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摘 要:高速公路中连续现浇箱梁的施工工序多而复杂,若把握不好,将直接影响公路桥梁工程的质量。为此本文结合具体实例,对公路桥梁工程中连续现浇箱梁的施工工艺作相关探讨,重点论述了连续现浇箱梁施工对不同组合支架的应用,并得出相关结论供同行参考借鉴。
关键词:支架组合;连续现浇箱梁;施工;应用
现浇箱梁以其外形美观、刚度大的优势,在当前公路桥梁施工中得到了广泛的应用。但随着国内公路桥梁建设规模的不断扩大,现浇箱梁的工作范围也变得越来越大,施工工艺难度也日益增加。为了保证公路桥梁的质量,就必须严抓现浇箱梁的施工质量,将工作重点转移到现浇箱梁的支架安装施工技术上,正确应用不同支架或支架组合,并做好支架安装施工过程的质量安全控制,切实保证公路桥梁质量。
1 工程概况
某公路路段设计全长4.465千米,在某一高架桥路段中,设计采用现浇箱梁支架安装技术进行连续施工,跨度数量为6个,总跨径为24m+25m+2×30m+25m+24m,现浇箱梁梁高1.6米,高架桥桥面宽度16.75米。
2 施工工艺
公路施工时,因考虑到施工现场地理条件限制,再加上公路设计要求公路通车净空要大于5米,所以在实际施工时选择应用连续现浇箱梁不同组合支架安装施工的方法,来进行公路高架桥路段施工,以满足公路设计要求、质量要求以及路面行车要求。
2.1 连续现浇箱梁施工方案简介
2.1.1 公路地基的加固和处理:施工前期,为了有效提高公路工程的整体承载力,需做好宕渣回填和混凝土浇筑施工,来加固公路地基基础,保证地基结构的稳定性。
2.1.2 高架桥支架搭设和施工:事实上,目前国内公路桥梁施工中采用最多的现浇箱梁支架是碗扣式支架、门市支架两种。但在该项公路工程建设中,综合施工条件和现场地形考虑,实际采用了三种现浇箱梁支架形式,即可调式重型门架、钢管脚手架和型钢支架。
2.1.3 模板的施工:现浇箱梁模板形式有三种,即内模板、底模板和侧模板。在该项工程中,实际施工时为了同时保障工程质量和施工成本,在模板的制作和施工方面,该项工程选用了竹胶板作箱梁模板。
2.2 连续现浇箱梁支架搭设方案
高架桥中,由于桥梁的第14~16号桥墩的平面位置处于曲線上,所以在实际施工时选用碗扣式边坡支架来搭设施工。这段路的施工特点是地基基础的处理难度不大,处理位置方便,且有利于线形的调节。结合以往的施工经验,在该路段进行碗扣式支架的搭设和施工时,支架一般按照0.6m×0.9m的间距来布置和搭设。
搭设方案为:首先,选择尺寸大小合适的支架,按照现浇箱梁支架设计图纸来进行放样;其次,修整该路段的边坡,将其边坡修整成为台阶,并采用人工夯实的方法将边坡台阶进行加固;夯实加固之后,在台阶之上浇筑施工10㎝的C20混凝土基础,浇筑完成后,用水泥砂浆将露于混凝土台阶之外的部分封闭,以防雨水侵入,危害台阶质量。
2.3 另一种门洞支架的搭设方案
该项公路工程施工中,除高架桥路段之外,另一公路路段在施工中采用了连续现浇箱梁门洞支架安装方式,以C20混凝土作基础,贝雷桁片作墩身,HW483H型钢作纵梁,作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁,间距为0.7米。
2.4 现浇箱梁的承载力验算
连续现浇箱梁在实际施工时采用二次浇注工艺,二次成型。第一次浇筑箱梁的翼板根部,第二次浇筑部位为箱梁顶板。
2.4.1 跨中断面下支架验算:
顶板支架采用Φ48×3.0mm扣件式钢管支架,支架间距按0.8×0.8m布置。查相关手册得:钢管支架单根立杆稳定承载力计算:
λ=L/I=115/1.59=72.3,查表得Φ=0.792
[N稳]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
顶板砼重:G1=[(0.45+0.2) ÷2×2+0.2×1.65]×0.8×26=20.384 KN
模板重量:G2=3.65×0.8×0.60=1.752KN
施工荷载:G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
钢管支架: G4=0.5KN(箱内钢管按0.8×0.8设置,上下各设一道拉杆,共8m为一个计算单元)
每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根,故单根钢管受力为:
N=42.93÷5=8.59KN<[N]=47.0KN
安全系数K=5.5,满足要求
2.4.2 跨中断面底板下支架承载能力验算
现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽3.65m,腹板0.45m,于腹板底的支架间距按90cm布置,于底板底的支架间距按120cm布置,按均布荷载对支架进行验算,长度方向取2m(门架排距)为一计算单元。
砼自重:G1=[12.75×1.6-3×(3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1)]×2×26=234.2KN
模板荷载: G2=[12.75×2+6×(0.45+0.5)×2]×0.6=22.14KN
施工荷载:G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷载:G4=18KN
综荷载为G=(G1+ G2+ G3+ G4)=376.3KN(取2m为一个计算单元)
每2m长度内共有门架13榀,故单榀门架受力为:
N=376.3÷13=28.9KN<[N]=75KN
安全系数K=2.6满足要求
2.4.3 横隔梁下支架验算:
(1)门架验算:横隔梁宽为2m,支架按0.6m步距,排距按0.6m与路线方向垂直布设。故取1.6m×0.6 m(单榀门架)为一计算单元进行计算。 砼自重:G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷载:G2=(1.6×0.6)×0.6=0.576KN
施工荷载:G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷载:G4=1.40KN
总荷载为G=(G1+G2+G3+G4)=45.752KN
在单幅横隔板下,由于取的是单榀门架为一个受力单元,即N=G=45.752KN<[N]=75KN
安全系数K=1.64
(2)碗扣验算:在中横梁处碗扣是按0.9m×0.6m布设。
取一个立柱(0.9m×0.6m)为计算单元。
砼自重:G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷载:G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷载:G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷载:G4=0.69KN
单立柱所受荷载为:G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系数K=1.3
2.4.4 分配梁强度验算
[10槽钢强度验算,跨度为1m,取1m长度为计算荷载,偏安全按简支计算,即得荷载为q=(45.752)÷1.6=28.60KN/m。
M=(1/8)(ql2)= 0.125×28.60×12=3.575KN.m
W=39.7cm3
σ=M/W=3575÷39.7=90.05Mpa<[σ]=210Mpa
安全系數K=2.33
2.4.5 跨沪杭H钢门架计算
H钢为HM(500×300)型中截面尺寸为482×300 H钢:
其力学性质为:截面积:A=146.4cm2
惯性矩:Ix=60800cm
截面抵抗矩:Wx=2520cm
弯曲应力:[σw]=145MPa
剪应力:[τ]=85MPa
弹性模量:E=210000MPa
根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距:
砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2
故底以上的砼总重为:8.904×11×26=2546.544KN
模板荷载:(1.15×11×2+12.75×11)×0.6KN/m2=99.33KN
施工、砼振捣荷载:(12.75×11)×4KPa=561KN
施工总荷载为:G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型钢上的均布荷载为:
q=G÷[12.75÷(2x+0.3)]÷11=(45.72x+5.26)KN/m
安全系数取K=1.5计算
结束语
综上所述,国民经济以及交通运输业的不断发展,促使我国路桥工程建设步伐日益加快,物流和交通量两方面的需求限制着我国公路、桥梁建设必须要在保证工程质量的前提下,迅速、合理的增加公路建设数量,扩大公路建设规模,以跟上时代发展,更好的满足社会整体需求。但是,公路、桥梁工程作为人们交通出行的重要载体,其对人们的出行安全是有着重要影响的。为了保证人们的交通出行安全,进一步提高公路桥梁质量,巩固公路桥梁结构的稳定性,连续现浇箱梁支架安装技术被研制出来。本文以公路施工为实例,着重探讨了HR型重型门架、碗扣式管架以及H型钢门式支架在连续现浇箱梁施工中的应用,希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]周建强.碗扣式脚手架支撑体系研究与应用[D].重庆交通大学,2010.
[2]王海涛,李照明,黄志豪.山区现浇箱梁施工中地基处理及支架搭设[J].公路交通科技(应用技术版),2009(12).
[3]王彦辉.碗扣式满堂支架在现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J].交通标准化,2010(13).
关键词:支架组合;连续现浇箱梁;施工;应用
现浇箱梁以其外形美观、刚度大的优势,在当前公路桥梁施工中得到了广泛的应用。但随着国内公路桥梁建设规模的不断扩大,现浇箱梁的工作范围也变得越来越大,施工工艺难度也日益增加。为了保证公路桥梁的质量,就必须严抓现浇箱梁的施工质量,将工作重点转移到现浇箱梁的支架安装施工技术上,正确应用不同支架或支架组合,并做好支架安装施工过程的质量安全控制,切实保证公路桥梁质量。
1 工程概况
某公路路段设计全长4.465千米,在某一高架桥路段中,设计采用现浇箱梁支架安装技术进行连续施工,跨度数量为6个,总跨径为24m+25m+2×30m+25m+24m,现浇箱梁梁高1.6米,高架桥桥面宽度16.75米。
2 施工工艺
公路施工时,因考虑到施工现场地理条件限制,再加上公路设计要求公路通车净空要大于5米,所以在实际施工时选择应用连续现浇箱梁不同组合支架安装施工的方法,来进行公路高架桥路段施工,以满足公路设计要求、质量要求以及路面行车要求。
2.1 连续现浇箱梁施工方案简介
2.1.1 公路地基的加固和处理:施工前期,为了有效提高公路工程的整体承载力,需做好宕渣回填和混凝土浇筑施工,来加固公路地基基础,保证地基结构的稳定性。
2.1.2 高架桥支架搭设和施工:事实上,目前国内公路桥梁施工中采用最多的现浇箱梁支架是碗扣式支架、门市支架两种。但在该项公路工程建设中,综合施工条件和现场地形考虑,实际采用了三种现浇箱梁支架形式,即可调式重型门架、钢管脚手架和型钢支架。
2.1.3 模板的施工:现浇箱梁模板形式有三种,即内模板、底模板和侧模板。在该项工程中,实际施工时为了同时保障工程质量和施工成本,在模板的制作和施工方面,该项工程选用了竹胶板作箱梁模板。
2.2 连续现浇箱梁支架搭设方案
高架桥中,由于桥梁的第14~16号桥墩的平面位置处于曲線上,所以在实际施工时选用碗扣式边坡支架来搭设施工。这段路的施工特点是地基基础的处理难度不大,处理位置方便,且有利于线形的调节。结合以往的施工经验,在该路段进行碗扣式支架的搭设和施工时,支架一般按照0.6m×0.9m的间距来布置和搭设。
搭设方案为:首先,选择尺寸大小合适的支架,按照现浇箱梁支架设计图纸来进行放样;其次,修整该路段的边坡,将其边坡修整成为台阶,并采用人工夯实的方法将边坡台阶进行加固;夯实加固之后,在台阶之上浇筑施工10㎝的C20混凝土基础,浇筑完成后,用水泥砂浆将露于混凝土台阶之外的部分封闭,以防雨水侵入,危害台阶质量。
2.3 另一种门洞支架的搭设方案
该项公路工程施工中,除高架桥路段之外,另一公路路段在施工中采用了连续现浇箱梁门洞支架安装方式,以C20混凝土作基础,贝雷桁片作墩身,HW483H型钢作纵梁,作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁,间距为0.7米。
2.4 现浇箱梁的承载力验算
连续现浇箱梁在实际施工时采用二次浇注工艺,二次成型。第一次浇筑箱梁的翼板根部,第二次浇筑部位为箱梁顶板。
2.4.1 跨中断面下支架验算:
顶板支架采用Φ48×3.0mm扣件式钢管支架,支架间距按0.8×0.8m布置。查相关手册得:钢管支架单根立杆稳定承载力计算:
λ=L/I=115/1.59=72.3,查表得Φ=0.792
[N稳]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
顶板砼重:G1=[(0.45+0.2) ÷2×2+0.2×1.65]×0.8×26=20.384 KN
模板重量:G2=3.65×0.8×0.60=1.752KN
施工荷载:G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
钢管支架: G4=0.5KN(箱内钢管按0.8×0.8设置,上下各设一道拉杆,共8m为一个计算单元)
每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根,故单根钢管受力为:
N=42.93÷5=8.59KN<[N]=47.0KN
安全系数K=5.5,满足要求
2.4.2 跨中断面底板下支架承载能力验算
现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽3.65m,腹板0.45m,于腹板底的支架间距按90cm布置,于底板底的支架间距按120cm布置,按均布荷载对支架进行验算,长度方向取2m(门架排距)为一计算单元。
砼自重:G1=[12.75×1.6-3×(3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1)]×2×26=234.2KN
模板荷载: G2=[12.75×2+6×(0.45+0.5)×2]×0.6=22.14KN
施工荷载:G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷载:G4=18KN
综荷载为G=(G1+ G2+ G3+ G4)=376.3KN(取2m为一个计算单元)
每2m长度内共有门架13榀,故单榀门架受力为:
N=376.3÷13=28.9KN<[N]=75KN
安全系数K=2.6满足要求
2.4.3 横隔梁下支架验算:
(1)门架验算:横隔梁宽为2m,支架按0.6m步距,排距按0.6m与路线方向垂直布设。故取1.6m×0.6 m(单榀门架)为一计算单元进行计算。 砼自重:G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷载:G2=(1.6×0.6)×0.6=0.576KN
施工荷载:G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷载:G4=1.40KN
总荷载为G=(G1+G2+G3+G4)=45.752KN
在单幅横隔板下,由于取的是单榀门架为一个受力单元,即N=G=45.752KN<[N]=75KN
安全系数K=1.64
(2)碗扣验算:在中横梁处碗扣是按0.9m×0.6m布设。
取一个立柱(0.9m×0.6m)为计算单元。
砼自重:G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷载:G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷载:G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷载:G4=0.69KN
单立柱所受荷载为:G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系数K=1.3
2.4.4 分配梁强度验算
[10槽钢强度验算,跨度为1m,取1m长度为计算荷载,偏安全按简支计算,即得荷载为q=(45.752)÷1.6=28.60KN/m。
M=(1/8)(ql2)= 0.125×28.60×12=3.575KN.m
W=39.7cm3
σ=M/W=3575÷39.7=90.05Mpa<[σ]=210Mpa
安全系數K=2.33
2.4.5 跨沪杭H钢门架计算
H钢为HM(500×300)型中截面尺寸为482×300 H钢:
其力学性质为:截面积:A=146.4cm2
惯性矩:Ix=60800cm
截面抵抗矩:Wx=2520cm
弯曲应力:[σw]=145MPa
剪应力:[τ]=85MPa
弹性模量:E=210000MPa
根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距:
砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2
故底以上的砼总重为:8.904×11×26=2546.544KN
模板荷载:(1.15×11×2+12.75×11)×0.6KN/m2=99.33KN
施工、砼振捣荷载:(12.75×11)×4KPa=561KN
施工总荷载为:G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型钢上的均布荷载为:
q=G÷[12.75÷(2x+0.3)]÷11=(45.72x+5.26)KN/m
安全系数取K=1.5计算
结束语
综上所述,国民经济以及交通运输业的不断发展,促使我国路桥工程建设步伐日益加快,物流和交通量两方面的需求限制着我国公路、桥梁建设必须要在保证工程质量的前提下,迅速、合理的增加公路建设数量,扩大公路建设规模,以跟上时代发展,更好的满足社会整体需求。但是,公路、桥梁工程作为人们交通出行的重要载体,其对人们的出行安全是有着重要影响的。为了保证人们的交通出行安全,进一步提高公路桥梁质量,巩固公路桥梁结构的稳定性,连续现浇箱梁支架安装技术被研制出来。本文以公路施工为实例,着重探讨了HR型重型门架、碗扣式管架以及H型钢门式支架在连续现浇箱梁施工中的应用,希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]周建强.碗扣式脚手架支撑体系研究与应用[D].重庆交通大学,2010.
[2]王海涛,李照明,黄志豪.山区现浇箱梁施工中地基处理及支架搭设[J].公路交通科技(应用技术版),2009(12).
[3]王彦辉.碗扣式满堂支架在现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J].交通标准化,2010(13).