碗扣式支架在簡(jiǎn)支系桿拱橋系梁中施工應(yīng)用

1、    碗扣式支架在簡(jiǎn)支系桿拱橋系梁中施工應(yīng)用    王洪東摘 要：研究了碗扣式支架在某簡(jiǎn)支系桿拱橋系梁中的施工。以大西鐵路客運(yùn)專線1-113m簡(jiǎn)支系桿拱橋系梁支架施工為背景，介紹了碗口式支架的施工應(yīng)用，闡述了支架的施工過程及工藝特點(diǎn)，可為今后類似橋梁施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)支系桿拱橋；碗扣式支架；施工技術(shù)1 工程概況新建鐵路大同至西安客運(yùn)專線站前工程標(biāo)段，位于晉中市平遙縣、介休市靈石縣境內(nèi)，本標(biāo)段最長(zhǎng)橋梁為平遙跨汾平高速公路特大橋。該橋全寬18.om，全長(zhǎng)113.3m，矢跨比為f/l=1/5，拱肋平面內(nèi)矢高22.6m，拱肋采用二次拋物線線型。拱肋在

2、橫橋向內(nèi)傾8°，呈提籃式。設(shè)計(jì)時(shí)速為 250km/h，按時(shí)速為350km/h控制1?？缇€里程dk381+774.7dk381+891.02，橋跨墩位為48#49#墩。碗扣式腳手架是一種新型承插式鋼管腳手架。憑借其獨(dú)帶的齒碗扣接頭，具有拼拆迅速、省力，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，配備完善，通用性強(qiáng)，承載力大，安全可靠等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于房屋、橋涵、隧道等多種建筑物的施工中2-3。該橋主跨為1-113m鋼管混凝土簡(jiǎn)支系桿拱橋，系桿拱梁部采用碗口式滿堂支架施工。簡(jiǎn)支梁與鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)體系，是目前同類鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的最大跨度，施工技術(shù)難度大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2 碗口式支架設(shè)計(jì)本工程施工支架為18排支墩分1

3、7跨，結(jié)構(gòu)形式為：1.36m+4.5m+5.14m+3m+10m+4.26m+10m+7.67m+7.33m*2+7.67m+10m+4.26m+10m+3m+6.55m+4.45m?；A(chǔ)頂部立柱采用外徑92cm，壁厚1cm鋼管柱，每排設(shè)置9根，支柱之間縱橫向采用100×100角鋼連接形成穩(wěn)定體系，鋼管柱橫向間距為2.26m（路面），2.5m（邊坡及地面）。鋼管柱頂部采用3根55#工字鋼并聯(lián)作為支架橫向分配梁，分配梁上部搭設(shè)貝雷梁縱梁，縱梁采用單層雙片組合結(jié)構(gòu)，連續(xù)鋪設(shè)，片間距0.45m，組間距1m，并于48#墩側(cè)設(shè)置2m長(zhǎng)i50b工字鋼補(bǔ)長(zhǎng)貝雷梁，梁頂部采用i20b工字鋼，底部采用

4、30#雙槽鋼進(jìn)行橫向連接，并在槽鋼外緣設(shè)置100×100×10斜撐體系，對(duì)支架進(jìn)行抗風(fēng)穩(wěn)定性加強(qiáng)?？v梁頂面至系梁底模凈空為1.76m，縱梁上部搭設(shè)lg90碗扣式腳手架作為自由落架裝置，并對(duì)梁底標(biāo)高及預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，采用碗扣支架，碗扣支架鋼管為48、t=3.5mm，材質(zhì)為q235鋼，軸向容許應(yīng)力=205mpa。碗扣架進(jìn)行局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)，即在拱肋作用3m及系梁實(shí)體范圍內(nèi)縱橫向間距為30cm，其余位置間距為60cm。腳手架頂部鋪設(shè)縱橫向10×15cm+10×10cm方木，頂層方木間距為20cm，底模采用1.8cm優(yōu)質(zhì)竹膠板。支架各桿件的分布如下表1所示，在實(shí)心梁

5、體下立桿間距為0.3m時(shí)，支架各桿件以及方木的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性都滿足要求，且有足夠的安全儲(chǔ)備，故在整個(gè)梁體范圍下都采用這種布置。具體布置如下表1：在拱橋中央條帶范圍內(nèi)，即中央12m條帶范圍內(nèi)兩端實(shí)腹部分除外，扣碗架立桿間距可以放大至60cm或90cm。3 碗扣式支架施工3.1 支墩的樁基礎(chǔ)施工0#支墩，1#支墩，9#支墩，09#支墩采用樁基礎(chǔ)，樁基頂面采用通長(zhǎng)蓋梁連接，并將樁延伸至支墩頂面標(biāo)高樁頂設(shè)蓋梁；樁基礎(chǔ)采用1.0cm鉆孔樁，入土深度為20m，16m兩種；01#支墩為新做的挖孔樁基礎(chǔ)，樁徑1.0m，共9根。中距2.5m，上置蓋梁，再立鋼管；1#支墩、9#支墩為雙排挖孔樁基礎(chǔ)，樁徑1.0

6、m，每排9根樁，排距3m，樁間距2.5m，分別設(shè)置蓋梁，上置9根920mm鋼管；09#支墩利用49#墩承臺(tái)支護(hù)樁基礎(chǔ)，其上亦設(shè)9根920mm鋼管，與10#支墩設(shè)置交叉抗剪支撐形成空間結(jié)構(gòu)。3.2 支墩條形基礎(chǔ)施工條形基礎(chǔ)為現(xiàn)澆c20混凝土?；姿赏另毲宄?，基礎(chǔ)不得置于分車帶之松土上?；A(chǔ)為2層臺(tái)階式基礎(chǔ)，下階厚度為1m，下階頂面與路面平齊，上階頂面應(yīng)高出路面1.4m。基礎(chǔ)混凝土在澆注時(shí)須預(yù)埋螺栓（22）8根。以與鋼管下端之墊板速接牢。鋼管下端鈑與基礎(chǔ)混凝土頂面可用干水泥找平，讓水泥吸潮硬結(jié)。3.3 鋼管柱支墩及橫梁施工支墩采用外徑920mm、壁厚10mm的卷制鋼管，3#橋梁鋼制成。每個(gè)支墩設(shè)置

7、9根鋼管。鋼管中心距2.26m，邊坡及地面處間距為2.5m。圓管上端支承荷載橫向分配梁。橫向分配梁由三根并列工字鋼組成。中心間距42.5cm；工字鋼型號(hào)為工55c。在三根工字鋼之上、下翼緣分別設(shè)置縱鈑，其作用是使三片工字鋼聯(lián)成整體并用以放置貝雷架之支座鈑。以及支承于鋼管端的墊板，縱板厚12mm。工字鋼需要接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)將其拼接截面選在支墩鋼管中心附近，這樣，可以只設(shè)置腹板拼接板即可。翼緣無需設(shè)置拼接板。工字鋼在貝雷架的支點(diǎn)處以及支承在鋼管之處，承受集中荷載的作用，需設(shè)置加勁角鋼，以保證其翼緣的強(qiáng)度與腹鈑的彈性穩(wěn)定。920鋼管下端設(shè)置1100mm×1100mm，=16mm的端鈑，與鋼管焊接

8、。鋼管兩端端部設(shè)置加勁肋條，肋條焊接于鋼管壁。48#墩第二級(jí)承臺(tái)襟邊上的增設(shè)鋼管頂端設(shè)置不等高的分配梁：一側(cè)為貝雷架支承；另一側(cè)為工字鋼的支承。支墩鋼管之間，在縱向和橫向采用100×100×10雙角鋼設(shè)聯(lián)接系，以形成整體，構(gòu)成支墩。聯(lián)接系每2m一高設(shè)置一層。節(jié)點(diǎn)聯(lián)接采用25cm寬的鋼鈑彎制成抱箍，在抱箍合籠處設(shè)置節(jié)點(diǎn)鈑，以與撐桿相聯(lián)結(jié)。 3.4 貝雷梁縱梁施工施工支架上部結(jié)構(gòu)為單層貝雷架，連續(xù)梁體系。為便于架設(shè)，將貝雷架按二個(gè)單片拼成為一組，單片之間的中距取用0.45m。沿橋全寬共設(shè)置十九組，兩組之間的中心間距為1m。貝雷架的橫向聯(lián)接系。由于兩組貝雷架之間的凈距小，不足40

9、cm，故不可能在其間設(shè)橫斷面向聯(lián)接系。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用了端撐體系。即用一對(duì)槽鋼橫置于貝雷架下弦，兩端外伸，再從外伸端設(shè)斜撐桿，斜撐桿之上端頂緊貝雷架之上弦。同時(shí)，將上部的工字鋼設(shè)置u型螺栓，置于貝雷架上弦，讓u型螺栓形成的槽口卡住貝雷架上弦。此種端撐體系沿貝雷架縱向每隔1.5m左右設(shè)置一副。以此保證貝雷架具有共同的抵抗橫向荷載的能力和良好的整體性。貝雷架的支承節(jié)點(diǎn)。由于支墩位置受公路車道限制，在縱向沒有調(diào)整的自由，致使貝雷架在工字鋼上的支承點(diǎn)有可能落在其下弦桿上。下弦桿將受彎，為解決這一問題，將貝雷架下的分配梁設(shè)置為3片構(gòu)造工字鋼，保證支撐平臺(tái)寬度有85cm，從而能保證使支承點(diǎn)作用在貝雷架的節(jié)點(diǎn)

10、上，以傳遞支點(diǎn)反力。由于兩墩間凈跨度為107.92m，貝雷架不容許鋸斷，將貝雷架截除一個(gè)節(jié)段（3.0m），鋪設(shè)長(zhǎng)度為105m，缺口設(shè)于48#墩旁，貝雷架端支點(diǎn)位于48#墩承臺(tái)下階襟邊上的增設(shè)鋼管上，貝雷梁缺口處采用2m長(zhǎng)的i50b工字鋼橫向間距50cm跨越。3.5 貝雷梁上部結(jié)構(gòu)施工貝雷架上采用橫向i20b工字鋼，縱向間距為0.3m，0.6m；工字鋼上的支架采用碗扣滿堂支架，碗扣式鋼管腳手架立桿的橫向間距0.3m，縱向間距均為0.3m；采用縱向方木在上，橫向方木在下的布置的方式，鋼管頂部橫向采用15×10cm方木，上面放置縱向方木，為10×10cm，間距20cm，底模為18

11、mm厚的竹膠板。為保證整體受力，根據(jù)標(biāo)高和設(shè)計(jì)桿件長(zhǎng)度進(jìn)行底座調(diào)平。搭立桿后加橫桿連接固定，立桿搭設(shè)完畢放頂托調(diào)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。3.6 支架的預(yù)壓本工程在梁體底模方木上或底模板上采用不小于梁體混凝土重量的1.2倍的砂袋進(jìn)行支架預(yù)壓，消除支架的非彈性變形、基礎(chǔ)沉降變形，并獲得彈性變形值，為模板支立標(biāo)高提供數(shù)據(jù)。在支架頂部和底部（注意上下對(duì)中）按縱向5m，橫向左、中、右設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行編號(hào)，以便預(yù)壓時(shí)進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)，控制模板立模標(biāo)高。觀測(cè)按加載前、加載完、加載后三天、卸載后四次進(jìn)行。3.7 支架的卸架根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件，本工程的施工支架卸架（載）方式采用在貝雷架頂面（置于貝雷架上弦上的工20b工字鋼頂面）

12、設(shè)置碗扣架作為降落裝置實(shí)行卸架。因此，本支架的設(shè)計(jì)，其高程系統(tǒng)是以貝雷架頂面之高程為基準(zhǔn)。在此基準(zhǔn)面之上留出1.76m凈高，供設(shè)置20b工字鋼扣碗架，縱橫向方木，底模等。3.8 支架施工觀測(cè)在預(yù)壓過程中實(shí)施觀測(cè)，預(yù)壓荷載應(yīng)分級(jí)施加，分級(jí)步長(zhǎng)先大、后小。觀測(cè)內(nèi)容：條形基礎(chǔ)的地基沉降：即建立ps曲線，以判認(rèn)地基工作狀態(tài)是否在曲線的直線段內(nèi)；樁基礎(chǔ)的沉降：即建立ps曲線，以判認(rèn)樁的工作狀態(tài)是否在曲線的直線段內(nèi)。支架的中心線：即檢驗(yàn)支架頂面縱向中線在預(yù)壓加載過程中的穩(wěn)定性，以判定支架之橫向剛度。支墩墩頂沿橋縱向的位移觀測(cè)?？疾樽兾皇欠窈侠?。卸載亦分級(jí)，以確認(rèn)卸載曲線。4 結(jié)論本文以大西客運(yùn)專線為工程實(shí)例，介紹了碗扣式支架在簡(jiǎn)支系桿拱橋系梁中的施工應(yīng)用。該工程已完工通車，其順利實(shí)施表