?25的鋼筋將橋墩兩側(cè)的托架預(yù)埋件聯(lián)結(jié)成整體，通長(zhǎng)鋼筋不僅增強(qiáng)了墩身預(yù)埋件的錨固性能，且通長(zhǎng)筋起到拉桿的作用，承受兩側(cè)預(yù)埋件的相反方向的拉壓應(yīng)力，減少了預(yù)埋件周邊墩身混凝土承受的拉壓應(yīng)力值，使得托架結(jié)構(gòu)承載更為合理，確保了托架及墩體的結(jié)構(gòu)安全。

3? 托架設(shè)計(jì)

3.1 托架總體布置方案

0號(hào)段縱橋向托架承載主體為4個(gè)牛腿組成，牛腿由預(yù)埋件、上平梁及鋼管斜撐構(gòu)成。平梁為2I40b工字鋼，斜撐為Φ300圓鋼管。在3號(hào)和4號(hào)主墩施工至墩頂前，沿空心墩頂端在縱橋向方向兩側(cè)埋設(shè)預(yù)埋件，拆模后將廠制的上平梁、斜撐安裝后形成縱向施工托架，主要承受0號(hào)段懸壁部分混凝土的重量（約162t）、支架模板重量及人員機(jī)具重量（約43t）。沿空心墩頂橫橋向上層兩側(cè)各預(yù)埋I28a工字鋼3根（單根長(zhǎng)3.0m，埋入混凝土深度為1.0m）。下層兩側(cè)各預(yù)埋I15a工字鋼3根（單根長(zhǎng)1.2m，埋入混凝土深度為1.0m），兩層工字鋼間設(shè)I28a工字鋼斜撐，形成橫向施工托架。主要承受0#段墩頂部分側(cè)模板及翼緣板混凝土的重量[2]。

在0號(hào)段施工托架擺放I28a工字鋼橫梁，工字鋼橫梁上擺放方木墊梁（斷面尺寸12×12cm）;方木上搭設(shè)滿堂腳支架（采用?48×δ3mm小鋼管），鋼管下端設(shè)底座，頂端裝頂托，支架鋼管立桿縱、橫間距分別為30cm和35cm。腳手架高度為1.0～2.0m，設(shè)置3道縱橫向水平桿，然后再設(shè)置30～60°的縱橫向剪力撐;立桿頂托上放置縱向方木（斷面尺寸12×12cm），其上擺放為長(zhǎng)度8.0m的橫向方木（斷面尺寸12×12cm），左右錯(cuò)頭100cm，縱向間距25cm，構(gòu)成9m立模平臺(tái)，箱梁腹板下加設(shè)方木橫向加密，橫向方木上鋪設(shè)箱梁底模，具體布置見圖1、圖2、圖3所示。

3.2 托架預(yù)壓

托架搭設(shè)完成后進(jìn)行堆截預(yù)壓，以驗(yàn)證其承載安全穩(wěn)定性，消除托架的非彈性變形，同時(shí)獲得托架的彈性變形，以確定0號(hào)段底模的預(yù)拱值[3]。

托架預(yù)壓的荷載值按混凝土荷載及模板托架荷載總和的1.2倍進(jìn)行。則托架需要承受的總荷載為：

Q=1.2×（1615.8+430.1）=2455kN≈246t

托架上采用鋼管架、頂托、方木和底模板搭建寬4.0m，長(zhǎng)9.0m的預(yù)壓平臺(tái)。在進(jìn)行混凝土塊預(yù)壓前，須檢查各型鋼、滿堂腳手架、方木模板是否安裝牢固可靠。檢查完畢后對(duì)托架實(shí)施對(duì)稱、均衡堆載砂袋預(yù)壓。預(yù)壓過(guò)程分3級(jí)，即第一次預(yù)壓荷載的30%，24小時(shí)后預(yù)壓60%，最后加載到100%。

預(yù)壓過(guò)程中分級(jí)觀測(cè)、記錄托架各部分的變形，當(dāng)出現(xiàn)變形過(guò)大，有異響時(shí)，暫停砂袋堆載作業(yè)，查清原因并處理后，再進(jìn)行預(yù)壓。

預(yù)壓完成后，根據(jù)預(yù)壓的變形量測(cè)值及變形情況評(píng)估托架的承載安全穩(wěn)定性。并計(jì)算托架彈性變形值，作為底模調(diào)整預(yù)拱值的依據(jù)。

4? 托架承載穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.1 托架承受的荷載值分析計(jì)算

4.1.1 箱梁砼結(jié)構(gòu)荷載

4.1.2 支架及模板荷載

4.2 結(jié)構(gòu)承載分析及驗(yàn)算

4.2.1 工字鋼橫梁驗(yàn)算

4.2.2 外側(cè)托架驗(yàn)算

5? 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目0號(hào)段現(xiàn)澆施工采用墩頂托架的模板支撐方案，經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)托架方案進(jìn)行了優(yōu)化及改良，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施做及在搭設(shè)完成后進(jìn)行堆載預(yù)壓。施工期間對(duì)托架形變的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，托架安全穩(wěn)固，桿件無(wú)明顯形變，安全順利地完成了施工任務(wù)。且0號(hào)段現(xiàn)澆施工較原計(jì)劃工期提前了9天完成。經(jīng)測(cè)算，施工成本節(jié)約了12.6萬(wàn)元，取得了良好的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果。

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