薄壁空心墩封頂施工工藝及受力分析

1、薄壁空心橋墩封頂施工工藝及受力分析摘 要 結(jié)合準(zhǔn)池鐵路站前七標(biāo)陳掌特大橋施工實(shí)例，分析采用預(yù)制板方法進(jìn)行薄壁空心橋墩封頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)受力情況，并詳細(xì)闡述了此封頂方法的施工工藝。關(guān)鍵詞 薄壁空心橋墩 預(yù)制板 封頂工藝1工程簡介 新建大準(zhǔn)至朔黃鐵路聯(lián)絡(luò)線工程位于內(nèi)蒙古中部及山西省北部，基本呈南-北走向。線路北起大準(zhǔn)鐵路外西溝站往南至朔黃鐵路神池南站，自外西溝想東沿渾河河谷至殺虎口，向東南沿滄河河谷經(jīng)右玉、高家堡后折向西南方向繞避平魯?shù)貐^(qū)煤礦采空區(qū)，于平魯縣城西側(cè)上跨朔準(zhǔn)線后向南穿越山脈后往西南方向，從神池南站西側(cè)引入朔黃鐵路。新建線路全長179.862Km。新建大準(zhǔn)至朔黃鐵路聯(lián)絡(luò)線陳掌特大橋工程,起訖里

2、程為DK116+152.300DK117+023.900，共871.6m，結(jié)構(gòu)形式為24-32m+3-24m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，全長871.6米。墩身為圓端形實(shí)體墩、圓端形空心墩，其中空心墩7個(gè)，空心墩高度32.5m61.5 m。2工藝概述 以陳掌特大橋8#墩為例，墩頂直板段設(shè)計(jì)460cm、圓端直徑380cm，墩頂實(shí)心部分高110 cm，空心薄壁墩壁厚頂部最小為50 cm，在與實(shí)體部分銜接過渡段采用50cm×l00cm的倒角。采用在空心墩頂實(shí)心段底部倒角上鋪設(shè)事先預(yù)制好的10 cm厚鋼筋混凝土蓋板，形成底模。為了減輕鋼筋混凝土板(底模)的承受重量，頂部實(shí)心段分兩次澆筑：首先澆筑0.

3、6m高的實(shí)心段，待已澆筑段混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再澆筑頂部0.5m高實(shí)心段及墩帽。后澆筑墩身混凝土重量依靠已澆筑0.6m高段形成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐。先澆筑段與后澆筑段混凝土經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后形成一個(gè)整體共同作用。鋼筋混凝土封底蓋板連同橋墩混凝土一起成為橋墩的一部分，無須取出，待下一個(gè)橋墩封頂再預(yù)制相同的蓋板。3施工工藝3.1蓋板預(yù)制3.1.1蓋板結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)空心橋墩頂部空心形狀及封頂面積設(shè)計(jì)出所預(yù)制蓋板的結(jié)構(gòu)及尺寸，蓋板結(jié)構(gòu)可根據(jù)其封頂面積的大小及吊裝難易程度將其整體或分段預(yù)制。一般厚在10cm以內(nèi)鋼筋混凝土蓋板每塊面積不易大于8m2、長寬比例應(yīng)為1:1.25時(shí)蓋板混凝土因結(jié)構(gòu)尺寸原因產(chǎn)生裂縫的幾率

4、最小，受力效果最佳。該特大橋墩內(nèi)頂空形狀為圓端型，圓端半徑r為91.5cm，平段長為460cm，如圖1所示。封頂混凝土蓋板比橋墩頂空外延尺寸均擴(kuò)大10cm，作為擔(dān)板。由于面積較大且長寬比例過大，該特大橋封頂蓋板采用分段預(yù)制，設(shè)計(jì)板厚10cm。蓋板預(yù)制形狀及尺寸見圖2。圖1空心墩內(nèi)頂空形狀及尺寸（單位：mm）圖2蓋板預(yù)制形狀及尺寸（單位：mm）3.1.2鋼筋布置設(shè)計(jì)采用單層鋼筋網(wǎng)片，護(hù)10HPB235鋼筋下料，鋼筋布置間距10cm×l0cm。上下鋼筋保護(hù)層各4cm、四周鋼筋保護(hù)層各3cm。鋼筋布置如圖3所示。a、板一、三鋼筋布置（正面）b、板二鋼筋布置（正面）圖3蓋板鋼筋布置（單位：m

5、m）3.1.3混凝土澆筑為不影響封頂，蓋板的預(yù)制可在墩身施工的同時(shí)進(jìn)行，預(yù)制地點(diǎn)可在墩身附近選擇場(chǎng)地或在專門預(yù)制場(chǎng)預(yù)制好后運(yùn)輸至橋墩處。蓋板預(yù)制混凝土強(qiáng)度等級(jí)與墩身混凝土強(qiáng)度相同，為施工可靠，該特大橋封頂蓋板預(yù)制統(tǒng)一采用C35混凝土。蓋板預(yù)制成型主要經(jīng)過綁扎鋼筋、立模、澆筑和振搗混凝土等幾個(gè)環(huán)節(jié)。振搗采用平板振動(dòng)器，混凝土振搗應(yīng)充分密實(shí)，同時(shí)制作混凝土試塊，以檢驗(yàn)混凝土28d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度，評(píng)定混凝土的質(zhì)量。蓋板澆筑完成后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)。3.2蓋板吊裝(1)吊裝前應(yīng)對(duì)蓋板進(jìn)行混凝土強(qiáng)度回彈檢測(cè)，保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70以上時(shí)才能進(jìn)行吊裝。(2)根據(jù)施工條件的不同來選擇合適的吊裝設(shè)備，

6、如采用吊車或塔吊等設(shè)備吊裝。每塊蓋板預(yù)制過程中在四角均勻埋設(shè)4個(gè)吊環(huán)，吊裝時(shí)用4條等長的鋼絲繩一頭分別懸吊4個(gè)吊環(huán)，另一頭掛人吊裝設(shè)備的吊鉤上，然后起吊安裝，吊裝時(shí)必須保持蓋板水平，不得傾斜。蓋板起吊到位安置時(shí)，蓋板兩邊擔(dān)板尺寸必須相等。(3)蓋板起吊到后準(zhǔn)備安裝，安裝前以橋墩中心線為中心在墩上搗角頂面精確放出蓋板的輪廓線，安裝時(shí)蓋板邊緣按照輪廓線精確對(duì)位，使蓋板兩邊與倒角接觸面均為10 cm，確保蓋板兩邊擔(dān)板受力平衡。蓋板安裝位置見圖4。圖4蓋板封頂示意(4)吊裝前后幾點(diǎn)注意吊裝前檢查蓋板的質(zhì)量，表面有無貫通裂縫、預(yù)埋吊環(huán)有無松動(dòng)等，若有則禁止起吊，需更換合格的蓋板。吊裝前對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢查，

7、有無斷絲、起毛等現(xiàn)象，若有禁止起吊，需更換合格的鋼絲繩。起吊設(shè)備操作員應(yīng)為合格的操作人員，并持證上崗。吊裝過程中，要有專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮，確保吊裝安全。4結(jié)構(gòu)受力檢算4.1蓋板上部需承受荷載檢算P4.1.1鋼筋混凝土自重荷載P1混凝土分兩次澆筑，蓋板只承受0.6m高的混凝土自重荷載。 P1=(0.9152×3.14+4.6×1.83)×0.6×25=165.7 (kN)4.1.2鋼筋混凝土蓋板自重P2蓋板鋼筋混凝土重量P2：P2=(1.0152×3.14+4.6×2.03)×0.1×26=32.69 (kN)4.1.

8、3振動(dòng)器振搗產(chǎn)生荷載P3荷載集度取1 kNm2，則P3=(0.9152×3.14十4.6×1.83)×1=11.047(kN)4.1.4傾倒混凝土產(chǎn)生荷載P4(1)采用混凝土泵車泵送入模時(shí)，荷載集度取3 kNm2，則P4=(09152×3.14十4.6×1.83) ×3=33.141(kN)綜合以上，蓋板上部承受荷載：P=P1+P2+P3+P4=242.578 kN4.2蓋板容許荷載檢算P 當(dāng)采用單層10cm×l0cm、10鋼筋網(wǎng)片、C35混凝土澆筑的蓋板，經(jīng)計(jì)算，單位抗剪、抗壓強(qiáng)度容許最小荷載為23 kNm2時(shí)蓋板不會(huì)受到變形及破壞，則P=(0.9152×3.14+4.6×1.83) ×23=254.1(kN)P=254.1(kN)>P=242.578 kN5結(jié)束語 當(dāng)墩身高度較高，墩頂實(shí)體部分采用在空心墩空腔內(nèi)搭設(shè)支架的方法施工時(shí)，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料，而且施工周期長，并且施工支架過高難以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。采用鋼筋混凝土蓋板鋪設(shè)法施工空心墩墩頂實(shí)心部分，墩身高度不受限制，而且施工過程省工、省時(shí)、操作簡單、施工安全，