随着我国交通事业的不断发展,城市道路及高速公路大量修建,在山区高速公路修建时,复杂地段的互通立交桥施工难度都比较大,本文主要探讨浇箱梁支架的施工技术。
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高速公路现浇箱梁常用支架形式有碗扣式满堂脚手架、钢管柱贝雷片和碗扣件支架组合、钢管柱与贝雷片支架组合、抱箍和钢管柱与贝雷片支架组合等几种,本文以福建省莆永高速达埔互通C匝道桥现浇箱梁为工程实例,通过对各种支架形式的比选,着重介绍采用抱箍+钢管柱+贝雷片作为现浇箱梁支架的构造和在施工中的运用。
1. 引言
普遍存在桥址地势陡峭、跨越河沟、地基软弱、上跨既有公路等问题,在面对上述问题时,传统的满堂支架不仅地基处理难度大,安全系数低,而且耗用大量的人力、材料,满堂支架已经无法满足立交桥梁施工要求。为确保施工安全,同时考虑经济效益,采用贝雷支架进行现浇箱梁的施工时解决施工难题的有效办法,贝雷支架是现浇箱梁施工中一种常见的支架形式,尤其是在高墩柱、跨度大、地形复杂的情况时,具有安全、经济、快速等优点。
2. 工程概况
2.1工程简述
莆永高速永春至永定泉州段是海西区高速公路骨架网“三纵八横”中第四横莆田至永定高速公路的中间段,内联国高网沈海线、厦成线、泉南线和海西网漳龙线、复杂至广州纵线、厦门至沙县横线等多条重要通道,外接珠江三角洲,是广东梅州经龙岩至莆田通往福州最便捷的快速通道,也是一条连接闽中沿海、闽西山区和粤东地区的交通主干道。达埔互通立交位于泉州市永春县达埔镇境内,该立交连接泉三高速公路,C匝道1号桥位于C匝道上,上跨泉三高速。
2.2设计概况
C匝道1号桥平面位于半径R-265m左偏圆曲线上,纵面位于i=3.68%的上坡和i=-3.65%的下坡段。竖曲线半径R=3600m。桥梁起点桩号为CK0+443.065,终点桩号为CK0+691.065,桥梁全长248米。桥梁上部结构为4×30m+4×30m现浇预应力混凝土连续箱梁。箱梁截面为单箱双室,桥面宽12m,箱梁底面宽8m,箱梁中心处梁高1.8m,两侧翼缘板各宽2m。顶板厚度为25 cm,底板厚度为25cm。下部结构为柱式墩、桩基础;桥台为肋板式桥台、桩柱式桥台,桩基础。桥梁第一跨至第六跨位于山谷地段,沟壑纵横,地面起伏较大,第七跨及第八跨与既有高速公路斜交,上跨泉三高速。
2.3地形特点及地质情况
桥址处为自然坡,山体稳定。山体坡度相对较平缓,坡度15~30度。地势相对较开阔,以“U”型谷为主,局部见“V”型谷,风化层相对较厚。地层岩性为燕山早期花岗岩、花岗闪长岩等。
3. 现浇箱梁支架的选择
3.1常见支架形式
现浇箱梁支架的形式多种多样,山区高速公路现浇箱梁支架常用支架形式有:碗扣式满堂支架、钢管柱贝雷片和碗扣件组合支架、钢管柱与贝雷片组合支架、抱箍+钢管柱+贝雷片组合支架。对支架的选取要根据地形地貌、结构特点、经济效益、材料来源等几方面综合考虑。
3.2支架形式的比较选定
因本桥位于山谷地段,山谷两侧地势陡峭,且桥梁墩柱较高,不适合碗扣支架的搭设。根据本桥的地形和结构特点,适合本桥的支架形式为贝雷梁柱式支架。贝雷梁柱式支架主要有三种:钢管柱+贝雷片+碗扣件组合支架、钢管柱+贝雷片组合支架、抱箍+钢管柱+贝雷片组合支架,标1中对这三种支架形式从结构受力、安全性能、施工难易度及经济效益等几方面进行比较。
根据C匝道1号桥的实际情况,应采用抱箍+钢管柱+贝雷片组合支架,该方案操作简单、经济快捷。改方案特点是:支架主梁采用贝雷梁,桥墩处的支撑采用抱箍,箱梁、支架、模板等荷载通过抱箍传递给墩身,同时为了增强支架的整体稳定性,减小支架跨中挠度,避免上部荷载对墩身造成偏心受压,在跨中部位设立钢管支撑。此方案节省了墩身处的扩大基础,钢管用量减少,经济效益较高且施工方便。
4. 支架的设计
4.1 墩身处支架设计
桥墩处的支撑采用抱箍,抱箍长度为1m,墩柱直径为1.8m,抱箍直径和墩柱直径相同,抱箍面板厚1.6cm,面板周长比墩柱周长小3cm,抱箍牛腿长60cm,牛腿上布置24个螺栓孔(单侧)。螺栓采用8.8级高强螺栓。首先在桥墩墩身上安装抱箍,抱箍前后牛腿上放置支撑横梁,支撑横梁采用700*300mm的H型钢。横梁上沿桥纵向铺设单层双排贝雷梁。墩身处支架设计图如下:
4.2跨中支架设计
箱梁跨中支墩采用直径56cm、壁厚1cm的钢管柱,基础采用C20钢筋混凝土基础。墩顶横梁采用700*300mm的H型钢,横梁上沿桥纵向铺设单层双排贝雷梁。为调节箱梁的横坡,并便于模板的拆卸,在贝雷梁的上弦杆上设置顶托,顶托上横向安装I12工字钢,工字钢上面铺设10*10cm方木,方木间距为30cm;底模及侧模采用 1.5cm厚竹胶板。支撑系统示意图如下:
5. 抱箍+钢管柱+贝雷梁支架体系的施工方法
5.1 抱箍的安装
在抱箍上墩柱前,对抱箍进行除锈,除去抱箍内侧的铁锈,为增加抱箍与墩柱的摩擦力,在抱箍内侧粘贴一层厚2mm的橡胶垫。
抱箍上墩柱时,先搭设的施工脚手架到架设抱箍的标高位置,抱箍吊装时先在施工脚手架上搭设脚手板,并在地面上先把两片抱箍用螺栓进行初步连接,再用螺栓把抱箍的孔位逐一连接好以后带上螺帽,在吊装过程中派专人扶持抱箍,防止吊装时抱箍由于晃动刮伤墩柱。吊装时用钢丝绳穿入抱箍的牛腿顶部用于固定工字钢的螺栓孔内,对称穿入后进行抱箍吊装,吊装方式从墩柱上方把抱箍套在墩柱外侧,并且用人工在墩顶进行辅助定位。在进行抱箍紧固时,对每个高强螺栓都平行施加预拉力,即把每侧的24个螺栓都均匀拧到相似的坚固程度,观察抱箍与墩柱的结合面,防止由于不均匀拧紧高强度螺栓引起墩柱受到偏压,造成施工隐患。同墩号上的几个抱箍应安装在同一标高上。
5.2 钢管柱的安装
本桥跨径较大,在跨中增设两排共6根(每排3根)钢管柱作为临时支墩。支墩基础采用C20钢筋混凝土扩大基础形式,在基础浇筑时提前预埋尺寸为75cm*75cm、厚1.4cm的钢板。支墩采用φ56cm壁厚10mm的无缝钢管,横桥向共安装3根钢管柱,钢管柱与基础内预埋钢板进行焊接。相邻两根支墩横向采用14cm槽钢作为剪刀撑和横向连接系,连接系每5m设置一道,将钢管柱连接成整体,钢管柱中心与箱梁腹板中心重合。
5.3 H型钢横梁的安装
支撑梁采用700*300mm的H型钢。抱箍及钢管柱安装完成后,用吊车将型钢吊装在抱箍的牛腿或钢管柱上方。抱箍牛腿、钢管柱与支撑梁之间如有空隙,需加垫薄钢板使横梁与其密贴,防止受力不均。支撑梁的长度要大于桥面宽度,保证施工平台及围护设施安装。
5.4贝雷片的安装
横梁安装完毕并经检查验收合格后,进行贝雷梁的安装。先将贝雷片在地面上按设计片数拼装,并分组联结好。在贝雷梁安装前,应按照设计间距将各组贝雷架的位置做好标记。然后用汽车吊将已联结好的贝雷架按先中间后两边的顺序吊装到位,并用自制U型卡将贝雷架固定在横梁上。吊装过程中,要专人指挥,梁两端同时起吊。
5.5顶托及工字钢分配梁的安装
为了方便箱梁底模的拆除,贝雷梁上安装顶托,顶托的丝杆安装在贝雷片上弦杆的间隙中,上下用1cm厚的垫板及螺帽进行固定。箱梁横坡通过顶托的伸出量进行调节。顶托的伸出长度控制在30cm以内,若伸出量过长,应在贝雷梁底部加垫钢管箱或工字钢。顶托横桥向安装在同一断面,根据贝雷梁的间距进行布置,纵向间距为60cm。顶托上横向安装12号工字钢分配梁。如下图所示:
5.6 抱箍+钢管柱+贝雷梁支架体系安装的注意事项
(1)钢管柱扩大基础地基承载力必须满足设计要求;
(2)抱箍在倒运及安装过程中,不得碰撞变形。螺栓必须拧紧并满足设计扭力矩。
(3)钢管柱安装时,要控制垂直度,误差不得超过1%;焊接时要注意焊接质量。
(4)钢管柱之间必须设置剪刀撑,剪刀撑焊接牢固。
(5)贝雷片不得变形、损坏;顶托钢板不得脱焊、漏焊。
(6)高空作业人员在施工时要佩戴安全帽、安全带,并设置安全梯和操作平台。
6. 结语
通过工程实践证明,在现浇箱梁的施工中,抱箍+钢管柱+贝雷梁组合支架法安全可靠,施工质量和进度得到了有效的保证,此法施工方便,操作简单,节省了大量的人力及材料,具有明显的经济效益。
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