摘要:钢平台盘扣钢管组合式支架是在传统钢管贝雷梁柱式支架的基础上,增加了盘扣钢管支架,既避免了大面积处理地基,又减低了钢管及贝雷梁的安拆风险,同时节约了施工费用,加快了施工进度;文中通过三道岭大桥高墩大跨现浇箱梁支架施工实例,详细地介绍了该组合式支架的构成和在施工中的运用。
关键词:高墩大跨度;现浇箱梁;盘扣式钢管;组合式支架
1.工程概况与桥梁结构
1.1 工程概况
津围公路北二线工程位于天津市蓟县北部山区,是京津冀交通一体化普通公路省市对接路之一,该工程建成通车后,将打通现有津围公路与河北兴隆连接瓶颈,加快天津北部地区与河北省的融合发展,带动蓟县北部山区农村经济的发展。
本工程施工的三道岭大桥,跨越现状山谷,全长289米,起点桩号为K13+615.83,终点桩号为K13+905.55,桥面宽15米,桥墩最高为41米,桥梁曲线半径为330米。
1.2 桥梁结构形式
本桥为连续梁式桥,采用等跨布置,共计7跨,跨径为40m;桥梁基础为人工挖孔灌注桩及承台,下部结构采用双柱式矩形桥墩,墩间设系梁,其中2、5#墩设置上盖梁,桥台为肋式桥台。
图1 桥型布置图
1.3 工程地质条件
该桥位于天津蓟县三道岭村的两座山脊之间,山峰以低矮的灌木丛为主,植被较为繁茂,上覆腐植土30~50cm之间,夹杂各种石块,整体稳定性较好。
地质勘探资料显示地表以下以白云岩为主,同时部分地层10m以下有地质发育不良现象,出现以角砾及黏土充填的小型溶洞;溶洞发育不良位置承载力基本容许值为180kpa左右,弱风化岩层承载力基本容许值为700kpa,中风化岩层承载力基本容许值1500kpa。
2.支架方案选择
由于本次现浇箱梁支架搭设高度为41米,跨度40米,根据工程特点和地形条件,拟选了3种适用于本桥高墩大跨度现浇箱梁施工的支架型式,分别为承插型盘扣式满堂红支架、钢管贝雷梁柱式支架、钢平台盘扣钢管组合式支架,从结构受力、安全性能、地基处理、安拆难易度、施工安全及经济效益等方面进行分析。
3.支架设计与验算
3.1 钢平台设计
采用Φ600×12mm钢管桩为立柱、321型加强贝雷梁为横梁搭设钢平台,并在立柱底部设置混凝土条形基础,布置图见图3。
图3 钢平台标准纵断图(4-5#)
图4 贝雷梁标准横断图
3.2 盘扣支架设计
在钢平台上铺设20×20cm方木,搭设盘扣钢管支架,最大搭设高度为12米,支架布置间距为顺桥向立杆间距为1.5m,钢管立柱支点位置范围内加密,加密间距为0.6m、0.9m及1.2m;横桥向立杆间距为1.2m,腹板下加密至0.9m,水平杆步距为1.0m,支架顶部采用H150型钢为横分配梁、10×15cm方木为纵向分配梁。
图5盘扣支架标准横断图
3.3支架验算
3.3.1 模型建立
采用MIDAS 2015软件进行线性有限元法分析,盘扣式支架立杆采用梁单元,水平杆和斜杆采用桁架单元,贝雷梁采用框架式梁单元,钢管支撑采用梁单元模拟,立杆、上分配梁、贝雷梁和下分配梁竖向刚接,下分配梁和钢管柱固接处理。
3.3.2 设计荷载
(1)混凝土荷载:根据上部结构施工图确定,容重26kN/m;
(2)模板及方木荷载:程序自动计算;
(3)施工活荷载:取5.0kN/m2;
(4)风荷载:基本风压取重现期n=10年对应的风压值0.4kN/m2。
4.混凝土条基施工
在处理好的地基垫层上测量放样条基边线,绑扎条基钢筋,然后支模浇筑混凝土,条基混凝土强度等级为C30,浇筑时严格控制条基顶高程,施工时在基础内预埋1.0m×1.0m×2cm钢板作为钢管立柱的连接钢板,对于承台部分,采用后植化学锚栓的方式安装。
5.支架搭设与拆除
5.1 钢管立柱的安装
①本次立柱采用φ600×12mm钢管,最大安装高度24m,标准节长6m,其他节段长有4m、2m、1m三种规格,钢管单位重为174kg/m。
②设备选择:采用25t(型号徐工QY25KA)、50t汽车吊(型号徐工QY50KA)进行安装,查吊车性能表,25t汽车吊在工作幅度为15米时,最大吊装高度24.4米,吊装重量2.9t;50t汽车吊在工作幅度为24米时,最大吊装高度35.55米,吊装重量2.7t;根据吊车性能,在进行钢管立柱安装时,0~18m高度段安装采用25t吊车施工,18~24m高度段安装采用50t吊车进行安装。
③钢管立柱同预埋钢板采用螺栓进行连接,节段间连接采用法兰盘进行连接。
④立柱时按阶段长度分层安装。每层安装高度不超过6m,当节段小于6m的,可先在地面拼装成6m段,然后再进行吊装。
⑤逐层向上依次安装,每安装完成一层,立即采用16#槽钢将钢管进行横向连接,槽钢与钢管立柱连接处采用电焊连接,连接完成后方可继续向上安装。
5.2 三拼工字钢横向分配梁安装
①钢平台横向连接采用三拼45b工字钢,工字钢单根长度分别选用9m、6m两种规格,单位重87.5kg/m。
②对于安装高度小于18m的工字钢,采用25t汽车吊进行安装施工,安装高度大于18m的,采用50t汽车吊进行安装施工。
③安装前,先在地面将3根工字钢拼接成一组,单组重量为2.36t,每根工字钢之间间隔采用连接钢板上下焊接。
④工字钢吊装就位后,采用钢板(或25号钢筋)将工字钢与之相连的钢管立柱顶部钢板进行焊接连接。
5.3贝雷梁的安装
①本次贝雷梁采用加强弦杆321型贝雷梁,梁高1.7m,标准节长度3m,其他节段长度有1.5m,单位重90kg/m。
②安装前,先在地面将两片贝雷梁采用专用支撑架连接成一组,支撑架宽45cm,设置间距为沿纵桥向每隔3米安装一处,然后采用连接销进行组装,组装长度根据设计图纸进行,最大组装长度为15m,最大重量约2.7t。
③采用汽车吊进行安装,安装高度小于20m的,采用25t汽车吊进行安装施工,安装高度大于20m的,采用50t汽车吊进行安装施工。吊装时当单组长度大于10m时,使用2台吊车进行吊装作业,其余组装长度使用1台吊车进行吊装作业。
④严格按设计图纸进行贝雷梁定位,按图纸要求确保贝雷竖肋位于钢管立柱支点处,如现场因施工偏差造成不能满足该要求时,应在钢管柱位置处的贝雷梁内上下炫杆间两侧各加焊一道16#槽钢对支点进行加强。
图13 钢管柱顶贝雷梁加强示意图
6.支架预压
①逐跨对全部支架进行预压,预压荷载为上部支架、模板、混凝土荷载之和的1.1倍。
②预压采用预压石袋进行堆载预压,每个预压袋重约2.0t,采用25t汽车进行装载和卸载作业。
③加载步骤:加载为3级进行,依次施加预压荷载值的50%、80%、120%。
④加载顺序:每级荷载加载时,纵向加载时,从支座向跨中平衡加载,横向加载时,从结构中心线向两侧进行对称布载。
⑤观测:预压观测内容包括:前后两次观测的沉降差、弹性变形量及非弹性变形量。
表5 4-5跨支架预压期间贝雷梁沉降观测结果表 单位mm
从上表可以看出,贝雷梁跨中支架弹性变形略小于计算值,非弹性变形各点基本一致,支架安全稳定可靠。
7.结语
本工程于2016年7月初开始进行支架施工,9月10日完成首段现浇箱梁施工,11月底完成全部桥梁主体结构施工,施工过程中支架沉降观测稳定。
通过本次现浇箱梁支架施工,钢平台盘扣钢管组合支架安全可靠度高,施工工期快,可有效解决支架施工中地形复杂,安装高度大等技术难点,在山区公路高墩桥梁施工中,具有较高的推广应用价值。
论文作者:刘夏
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30
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