重慶市某拱式箱梁橋0#塊首節(jié)支架施工.doc

0#塊首節(jié)支架施工xx xxx摘要：大跨徑連續(xù)鋼構(gòu)橋，造價(jià)低于同等通車量斜拉橋，已在西南地區(qū)廣泛采用，而一些市政工程出于對(duì)景觀有要求，一些資歷雄厚的設(shè)計(jì)院已開始在橋墩和0#快外形上進(jìn)行“異形”設(shè)計(jì)。本文結(jié)合合川xxx橋0#塊整體支架設(shè)計(jì)及施工方法進(jìn)行總結(jié)，以供相同橋型借鑒。關(guān)鍵詞：異形 首節(jié) 設(shè)計(jì) 施工 1、工程概況xxx橋是連接合川區(qū)合陽與南平區(qū)，緊鄰涪江與嘉陵江交匯口。橋梁全長(zhǎng)470m，其中主橋?yàn)楣笆綐?，總長(zhǎng)280，其跨徑布置為75+130+75m；南北引橋全長(zhǎng)190m，均采用30m跨徑等截面連續(xù)梁。拱上主梁為單箱雙室截面箱梁，采用斜腹板，根部結(jié)構(gòu)（0#塊）總高14m，寬19m，梁與拱共同受力。箱梁頂板厚28cm；底板0#塊處均厚310cm。共縱向共設(shè)有108束預(yù)應(yīng)力管道，豎向共設(shè)66道預(yù)應(yīng)力管道均采用C55混凝土。由于xxx橋0#塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，砼模板支撐點(diǎn)位少，結(jié)構(gòu)體積大，故設(shè)置支架系統(tǒng)，保證0#塊順利施工。圖1 基本橋型圖2、0#塊首節(jié)施工難點(diǎn)及方案初步選定2.1 施工難點(diǎn)（1）搶水時(shí)間限定為5個(gè)月，前期任務(wù)繁重，對(duì)0#塊的施工準(zhǔn)備略顯倉(cāng)促。（2）河市岸進(jìn)場(chǎng)道路狹窄，施工重型機(jī)械進(jìn)場(chǎng)難度大。（3）施工平面布置困難。分常規(guī)水位和汛期水位兩個(gè)階段，汛期水位對(duì)安全生產(chǎn)影響較大。（4）承臺(tái)設(shè)有倒角，橋墩為異性花瓶狀，0#塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜并向四周擴(kuò)張，砼模板支撐點(diǎn)位少。（5）由于市政景觀要求以及特殊的鋼筋布設(shè)，橋墩身無法預(yù)埋大型型鋼構(gòu)件。2.2 方案初步設(shè)定針對(duì)上述施工難點(diǎn)，我們將0#塊初步分為四段進(jìn)行澆筑，以保證達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求及工程進(jìn)度。圖2 0#塊初步分塊示意圖因?yàn)殡y點(diǎn)（4）、（5），導(dǎo)致常用的連續(xù)鋼構(gòu)橋在墩身上預(yù)埋牛腿搭設(shè)鋼架的做法無法應(yīng)用。我們只能運(yùn)用承臺(tái)提供的施工空間來搭設(shè)以鋼管樁為主的整體鋼架。此種鋼架搭設(shè)高度大，難點(diǎn)（4）決定了我們必須設(shè)置傾斜的鋼管樁，才能滿足0#塊的寬度要求。3、方案設(shè)計(jì)3.1 荷載參數(shù)模板與木板自重(kN/m2):1.200；混凝土與鋼筋自重(kN/m3):25.000；施工均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2):3.000；混凝土振搗產(chǎn)生荷載(kN/m2):2.000；3.2 支架整體布設(shè) 鋼管樁共6根直樁和6根斜樁（單個(gè)0#塊），均采用7208mm鋼管。直樁和斜樁間設(shè)置400mm鋼管平聯(lián)。H70型鋼作為支架系統(tǒng)的下橫梁，順橋向共設(shè)置3列（共8根，在墩身處斷開，橋軸線處為雙拼H70），單根長(zhǎng)7.5m。貝雷架搭接在H70上，長(zhǎng)15m，為雙片單組合，分兩跨，跨徑6.3m。I56搭接在貝雷架上，9m長(zhǎng)雙拼I56順橋向分4跨，按1.5m、1.5m、1.5m、13.85m跨徑布設(shè)，6.5m長(zhǎng)I56順橋向分3跨，按1.5m、1.5m、1.5m跨徑布設(shè)。橫橋向布置間距為1.55m。I25搭接在I56上，共4跨，每跨徑1.55m，順橋向布置間距為0.4m，在兩側(cè)采用雙拼I25。 型鋼支架搭設(shè)完畢后，在I25上搭設(shè)腳手架，腳手架搭設(shè)參數(shù)：橫向間距或排距(m):0.40；縱距(m):0.40；步距(m):1.00；立桿上端伸出至模板支撐點(diǎn)長(zhǎng)度(m):0.60；腳手架搭設(shè)高度(m):5.00；采用的鋼管(mm):483.5；板底支撐連接方式:頂托支撐；圖3 0#塊支架整體立面圖圖4 0#塊支架整體平面圖3.3 腳手架驗(yàn)算（詳細(xì)計(jì)算過程略）483.5鋼管截面力學(xué)特性：截面抵抗矩 w=5.08cm3； 截面慣性矩 I=12.19cm4最大彎矩考慮為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的彎矩。最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的彎矩和(1)荷載：靜荷載：q1 = 42.576 kN/m；活荷載：q2 = 2.8 kN/m；最大彎距 Mmax = 0.734 kN.M；(2)鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算：橫向鋼管的最大應(yīng)力計(jì)算值 =144.488 N/mm2；小于 縱向鋼管的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205.0 N/mm2，滿足要求！(3)撓度計(jì)算：支撐鋼管的最大撓度V=0.265 mm；小于400.0/150與10 mm，滿足要求！(4)穩(wěn)定性驗(yàn)算：由長(zhǎng)細(xì)比 Lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)= 0.235 ；鋼管立桿的最大應(yīng)力計(jì)算值為=165.721 N/mm2；小于鋼管立桿的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 205.000 N/mm2，滿足要求！3.4 型鋼支架驗(yàn)算整體鋼架如用簡(jiǎn)支梁的形勢(shì)簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算量太大而且結(jié)果因?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)太多，所以不僅工作量繁重，而且計(jì)算結(jié)果精確度無法保證，在此，筆者使用平面設(shè)計(jì)軟件Midas Civil 2006進(jìn)行建模計(jì)算。單邊荷載設(shè)計(jì)值定為：靜荷載：Q1 = 2100 kN；活荷載：Q2 = 112 kN/m；靜荷載和動(dòng)荷載分別取安全系數(shù)為1.2、1.4，以最不利的荷載組合進(jìn)行模型荷載設(shè)定。圖5 鋼架模型變形分析圖圖6 鋼架模型組合應(yīng)力分析圖(軸力+彎矩)模型分析顯示，整個(gè)鋼架的位移局部最大位移不超過1cm，而只有在最外側(cè)的兩組貝雷架的局部最大組合應(yīng)力達(dá)到364.5Mpa，所以我們只需在貝雷架上增加加強(qiáng)旋桿，減小因?yàn)檎w鋼架變形而造成的貝雷架局部受力負(fù)荷過大。模型驗(yàn)算證明了我們?cè)谥虚g下橫梁使用雙I70型鋼的設(shè)想正確，各組型鋼的應(yīng)力值均小于f= 210Mpa。位移基本可以忽略，所以不需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 筆者已用Sap2000 10.0對(duì)整個(gè)鋼架的驗(yàn)算進(jìn)行了符合，得到的分析數(shù)據(jù)基本一致，所以整個(gè)鋼架的思路與搭設(shè)方式是完全可行的。模型是完全理想化下施工才能達(dá)到的效果，鋼架模型的要害在于如果施工搭設(shè)出的鋼架對(duì)稱度不夠會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鋼架偏心失穩(wěn)，而且所有節(jié)點(diǎn)處均采用焊接，對(duì)焊接質(zhì)量?jī)?yōu)劣問題不容忽視。另外鑒于貝雷架局部應(yīng)力過大，以及洪水的沖刷問題。所以我們?cè)诓挥绊懻麄€(gè)施工質(zhì)量與進(jìn)度的情況下將原定0#塊首節(jié)混凝土分為三次澆注。 圖7 變化后的0#塊首節(jié)澆注3.5 預(yù)埋件設(shè)計(jì)0#塊支架鋼管焊設(shè)于預(yù)埋在承臺(tái)的預(yù)埋件上。預(yù)埋件的平面位置及加工圖：圖8 承臺(tái)預(yù)埋件構(gòu)造及布置圖支架系統(tǒng)上部分配梁I56向內(nèi)懸挑距離過長(zhǎng)且承重較大，故須在墩身相應(yīng)位置埋設(shè)預(yù)埋件以焊接牛腿支撐I56。水平位置同I56分配梁，高度為I56實(shí)際底口高度以下11.5cm處。預(yù)埋件樣式采用30302cm鋼板焊接鋼筋的形式預(yù)埋，然后在外焊接鋼板支撐。所有鋼板均為2cm厚。具體情況如圖：圖9 I56分配梁牛腿大樣圖4、施工方法3.3 預(yù)埋件安設(shè)承臺(tái)預(yù)埋件采用B32鋼筋與2cm厚鋼板制作，鋼筋與鋼板連接均采用塞孔焊。預(yù)埋件表面應(yīng)盡量貼近承臺(tái)模板（倒角處預(yù)埋件），或者保持表面水平且標(biāo)高一致（承臺(tái)表面預(yù)埋件），水平位置要保持橫豎對(duì)稱。承臺(tái)澆注混凝土?xí)r，預(yù)埋件下面的混凝土振搗密實(shí)以保證其粘結(jié)力。預(yù)埋時(shí)，用塑料袋等易于拔出的東西將剩余半截套筒塞滿然后整個(gè)預(yù)埋件貼近墩身模板，并標(biāo)記預(yù)埋件位置，以方便模板拆除后迅速找到預(yù)埋件位置。3.3 鋼管樁安設(shè) 鋼管樁共6根直樁和6根斜樁（單個(gè)0#塊）。均采用7208mm鋼管。首先根據(jù)設(shè)計(jì)位置或標(biāo)記，鑿出承臺(tái)預(yù)埋件，并清理干凈。然后由測(cè)量人員復(fù)核預(yù)埋件標(biāo)高，并標(biāo)記處鋼管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)位置后，進(jìn)行鋼管樁的安設(shè)。采用一次性吊裝整根鋼管樁。根據(jù)涪江水位情況選擇斜樁與直樁安設(shè)的先后順序。跟進(jìn)目前水位情況，可先安設(shè)直樁，并焊接平聯(lián)。安設(shè)直樁時(shí)，由測(cè)量人員配合，保證直樁的垂直度。由履帶吊直接吊裝到設(shè)計(jì)位置，并焊設(shè)臨時(shí)連接。待鋼管樁位置及垂直度復(fù)核完畢并調(diào)整正確后再采用滿焊。首根鋼管樁安設(shè)完畢后，可與棧橋鋼管樁建立臨時(shí)連接。待鋼管樁基礎(chǔ)形成整體后再拆除臨時(shí)連接。直樁安設(shè)完畢，并建立首層平聯(lián)（400mm鋼管）后，可安設(shè)斜樁。平聯(lián)共三層，高度分別為承臺(tái)起5m、9.5m、13m處（與墩身預(yù)埋件保持水平一致）。斜樁安設(shè)前，先在承臺(tái)預(yù)埋件上焊設(shè)一定位三角板，然后用履帶吊和小葫蘆吊配合安裝到位。待傾斜度達(dá)到要求后，馬上與對(duì)應(yīng)位置直樁建立臨時(shí)連接。另外，由于本支架系統(tǒng)承重較大，故須對(duì)鋼管樁上下端頭加強(qiáng)。具體加設(shè)情況見下圖：（樁帽三角板（1010cm）焊接前先在樁頂80cm加設(shè)一圈1.4cm厚鋼板）圖10 樁腳樁帽構(gòu)造圖直樁樁帽可在安設(shè)前預(yù)制好，直接安設(shè)。斜樁長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)，待安設(shè)完畢后割除多余部分，再行安設(shè)樁帽。3.3.1 H70型鋼安設(shè)H70型鋼作為支架系統(tǒng)的下橫梁，順橋向共設(shè)置3列（共8根，在墩身處斷開，橋軸線處為雙拼H70），單根長(zhǎng)7.5m。H70型鋼在鋼管樁樁頂處和跨中應(yīng)用2cm厚鋼板加強(qiáng)，勁板間距20cm。H70采用履帶吊直接安裝到位，與鋼管樁基礎(chǔ)間采用滿焊連接。3.3.2 貝雷片安裝貝雷片采用雙組合加強(qiáng)型貝雷片。橫橋向共設(shè)置8組。用塔吊將支架第一段貝雷片（8m長(zhǎng)）擱置于H70下橫梁上，并與之固結(jié)。固結(jié)采用型鋼焊接在H70上，使其箍緊貝雷片。順橋向兩片貝雷片之間采用8型鋼鉆孔上螺栓作為平聯(lián)。3.3.3 I56與I25分配梁安裝I56為順橋向安裝在貝雷片上，橫向間距按1.5m布置。盡量安裝在貝雷片的節(jié)點(diǎn)上。I56與貝雷片連接參照上節(jié)中貝雷片與H70的連接方式。I56在后場(chǎng)接長(zhǎng)加工后，現(xiàn)場(chǎng)安裝采用單根吊裝的形式。上下游雙拼處采用吊裝到位后，再花焊拼接。I25次分配梁垂直安設(shè)在I56上，與I56采用焊接形式連接。安裝間距為40cm。共20根。3.4 腳手架安裝I25分配梁安裝完畢后，在其上滿鋪1cm厚鋼板。在鋼板上面搭設(shè)腳手管，鋪設(shè)間距順橋向按照25cm（平模板）