大桥现浇连续箱梁支架设计及施工技术
2017-07-17
前 言
预应力混凝土现浇连续箱梁由于具有整体性好、刚度大、行车舒适、技术先进，易于做成复杂形状等优点，而被我国桥梁界广泛接纳，已被应用于跨线桥、立交桥以及曲线桥等中小跨径桥梁。下面结合工程案例分析大桥现浇连续箱梁支架设计要点及施工技术.
1 工程概况
本大桥桥梁由左右两幅桥组成，左线桥起点桩号为ZK2+153.925,终点桩号为ZK2+833.925,桥跨布置为（5×45）+（5×46）m两联预应力混凝土连续箱梁，全长680.06m,梁高为2.2m，单幅宽13.5m，其中梁底宽8.5m。右线桥起桩号为YK2+219.335,终点桩号为YK2+826.435,桥跨布置为1联40m+4×45m+35m的预应力混凝土连续梁全长607.10m,梁高为2.2m，单幅宽13.5m，其中梁底宽8.5m。
2 支架设计
支架采用碗扣式钢管架，立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m、几种,立杆接长错开布置，顶杆长度为1.5m、1.2m、0.9m，横杆采用0.9m、0.6m、0.3m三种组成，顶底托采用可调托撑。支架设计见图1，箱梁普通段纵向立杆间距0.9m，腹板处立杆间距0.6m，翼缘板位置立杆间距0.9m和1.2m，竖向横杆间距0.9m。对于地托和顶托位置横杆间距0.6m.中横梁位置：纵向立杆间距设为0.6m。支架顶部安装可调承托，用以调节模板标高，承托上安装纵横分配梁。根据荷载的重量，确定立柱的分布和加强杆的布置。支架所受荷载包括钢筋混凝土、内外模板、上承方木自重荷载，施工人员、施工料具运输、堆放荷载以及浇注、倾倒混凝土产生的荷载等。混凝土自重：荷载分项系数r1.2，桥梁跨中的截面面积S1［（0.15+0.35）/2×2.5+0.5×2.2+0.25×3.5+0.22×3.5+0.25×2.2+0.2×0.6÷2×4］×28.32m2，桥梁支点处截面积S2［（0.15+0.35）/2×2.5+0.8×2.2+0.4×2.2+3.05×0.45+3.05×0.42+0.2×0.6÷2×4］×212.32m2，翼沿的截面积S3［（0.15+0.35）/2×2.5］×21.25m2，考虑钢筋重量后砼自重取26kn/m3；模板、支架自重：分项系数r1.2，外模面积17.34m2/m，内模面积19.56m2/m，采用10cm×10cm方木、竹胶板的组合木模板，木材容重为7.5kn/m3,木支架顺桥向每0.4067m一榀，模板图见图2。
外模重量顺桥向每延米木支架重量为（即顺桥向每0.4067延米）：0.1×0.1×（0.15+2.52+1.75+4.25）×2/0.4067×7.5kn/m33.2kn，外模竹胶板重量为（顺桥向每延米）：1×17.34×0.012×7.5kn1.56kn，内模考虑用组合钢摸板拼接，碗扣式脚手架支撑，重量为（顺桥向每延米）：1×（19.56×0.52+（（2.0×5×2+7.8×3）×3+15）×0.0384）15.75kn（组合钢摸板取52kg/m2），方木重量为（顺桥向每延米）：1×0.12×0.10×8.50×7.5kn/0.90.85kn，每延米模板的总荷载为：3.2+1.56+15.75+0.8521.36kn/m；脚手架重量计算：碗扣式脚手架重量仅计算箱体段（宽以8.5m计）下重量，全桥均保守考虑为10×0.6m6m高（顺桥向每延米）为：1.2×1/0.9×10×（10.67×2+17.31+（3.97+2.82）×11+7.5×2）×9.816.77kn；施工人员和施工材料、机具堆放荷载r1.4，取1.0KP；倾倒砼产生的冲击荷载r1.4，取4.0KPa；振捣砼时产生的荷载r1.4，取2.0KPa；支架内力计算：由于箱梁翼沿的荷载值远小于箱体段的荷载，因此仅考虑箱体段的荷载及其下的支架计算，则q（12.32-1.25）×26+21.36+16.77+1.4×（2.0+4.0+1.0）×8.5409.25kn/m；支架顶方木计算：在上可调托撑上部，横桥向布置高度0.14m，宽度0.12m的方木，材质为马尾松。查相关资料，其顺纹弯应力为12.0KPa，按简支梁计算：由于横桥向立杆间距为0.6m,顺桥向为0.9m则作用于方木上的均布荷载为：q409.25/8.5×0.943.33kn/m，
Mql2/843.33×0.62/81.95KN*M，
Wbh2/120.142×0.12/121.96×10-4m3，
则σM/W1.95×103/1.96×10-49.94MPa<12.0MPa，
强度满足要求；立杆验算：横杆步距为0.6m，即立杆计算长度为0.6m，立杆外径48mm，壁厚3.5mm，一根立杆所承受的上部荷载为：N409.25/8.5×0.9×0.626KN，截面积为：489mm2，长细比为：λL/I600/15.7838.02<［λ］150稳定性满足要求。
3 支架施工
（1）地基处理。用16T振动压路机碾压6～8遍，压实度≥90%，碾压密实，压实度满足要求后上铺20cm～50cm碎石土进行硬化，再在其上铺设防水塑料布，测试地基承载力，局部不满足要求，用C15混凝土铺设5～10cm进行硬化，原地面起伏太大的地方，采取设置台阶方式，便于底托支垫平整。
（2）支架安装。碗扣支架为定型支架，安装采取先测量所安装节段地面标高,根据所测数据计算出立杆底面标高,先用可调底托将四个角标立杆高调平后挂线安装其它底托,后安装立杆。杆件组装顺序是：立杆底座、立杆、横杆、斜杆、接头锁紧、脚手板上层立杆、立杆连接锁、横杆。立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用长2.4m和3.0m的立杆错开布置，往上则均采用3.0m的立杆，至顶层再用1.5m和0.9m两种长度的顶杆找平；立杆的垂直度应严格加以控制：30m以下架子按1/200控制，且全高的垂直偏差应不大于10cm；脚手架拼装到3～5层高时，用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调座和薄钢板调整垫实；斜撑杆的布置密度，当脚手架高度低于30m时，为整架面积的1/2～1/4，斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。组装时，先将上碗扣搁置在限位销上，将横杆、斜杆等接头插入下碗扣，使接头弧面与立杆密贴，待全部接头插入后，将上碗扣凸头扣紧，直至上碗扣被限位销卡紧不再转动为止。碗扣式脚手架构件主要是焊接而成，要求焊缝饱满，没有咬肉、夹碴、裂纹等缺陷。
（3）支架预压。用编织袋装砂对支架进行预压，预压荷载为梁体自重的110%，选取试验段为箱梁10m长范围。支架拼装时按设计纵距及横距布置立杆,支架顶利用顶托调平,铺设横向方木和纵向木板,拼装组合钢模板,安装水箱或用吊车吊放砂袋对支架进行预压；每一节段在每一段的中心、横向左右侧布3个点进行观测，在预压前对底模的标高观测一次，在预压的过程中平均每2小时观测一次，观测至沉降稳定为止，将预压荷载卸载后再对底模标高观测一次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形及地基的下沉；预压过程中进行精确的测量，可测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高。同时要注意在支架外侧2m处设置临时防护设施，防止流水和雨水流入支架区，引起支架下沉；预压完成移除水箱或砂袋，拆除模板，根据箱梁线型重新放样，调整立杆高度。
（4）施工预拱度。影响徐变的主要因素是应力的大小和受荷时砼的龄期。当应力小于0.5～o.55Ra时，徐变变形与应力成正比，为线性徐变；当砼应力大于0.55Ra时，徐变变形与应力不成正比例，为非线性徐变；在高应力的作用下还可能发生徐变造成的破坏，长期应力过高时，徐变变形急剧增加不再收敛，呈现非稳定徐变的现象。因此，应控制永存压应力值不能太大，避免砼结构长期持续地处于高的预压应力状态。砼徐变与加载时砼的龄期T有关，龄期T愈小，徐变变形愈大，反之愈小。因此要避免使砼结构过早地施加预应力，并要考虑不同龄期预加力产生徐变差异的影响。砼徐变与砼的级配组成也有密切关系，水灰比愈大，徐变也愈大；骨料的弹性模量越大，徐变越小；水泥用量大，徐变也大。此外，结构所处的环境，也有重大影响，湿度大的地区徐变小，而干燥地区的徐变大。小尺寸构件的徐变变形要相对大一些。这些因素，在计算徐变变形时都需加以考虑。因此，将采取下列减小徐变的措施：严格控制水灰比和水泥用量；选用质地坚硬、耐磨性能好的骨料；加强构件的养护，延长洒水养护时间；选用适当的外加剂。根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，为预拱度的最高值，设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值，以梁的两端部为5mm，按二次抛物线进行分配。
4 结语
连续箱梁为超静结构，其受力特点与简支梁不同，所以采取正确的施工方法，对保证连续梁的质量尤为重要，施工中一般都采用满堂支架浇筑施工。因此，支架的设计与施工是施工中的关键。采用该支架顺利的完成了该特大桥现浇连续箱梁的施工，确保了该特大桥连续梁的施工质量和施工安全.
参考文献
［1］范立础.桥梁工程［M］.北京：人民交通出版社，2004.
［2］尹书军，黎曙文.野三河大桥纵横梁施工方案研究［J］.铁道勘测与设计，2007，25，（1）.
