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文章以某城市高架桥预应力盖梁为例,介绍了钢管立柱+贝雷的支架方案,并对施工阶段进行了建模分析,探讨了施工注意事项。
预应力盖梁;大悬臂;支架;施工技术
0 引言
近年来,随着城市建设和桥梁建设的飞速发展,一大批城市高架桥涌现在各个城市中。考虑到桥面行车宽度需求和桥下净空需求,高架桥通常采用大悬臂预应力盖梁形式[1][2]。本文通过具体工程案例,介绍了城市高架桥预应力盖梁的支架体系和施工工艺,并对施工阶段进行了分析,同时介绍了施工注意事项,为同类城市高架桥建设提供有益借鉴。
1 工程概况
某城市高架桥标准段上部结构采用30 m预应力预制小箱梁,先简支后连续。由于桥下后期需要通车,因此下部结构采用大悬臂预应力盖梁,桥墩采用花瓶墩。
桥梁全宽25.5 m,横断面布置为0.5 m防撞护栏+11.95 m行车道+0.6 m中央防撞护栏+11.95 m行车道+0.5 m防撞护栏。盖梁全宽24.8 m,悬臂8.75 m,梁高1.3~2.6 m,顺桥向宽度为2.4 m。该桥标准断面如图1所示。
盖梁按照部分预应力A类构件进行设计,共设置10束15s15.2 mm预应力钢筋。钢束布置如图2所示。
2 支架结构
由于施工场地有限,需保证高架桥两侧正常通车,因此盖梁施工时选择钢管立柱+贝雷的支架体系进行施工[3]。
在桥墩前后两侧各设置4根630×10 mm钢管立柱,柱顶通过2Ⅰ50a工字钢纵梁与横向321国产贝雷主梁连接,横向共布置4片贝雷主梁,同侧贝雷之间通过支撑架进行连接。贝雷梁上铺设间距60 cm的Ⅰ12a分配梁,在其上面搭设可调整底模系统。钢管立柱下端通过膨胀螺栓固定在扩大基础上。为确保支架的整体稳定性,桥墩两侧钢管立柱采用槽钢[20a连接。支架布置图如图3所示。
3 施工工艺及施工阶段分析
3.1 施工步骤
盖梁采用两端张拉,按照三阶段进行张拉,具体施工步骤为:(1)搭设支架浇筑盖梁,盖梁强度達到设计强度的100%后,张拉N3钢束;(2)拆除支架,然后架设小箱梁,小箱梁应先架设外侧箱梁,后架设内侧,采用对称的方式架设,待箱梁架设完成后张拉N2钢束;(3)浇筑连续接头、桥面板湿接缝混凝土,张拉小箱梁顶板负弯矩钢束并压注水泥浆,进行小箱梁体系转换,然后张拉N1钢束。最后进行桥面铺装施工。
3.2 施工阶段分析
为了进一步明确施工时结构的受力特性,确保施工安全有序进行,采用Midas Civil软件建立有限元模型,对施工阶段进行分析。
图4为整体模型,图5为施工阶段设置图。根据施工步骤共建立16个施工阶段,图6~9分别为张拉第一次、第二次、第三次钢束及成桥后的应力云图。
由计算结果可知,各施工阶段盖梁应力均为压应力,施工完成后盖梁预应力储备较大,结构较为安全。
4 施工注意事项
(1)基础处置
由于项目所处软弱地基较多,进行支架施工时采用碎石换填、浇筑混凝土基础等方法,使基础承载力达到要求,提高了施工质量。
(2)支架预压
在完成支架及模板施工后,采用沙袋对支架进行预压。沙袋应均匀放置,预压重量以设计荷载为标准,分60%、80%、100%三级进行加载。
在预压过程中,对支架沉降进行观测,分别在两墩柱之间、盖梁两端设置观测点,关注原地面地基不均匀沉降情况。同时,在加载到100%设计荷载时对贝雷梁挠度进行测量,并做好记录,及时对模板进行调整。
(3)盖梁施工
钢筋骨架在钢筋加工棚内完成加工,在现场绑扎成型后进行吊装。主筋直径为28 mm,间距为11 cm,排列较密。钢筋下料时控制焊接头与钢筋弯曲处的距离,采用从中间后两侧、先下部后上部的方式进行焊接。严格控制波纹管架的间距、坐标,保证预应力布置的准确性。普通钢筋如遇锚垫板、螺旋筋、波纹管等根据设计要求可适当调整位置。浇筑盖梁混凝土的顺序为从两端向中间对称浇筑,分段分层台阶式施工。
(4)预应力筋张拉
预应力钢束下料长度应满足使用需求,且不能浪费。安装预应力钢束前,应检查预应力管道是否漏浆堵塞。
钢束采用两端张拉,张拉的顺序以设计图纸为准,采用引伸量与张拉力双控,并以张拉力为主,实测引伸量与计算引伸量容许误差控制在±6%以内。安装的锚垫板必须与钢束中心线垂直。盖梁两端包括挡块先行浇筑,待预应力钢束张拉完后,再浇筑封锚端。
5 结语
本文以某城市高架桥标准段为例,针对其采用的大悬臂预应力盖梁,介绍了钢管立柱+贝雷的支架体系,根据施工顺序采用有限元软件对施工阶段进行计算分析,并介绍了施工时的注意事项,为同类项目施工提供技术参考。
[1]尹 恒. 大悬臂预应力盖梁阶段受力分析及施工控制技术研究[D]. 西安:长安大学, 2013.
[2]刘海鸿, 龚 斌. 怀通高速公路宝照溪大桥7#墩预应力盖梁施工技术[J]. 公路工程, 2013(6):165-168.
[3]王晓斌. 大跨度预应力盖梁施工技术研究[J]. 四川建材, 2016,42(6):147-148.
预应力盖梁;大悬臂;支架;施工技术
0 引言
近年来,随着城市建设和桥梁建设的飞速发展,一大批城市高架桥涌现在各个城市中。考虑到桥面行车宽度需求和桥下净空需求,高架桥通常采用大悬臂预应力盖梁形式[1][2]。本文通过具体工程案例,介绍了城市高架桥预应力盖梁的支架体系和施工工艺,并对施工阶段进行了分析,同时介绍了施工注意事项,为同类城市高架桥建设提供有益借鉴。
1 工程概况
某城市高架桥标准段上部结构采用30 m预应力预制小箱梁,先简支后连续。由于桥下后期需要通车,因此下部结构采用大悬臂预应力盖梁,桥墩采用花瓶墩。
桥梁全宽25.5 m,横断面布置为0.5 m防撞护栏+11.95 m行车道+0.6 m中央防撞护栏+11.95 m行车道+0.5 m防撞护栏。盖梁全宽24.8 m,悬臂8.75 m,梁高1.3~2.6 m,顺桥向宽度为2.4 m。该桥标准断面如图1所示。
盖梁按照部分预应力A类构件进行设计,共设置10束15s15.2 mm预应力钢筋。钢束布置如图2所示。
2 支架结构
由于施工场地有限,需保证高架桥两侧正常通车,因此盖梁施工时选择钢管立柱+贝雷的支架体系进行施工[3]。
在桥墩前后两侧各设置4根630×10 mm钢管立柱,柱顶通过2Ⅰ50a工字钢纵梁与横向321国产贝雷主梁连接,横向共布置4片贝雷主梁,同侧贝雷之间通过支撑架进行连接。贝雷梁上铺设间距60 cm的Ⅰ12a分配梁,在其上面搭设可调整底模系统。钢管立柱下端通过膨胀螺栓固定在扩大基础上。为确保支架的整体稳定性,桥墩两侧钢管立柱采用槽钢[20a连接。支架布置图如图3所示。
3 施工工艺及施工阶段分析
3.1 施工步骤
盖梁采用两端张拉,按照三阶段进行张拉,具体施工步骤为:(1)搭设支架浇筑盖梁,盖梁强度達到设计强度的100%后,张拉N3钢束;(2)拆除支架,然后架设小箱梁,小箱梁应先架设外侧箱梁,后架设内侧,采用对称的方式架设,待箱梁架设完成后张拉N2钢束;(3)浇筑连续接头、桥面板湿接缝混凝土,张拉小箱梁顶板负弯矩钢束并压注水泥浆,进行小箱梁体系转换,然后张拉N1钢束。最后进行桥面铺装施工。
3.2 施工阶段分析
为了进一步明确施工时结构的受力特性,确保施工安全有序进行,采用Midas Civil软件建立有限元模型,对施工阶段进行分析。
图4为整体模型,图5为施工阶段设置图。根据施工步骤共建立16个施工阶段,图6~9分别为张拉第一次、第二次、第三次钢束及成桥后的应力云图。
由计算结果可知,各施工阶段盖梁应力均为压应力,施工完成后盖梁预应力储备较大,结构较为安全。
4 施工注意事项
(1)基础处置
由于项目所处软弱地基较多,进行支架施工时采用碎石换填、浇筑混凝土基础等方法,使基础承载力达到要求,提高了施工质量。
(2)支架预压
在完成支架及模板施工后,采用沙袋对支架进行预压。沙袋应均匀放置,预压重量以设计荷载为标准,分60%、80%、100%三级进行加载。
在预压过程中,对支架沉降进行观测,分别在两墩柱之间、盖梁两端设置观测点,关注原地面地基不均匀沉降情况。同时,在加载到100%设计荷载时对贝雷梁挠度进行测量,并做好记录,及时对模板进行调整。
(3)盖梁施工
钢筋骨架在钢筋加工棚内完成加工,在现场绑扎成型后进行吊装。主筋直径为28 mm,间距为11 cm,排列较密。钢筋下料时控制焊接头与钢筋弯曲处的距离,采用从中间后两侧、先下部后上部的方式进行焊接。严格控制波纹管架的间距、坐标,保证预应力布置的准确性。普通钢筋如遇锚垫板、螺旋筋、波纹管等根据设计要求可适当调整位置。浇筑盖梁混凝土的顺序为从两端向中间对称浇筑,分段分层台阶式施工。
(4)预应力筋张拉
预应力钢束下料长度应满足使用需求,且不能浪费。安装预应力钢束前,应检查预应力管道是否漏浆堵塞。
钢束采用两端张拉,张拉的顺序以设计图纸为准,采用引伸量与张拉力双控,并以张拉力为主,实测引伸量与计算引伸量容许误差控制在±6%以内。安装的锚垫板必须与钢束中心线垂直。盖梁两端包括挡块先行浇筑,待预应力钢束张拉完后,再浇筑封锚端。
5 结语
本文以某城市高架桥标准段为例,针对其采用的大悬臂预应力盖梁,介绍了钢管立柱+贝雷的支架体系,根据施工顺序采用有限元软件对施工阶段进行计算分析,并介绍了施工时的注意事项,为同类项目施工提供技术参考。
[1]尹 恒. 大悬臂预应力盖梁阶段受力分析及施工控制技术研究[D]. 西安:长安大学, 2013.
[2]刘海鸿, 龚 斌. 怀通高速公路宝照溪大桥7#墩预应力盖梁施工技术[J]. 公路工程, 2013(6):165-168.
[3]王晓斌. 大跨度预应力盖梁施工技术研究[J]. 四川建材, 2016,42(6):147-148.