焦作南通路公路橋主橋箱梁的支架預壓施工

1、焦作南通路公路橋主橋箱梁的支架預壓施工摘 要 大型橋梁支架法現(xiàn)澆施工中，支架預壓對大跨度預應力橋梁的施工控制尤為重要。本文結(jié)合南水北調(diào)總干渠焦作市區(qū)段南通路跨渠大橋的支架預壓實踐，提供支架預壓施工的設計、施工組織、沉降觀測和結(jié)果評定等經(jīng)驗，供類似工程施工參考借鑒。關(guān)鍵詞 南水北調(diào)施工 支架法施工 支架預壓 數(shù)據(jù)分析1. 工程概況南水北調(diào)中線一期工程總干渠焦作I段2標南通路公路橋與總干渠相交，位于焦作市解放區(qū)，設計采用20+35+20m連續(xù)梁跨過總干渠。橋梁采用公路級設計荷載標準。南通路主橋為單幅橋，工程范圍為樁號NK0+280.931MK0+355.931，長75m，頂板寬35m，底板寬31m

2、。主橋采用小懸臂直腹板單箱七室斷面形式，外側(cè)腹板最低處梁高1.6m，頂板厚220mm，底板厚220mm，腹板厚450mm，支點附近加寬至750mm。現(xiàn)澆箱梁采用碗扣式滿堂支架施工，箱梁下地基采用30cm厚的三七灰土和20cm厚的C20混凝土進行加固處理，支架預壓材料采用沙袋。2. 支架設計2.1 荷載計算a、鋼筋混凝土： a25.48kN/m3b、施工荷載標準值： b1.0kN/m2C、振搗混凝土荷載標準值： c2.5kN/m2d、支架及模板荷載： d1.0kN/m22.2 支架設計 現(xiàn)澆箱梁采用碗扣式滿堂支架，支架立桿為標準腳手架鋼管，基礎為20cm厚的C20混凝土，底托螺栓可調(diào)整長度10c

3、m，頂托螺栓可調(diào)整長度15cm，第一層橫桿離地間距20cm。經(jīng)結(jié)構(gòu)計算，立桿水平間距在箱梁肋板下為30cm×30cm，箱梁底板下為60cm×60cm，橫桿豎向間距為100cm，頂托下加一層水平桿。剪刀撐布置在最外一排立桿底部向主體結(jié)構(gòu)方向與地面成60°夾角，間距2m。2.3 基礎處理對支架基礎進行加固處理，先鋪設并經(jīng)壓實30cm厚三七灰土，上部再澆筑20cm厚的C20混凝土。3 支架預壓3.1 預壓目的（1）檢查支架及地基的強度和穩(wěn)定性；（2）消除整個支架的非彈性變形；（3）消除地基的非彈性變形；（4）求證支架的彈性變形。3.2 現(xiàn)澆箱梁支架預壓施工流程支架驗收原

4、始標高測量沙袋就位加載30%加載70%加載100%加載110%卸載變形觀測預壓成果報告整理標高調(diào)整。3.3 支架預壓控制參數(shù)模板預拱度由預壓彈性變形測量結(jié)果繪制沉降曲線，結(jié)合模板的設計拱度，并通過調(diào)整模板支撐頂托來完成。模板安裝完成后，對其進行預壓。支架預壓按預壓單元分四級加載，依次為單元內(nèi)預壓荷載值的30%、70%、100%和110%。每級加載完成后，每間隔2h對支架沉降量進行一次監(jiān)測。當支架頂部監(jiān)測點2h的沉降量平均值小于2mm時，再進行下一級加載。考慮到混凝土振搗產(chǎn)生的動荷載及小型機具等荷載，因工期安排上的問題，不能保證較長預壓時間，在采取基底20cm混凝土加固的基礎上，預壓荷載按混凝土

5、實體重力荷載的1.1倍考慮，預壓時間不小于3d。4 現(xiàn)澆箱梁支架預壓程序與步驟4.1 堆載計算南通路主橋為連續(xù)箱梁，箱梁底部寬31m，翼緣板寬2m，翼緣板厚度較薄（20cm40cm），重量較輕，故翼緣板不做預壓考慮。中跨端橫梁混凝土的體積V=54×1=54m³；鋼筋混凝土的容重2.6t/m³；端橫梁的混凝土重量為：54×2.6t=140.4t 140.4t×2=280.8t(兩端端橫梁總重）邊跨端橫梁的兩端端橫梁總重為：351t。35m箱梁總重為2257.03t；20m箱梁的總重為1418.2t。由于端橫梁的重量主要由橋墩承擔，故35m和20m

6、箱梁由支架承擔的重量分別為1976.23t和1067.2t?？紤]施工荷載為5t，故由支架承擔的全部荷載總計為1981.23t和1072.2t。分級加載量見表1。20m和35m箱梁的預壓面積為：S1=31×17.654=547.27 S2=31×32.692=1013.45預壓實驗采用專用編織袋裝砂代替荷載，每只編織袋最大載重量達1t?？v向加載時，宜從跨中向支點處加載；橫向加載時，宜從中間向兩側(cè)加載，加載或卸載均由人工配合吊車進行。堆載順序和分層堆載量與混凝土澆筑順序相同。4.2 預壓標高測量點布置4.2.1 測點布置表1 主橋支架預壓分級加載表加載區(qū)項目名稱30%荷載70%

7、荷載100%荷載110%荷載合計20m荷載（t）32275110731180單袋重量（t）0.9 0.9 0.9 0.9 加載砂袋數(shù)（個）358 477 358 119 1311單袋覆蓋面積（）1.53 1.15 1.53 4.60 方格尺寸（m）1.24 1.07 1.24 2.15 35m荷載（t）595138719822180單袋重量（t）0.9 0.9 0.9 0.9 加載砂袋數(shù)（個）661 880 661 220 2422單袋覆蓋面積（）1.53 1.15 1.53 4.61 方格尺寸（m）1.24 1.07 1.24 2.15 預壓測量點分別布置在基層墊層混凝土面和底模板下部，底模

8、觀測點用以觀測支架預壓時所發(fā)生的總沉降量，及卸載后的彈性恢復量?；A墊層混凝土面測點，用以觀測地基在支架預壓時，地基的沉降和卸載后的彈性恢復量。4.2.2 測點平面布置a、沿橋梁縱向為0、1/4、1/2、3/4、4/4跨徑各布置一個測斷面。b、每個監(jiān)測斷面上的監(jiān)測點設置5個對稱布置。c、加載至110%所測的數(shù)據(jù)與持荷24h后的數(shù)據(jù)變化平均小于1mm時，表明支架和地基已經(jīng)基本沉降到位，可以卸載。否則還要繼續(xù)持荷預壓，直至支架和地基沉降到位方可卸載。測點布置圖如圖1、圖2、圖3。4.2.3 預壓標高測量點監(jiān)測 布設好觀測點后按加載及卸載步驟分別測量各級荷載下的監(jiān)測點沉降量，并在卸載后全面測量各監(jiān)測

9、點的回彈量。（1）支架安裝完成，荷載加載前對各觀測點進行觀測，測點標高為H0。（2）第一次加載30%，第二次加載70%，第三次加載100%，每階段加載完成后，每間隔2h觀測一次,各階段記錄標高分別為H1、H2、H3，進行下級加載,觀測必須全過程進行，若發(fā)現(xiàn)變形量異常應立即停止加載。（3）第四次加載110%完成，對各觀測點進行觀測，每6h觀測一次,當沉降量小于1mm/d時,視為穩(wěn)定,記錄標高為H4，穩(wěn)定后進行卸載。（4）卸載完成觀測卸載完成6h后，對各觀測點進行測量，記錄各測點標高H5，通過卸載測量可推算出支架模板在荷載作用下的彈性變形量。圖1 監(jiān)測點平面布置圖注：測量點的表示形式為A-B，其中

10、A表示排，B表示列。 括號外為底模底部的測量點，括號內(nèi)的為底模底部正下方混凝土基礎上的測量點。圖2 監(jiān)測點橫斷面布置圖圖3 監(jiān)測點縱斷布置圖5 數(shù)據(jù)分析整理5.1 數(shù)據(jù)收集方法根據(jù)預設步驟，分批分區(qū)吊裝土袋，在設定的測點按照0荷載、30%荷載、70%荷載及滿載測量模板及支架下沉量。對滿載后前三次測量數(shù)據(jù)較大或變化較大的點，加密觀測次數(shù)，判定變形穩(wěn)定后，即可準備卸載。卸載期間，在保證測量人員安全的前提下，注意觀測較大變形處的數(shù)值變化，判斷是觀測誤差還是加載引起的正常誤差。對于彈性變形與總變形不匹配的點，特別是彈性變形為零的點，可能是支架定位螺栓失效引起的支撐滑落導致的模板變形難以恢復，應認真檢查

11、支架的加固系統(tǒng)和鎖緊螺栓是否失效，并重新加固，恢復該點周圍的模板系統(tǒng)高程，必要時，重新加載，直到有彈性變形為止。數(shù)據(jù)收集后進行總體評價，消除無效數(shù)據(jù)的影響后，進行數(shù)據(jù)分析與評價，據(jù)此調(diào)整模板支架系統(tǒng)的預拱度。5.2 各部位變形值及支架調(diào)整主橋NA1-NP2支架堆載預壓監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄見表2。表2 主橋NA1-NP2滿堂支架堆載預壓監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表底模觀測點加載前標高（m）滿載后標高（m）卸載后標高（m）滿載總沉降量（mm）卸載恢復量（mm）彈性變形（mm）非彈性變形（mm）備注1-1108.664 108.659 108.663 54411-2108.666 108.662 108.666 4440

12、1-3108.661 108.654 108.661 77701-4108.644 108.636 108.636 80081-5108.624 108.614 108.618 104461-6108.641 108.633 108.636 83352-1108.756 108.747 108.753 96632-2108.755 108.742 108.748 136672-3108.753 108.739 108.748 149952-4108.739 108.724 108.730 156692-5108.740 108.729 108.736 117742-6108.764 108.7

13、53 108.761 118833-1108.823 108.812 108.819 117743-2108.832 108.825 108.830 75523-3108.836 108.827 108.831 94453-4108.843 108.839 108.838 41-153-5108.825 108.818 108.819 71163-6108.829 108.823 108.824 6115其它橋跨的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取方法與此類似。5.3 模板支架預拱度調(diào)整適用于NA1- NP2跨底模彈性變形跨中取8mm,算出底模需要設置的預拱度?？缰性O計預拱值8mm,其它位置預拱值按照二次拋物線過渡。建立坐標系設y=ax2+b，梁計算跨度為19.5m，將坐標點（0，8）及（9.75，0）代入y=ax2+b得出y= - 0.035556x2+8（x單位：m，y單位：mm）。NA1-NP2跨底模的二次拋物線見圖4。另考慮到兩端各3m范圍未進行預壓，設置非彈性變形預拱度3mm