高墩大跨度連續(xù)梁0號(hào)塊施工技術(shù)

高墩大跨度連續(xù)梁0號(hào)塊施工技術(shù)

1主墩梁的結(jié)構(gòu)在鐘明特大橋上，與蕪湖銅鐵路的鐘明站相連，這是一個(gè)三跨預(yù)測(cè)連續(xù)的箱梁（見(jiàn)圖1），采用懸臂混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。梁全長(zhǎng)145.5m,計(jì)算跨度為40m+64m+40m,主墩上梁高6.05m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu),箱梁頂寬12.0m,箱梁底寬6.7m,其中0號(hào)塊長(zhǎng)10m。連續(xù)梁主墩為空心墩,高34.5m,頂部為4m厚實(shí)心墩帽,墩頂平面尺寸為5.4m×10.0m,設(shè)置牛腿托架,螺栓處墩身壁厚61.9cm。在空心高墩施工完畢之后,外側(cè)腳手架暫不拆除,作為0號(hào)塊托架及臨時(shí)固結(jié)施工的作業(yè)平臺(tái)。采用塔吊進(jìn)行吊裝施工。2主墩牛視頻托架布置普通連續(xù)梁0號(hào)塊施工一般采用腳手支架或者鋼管支架平臺(tái)作為承重支架,但由于該連續(xù)梁主墩高34.5m,按此方案則存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn),且不經(jīng)濟(jì);而采用牛腿托架,作用在主墩上,安裝快捷方便,安全可靠,非常適用。另外,為了保證連續(xù)梁的施工安全,一般的臨時(shí)固結(jié)方案通常在承臺(tái)上設(shè)置鋼管支撐,以確保2.0以上的抗傾覆安全系數(shù)。但該連續(xù)梁主墩過(guò)高,鋼管支撐不安全,經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析計(jì)算,確定在墩頂設(shè)置混凝土臨時(shí)支座以及螺紋鋼與箱梁連接,既經(jīng)濟(jì)又安全。30傳力材省0號(hào)塊托架采用牛腿托架,具有體積小、用材省、傳力路徑明確等優(yōu)點(diǎn)。澆筑混凝土?xí)r托架的傳力路徑為:新澆混凝土→模板→方木→腳手支架→縱向分配梁→橫向分配梁→牛腿→墩身。3.1腳手鋼管鋪設(shè)箱梁底板直接作用在腳手支架上,翼板下腳手支架采用間距60cm×60cm,底腹板下腳手支架間距60cm×30cm,其余60cm×60cm,支架步距1.5m,腳手支架作用在牛腿托架上。底模及側(cè)模均采用2cm厚木模,底板底模下橫向楞木采用8cm×10cm方木,間距≤25cm,縱向楞木采用10cm×15cm方木,間距≤60cm。墩身部位直接采用15cm×15cm方木進(jìn)行鋪設(shè),其下采用木楔鋪墊。側(cè)模豎向楞木采用8cm×10cm方木,間距30cm,橫向采用雙排腳手鋼管,間距≤60cm。側(cè)模設(shè)3道鋼管支撐,間距為120cm,梅花形布置。腹板內(nèi)外模間設(shè)φ14mm對(duì)拉螺栓,間距為60cm×60cm。3.2橫向分配梁安裝托架主要由三角牛腿(包括橫桿、斜桿、豎桿)、縱向分配梁、橫向分配梁等組成,如圖2所示?？v向分配梁起著均化底模所承受的箱梁頂板、腹板以及底板等荷載的作用;同時(shí)起著作為側(cè)模支撐點(diǎn)的作用。縱向分配梁采用[30槽鋼。縱向分配梁在箱梁底腹板處間距為30cm,其余位置間距為60cm。橫向分配梁承受來(lái)自縱向分配梁的荷載,采用貝雷片。橫向分配梁均勻鋪設(shè)在牛腿托架上。貝雷片為5排加強(qiáng)型貝雷片,在地面拼裝好后整體吊至牛腿托架上,與牛腿托架用螺栓連接。牛腿為三角牛腿,由橫桿、斜桿、豎桿組成,采用H300mm×300mm型鋼?？紤]到桿件之間如采用銷(xiāo)接將增加牛腿托架的沉降變形,因此采用焊接,但焊縫質(zhì)量必須滿足要求。牛腿在工廠加工完成后,運(yùn)送至工地直接安裝在墩頂兩側(cè),共對(duì)稱設(shè)置4個(gè)。每個(gè)牛腿上部依靠2根φ32mm精軋螺紋鋼,下部依靠1根φ100mm鋼棒固定在墩頂兩側(cè)。精軋螺紋鋼僅起抗拉作用,因此在錨固位置處牛腿鋼板應(yīng)設(shè)置豎向長(zhǎng)孔,避免精軋螺紋鋼承受剪力;鋼棒兩頭加工絲牙,將牛腿下部固定在墩柱上,起抗剪作用。同側(cè)的2個(gè)牛腿之間采用剪刀撐連接系在斜桿上栓接,形成整體。3.30荷載組合及驗(yàn)算(1)托架的受力傳遞形式。腳手支架承受來(lái)自箱梁混凝土及模板的重力,貝雷片橫梁承受來(lái)自腳手支架的豎向荷載。貝雷片橫梁架設(shè)在三角牛腿上,三角牛腿承受來(lái)自貝雷片橫梁的豎向荷載。(2)計(jì)算荷載。包括永久荷載(混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓荷載、模板自重荷載、鋼筋混凝土自重荷載、腳手支架自重、貝雷片自重和三角牛腿自重)和基本可變荷載(施工人員及設(shè)備自重荷載、傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載和振搗產(chǎn)生的沖擊荷載),還有其他可變荷載(風(fēng)荷載等)。(3)荷載組合包括以下4種:①混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓荷載+傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載+振搗產(chǎn)生的沖擊荷載。②模板自重荷載+鋼筋混凝土荷載+腳手支架自重+基本可變荷載+風(fēng)荷載。③模板自重荷載+鋼筋混凝土荷載+腳手支架自重+貝雷片自重+基本可變荷載+風(fēng)荷載。④模板自重荷載+鋼筋混凝土荷載+腳手支架自重+貝雷片自重+基本可變荷載+三角牛腿自重+風(fēng)荷載。(4)腳手支架驗(yàn)算。腳手支架驗(yàn)算分兩部分,一是側(cè)模、楞木背勒以及對(duì)拉螺栓驗(yàn)算;二是底模、楞木背勒以及支架立桿驗(yàn)算。驗(yàn)算采用簡(jiǎn)支梁簡(jiǎn)化模型進(jìn)行計(jì)算(簡(jiǎn)化偏于安全)。側(cè)模、楞木背勒以及對(duì)拉螺栓驗(yàn)算時(shí),按照荷載組合①,參照《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》的相關(guān)內(nèi)容,詳細(xì)驗(yàn)算側(cè)模、楞木背勒強(qiáng)度和剛度,以及對(duì)拉螺栓的抗拉強(qiáng)度。底模、楞木背勒以及支架立桿驗(yàn)算時(shí),按照荷載組合②,參照《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》的相關(guān)內(nèi)容,詳細(xì)驗(yàn)算底模、楞木背勒以及支架立桿的強(qiáng)度和剛度。(5)牛腿托架驗(yàn)算。牛腿托架的驗(yàn)算也分兩部分:一為貝雷片橫梁的驗(yàn)算,二為三角牛腿的驗(yàn)算。由于縱向分配梁跨度過(guò)小,所以很安全,不需驗(yàn)算。貝雷片橫梁驗(yàn)算時(shí),按照荷載組合③,參考《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》以及《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》,對(duì)貝雷桁架各節(jié)點(diǎn)位移、各桿件承載力等進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和校核驗(yàn)算。三角牛腿的驗(yàn)算分為牛腿上部對(duì)拉螺桿、牛腿下部鋼棒以及牛腿型鋼驗(yàn)算。根據(jù)力的平衡以及力矩的平衡原理,按照荷載組合④,驗(yàn)算牛腿上部對(duì)拉螺桿的抗拉強(qiáng)度以及下部鋼棒的抗剪強(qiáng)度;另外,按照牛腿型鋼節(jié)點(diǎn)鉸接簡(jiǎn)化計(jì)算出(簡(jiǎn)化偏于安全)型鋼所受壓力,從而驗(yàn)算其抗壓強(qiáng)度和剛度。4臨時(shí)固結(jié)方案4.1混凝土臨時(shí)支柱連續(xù)梁在懸臂施工過(guò)程中,永久支座不能受力,且有往一側(cè)傾覆的可能性,因此,需在墩頂上設(shè)置混凝土臨時(shí)支座以及螺紋鋼與箱梁臨時(shí)固結(jié),以承受施工期間的不平衡彎矩以及整個(gè)懸臂節(jié)段的重力?；炷僚R時(shí)支座在墩頂兩側(cè)對(duì)稱布置(見(jiàn)圖3),距離橋墩中心線2.125m,即兩側(cè)臨時(shí)固結(jié)相距4.25m;212根φ28mm螺紋鋼下部預(yù)埋于墩身內(nèi),上部伸入箱梁底板,穿過(guò)混凝土臨時(shí)支座在墩頂兩側(cè)對(duì)稱布置,距離橋墩中心線均為2.125m。混凝土臨時(shí)支座采用C50混凝土。4.2臨時(shí)古四柱結(jié)構(gòu)抗傾覆設(shè)計(jì)(1)臨時(shí)固結(jié)驗(yàn)算主要分兩部分,一為臨時(shí)固結(jié)抗壓能力驗(yàn)算;二為臨時(shí)固結(jié)抗傾覆能力驗(yàn)算。(2)整個(gè)懸臂節(jié)段的重力計(jì)算。由于連續(xù)梁在懸臂施工過(guò)程中,永久支座不能受力,臨時(shí)固結(jié)須能承受整個(gè)懸臂節(jié)段的重力,因此需計(jì)算出整個(gè)懸臂節(jié)段的重力。(3)臨時(shí)固結(jié)抗壓能力驗(yàn)算。T構(gòu)傾覆的最不利情況為主梁繞單側(cè)臨時(shí)支座轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)整個(gè)懸臂節(jié)段重力由單側(cè)臨時(shí)支座承擔(dān),因此需驗(yàn)算單側(cè)臨時(shí)支座承載力,以滿足臨時(shí)固結(jié)C50混凝土的容許應(yīng)力。(4)最大不平衡力矩計(jì)算?？紤]最不利情況,假定懸臂施工時(shí),單側(cè)一個(gè)節(jié)段及掛籃同時(shí)掉落時(shí),計(jì)算出可能產(chǎn)生的最大不平衡彎矩。(5)臨時(shí)支座抗傾覆驗(yàn)算。T構(gòu)傾覆分兩種情況,情況一為繞主墩中心傾覆時(shí),其抗傾覆彎矩為臨時(shí)支座承載力產(chǎn)生的彎矩和錨固粗鋼筋產(chǎn)生的彎矩之和;情況二為繞一側(cè)臨時(shí)支座中心傾覆時(shí),其抗傾覆彎矩為箱梁混凝土自重產(chǎn)生的彎矩和錨固粗鋼筋產(chǎn)生的彎矩之和。針對(duì)以上兩種情況分別驗(yàn)算其抗傾覆彎矩是否滿足其對(duì)應(yīng)最大不平衡彎矩。(6)臨時(shí)固結(jié)抗壓能力及抗傾覆能力的安全系數(shù)應(yīng)>2。50托架和臨時(shí)加固的施工5.10空心墩支護(hù)施工(1)牛腿是整個(gè)托架受力的關(guān)鍵部分,起著把整個(gè)0號(hào)塊荷載傳遞到橋墩的作用。牛腿為三角形,桿件之間的連接方式為焊接,在工廠加工好后運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)吊裝,通過(guò)φ100mm高強(qiáng)螺栓及φ32mm精軋螺紋鋼固定在墩柱上。(2)施工牛腿托架前,先在墩柱實(shí)心頂帽相應(yīng)精軋螺紋鋼位置處預(yù)埋4根φ48mm鋼套管,以便4根φ32mm精軋螺紋鋼縱向穿過(guò)墩柱實(shí)心頂帽;同樣在空心墩相應(yīng)鋼棒位置處對(duì)稱預(yù)埋4根φ13cm鋼管,以便鋼棒穿過(guò)鋼套管,鋼棒兩頭設(shè)置絲牙,牛腿托架通過(guò)鋼棒螺栓及螺紋鋼螺栓連接固定在墩柱上。(3)牛腿上部采用精軋螺紋鋼固定在墩柱上,精軋螺紋鋼僅承受拉力。為保證澆注混凝土后牛腿托架不出現(xiàn)沉降,以及牛腿托架的穩(wěn)定,對(duì)精軋螺紋鋼進(jìn)行預(yù)張拉,每根精軋螺紋鋼預(yù)拉力控制在100kN左右。(4)牛腿安裝完畢后,將剪刀撐連接系安裝上,使2條牛腿形成整體。(5)三角牛腿、橫向分配梁之間采用螺栓連接固定。(6)根據(jù)施工方案和支架搭設(shè)詳圖進(jìn)行0號(hào)塊托架搭設(shè)。腳手支架頂面設(shè)置可調(diào)整標(biāo)高的頂托。(7)支架搭設(shè)完成后按梁上實(shí)際荷載1.1倍進(jìn)行預(yù)壓并觀測(cè),取得變形值,作調(diào)整標(biāo)高依據(jù)。在支架頂面設(shè)置的頂托里加塞楔塊,調(diào)整頂托標(biāo)高,使其符合設(shè)計(jì)要求。5.2橋墩下螺紋鋼(1)在墩柱施工時(shí),墩頂處預(yù)埋212根φ28mm螺紋鋼,螺紋鋼下部深入墩頂1m,上部伸入箱梁底板≥65cm。螺紋鋼在墩頂兩側(cè)對(duì)稱布置,距離橋墩中心線2.125m,即兩邊螺紋鋼相距4.25m。(2)臨時(shí)固結(jié)處梁體底部布置3層鋼筋網(wǎng)片。(3)立模,然后澆注混凝土,混凝土采用C50混凝土,頂面抹平。(4)中跨合龍后,拆除臨時(shí)固結(jié),澆筑8號(hào)塊,然后邊跨合龍。(5)臨時(shí)固結(jié)的拆除應(yīng)對(duì)稱緩慢進(jìn)行,采用混凝土切割機(jī)直接切割。5.3確定牛視頻托架和混凝土預(yù)埋件(1)牛腿是本工程托架的主要受力構(gòu)件,牛腿的橫桿、豎桿以及斜桿采用焊接連接,考慮到現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性,應(yīng)委托專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠家進(jìn)行加工。(2)牛腿完全依靠φ32mm精軋螺紋鋼和φ10cm螺栓固定在墩柱兩側(cè)。為確保0號(hào)塊施工的安全性,精軋螺紋鋼應(yīng)采用雙螺母固定,螺栓應(yīng)采用高強(qiáng)度螺栓。(3)預(yù)埋件的埋設(shè)位置準(zhǔn)確與否關(guān)系到牛腿是否能夠正常受力,在施工墩柱時(shí),應(yīng)預(yù)先在墩柱模板上精確設(shè)置好預(yù)埋件孔洞,保證施工質(zhì)量。(4)牛腿托架底部采用螺栓固定在墩柱上,0號(hào)塊以及托架的重量均作用在其上,因此螺栓底部處的墩柱混凝土應(yīng)預(yù)埋3層鋼筋網(wǎng)片,以增強(qiáng)該處的抗壓強(qiáng)度。(5)在澆注混凝土前,應(yīng)對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓,預(yù)壓重量取用梁體自重的1.1倍,預(yù)壓材料的布置根據(jù)梁體的重力分布情況決定。(6)在預(yù)壓之前,模板上預(yù)先設(shè)置足夠的觀測(cè)點(diǎn),并且在沙袋的吊裝放置過(guò)程中留出測(cè)量位置。預(yù)壓過(guò)程中派專人進(jìn)行測(cè)量,1次/3h,并做好記錄,最后整理作為預(yù)拱度的設(shè)置值。預(yù)壓時(shí)間≥24h,且當(dāng)連續(xù)2次觀測(cè)沉降差值<3mm,即認(rèn)為沉降穩(wěn)定后,方可卸載。(7)在澆筑0號(hào)塊混凝土?xí)r,為確保托架的穩(wěn)定性,混凝土應(yīng)對(duì)稱分層澆筑,層厚控制在30cm左右。(8)懸臂節(jié)段施工時(shí),應(yīng)控制不平衡重不超過(guò)20t。(9)待