【摘 要】本文介绍了宁杭高铁一孔40.6米现浇箱梁、支架高20米、跨越城市道路,采用分段式支架现浇施工,分段拆除,取得了良好成效。
【关键词】宁杭高铁;现浇箱梁;大跨度;高支架;分段式支架;分段拆除
1 工程概况:
宁杭客运专线京杭运河特大桥816-817#一孔40.6m现浇箱梁,梁下有厂区道路,路宽12米,与线路成38度斜交,有行人和车辆通过。原地面以下分别为层厚3.5米的粉质粘土σ=120kp,层厚10米淤泥质粉质粘土σ=60kp,层厚24.5米质粉质粘土σ=180kp,地质情况相对较差。道路为20cm厚普通混凝土路面,路下有排污管、排雨水管、自来水管、路灯电线管。
2 可选方案:
针对工程实际情况可供选择的方案有三种:
2.1 无中支墩钢管贝雷支架,两钢管墩立在承台上,跨度36米采用双层加强型贝雷梁;
2.2 加中支墩钢管贝雷支架,中支墩在道路上,形成两跨18米采用单层贝雷梁;
2.3 两中支墩钢管贝雷支架,将贝雷梁支架分成单独两跨17米采用单层贝雷梁。
3 方案比选:
第一方案,单跨跨越,可以解决城市道路通行(需搭设防护通道)及中支墩地基承载不足,受力状况复杂的问题。但是双层加强型贝雷梁重量比较重,比较长,吊装施工难度大,拆除困难,且贝雷梁使用较多,租赁成本太大。
第二方案,增加中支墩后,需要改道绕行,中支墩承受62.5%的支架现浇荷载。但是以增加一排钢管墩的代价减少了一半的贝雷梁,节约成本;贝雷梁重量减轻,可以分段拼装,吊装施工难度减小,拆除相对容易,减少对大型吊机的租赁使用成本。
第三方案,增加为两中支墩后,将贝雷梁分成两段,中支墩承受50%的支架现浇荷载,减小地基受力;将两排中支墩相连接,可以增加20米高中支墩的稳定性;两跨贝雷梁分段吊装更减小了施工难度,并且可以分段进行拆除,无论从安全性、经济性和可操作性讲均切实可行,并且能满足总体工期要求。
所以经过方案必选,采用第三种方案施工。
4 方案实施
4.1 支架结构
跨度为39.1m简支箱梁采用单层贝雷梁桁架及钢管立柱作为支架现浇施工,支架跨度分别为1.45+15.05+1.5=18米及1.5+15.05+1.45=18米的两段***支架,采用木模板结构模板,支架布置如***所示。
力学传递程序:现浇箱梁砼木模板钢管支架工字钢横向分配梁预拱度调整块贝雷纵梁 支撑横梁 卸落装置 钢管柱式桥墩(贝雷梁支墩) 承台顶(现浇基础)。
4.2 支架基础
两边支墩钢管立柱利用承台作为支架基础,两中支墩钢管立柱直接在原道路上现浇钢筋混凝土基础,在上面预埋钢筋或螺栓与钢管立柱联接或打入膨胀螺栓连接。基础施工时如有承台开挖土方或未压实土方必须清除,验算基础面积及对地基承载力检测,确保中支墩能承受50%以上的现浇支架荷载。
4.3 支架搭设
4.3.1 钢管立柱
钢管立柱两端焊接为法兰盘,并设牛腿,分节在场地加工,吊机安装,节间采用16个φ24螺栓连接,节高分别为12、10、7、6、5、3、2、1、0.5m,钢管立柱之间用10号槽钢及抱箍进行连接,顶部安放可调顶托为起落架,以便拆模。
4.3.2 可调顶托
可调顶托总高145cm,采用外径壁厚相同螺旋钢管制作;可调部分留有40cm用于放置千斤顶,高度调节通过不通厚度钢垫块调整,调整高度不大于15cm。
4.3.3 传力分配梁(工字钢横梁)
2根长12米I40a工字钢,中间采用间隔焊接联接,每2米焊接一处,每不少于20cm,对应钢管支墩处要加强焊接,焊接长度不小于60cm,在场地加工,吊机安装。
4.3.4 贝雷梁桁架
整个支架分成两跨18米的简支梁结构,支点跨度15.05米,贝雷桁架均采用单层26排贝雷梁,每2排及3排一组在场地拼装;
吊机依次横向从左往右(从右往左)吊装,先吊装三组安放在支架中间,而后再依次按规定从左往右(从右往左)位置逐组安装就位;
吊装时因单层贝雷梁长18米,侧向稳定性差,吊装时应采用四个吊点,使贝雷梁保持水平上升安装就位。
每安装一组即用抱箍将贝雷桁架固定在工字钢横梁上,防止单组倾覆。
所有桁架就位后在桁架下、上层用10号槽钢把所有贝雷桁架拧在一起。
4.3.5 分配梁
采用吊机安装,从中间往两边排放,人工拨移就位。
4.3.6 普通钢管支架
每侧翼板下采用4列钢管支架,支架落在小工字钢分配梁上。
4.3.7 辅助钢管支架
钢管立柱纵横向连接加固时,需使用辅助钢管脚手架,每排立柱设置2排共12根立杆,边支墩辅助钢管支架与墩身在最上道水平杆位置做两处连接。
4.4 支架拆除
每段简支梁贝雷桁架单独整体下落拆除,根据我公司《整体落架工法》在跨中增加4处预埋吊点,对应中间两排钢管立柱双拼工字钢横梁位置,待梁体张拉后,安装落梁装置,将两段贝雷梁分别吊挂在梁体上,利用钢管立柱可调顶托将贝雷桁架整体下落10cm,解除模板、方木等的连接完成分段。首先整体下落大里程侧的18米贝雷桁架至地面进行拆除,然后再整体下落小里程侧的18米贝雷桁架进行拆除。
4.5 防护工程
在浇注混凝土基础前,应按照现场实际情况绘制防护施工***,进行相关改道,场地封闭处理,待贝雷桁架等全部下落拆除后,凿除混凝土基础,才能拆除防护工程,恢复原交通。
4.6 支架预压及预拱度设置
贝雷桁架安装、横向连接完成后分配梁安装前对支架进行预压。预压的目的是检测支架自身的强度、刚度和稳定性,同时消除支架搭设的非弹性变形,检测中支墩的沉降量,测算出施工荷载时的弹性变形,根据箱梁张拉后的上拱度再计算出贝雷支架底模的预拱度。
4.6.1 预拱度组成
支架现浇箱梁预拱度主要由二方面组成。
(1)支架沉降变形量
施工时实际支架沉降变形量通预压来确定,每段跨中预估变形量22.2 mm,其中弹性变形为6.2mm,销间挠度为非弹性变形16mm;支墩处(即地基沉降变形)预估为20mm,具体数值根据预压取得。
(2)梁体自身变形量
梁体自身变形量主要混凝土收缩徐变、预应力张拉、二期恒载、运营荷载引起的拱度。
除跨中外其他位置的反拱值按二次抛物线过渡计算,在跨中位置张拉前后、二期荷载后等进行多次观测其变形量,与理论梁体自身变形量进行对比,作为今后施工的依据。
4.6.2 预拱度设置
⑴贝雷片桁架预拱度设置
各点的施工预拱度设置分别按:施工预拱度=支架变形值+设计预拱度。
设计预拱度=静活载挠度(5.6mm)-理论计算跨中反拱值(14mm)-计算残余徐变拱度值(1.9mm)。
⑵桥梁的设计预拱度按二次抛物线变化计算各点的设计预拱度,即:δx=δ(1-4X2/L2),对于已进行预压区段,根据如下公式调整各测点底模标高:
①底模顶面标高=梁底设计标高+δ2+δx
对于没进行预压的区段,参考如下公式调整各测点底模标高:
②底模顶面标高=梁底设计标高+δ1+δ2+δx
同时,在梁体混凝土实际施工时,还需要继续对钢管支架进行变形观测,观测持续到二期恒载上桥梁的变形基本稳定,得出更精确的变形值,在后续施工中进行准确进行调整,指导施工。
5 结束语
现在该孔现浇箱梁已经顺利完成,箱梁的整体线形和外观均满足要求,这次分段式支架在大跨度高支架在现浇箱梁施工中取得了很好的成效,为今后同类工程施工起到借鉴作用。
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