自錨式托架在高墩0#塊施工中的應用

李 江,韓井東

(中鐵大橋局集團有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

自錨式托架在高墩0#塊施工中的應用

李 江,韓井東

(中鐵大橋局集團有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

結合樂宜高速公路新民岷江特大橋 0#塊的工程實踐,闡述了自錨式托架的設計及安裝,以及托架的受力分析,并對 0#塊的施工方案作了介紹。實踐證明自錨式托架合理可行,可供類似工程借鑒參考。

自錨式托架; 高墩; 0#塊施工; 應用

1 工程概況

新民岷江特大橋是樂山至宜賓高速公路項目上跨越岷江的一座特大型橋梁。大橋全長1 610m,寬 27.5m,大橋主橋上部結構為115m+200m+115m預應力混凝土連續剛構箱梁,單箱單室斷面,引橋為 40m簡支 T梁。

主梁0#塊全長14m,高12.75m,梁底寬7.5m,兩側翼緣寬3m,箱梁頂面全寬13.50m,橋中線上厚30 cm,邊緣20 cm,兩側翼緣寬 3m,橋面橫坡 2%;橫隔板設于墩頂處,厚度250 cm,底部設200 cm×120 cm進人洞。0#塊施工方量為939.3m3,施工過程中分三次澆筑,施工節段劃分見圖 1所示。

圖1 0#塊立體圖

0#塊是主梁進行懸澆施工的起步節段,在其上組裝掛籃,分節段對稱施工主梁,各節段主梁標高、軸線、施工預拱度、成橋線形的控制均以此為基準。0#塊的施工由于主墩高,混凝土方量大,現在常規的施工方案就是采用牛腿托架法。通過各種托架方案的比選,本橋采用在墩身上部設置自錨式托架,在托架上支模現澆的施工方法。

2 自錨式托架構造和特點

2.1 自錨式托架構造

自錨式托架由縱、橫分配梁和承力托架組成。每片承力托架通過墩身預留孔(下部孔徑:36 cm×42 cm×25m)插入墩身、附著在薄壁墩墩身,上部通過兩個 80mm預留孔安裝 2根直徑 32mm的精軋螺紋鋼筋對拉錨固于墩身上,承力托架的作用是支撐縱、橫分配梁,把分配梁上的荷載通過牛腿傳遞到墩身,水平力通過精軋螺紋鋼筋對拉克服,承力托架為主要受力構件。

在每片薄壁墩身順橋兩側對稱布置,每墩共計 4個,托架由水平桿、錨固座、斜撐、立柱、橫梁組成,水平桿由 2根[20b組合焊接而成,水平桿上焊接有錨固座,斜撐由 2根I36b或 2根I32b焊接而成。斜撐與水平桿、立柱、斜撐與橫梁間的連接,采用焊接連接,見圖 2所示。在三角托架上,布置2 I45b的橫向分配梁,在橫向分配梁上,布置多根I45b縱向分配梁,在縱向分配梁上安裝 0#塊底模,底模采用木方和竹膠板,見圖 2、圖 3所示。

圖2 0#塊托架立面

圖3 0#塊托架平面圖

2.2 自錨式托架的特點

自錨式托架的結構特點是結構簡單、受力明確,承力托架在工廠或工地放樣后下料焊接,檢查合格后整體空中安裝,操作簡單,無需空中切割和焊接,再安裝縱橫向分配梁,其上支模施工 0#塊。根據受力大小的不同將承力托架分別設計為托架 1和托架 2,見圖 4所示。與傳統的落地支架比較,節省了大量的施工臨時用材。與常規的托架相比減少了墩身施工中的預埋件以及空中焊接切割,施工質量更容易保證,安裝也容易,大大減少了時間和危險性。

圖4 托架1、2結構

3 托架受力分析

3.1 荷載

0#塊混凝土標號為 C55,分 3次澆筑,混凝土的容重按26 kN/m3計算,考慮 1.05的漲模系數,第 1次澆筑底板及部分腹板、側板混凝土,高度4.5m,重10018 kN;第2次澆筑部分的腹板、側板,高度為4.5m,重7 034 kN;第3次澆筑余下的腹板、側板及頂板,高度為 4m,重8 415 kN。模板重量按 3.2 kN/m2,施工荷載按 2.5 kN/m2,沖擊荷載4.0 kN/m2,振搗荷載按2.0 kN/m2計。支架只承受0#塊第1次混凝土澆筑時底板、側板以及底模、側模、型鋼、托架等重量,其橫隔板重量由 2片薄壁墩承擔。

第 1次混凝土達到強度后進行第 2次澆筑,第 2次混凝土重量由第 1次澆筑的混凝土底板承擔。荷載傳遞過程:0#塊重量和其施工設施等荷載,通過底模傳遞到橫向分配梁,由橫向分配梁再傳遞到縱向分配梁,由縱向分配梁傳遞到承力托架,由承力托架傳遞到墩身。

3.2 托架的受力分析

托架受力分析包括縱、橫分配梁及承力托架的強度、剛度和穩定性。假定承力托架和墩身固結,建立整體模型計算托架。承力托架按縱向分配梁最大支反力作用到承力托架驗算,計算結果各構件內力、剪力、彎矩及整體穩定滿足規范要求,根據最大剪力驗算承力托架橫梁及橫梁底部混凝土承壓均滿足要求,見圖 5所示。

圖5 托架支反力

4 托架預壓

托架在工廠加工后進行預壓,減少空中預壓工序,托架的預壓布置見圖 6所示,將 4片托架按照圖示位置采用 32精軋螺紋鋼連成整體,由 4臺 150 t千斤頂實施對托架的加載。托架1荷載按1000 kN預壓檢驗,托架2荷載按1300 kN預壓檢驗,加載按 50%、80%、100%、125%分級進行,每級持荷時間為5min,每次反壓過程中均測量兩托架之間的相對變形,并將變形之半作為單只托架的變形值,其目的是檢驗承力托架的安全性和焊接質量。

圖6 托架預壓布置圖

5 0#塊施工

5.1 托架安裝

根據托架設計標高,在墩身施工中,只需預留孔洞,見圖7。關鍵要將預埋的孔洞位置放線標識,預留準確,上部孔洞采用兩個直徑 80的鋼管,便于施工。在墩身完成后,安裝承力托架,安裝時注意下部孔洞混凝土承壓面與承力托架橫梁底部的密貼,可以采用同墩身混凝土同標號砂漿找平,再安裝精扎螺紋鋼筋并張拉,每根張拉力按 10 t控制,安裝縱、橫向分配梁,安裝底模,調整標高。

圖7 預留孔眼位置圖

5.2 模板

0#塊外模板采用大面積鋼模,分 3次翻模施工。第 1次安裝高度為4.5m,第2次安裝高度4.25m,第3次安裝高度為 4m,翼緣采用新制鋼模。內模均采用木模,頂板底模支撐在第二次混凝土預埋支架上,采用型鋼桁片支架。兩端堵頭模板需按設計圖鉆孔,包括外露縱向鋼筋和縱向預應力管道。端模預應力孔道需經檢查無誤后方可安裝。

5.3 鋼筋和預應力

鋼筋的安裝分 3次完成,預應力按分節依次安裝,其中豎向預應力管道要一次安裝到位,按設計位置安裝主橋箱梁縱向預應力管道,豎向和頂板橫向預應力管道。注意事先將管道和鋼筋位置在圖上標出,避免相互沖突。注意安裝先后順序,以免造成返工。預應力管道按設計要求設置定位鋼筋,同時管道內應在混凝土澆筑之前插入芯棒,防止堵管。

5.4 混凝土

混凝土采用工廠集中拌合,泵送施工,分 3次澆筑。施工中嚴格按規范要求,控制混凝土水灰比、坍落度,以及澆筑的分層厚度和澆筑順序。本橋還按設計要求在 0#塊 C55混凝土里增加了聚乙烯纖維,提高混凝土的抗裂性,同時在橫隔板處還設置了冷卻水管。

5.5 標高和墩身位移控制

(1)標高控制:安裝底模時,通過設置預拱度的辦法,底板模板頂面標高 =設計標高+預抬高度。預抬高度根據計算和施工經驗確定為 20 mm。0#塊完成后,現場實測,標高誤差最大為+4mm。

(2)墩身位移控制:由于墩身高,0#塊托架施工荷載對墩身的不對稱作用,必然會使墩頂端向墩內側產生位移,施工控制方法是將縱向分配梁與每片薄墩內側頂限位。

6 結束語

新民岷江特大橋兩個主墩共一個 0#塊的施工托架僅用鋼材 68 t。采用型鋼舊料,可以多次倒用,承力托架多次倒用到引橋蓋梁和系梁的施工中,大大降低了成本,自錨式托架的施工運用,較常規的托架法施工減少了預埋件的空中焊接。投入施工臨時鋼材少,施工時間短,托架受力明確、安全可靠,安裝操作簡單,而且加工精度要求不是特別高,支架拆除后墩身的預留空洞處理簡單,只需用同標號的混凝土填塞即可。實踐證明,自錨式托架法是高墩大跨徑連續剛構橋0#塊施工的有效方法,施工難度較小,工期和成本都有很大的節約,可供同類工程施工參考借鑒。

[1] JTJ 041-2000公路橋涵施工技術規范[S]

U445.469

B

2010-02-03

李江(1980～),男,工學學士,工程師;韓井東(1976～),男,工學學士,工程師。