肥西县金寨南路跨派河大桥现浇箱梁支架设计与施工技术

作者：徐德圣

来源：《科技资讯》 2012年第5期

徐德圣

(安徽路桥工程集团有限公司 合肥 230000)

摘要:通过采用灰土处理结合表面采用混凝土硬化等方法进行现浇连续箱梁基础处理,确保了在地质不良环境下箱梁施工支架体系的安全,可为在类似地基上支架设计与施工提供借鉴。

关键词:连续箱梁 支架 设计 预压

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)02(b)-0055-02

金寨南路跨派河大桥是肥西县金寨南路建设的关键性工程。其建设不仅有利于进一步满足日益增长的交通要求,完善金寨南路的综合功能,而且对合肥市实施“141”城市发展战略、促进肥西县经济发展具有重要作用。派河大桥为双幅桥,桥梁全长600m,引桥桥型为4×30m等截面预应力混凝土连续梁,引桥箱梁梁高1.8m,箱梁顶板单幅宽23m,底板宽18m,两侧悬臂长均为2.5m,左、右幅均为单箱四室预应力混凝土结构。箱梁混凝土强度等级采用C50。

该桥引桥箱梁施工设计采用支架现浇的方法,箱梁支架基础处理尤为关键。

1 地基处理

支架基础处理是该桥引桥施工的一个非常重要的环节,在满足地基承载力的同时,还必须严格按照相关规范的要求控制混凝土浇注后的地基总沉降量。该桥引桥右幅为老混凝土路面可直接搭设支架无需处理,重点控制在左幅,因落差大,地质复杂,需进行严格的处理。左幅处理方案:先用素土分层回填,碾压密实,最后铺筑一层30cm厚的5%石灰土,再浇注15cm厚的C15混凝土(设1%的排水横坡),保证排水畅通,防止雨水影响地基稳定。对有不良土地段用山皮石(岩渣)进行还填,换填深度应不小于1m,其上再按正常处理方案处理。

2 支架体系

2.1 桥梁支架布置

支架采用Φ48×3.5mm碗扣钢管,钢管材质为Q235钢,立杆间距:在横隔梁及腹板底部,支架布置间距为60×90cm;翼缘板底部支架间距120×90cm;箱室间距为90×90cm;横杆步距120cm。碗口支架如图1、图2所示。

钢管立柱顶托上主纵梁采用8(翼板下可用10×10cm方木);次横梁采用10×10cm方木,其中次横梁直接与底模接触,纵向间距为30cm。在支架四周全范围内及纵横向每间隔4m,从底到顶连续设置剪刀撑。剪刀撑斜杆与地面夹角在45°～60°之间,斜杆应每步与立杆扣接。矮支架可用短钢管做剪刀撑,保证每根立杆至少有一个斜撑。

2.2 支架结构计算

2.2.1 荷载计算

考虑结构自重,钢筋混凝土重度容重按26kN/m3计,未计模板自重及施工荷载,但采取对箱梁自重取1.4倍的放大系数以估计模板及施工荷载。根据箱梁的截面尺寸,计算结构自重横桥向采用三种变化的荷载分布形式,并在纵桥向分为三段进行加载。

在桥墩2m范围内,为横梁实心段,同时为碗扣立杆加密区段,荷载横桥向分布图3所示。

2.2.2 强度计算

立杆的最不利工况发生在横隔梁底部,其承受的荷载:

N=(q1+q2+q3)A×1.2=(3.95+2.0+46.8)kN/m2×(0.6m×0.9m)×1.2=34.19KN

安全系数:K=44.5KN/34.19KN=1.3故,立杆强度满足要求。

2.2.3 刚度计算

立杆最大高度按6m计算,弹性变形主要为立杆钢管的弹性压缩变形:

△L=NL/EA=34.19KN×6m/(2.1×105MPa×424mm2)=2.3mm

支架的压缩变形很小,此变形值可通过安装模板是预留高度予以抵消。

2.2.4 稳定性计算

根据规范要求及实地情况可知:本工程地区的地面粗糙度为C,则风压高度变化系数:μz=0.74。查GB50009-2001《建筑结构荷载规范》知,合肥地区基本风压为:

ωo=0.25kN/m2(重现期10年)

本桥最高一联支架的平均高度4m,每联120m长,Φ48立杆排数n=152,挡风系数:

φo=A1/A2=(152×4m×0.048m)/(4m×120m)=0.06

碗扣式支架风荷载体型系数:

μs=μst(1-ηn)/(1-η)=0.07×(1-0.97152)/(1-0.97)=2.31

3 支架预压

支架预压就是在混凝土浇筑前,以一定的荷载对支架提前施加压力。参照《钢管满堂支架预压技术规范》(JGJ/T194-2009)实施支架预压。

3.1 支架预压的目的

消除支架和基础非弹性变形对箱梁施工的影响,并验证支架结构的变形值与设置的预拱度是否合理。

3.2 支架预压加载原则

(1)预压荷载按照现浇箱梁钢筋混凝土自重的120%预压。

(2)尽量模拟现浇箱梁的荷载分布按预压单元分级加载预压。

(3)分层施加荷载、分期观测。

3.3 预压方法

本项目采用砂袋预压。按箱梁自重的80%、100%、120%逐级加载。

(1)支架搭设完、且顶托上的分配梁搭设完毕后,直接将砂袋吊装到支架上按照荷载要求摆设。

(2)根据连续梁梁体分段混凝土重量计算,各梁段上需要模拟加载的砂为分段重量的120%。

(3)加载顺序:预压时分层增加砂袋,并对称加载,防止支架失稳。

(4)支架预压观测点的布设及测量。预压前,每跨支架分别选取5各断面(墩柱位置、1/4跨位置、跨中位置)作为沉降观测断面。在每个观测断面处,设置5个沉降观测点,在观测点位置用红色油漆做好点位的标记,由于预压砂袋累计高度较高,测量人员不方便在上面进行测量操作,可事先在沉降观测点位置安装刻度尺,以便预压期间的沉降观测。沉降观测点的断面布置如图4所示。

3.4 预压加载和卸载

(1)加载。每孔预压加载时,纵向从跨中开始向支点处进行对称布载,横向从混凝土结构中心线向两侧进行对称布载。

每一级加载完成后,每间隔12h对支架沉降量进行一次监测,当监测点12h的沉降量平均值小于2mm时,可进行下一级加载。

(2)卸载。支架预压可一次性卸载,卸载时应对称、均衡、同步。

当满足下列条件之一时,判定支架预压合格,即可卸载;各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm;各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。

(3)加载卸载注意事项。

3.5 观测步骤

首先在预压前,测量并记录每个断面上A、B、C、D、E等5个观测点的标高,然后在荷载全部上完后连续、及时分析沉降观测数据。当各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm或各监测点最初72h的沉降量平均小于5mm,开始卸载。卸载结束后再次测量各点标高,最后确定支架的弹性及非弹性变形值。

另外在支架预压期间,须由专人对支架进行观测,严格按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 166-2008)相关要求设置剪刀撑,除观测支架高程及位移变化情况外,还需要对支架的杆件连接是否紧密、有无压弯及变形、预制块有无压裂等进行全面的观察。

4 结语

通过采用以上技术及施工监控,有效地解决了不良地基支架基础沉降过大的问题,确保了整个支架体系的安全,箱梁的线性和高程得到了有效控制,大桥引桥4联箱梁的施工与2010年10月全部完成,大桥已于2010年12月建成通车,在竣工验收检查中被评定位优良工程。

参考文献

[1] 路桥施工计算手册[M].

[2] JGJ166-2008建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3] JGJ/T194-2009钢管满堂支架预压技术规程[S].

[4] DB33/1035-2006建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程[S].

[5] JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[S].