低位预压技术在移动模架施工中的应用
2017-01-10刘让群胡逢辉周继军
刘让群, 胡逢辉, 周继军
(中交路桥建设有限公司, 北京 100027)
低位预压技术在移动模架施工中的应用
刘让群, 胡逢辉, 周继军
(中交路桥建设有限公司, 北京 100027)
以大岳高速第十一合同段芭蕉湖2号桥MSS 55 m移动模架施工为背景,针对移动模架在高空进行预压其施工技术难度高,施工安全风险大这一问题,提出了低位预压施工技术,在实施过程详细记录了施工过程和观测数据,形成了一套比较成熟的施工工艺,在此次的施工中取得了良好效果。可以为以后类似的移动模架施工提供参考依据。
桥梁施工; 移动模架; 低位预压; 施工技术; 安全
随着社会经济的迅猛发展,基础设施的建设规模也随之快速扩大,加快了移动模架技术成熟的速度。现代的公路桥梁设计出于对地形地貌的考虑往往会出现墩身高度很高的高架桥,如果运用移动模架进行施工,则对移动模架施工前预压这一环节提出挑战。即移动模架在高空进行预压其施工技术难度高,施工安全风险大,为解决这一问题,移动模架低位预压施工技术应运而生。本文以大岳高速第十一合同段MSS 55 m移动模架施工为背景,对此项施工技术进行阐述。
1 大岳高速第十一合同段芭蕉湖2号桥MSS 55 m移动模架施工环境介绍
大岳高速第十一合同段芭蕉湖2号高架桥,途经毛家堰湖、架空工业管道、输油管线、养鸭场、绿色环保砖厂、红砖厂、巴陵石化主管廊带、成鱼湖,三湘化工厂,接洞庭湖大桥岳阳侧主桥副孔起点。全桥共十一联,第九~十一联上部结构为跨径55 m的预应力混凝土连续箱梁(首跨除外),上部箱梁施工采用下行牛腿自行式移动模架施工工艺。施工区域大部分位于洞庭湖养殖区,施工便道均为人工回填便道,且墩身高度不低于33.5 m。
2 MSS 55 m移动模架预压方法选择
芭蕉湖2号桥第九至十一联的标准跨径布置为55 m,移动模架准备预压位置的墩身高度为33.5 m,如果采用在高位预压将存在以下几点问题:
1) 墩身高度高,预压材料往模架上运输时对起吊机械要求高;
2) 施工速度大大降低;
3) 施工安全风险大;
4) 施工成本增大。
为解决上述问题,MSS 55 m移动模架采取在墩身低位预埋牛腿预留孔,在相对较低的位置对模架进行预压。
3 具体实施方案
移动模架拼装完成以后,对模架空载的运行情况进行试验,确保模架空载时运行正常,方可进行预压工作。
3.1 预压荷载及范围
移动模架拼装完成后,首先根据计算书中提供的理论挠度值进行预拱度调整。调整横梁下面支撑在主梁箱梁体内的支撑螺旋千斤顶。 模板预拱度调整完成后即可进行预压试验。
预压载荷取最大施工载荷的1.05倍,预压加载在55 m箱梁的第2跨,按箱梁最长施工段63 m进行模拟,与预压相符的砼数量为814.9 m3,计2 118.8 t,预压最大荷载为2 224.4 t。移动模架预压采用模拟实际荷载预压法进行预压。将移动模架翼缘板、腹板用砂袋堆载,底板采用水堆载,各截面按对应砼荷载堆载,在砂袋上铺彩条布,彩条布之间用胶水粘接,防止下雨雨水沁入砂袋造成超载。水压载区铺上2层薄膜用粘胶把薄膜接缝粘接严密不漏水。注意在敷设薄膜前应将模板接缝处用膏灰勾缝。
砂的密度按1.5 t/m3,钢筋混凝土密度按2.6 t/m3计算,箱梁内模自重80 kg/m2,施工荷载20 kg/m2。根据箱梁截面计算出断面的砂袋、水的断面尺寸。
3.2 预压加载布置方法
加载形状尽量模拟55 m箱梁的结构形式。具体见箱梁堆载分布图。见图1~图3。
图1 首跨荷载纵向分布图(单位: cm)
图2 加载工况立面面(单位: cm)
图3 加载工况断面图(单位: cm)
移动模架在施工阶段承担的荷载分布情况有两种分布形式(如图1所示)。其中,各材料重量及荷载取值为:混凝土:2 600 kg/m3;砂:1 500 kg/m3;箱梁预压安全系数按1.05考虑,端横梁实际是由墩顶直接承受其荷载,预压时该部分荷载不考虑,根据以上箱梁荷载分布情况,按表1进行预压荷载布置。
表1 预压荷载布置表加载区域长度/m堆沙截面积/m2堆沙体积/m3加水截面积/m2加水体积/m3砂袋数量42#墩1747268034200009挡水墙1#16295847328000048Ⅰ区121215011819212998412101183挡水墙2#12666526665000028Ⅱ区10091275212866768104710564130挡水墙3#126152615000027Ⅲ区10091275212866768104710564130挡水墙4#12666526665000028Ⅳ区1241501186124998412380187挡水墙5#194271852729200005443#墩424726198492000021Ⅴ区1862493463698000047422789112000092
3.3 加载
试验采用沙袋堆载配合水压的方法逐级加载,直至加至与模架承担的最大荷载等载(超载5%)。预压堆载时,根据箱梁腹板与顶底板处荷载不同,尽量保证移动模架系统的受力与实际浇注混凝土时一致,并考虑预压试验的安全,计划将整个预压试验过程分4步进行。
1) 第1步:首先在靠近42#墩和43#墩的底板上以及Ⅰ区和Ⅱ区、Ⅱ区和Ⅲ区、Ⅲ区和Ⅳ区、Ⅴ区交界的地方堆沙袋固定,为充水创造条件,沙袋堆码宽度约1.5 m,防水高度约2.6~2.8 m,具体应参照加载工况断面图3中I-I图布置。
2) 第2步:在Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区外模腹板堆码沙袋,然后在Ⅱ区、Ⅲ区箱内铺上1~2层薄膜,用粘胶把薄膜接缝粘接严密不漏水。注意在敷设薄膜前应将模板接缝处用膏灰勾缝。
3) 第3步:向箱内灌满水;观测移动模架纵向水平度,通过油顶调节尽量减少两端的高差,Ⅰ区和Ⅱ区交界、Ⅱ区和Ⅲ区、Ⅲ区和Ⅳ区、Ⅴ区交界的地方增加一道横隔沙袋墙后灌水。加水示意图如图3中E-E和F-F图。
4) Ⅴ区全部用沙袋预压,沙袋堆放断面如图3中H-H和K-K图。
5) 翼缘板用沙袋预压,逐层对称压载。
加压过程中要注意每个砂袋要均匀加载,防止移动模架偏压。加载全部完成后,等到移动模架变形稳定后,方可进行卸载(由于箱梁端、中横梁部分荷载主要由桥墩来承担,不通过模架传递,因此模架预压试验时可不考虑桥墩部分箱体的荷载)。
每个加载步骤过程中,沙袋应从箱梁中心线向翼缘两侧逐层对称堆载,确保箱梁平衡受力;沙袋在加载过程中,每加载一个部位需要用彩条布和塑料膜遮盖做好防水工作,以防止被雨水淋到或者被加载的水渗透,增加沙袋的重量。
如遇到下雨天气,沙袋加载密度要按最大湿度计算,沙袋都要过磅并且做好详细的记录。
3.4 布设挠度测量控制点
移动模架预压观测点主要布置在: ①牛腿梁的左右两侧; ②主梁的接头位置、跨中位置; ③横梁的中间位置; ④每根横梁对应的翼缘模板的左右两端(对于主梁和模板横梁上不便观测的点,可以用刚性连接引至主梁以下,以便观测。观测点位用红色油漆标识)。见图4、图5。
3.5 观测内容
在预压前应对移动模架所有构件和项目(内容)全面检验和观测1次;在加载过程中,每加一级荷载,观测1次;加载完成后,原则上持荷48 h,实际施工时应以变形稳定为准,持荷过程中每6 h观测1次;卸载完成后观测1次。
图4 观测点横向布置图
1) 预压前对移动模架完成质检和质评,作为预压后结构变形分析的依据之一。
2) 用水准仪对移动模架各部竖向位移观测点进行观测。
3) 在与模板中心相对应的地面处用砼埋设4个观测点,用吊锤法对模架水平方向位移进行观测。
4) 对于主梁连接处变形,采用画油漆法用钢卷尺进行量测。
5) 对于模板体系(接缝及支撑体系的变化、卸载后开合状况、模板变形情况)、机体结构(构件外形变化,节点、焊缝情况,构件连接状况)用目测观察法结合钢尺进行观测。
图5 观测点纵向布置图
以上观测均应做好原始观测记录。
3.6 预压数据记录与处理
1) 加载及卸载过程中,记录各荷载状态下数据。
2) 预压数据处理:
加卸载完成后,求算各测点最终变形与非弹性变形值,对移动模架安全性能进行评定(将加载预压观测数据整理、汇编,并与相关规范、验标、设计技术性能及设计图、计算书对比,得出初步结论)符合要求后,根据移动模架变形值,结合设计梁体预拱度,设定反拱方程,求算各模板缝位置标高进行调模。
4 结束语
预压是MSS 55 m移动模架施工的关键工序,本文提出的低位预压施工技术在此次的施工中取得了良好效果。在实施过程详细记录了施工过程和观测数据,形成了一套比较成熟的施工工艺,可以为以后类似的移动模架施工提供参考依据。
[1] 张阳.下承式移动模架堆载预压施工技术[J].城市建设(下旬),2011(4).
[2] 黄成造.移动模架设计、施工与养护技术指南[M].北京:人民交通出版社,2009.
1008-844X(2016)04-0140-04
U 445.463
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