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1工程概况
武广高铁流溪河特大桥48～51号墩处连续梁,与广州市白云区江高镇环镇西路相交87度。桥墩采用双线圆端形直坡实体墩,墩高度分别为18m、16m、16m、16m,其截面:A×B=8.8×3.8,强度C30。上部结构32+48+32m等截面现浇预应力混凝土连续箱梁,箱梁长113.46m,梁高3.25米,顶板宽13.4米,底板宽5.4米,两侧翼缘悬臂长4.0米,连续梁强度C50。桥梁结构:基础为C30钻孔灌注桩及承台基础,桩径:φ1.25m/φ1.5m。该连续梁用满樘支架现浇,因跨环镇西路,故原道路上设置双向行车门洞。
2总体施工方案
本联梁跨环镇西路,施工中用搭设门洞过渡方案以满足行车要求,并配备防护人员,原地基进行换填处理,支架用满堂碗扣式脚手架支撑体系。根据施工方案要求,本联连续梁两次浇筑完成,先底板、腹板,后浇注顶板(包括翼缘板)。
2.1地基处理
1)地基处理:先对48～49#泥浆池清理,并回填片石、级配碎石、用石粉填充、分层碾压密实,厚度小于30cm,压实标准满足设计要求。
2)局部地基整平,先挖后填,并用25t压路机分层碾压密实,后用C20混凝土硬化平均厚度为30cm.并设置沉降观测点进行观测、对数据运用客专线沉降评估软件进行后期沉降预测。基底处理范围:应大于满堂支架范围横宽两米。且做好排水防止浸泡基地。
2.2满樘碗扣支架搭设及构造要求
支架为碗扣式支撑系统,结构为:梁体底模放在100cm×150cm方木上,方木顺桥横向间距30cm;方木放在Ⅰ16的工字钢上,横桥向放置,顺桥向间距与满堂支架纵桥向间距一致,均为60cm;Ⅰ16工字钢固定于碗扣式支架的顶托上。梁体底面高用顶托调整。腹板部位支架立杆横纵向间距为0.6m,翼缘板立杆的横向距1.2m,翼缘板边缘立杆间距调整为0.6m,纵向间距0.6m;底板立杆横距1.2m,纵距0.6m。
立杆位置进行放样确定,立杆与横杆用碗扣连接成第一层支撑架,并校正垂直度后,再连接第二层横杆,完成后对每根立杆进行垂直校正,依此类推逐层搭设支撑架体,层一层搭设,不得错层。支架立杆必须垂直,允许误差:10m不大于50mm,20m不大于100mm。
支架构造中设置三维剪刀撑,用φ48×3.5mm钢管,水平支撑顶部和底部设置一道,中间每隔4.2m设一道;共设置5道纵向剪刀撑,满堂支架沿纵桥向6m设横向剪刀撑。剪刀撑斜杆用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆或立杆上,中心线至主节点的距离不大于150mm。
支架顶部箱梁外侧设防护栏杆,高度1200mm,并在防护栏杆底部满铺竹笆板,侧面设置挡脚笆,防物件坠落。
支架外侧设登高梯至箱梁面。坡度1:3,铺设竹笆、防滑条和挡脚笆,并2000目绿网封闭。整体支架搭设中,每两步的水平杆与墩身设置抱箍连接,
扣件与钢管必须严密整合,应保证扣件抗滑,抗剪和抗扭性能的要求。
2.3门式支架搭设
1)门式支架基础:双向门洞长17m,宽12m。设3排钢管立柱,单孔净宽5.0m、净高5.85m。单排钢管柱间距为1×3.2m-4×2.4m-1×3.2m。其基础为浇注0.8×2m的C20条形基础。基础比钢管柱宽0.7m,顶面预埋钢板,钢管柱与之焊接牢固。
2)门式支架立柱:用φ800mm壁厚10mm的钢管柱,高4.6m。柱脚与预埋钢焊接,并用三角钢板作为加劲肋板与预埋钢板和柱脚加强焊。柱顶与纵梁I45b工字钢焊接固定。纵向柱间采用L100×100×8mm角钢做剪刀撑。
3)纵梁:用I45b工字钢与柱顶焊接,用三角钢板作为加劲肋板,安装中应当注意安全,并设专人疏散交通,防止意外情况。
4)横向分配梁:用I45b工字钢,其方法为:顺桥向铺设,横桥向间距与上部碗扣式钢管脚手架的横向间距一致,并与纵梁焊接。
5)门洞顶部满堂支架:门洞顶部满堂支架的搭设方式与其他部位满堂支架的搭设方式一致,其纵桥向距离为60cm,横桥向间距根据设计检算资料中的脚手架布置一致。并保证立杆底部与横梁顶部在施工过程中不会产生滑移现象。
6)门式支架防护措施:条形基础比钢管柱宽出0.7m,目的起保护钢管柱的作用,在纵梁上相邻横梁之间满铺竹夹板,并将门洞顶完全封闭,确保公路行车安全。
2.4门式支架、满樘支架检算分析
2.4.1各种荷载的确定
1)施工人员、机具、材料荷载:kPa(《桥涵》(下册)人民交通出版社P23)。2)混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载:kPa(《桥涵》(下册)人民交通出版社)P23)。3)梁体钢筋混凝土自重荷载(钢筋混凝土重按26kN/m3计算,取截面1、2分别计算)。I截面混凝土荷载经计算;翼缘板:;腹板:(偏大,宽度1.5125m);中板及底板:。II截面混凝土荷载:翼缘板:;腹板:(偏大,宽度1.1263m);中板及底板:kPa。按最不利截面I进行计算。4)模板、支架自重荷载:(按组合钢模板6015型号计算,并考虑内模荷载)。
翼缘板模板采用场制钢模板,翼缘板模板、支架自重荷载,经计算其大小为:kPa。经计算竹胶合模板、方木、钢管脚手架、工字钢大小为:
。
2.4.2现浇梁满樘支架受力检算
两侧翼缘板处满樘支架受力检算:
两侧翼缘板处碗扣式脚手架布置顺桥向间距60cm,横桥向间距120cm,横杆步距120cm。翼缘板处脚手架每一根立杆受力如下:①施工人员、机具、材料荷载:kN;②混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载:kN;③梁体钢筋混凝土自重荷载:kN;④支架自重荷载:kN,按规范进行荷载组合有:=21kN;翼缘板处满堂支架单根立杆承受压力大小为:21kN;该钢管为Φ48×3.5mm钢管,A=489mm2、钢管回转半径:I=15、8mm;⑤按强度验算:经计算强度为;42、94MPa<140MPa,符合要求。(杆件自重产生的应力很小,可以忽略不计);⑥稳定性验算;按稳定性计算立杆的受压应力(步距1200mm);长细比:经计算为75、949;查表得:
组合风荷载时:
;
式中:—风荷载标准值产生的弯距;—截面模量,取5.08cm3;
—立杆纵距,取0.6m;—步距,取1.2m;—风荷载标准值;—风压高度变化系数,取0.71;—脚手架风荷载体型系数,取0.8;—基本风压,取350Pa。Pa
N·m
经计算组合风荷载为;60、46MPa<140MPa,故符合要求。
2.5支架元件检测验收及支架预压和验收
满樘支架包括:横杆、立杆、扣件、底托及顶托等组成,进场后采取系统的检测验收,钢管脚手架外径≮48mm、壁厚≮3.5mm、无严重锈蚀、裂纹、变形;扣件材质、紧固力矩45～60N.m、是否可靠紧锁。对连续梁支架预压采用120%荷载预压方式,预压材料采用砂袋堆码。加载采取三次加载方法:第一次加载60%,观测24小时稳定后,第二次加载40%,再观测24小时稳定后,第三次加载20%。
预压目的:消除支架塑性变形,同时检验其刚度,强度、稳定性。
预压过程:测点布置为纵、横向每2.5米一个断面,测量频率为加载前、加载中、卸载后,分别对高程及位移进行观测。确定各点位的弹性和非弹性变形,为调整底模板标高的依据。持荷3天累计沉降量小于1mm,卸载后分析测量所得的数据,确定可恢复弹性下沉量及弹性损失量,以此为据进行调整顶托,确保混凝土浇筑后梁体线性满足设计要求。
2.6模板工程
模板端模:梁端模采用厂家定制钢模,为施工安装及拆模方便,采用分块拼装。外模和底模:外模、底模均采用δ=15mm厚的竹胶板拼组而成。安装时所有模板接缝均按照施工要求嵌塞海绵条并封双面胶带。内模面板;用δ=15mm厚的竹胶板拼组而成,内模不设置底模,两侧腹板内模用15×15cm方木做横梁,上下设置三道,并每1.5m设置一道φ25吊筋,与底板钢筋有效焊接,牢固可靠确保内模不上浮。本连续梁倒角采用小块加工,整体组合方式,确保了倒角圆顺效果。拆模:顶板砼浇筑完后,同条件养护试件强度达到设计强度60%时便拆除内模,因翼缘板较长,要求砼强度达到设计100%时才能拆除外模。
2.7预应力钢绞线工程
本联连续梁涉及到钢束较多,钢绞线长达125米,尤其是腹板同束钢绞线有两道正弯矩和两道负弯矩,造成钢绞线穿束困难,施工中采用预先不固定波纹管,在钢束一端安装一道牵引钢丝绳,用卷扬机作动力,有效解决穿束困难。对于较短束钢绞线,施工中择优采取了后穿法,波纹管在直线段每60cm设置一道加强定位U型筋,在曲线段每30cm设置一道。波纹管接头处用套管对接。严格验收管道坐标、平顺度及稳定情况等。
2.8连续梁现浇混凝土浇筑施工
采用输送泵直接泵送入模板,浇筑时分层、分段对称进行,第一次浇筑砼表面宜低于模板上缘倒角下10cm的距离,浇筑完后及时对混凝土进行覆盖养生,并做好二次浇注前的准备工作。
2.9浇筑过程中对支架的监控量测
编制可行性施工方案,浇筑前对支架进行观测点布置,详细观测并记录,在浇筑过程中进行不间断的观测,并及时对数据与观测前进行比较、分析,以此为依据来控制砼浇筑速度。
2.10摩阻试验及预应力钢绞线张拉
预应力张拉按使用锚具的规格型号及设计要求,准备张拉机具,有专人使用管理并校验。张拉前,核算孔道预应力筋的理论伸长值,做好张拉记录表,核对施工顺序、强度、灌浆的配比是否是否满足要求。在混凝土龄不少于10天,同条件砼试件强度不小于设计强度的95%时,对预应力管道做摩阻试验确定摩阻系数大小(要求有资质单位具体实施),并对照设计摩阻系数重新计算出实际张拉控制应力大小及伸长量。备齐资料后开始张拉。预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。张拉质量要求:①预应力值以油表读数为主,校核预应力筋伸长值,按预应力筋实际弹性模量计算的理论伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%。实测伸长值以20%张拉力作为测量的初始点。②箱梁终张拉后应实测梁体上拱度,实测值不得大于1.05倍设计值。③每孔梁断丝及滑丝处于梁两侧且不超过预应力钢丝总数的0.5%,一束内断丝不得超过一丝。钢绞线切割张拉完成后,切除外露钢绞线,进行封锚。
2.11支架和模板拆除及拆除过程的安全监控
连续梁侧模在混凝土强度达到设计强度的70%后方可拆除,并及时覆盖养护,底模和支架必须在预应力钢束张结束,管道压浆强度达到设计要求后,并接到试验通知单后方可拆除,底模板及脚手架拆除要同步、对称进行。在拆除模板过程中继续观测高程变化。并制定专项安全措施,确保施工生产安全。
武广高铁流溪河特大桥48～51号墩处连续梁,与广州市白云区江高镇环镇西路相交87度。桥墩采用双线圆端形直坡实体墩,墩高度分别为18m、16m、16m、16m,其截面:A×B=8.8×3.8,强度C30。上部结构32+48+32m等截面现浇预应力混凝土连续箱梁,箱梁长113.46m,梁高3.25米,顶板宽13.4米,底板宽5.4米,两侧翼缘悬臂长4.0米,连续梁强度C50。桥梁结构:基础为C30钻孔灌注桩及承台基础,桩径:φ1.25m/φ1.5m。该连续梁用满樘支架现浇,因跨环镇西路,故原道路上设置双向行车门洞。
2总体施工方案
本联梁跨环镇西路,施工中用搭设门洞过渡方案以满足行车要求,并配备防护人员,原地基进行换填处理,支架用满堂碗扣式脚手架支撑体系。根据施工方案要求,本联连续梁两次浇筑完成,先底板、腹板,后浇注顶板(包括翼缘板)。
2.1地基处理
1)地基处理:先对48～49#泥浆池清理,并回填片石、级配碎石、用石粉填充、分层碾压密实,厚度小于30cm,压实标准满足设计要求。
2)局部地基整平,先挖后填,并用25t压路机分层碾压密实,后用C20混凝土硬化平均厚度为30cm.并设置沉降观测点进行观测、对数据运用客专线沉降评估软件进行后期沉降预测。基底处理范围:应大于满堂支架范围横宽两米。且做好排水防止浸泡基地。
2.2满樘碗扣支架搭设及构造要求
支架为碗扣式支撑系统,结构为:梁体底模放在100cm×150cm方木上,方木顺桥横向间距30cm;方木放在Ⅰ16的工字钢上,横桥向放置,顺桥向间距与满堂支架纵桥向间距一致,均为60cm;Ⅰ16工字钢固定于碗扣式支架的顶托上。梁体底面高用顶托调整。腹板部位支架立杆横纵向间距为0.6m,翼缘板立杆的横向距1.2m,翼缘板边缘立杆间距调整为0.6m,纵向间距0.6m;底板立杆横距1.2m,纵距0.6m。
立杆位置进行放样确定,立杆与横杆用碗扣连接成第一层支撑架,并校正垂直度后,再连接第二层横杆,完成后对每根立杆进行垂直校正,依此类推逐层搭设支撑架体,层一层搭设,不得错层。支架立杆必须垂直,允许误差:10m不大于50mm,20m不大于100mm。
支架构造中设置三维剪刀撑,用φ48×3.5mm钢管,水平支撑顶部和底部设置一道,中间每隔4.2m设一道;共设置5道纵向剪刀撑,满堂支架沿纵桥向6m设横向剪刀撑。剪刀撑斜杆用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆或立杆上,中心线至主节点的距离不大于150mm。
支架顶部箱梁外侧设防护栏杆,高度1200mm,并在防护栏杆底部满铺竹笆板,侧面设置挡脚笆,防物件坠落。
支架外侧设登高梯至箱梁面。坡度1:3,铺设竹笆、防滑条和挡脚笆,并2000目绿网封闭。整体支架搭设中,每两步的水平杆与墩身设置抱箍连接,
扣件与钢管必须严密整合,应保证扣件抗滑,抗剪和抗扭性能的要求。
2.3门式支架搭设
1)门式支架基础:双向门洞长17m,宽12m。设3排钢管立柱,单孔净宽5.0m、净高5.85m。单排钢管柱间距为1×3.2m-4×2.4m-1×3.2m。其基础为浇注0.8×2m的C20条形基础。基础比钢管柱宽0.7m,顶面预埋钢板,钢管柱与之焊接牢固。
2)门式支架立柱:用φ800mm壁厚10mm的钢管柱,高4.6m。柱脚与预埋钢焊接,并用三角钢板作为加劲肋板与预埋钢板和柱脚加强焊。柱顶与纵梁I45b工字钢焊接固定。纵向柱间采用L100×100×8mm角钢做剪刀撑。
3)纵梁:用I45b工字钢与柱顶焊接,用三角钢板作为加劲肋板,安装中应当注意安全,并设专人疏散交通,防止意外情况。
4)横向分配梁:用I45b工字钢,其方法为:顺桥向铺设,横桥向间距与上部碗扣式钢管脚手架的横向间距一致,并与纵梁焊接。
5)门洞顶部满堂支架:门洞顶部满堂支架的搭设方式与其他部位满堂支架的搭设方式一致,其纵桥向距离为60cm,横桥向间距根据设计检算资料中的脚手架布置一致。并保证立杆底部与横梁顶部在施工过程中不会产生滑移现象。
6)门式支架防护措施:条形基础比钢管柱宽出0.7m,目的起保护钢管柱的作用,在纵梁上相邻横梁之间满铺竹夹板,并将门洞顶完全封闭,确保公路行车安全。
2.4门式支架、满樘支架检算分析
2.4.1各种荷载的确定
1)施工人员、机具、材料荷载:kPa(《桥涵》(下册)人民交通出版社P23)。2)混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载:kPa(《桥涵》(下册)人民交通出版社)P23)。3)梁体钢筋混凝土自重荷载(钢筋混凝土重按26kN/m3计算,取截面1、2分别计算)。I截面混凝土荷载经计算;翼缘板:;腹板:(偏大,宽度1.5125m);中板及底板:。II截面混凝土荷载:翼缘板:;腹板:(偏大,宽度1.1263m);中板及底板:kPa。按最不利截面I进行计算。4)模板、支架自重荷载:(按组合钢模板6015型号计算,并考虑内模荷载)。
翼缘板模板采用场制钢模板,翼缘板模板、支架自重荷载,经计算其大小为:kPa。经计算竹胶合模板、方木、钢管脚手架、工字钢大小为:
。
2.4.2现浇梁满樘支架受力检算
两侧翼缘板处满樘支架受力检算:
两侧翼缘板处碗扣式脚手架布置顺桥向间距60cm,横桥向间距120cm,横杆步距120cm。翼缘板处脚手架每一根立杆受力如下:①施工人员、机具、材料荷载:kN;②混凝土冲击及振捣混凝土时产生的荷载:kN;③梁体钢筋混凝土自重荷载:kN;④支架自重荷载:kN,按规范进行荷载组合有:=21kN;翼缘板处满堂支架单根立杆承受压力大小为:21kN;该钢管为Φ48×3.5mm钢管,A=489mm2、钢管回转半径:I=15、8mm;⑤按强度验算:经计算强度为;42、94MPa<140MPa,符合要求。(杆件自重产生的应力很小,可以忽略不计);⑥稳定性验算;按稳定性计算立杆的受压应力(步距1200mm);长细比:经计算为75、949;查表得:
组合风荷载时:
;
式中:—风荷载标准值产生的弯距;—截面模量,取5.08cm3;
—立杆纵距,取0.6m;—步距,取1.2m;—风荷载标准值;—风压高度变化系数,取0.71;—脚手架风荷载体型系数,取0.8;—基本风压,取350Pa。Pa
N·m
经计算组合风荷载为;60、46MPa<140MPa,故符合要求。
2.5支架元件检测验收及支架预压和验收
满樘支架包括:横杆、立杆、扣件、底托及顶托等组成,进场后采取系统的检测验收,钢管脚手架外径≮48mm、壁厚≮3.5mm、无严重锈蚀、裂纹、变形;扣件材质、紧固力矩45～60N.m、是否可靠紧锁。对连续梁支架预压采用120%荷载预压方式,预压材料采用砂袋堆码。加载采取三次加载方法:第一次加载60%,观测24小时稳定后,第二次加载40%,再观测24小时稳定后,第三次加载20%。
预压目的:消除支架塑性变形,同时检验其刚度,强度、稳定性。
预压过程:测点布置为纵、横向每2.5米一个断面,测量频率为加载前、加载中、卸载后,分别对高程及位移进行观测。确定各点位的弹性和非弹性变形,为调整底模板标高的依据。持荷3天累计沉降量小于1mm,卸载后分析测量所得的数据,确定可恢复弹性下沉量及弹性损失量,以此为据进行调整顶托,确保混凝土浇筑后梁体线性满足设计要求。
2.6模板工程
模板端模:梁端模采用厂家定制钢模,为施工安装及拆模方便,采用分块拼装。外模和底模:外模、底模均采用δ=15mm厚的竹胶板拼组而成。安装时所有模板接缝均按照施工要求嵌塞海绵条并封双面胶带。内模面板;用δ=15mm厚的竹胶板拼组而成,内模不设置底模,两侧腹板内模用15×15cm方木做横梁,上下设置三道,并每1.5m设置一道φ25吊筋,与底板钢筋有效焊接,牢固可靠确保内模不上浮。本连续梁倒角采用小块加工,整体组合方式,确保了倒角圆顺效果。拆模:顶板砼浇筑完后,同条件养护试件强度达到设计强度60%时便拆除内模,因翼缘板较长,要求砼强度达到设计100%时才能拆除外模。
2.7预应力钢绞线工程
本联连续梁涉及到钢束较多,钢绞线长达125米,尤其是腹板同束钢绞线有两道正弯矩和两道负弯矩,造成钢绞线穿束困难,施工中采用预先不固定波纹管,在钢束一端安装一道牵引钢丝绳,用卷扬机作动力,有效解决穿束困难。对于较短束钢绞线,施工中择优采取了后穿法,波纹管在直线段每60cm设置一道加强定位U型筋,在曲线段每30cm设置一道。波纹管接头处用套管对接。严格验收管道坐标、平顺度及稳定情况等。
2.8连续梁现浇混凝土浇筑施工
采用输送泵直接泵送入模板,浇筑时分层、分段对称进行,第一次浇筑砼表面宜低于模板上缘倒角下10cm的距离,浇筑完后及时对混凝土进行覆盖养生,并做好二次浇注前的准备工作。
2.9浇筑过程中对支架的监控量测
编制可行性施工方案,浇筑前对支架进行观测点布置,详细观测并记录,在浇筑过程中进行不间断的观测,并及时对数据与观测前进行比较、分析,以此为依据来控制砼浇筑速度。
2.10摩阻试验及预应力钢绞线张拉
预应力张拉按使用锚具的规格型号及设计要求,准备张拉机具,有专人使用管理并校验。张拉前,核算孔道预应力筋的理论伸长值,做好张拉记录表,核对施工顺序、强度、灌浆的配比是否是否满足要求。在混凝土龄不少于10天,同条件砼试件强度不小于设计强度的95%时,对预应力管道做摩阻试验确定摩阻系数大小(要求有资质单位具体实施),并对照设计摩阻系数重新计算出实际张拉控制应力大小及伸长量。备齐资料后开始张拉。预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。张拉质量要求:①预应力值以油表读数为主,校核预应力筋伸长值,按预应力筋实际弹性模量计算的理论伸长值与实测伸长值相差不应大于±6%。实测伸长值以20%张拉力作为测量的初始点。②箱梁终张拉后应实测梁体上拱度,实测值不得大于1.05倍设计值。③每孔梁断丝及滑丝处于梁两侧且不超过预应力钢丝总数的0.5%,一束内断丝不得超过一丝。钢绞线切割张拉完成后,切除外露钢绞线,进行封锚。
2.11支架和模板拆除及拆除过程的安全监控
连续梁侧模在混凝土强度达到设计强度的70%后方可拆除,并及时覆盖养护,底模和支架必须在预应力钢束张结束,管道压浆强度达到设计要求后,并接到试验通知单后方可拆除,底模板及脚手架拆除要同步、对称进行。在拆除模板过程中继续观测高程变化。并制定专项安全措施,确保施工生产安全。