連續(xù)梁0號塊支架的設計與施工

杜 少 飛

(山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006)

1 工程概況

舊縣連接線2號特大橋設計行車速度120 km/h，本橋為雙線橋,線間距為5 m，中心里程LK3+683.750，橋梁全長1 302.46 m，孔跨形式為9×32 m+(40+64+40) m+36×32 m簡支箱梁，簡支箱梁采用集中預制架設施工,(40+64+40) m連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑法施工；本橋位于直線、圓曲線及緩和曲線上，曲線上梁按平分中矢布置，橋臺采用雙線矩形實體橋臺。

箱梁結構形式：

梁體采用的是單箱單室、變截面梁箱、變高度，其全長145.2 m，中跨中部10 m梁段和邊跨端部13.6 m梁段為等高梁段，梁高2.8 m，中墩處梁高為5 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線y=2.2x2/242+2.8(m)變化，其中以6號或24號截面頂板頂為原點，x=0 m～24 m。箱梁頂板寬為5.99 m，箱底寬3.6 m，一側翼緣長1.7 m，一側翼緣長0.69 m。

本項目中，頂板與底板的厚度分別為30 cm與42 cm，同時，結合梁高的變化情況，在邊跨的位置上分別設置了底板和腹板，其厚度分別為42 cm與60 cm，按折線變化，邊跨端塊處腹板厚由35 cm漸變至55 cm。另外，在梁體支座的位置上，分別設置了橫隔板以及全連隔板，這些隔板都設置孔洞，以方便工作人員的檢修工作。本工程為新建長臨高速舊縣連接線2號特大橋，主跨(40+64+40) m連續(xù)梁，適用于9號～12號墩，為跨越既有瓦日鐵路和在建古縣連接線一級公路而設。本橋為雙線橋，由長臨方向上行連接線和長臨方向下行連接線兩個并置的單線連續(xù)梁組成，長臨方向上行連接線處于R=1 400 m平曲線上，長臨方向下行連接線處于R=1 405 m平曲線上，線間距5 m，橋上無聲屏障，單線箱梁頂寬5.99 m，采用懸臂澆筑施工。

2 方案比選

通過兩種主要方案的經濟技術比選后(見表1)，支架采用φ630-12 mm鋼管柱做支柱，鋼管立柱頂設置砂箱，砂箱伸縮量按照15 cm設計，砂箱頂設置雙拼32工字鋼橫梁，其上設置14片32a工字鋼分配梁(折梁)和4片20a工字鋼分配梁(折梁)，縱梁頂設置15 cm×15 cm方木分配梁。支架布置見圖1。

表1 兩種方案經濟技術對比

支架方式優(yōu)點缺點備注托架節(jié)省材料傳力不明確,對主體結構造成破壞不采用鋼管柱支架傳力明確,穩(wěn)定性較好用材較多采用

3 支架設計

3.1 主要技術參數和設計假定

箱梁自重:由于箱梁截面不等高，故腹板處按116.6 kN/m2～130 kN/m2的梯形荷載考慮，翼緣處荷載按98.8 kN/m2計，鋼筋混凝土容重取26 kN/m3。

模板及模板支撐架荷載:按2.9 kN/m2計，其中內模取1.0 kN/m2，側模取1.3 kN/m2，底模取0.6 kN/m2。

施工荷載:按3 kN/m2計，其中振搗荷載取2 kN/m2。

支架的強度及穩(wěn)定性計算采用荷載基本組合，剛度計算采用荷載標準組合。

結構假定：將0號塊混凝土的換算方式以均布荷載進行計算；不考慮模板以及混凝土之間產生的摩擦力；不進行風力影響計算。

3.2 鋼管柱基礎計算

本項目，由于鋼管的位置在墩柱的位置中，它起到的是持力層的應力，因此，在應力要求上能夠實現力度掌握，所以，可以忽略它的計算。

3.3 支架強度及穩(wěn)定性計算

支架工字鋼分配梁采用折梁，結構受力復雜，為多次超靜定結構，根據施工方案圖建立空間模型進行計算，利用Midas civil有限元分析軟件建模分析。

該橋共2處連續(xù)梁0號塊現澆段施工涉及臨近既有線施工，需搭設臨時防護棚架，棚架結構一致，其中11號墩墩身最高相對最不利，對其0號塊進行支架建模分析。

3.3.1 強度計算

將混凝土、模板及施工荷載全部作用于支架模型，計算結果見表2。

計算結果表明，方木分配梁、工字鋼分配折梁、3拼工字鋼橫梁、鋼管立柱的組合應力均滿足其強度設計值。

3.3.2 鋼管柱穩(wěn)定性計算

表2 強度計算結果 MPa

鋼管柱最大軸力為481 kN，鋼管柱φ630×12 mm截面面積A為2.33×104mm2。

φ630×12 mm(焊接)為b類截面，查GB 50017—2003鋼結構設計規(guī)范附錄C，φx=0.91，φy=0.99，取較小值，則φ=φx=0.91。

4 支架施工

4.1 施工流程

0號段采用鋼管支架現澆法施工，一次整體澆筑完成。施工工藝流程為：支架搭設、加固→立底模→荷載試驗→立外側模→安裝底板、腹板鋼筋及預應力管道→立內側模→安裝內支架及頂板模板→綁扎頂板鋼筋、安裝預應力管道及預埋件→安裝堵頭板→澆筑混凝土→養(yǎng)護→張拉、壓漿→養(yǎng)護。

4.2 鋼管柱搭設

布置在承臺上鋼管立柱通過在承臺上預埋0.75 m×0.75 m鋼板并與鋼板焊接固定，兼作臨時支墩的鋼管立柱通過在鋼管柱下端采用預埋鋼板、加勁肋板和9Φ25鋼筋與鋼管柱焊接，鋼管立柱上端采用9Φ25鋼筋與鋼管柱焊接并伸入梁底與梁體形成臨時固結。

5 施工監(jiān)測

5.1 支架預壓

在施工過程中，為了保證箱梁混凝土結構整體的質量以及安全問題，當底模鋪設完畢后，需要及時的做好預壓處理工作，以保證支架支撐，方木以及模板的非變形量得到控制，同時在獲得支架彈性立模數據基礎上，需要做好量體模板的數值設置。在進行支架預應力試驗之前，需要進行加載預制。

一般情況下，預制分階段進行加載，同時在每一次的加載過程中，需要做好沉降量的測量，在本項目支架沉降量確定階段中，計算結果采用的是觀測數據和預壓前的數據結合而成計算的。

而在彈性回縮量的計算過程中，在分階段卸載時，對其各個點進行測量，通過兩次測量值的對比，最終將彈性變量值確定。

支架預壓荷載分布：0號段混凝土總方量為136.37 m3，0號段中間3.4 m位于墩頂部位直接有墩頂承載，其中過人洞部分長2 m混凝土方量約為40 m3，漸變段1.4 m混凝土方量為20 m3，所以支架范圍內承受混凝土不大于方量為100 m3及預壓重量為130 t/邊。腹板對應位置預壓加載為6 t/m。

5.1.1 預壓順序

本項目在加載時，其順序的方式根據分級的方式進行的。進行首次加載，其加載量要達到30%。第二次需要加載自總和量的60%。第三次加載到核載總量的100%。另外，在進行支架加載時，需要按照均勻的方式進行，本環(huán)節(jié)中，荷載加載涉及了混凝土、機械設備、振動設備的荷載值。

5.1.2 預壓觀測

在完成支架的搭設后，將觀測點分別在墩柱中心的左右、中間位置進行設定。同時，按照規(guī)范的要求開展觀測工作，工作過程中，要全面的對非彈性變形與支架彈性變形進行控制。

在工作階段，需要在進行第一次沉降穩(wěn)定后，及時的進行整體報告檢查。然后做好記錄，在觀測的過程中，需要做好觀測沉降差值的控制，一般不能超過3%以內的誤差，當相關的沉降值處于穩(wěn)定后，即可進行第二次加載，并且每4 h對其進行一次觀測，并且在第二次和第三次較采光側相同第一次值的時候確定第三次加載沉降穩(wěn)定，方可進行卸載。

5.1.3 卸載

在本項目卸載中，采用的是吊車進行同步作業(yè)，且在操作時，要做好動態(tài)觀測，另外，在完成卸載操作后，要將信息記錄，以方便后續(xù)工作的開展。

5.2 監(jiān)測數據分析

預壓完畢后，對監(jiān)測結果進行整理并分析，之后，按照檢測結果數據進行立模標高調整。通過整理監(jiān)測數據得知，支架最大變形為3 mm，小于理論計算的最大撓度限值6.7 mm。

6 結語

在本項目施工過程中，通過0號塊支架的設計能夠達到高效的施工水平，在操作中，該方式主要以工字鋼與組合支架的方式構成，在傳力上取得的效果非常明顯，并且該方式具備施工簡便、方便操作的優(yōu)勢，因此值得大力推廣。