自锚式托架在高墩0#块施工中的应用

李 江,韩井东

(中铁大桥局集团有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

自锚式托架在高墩0#块施工中的应用

李 江,韩井东

(中铁大桥局集团有限公司第五工程公司,江西九江 332001)

结合乐宜高速公路新民岷江特大桥 0#块的工程实践,阐述了自锚式托架的设计及安装,以及托架的受力分析,并对 0#块的施工方案作了介绍。实践证明自锚式托架合理可行,可供类似工程借鉴参考。

自锚式托架; 高墩; 0#块施工; 应用

1 工程概况

新民岷江特大桥是乐山至宜宾高速公路项目上跨越岷江的一座特大型桥梁。大桥全长1 610m,宽 27.5m,大桥主桥上部结构为115m+200m+115m预应力混凝土连续刚构箱梁,单箱单室断面,引桥为 40m简支 T梁。

主梁0#块全长14m,高12.75m,梁底宽7.5m,两侧翼缘宽3m,箱梁顶面全宽13.50m,桥中线上厚30 cm,边缘20 cm,两侧翼缘宽 3m,桥面横坡 2%;横隔板设于墩顶处,厚度250 cm,底部设200 cm×120 cm进人洞。0#块施工方量为939.3m3,施工过程中分三次浇筑,施工节段划分见图 1所示。

图1 0#块立体图

0#块是主梁进行悬浇施工的起步节段,在其上组装挂篮,分节段对称施工主梁,各节段主梁标高、轴线、施工预拱度、成桥线形的控制均以此为基准。0#块的施工由于主墩高,混凝土方量大,现在常规的施工方案就是采用牛腿托架法。通过各种托架方案的比选,本桥采用在墩身上部设置自锚式托架,在托架上支模现浇的施工方法。

2 自锚式托架构造和特点

2.1 自锚式托架构造

自锚式托架由纵、横分配梁和承力托架组成。每片承力托架通过墩身预留孔(下部孔径:36 cm×42 cm×25m)插入墩身、附着在薄壁墩墩身,上部通过两个 80mm预留孔安装 2根直径 32mm的精轧螺纹钢筋对拉锚固于墩身上,承力托架的作用是支撑纵、横分配梁,把分配梁上的荷载通过牛腿传递到墩身,水平力通过精轧螺纹钢筋对拉克服,承力托架为主要受力构件。

在每片薄壁墩身顺桥两侧对称布置,每墩共计 4个,托架由水平杆、锚固座、斜撑、立柱、横梁组成,水平杆由 2根[20b组合焊接而成,水平杆上焊接有锚固座,斜撑由 2根I36b或 2根I32b焊接而成。斜撑与水平杆、立柱、斜撑与横梁间的连接,采用焊接连接,见图 2所示。在三角托架上,布置2 I45b的横向分配梁,在横向分配梁上,布置多根I45b纵向分配梁,在纵向分配梁上安装 0#块底模,底模采用木方和竹胶板,见图 2、图 3所示。

图2 0#块托架立面

图3 0#块托架平面图

2.2 自锚式托架的特点

自锚式托架的结构特点是结构简单、受力明确,承力托架在工厂或工地放样后下料焊接,检查合格后整体空中安装,操作简单,无需空中切割和焊接,再安装纵横向分配梁,其上支模施工 0#块。根据受力大小的不同将承力托架分别设计为托架 1和托架 2,见图 4所示。与传统的落地支架比较,节省了大量的施工临时用材。与常规的托架相比减少了墩身施工中的预埋件以及空中焊接切割,施工质量更容易保证,安装也容易,大大减少了时间和危险性。

图4 托架1、2结构

3 托架受力分析

3.1 荷载

0#块混凝土标号为 C55,分 3次浇筑,混凝土的容重按26 kN/m3计算,考虑 1.05的涨模系数,第 1次浇筑底板及部分腹板、侧板混凝土,高度4.5m,重10018 kN;第2次浇筑部分的腹板、侧板,高度为4.5m,重7 034 kN;第3次浇筑余下的腹板、侧板及顶板,高度为 4m,重8 415 kN。模板重量按 3.2 kN/m2,施工荷载按 2.5 kN/m2,冲击荷载4.0 kN/m2,振捣荷载按2.0 kN/m2计。支架只承受0#块第1次混凝土浇筑时底板、侧板以及底模、侧模、型钢、托架等重量,其横隔板重量由 2片薄壁墩承担。

第 1次混凝土达到强度后进行第 2次浇筑,第 2次混凝土重量由第 1次浇筑的混凝土底板承担。荷载传递过程:0#块重量和其施工设施等荷载,通过底模传递到横向分配梁,由横向分配梁再传递到纵向分配梁,由纵向分配梁传递到承力托架,由承力托架传递到墩身。

3.2 托架的受力分析

托架受力分析包括纵、横分配梁及承力托架的强度、刚度和稳定性。假定承力托架和墩身固结,建立整体模型计算托架。承力托架按纵向分配梁最大支反力作用到承力托架验算,计算结果各构件内力、剪力、弯矩及整体稳定满足规范要求,根据最大剪力验算承力托架横梁及横梁底部混凝土承压均满足要求,见图 5所示。

图5 托架支反力

4 托架预压

托架在工厂加工后进行预压,减少空中预压工序,托架的预压布置见图 6所示,将 4片托架按照图示位置采用 32精轧螺纹钢连成整体,由 4台 150 t千斤顶实施对托架的加载。托架1荷载按1000 kN预压检验,托架2荷载按1300 kN预压检验,加载按 50%、80%、100%、125%分级进行,每级持荷时间为5min,每次反压过程中均测量两托架之间的相对变形,并将变形之半作为单只托架的变形值,其目的是检验承力托架的安全性和焊接质量。

图6 托架预压布置图

5 0#块施工

5.1 托架安装

根据托架设计标高,在墩身施工中,只需预留孔洞,见图7。关键要将预埋的孔洞位置放线标识,预留准确,上部孔洞采用两个直径 80的钢管,便于施工。在墩身完成后,安装承力托架,安装时注意下部孔洞混凝土承压面与承力托架横梁底部的密贴,可以采用同墩身混凝土同标号砂浆找平,再安装精扎螺纹钢筋并张拉,每根张拉力按 10 t控制,安装纵、横向分配梁,安装底模,调整标高。

图7 预留孔眼位置图

5.2 模板

0#块外模板采用大面积钢模,分 3次翻模施工。第 1次安装高度为4.5m,第2次安装高度4.25m,第3次安装高度为 4m,翼緣采用新制钢模。内模均采用木模,顶板底模支撑在第二次混凝土预埋支架上,采用型钢桁片支架。两端堵头模板需按设计图钻孔,包括外露纵向钢筋和纵向预应力管道。端模预应力孔道需经检查无误后方可安装。

5.3 钢筋和预应力

钢筋的安装分 3次完成,预应力按分节依次安装,其中竖向预应力管道要一次安装到位,按设计位置安装主桥箱梁纵向预应力管道,竖向和顶板横向预应力管道。注意事先将管道和钢筋位置在图上标出,避免相互冲突。注意安装先后顺序,以免造成返工。预应力管道按设计要求设置定位钢筋,同时管道内应在混凝土浇筑之前插入芯棒,防止堵管。

5.4 混凝土

混凝土采用工厂集中拌合,泵送施工,分 3次浇筑。施工中严格按规范要求,控制混凝土水灰比、坍落度,以及浇筑的分层厚度和浇筑顺序。本桥还按设计要求在 0#块 C55混凝土里增加了聚乙烯纤维,提高混凝土的抗裂性,同时在横隔板处还设置了冷却水管。

5.5 标高和墩身位移控制

(1)标高控制:安装底模时,通过设置预拱度的办法,底板模板顶面标高 =设计标高+预抬高度。预抬高度根据计算和施工经验确定为 20 mm。0#块完成后,现场实测,标高误差最大为+4mm。

(2)墩身位移控制:由于墩身高,0#块托架施工荷载对墩身的不对称作用,必然会使墩顶端向墩内侧产生位移,施工控制方法是将纵向分配梁与每片薄墩内侧顶限位。

6 结束语

新民岷江特大桥两个主墩共一个 0#块的施工托架仅用钢材 68 t。采用型钢旧料,可以多次倒用,承力托架多次倒用到引桥盖梁和系梁的施工中,大大降低了成本,自锚式托架的施工运用,较常规的托架法施工减少了预埋件的空中焊接。投入施工临时钢材少,施工时间短,托架受力明确、安全可靠,安装操作简单,而且加工精度要求不是特别高,支架拆除后墩身的预留空洞处理简单,只需用同标号的混凝土填塞即可。实践证明,自锚式托架法是高墩大跨径连续刚构桥0#块施工的有效方法,施工难度较小,工期和成本都有很大的节约,可供同类工程施工参考借鉴。

[1] JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范[S]

U445.469

B

2010-02-03

李江(1980～),男,工学学士,工程师;韩井东(1976～),男,工学学士,工程师。