大跨度铁路连续梁(60+100+60)m墩梁体外临时固结施工技术

2018-01-27李锦群

浙江建筑 2018年1期

李锦群

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概况

新建温州乐清湾港区铁路东西干河特大桥预应力混凝土连续梁跨度为(60+100+60)m,梁全长为221.7 m,主墩为51#墩、52#墩,边墩为50#、53#墩。桥梁在DK53+640处跨越东西干河,两线交点处的右偏角为30.92°,交点处的水面标高为2.45 m,河面宽度45 m。(60+100+60) m连续梁桥采用单线设计在直线上,桥梁采用悬臂浇筑施工方法,单T构采用“25”个悬臂浇筑节段,梁段最高为7.4 m,最低为直线段处3.6 m,0号块长度为12 m,直线段为6.25 m,梁体为变截面、变高度结构,梁体顶宽7.2 m,底板宽为5 m(除墩顶梁2.4 m加宽1.2 m),顶板厚度320 mm,腹板厚度450～750 mm,底板厚度455～900 mm。在端支点、中支点、跨中共设5个横隔板，隔板设有进人孔供检查人员通过。50#墩位于东高桥村内在虹淡路人行道上需要改路,53#墩位于平瑶村内,51#位于东干河中,水中墩需搭设栈桥和水中平台。1/2全梁B-B剖面图见图1。

图1 1/2全梁B-B剖面图

2 墩梁临时固结方法

2.1 墩梁临时固结构造

0号块墩梁临时固结,51#墩及52#墩承台内各预埋16根φ32精轧螺纹钢(每个支墩预埋8根),预埋深度1.5 m,端头用P3垫板做支垫,螺帽紧固。另一端预留8.5 m长,精轧螺纹钢穿透φ800壁厚10 mm钢管桩,再伸入梁体腹板底部1 500 mm,0号块浇筑时将预留的精轧螺纹钢一并浇筑。梁底预埋精轧螺纹钢处设置一层φ12@100 mm钢筋网,防止墩顶表层混凝土受预应力张拉而开裂。0号块浇筑完毕后,待混凝土强度达到95%时张拉竖向精轧螺纹钢,墩顶与梁底设置临时支座。此外,亦可以将精轧螺纹钢一端锚固在桥墩顶部,另一段伸出0号块梁体顶部,待0号块强度及弹性模量达到设计要求时,张拉精轧螺纹钢,墩顶与梁底设置临时支座。跨度较大(主跨达到100 m及以上),悬臂浇筑时不平衡弯矩很大,甚至超过主墩纵向抗弯抵抗矩,容易造成主墩顶部混凝土受到弯曲破坏。体外临时固结将不平衡弯矩作业于承台上,临时固结精轧螺纹钢对临时支座的力臂较大,能更好地抵抗悬臂浇筑时的不平衡弯矩。承台纵向长度较墩身大,纵向抗弯力远远大于墩身。51#墩纵立面图见图2,墩身纵向长度3.4 m远远小于承台纵向长度9.4 m。

图2 51#墩纵立面图

2.2 锚固螺纹钢设计

精轧螺纹钢锚固长度计算及连续梁最大不平衡计算。

假设A12节块浇筑时不平衡重为该节块重量的1/3,(即262.25 kN),A12节块形心到临时支墩之间的距离L1=42.9 m,纵向两排临时支墩中心线之间的距离L2=8.2 m。

经计算,一根精轧螺纹钢拉力N=171.5 kN<1/1.5×830 kN=556.1 kN,满足要求。其中单根PSB830φ32精轧螺纹钢许用抗拉力=1/1.5×830 kN=556.1 kN。1.5表示精轧螺纹钢许用抗拉力安全系数。

预应力筋锚固长度计算公式：

la=1.1a·(fpy/ft)·d

(1)

式中:d为预应力筋的公称直径,0.032 m；

a为钢筋的外形系数,带肋钢筋取0.14；

fpy为预应力钢筋的抗拉强度设计值,查《混凝土结构设计原理》附表10-7,得fpy=450 N/mm2；

ft为混凝土轴心抗拉强度设计值,查《混凝土结构设计原理》附表10-2,得C35钢筋混凝土ft=1.52 N/mm2。承台混凝土强度为C35,钢管柱混凝土强度为C40,梁体混凝土强度为C50。计算锚固长度取最小值C35计算。经计算,最小锚固长度la=1.46 m。

2.3 钢管支架设计

51#、52#承台施工时在钢管柱中心各预埋8根精轧螺纹钢,墩身施工完毕至墩顶,在承台上拼装钢管支架并填充C40混凝土,并在墩顶安装永久支座及临时支座,钢管架上搭设工字钢纵横梁,同时采用20号槽钢将墩身与钢管柱连接牢固。0号块沿纵向设置托架。

钢管柱沿纵向切割宽×高=250 mm×410 mm方孔,纵梁主梁采用I40b双拼工字钢,从方孔穿越,一端由钢管桩支承，另一端焊接在桥墩预埋钢板上。桥墩上预埋钢板采用500 mm×500 mm×20 mm。纵梁上设置砂箱,砂箱上设置横向分配梁,横向分配梁采用I40b双拼工字钢。横向分配梁上设置纵向分配梁,纵向分配梁为I25b型钢,腹板之间间距为0.4 m,设置7I25b,两侧翼缘板各设置3根I25b,间距为0.4 m。腹部设置4根I25b,间距为0.25 m。纵向分配梁上设置100 mm×100 m方木,间距0.3 m。方木上设置底模,底模横肋采用10号槽钢。

采用6根I40b工字钢作托架,托架与纵梁及纵向分配梁采用搭接钢板焊接。底部与承台预埋钢板焊接。0号块支架A-A剖面图见图3，0号块支架B-B剖面图见图4。

图3 0号块支架A-A剖面图

2.4 临时支座设计

在体系转换前,永久支座不受力。为使得单T构在悬臂浇筑过程中不发生倾覆,在主墩墩顶两侧设置临时支座,用作承受单T构竖向受力的支点,同时也可作为单T构不平衡抵抗矩的支点。

临时支座尺寸为2 000 mm×600 mm×600 mm。临时支座选用C50混凝土,查《混凝土结构设计原理》C50混凝土中心受压容许应力[σ]=13.4 MPa[1]。51号墩T构总重量为：N1=29 073.72 kN。取为Np=1.2N1,每块临时支座的承压力为σ=NpA=7.27 MPa≤13.4 MPa=[σ]符合要求。

图4 0号块支架B-B剖面图

悬臂浇筑时,主墩锚固措施中支点处最大竖向力主要由临时支座承担,相应的不平衡弯矩由连接承台、钢管柱与梁体精轧螺纹钢承担。0号块浇筑完毕后,通过砂箱落架拆除纵向分配梁、方木及底模,为拼装挂篮挪出空间。钢管桩暂不拆除。待边跨合拢段浇筑并完成张拉后,进行体系转换时,拆除钢管桩,解除临时固结,使主墩永久支座受力。

3 墩梁固结施工方法

3.1 支座安装

先安装永久支座,然后在墩顶临时支座位置凿毛、安装钢筋、支立模板、浇筑C50混凝土。临时支座平面尺寸为2 m×0.6 m,每个主墩设4个。主墩墩顶临时支座平面示意图见图5。临时支座覆盖保湿养护14 d，待混凝土强度达到100%时方可浇筑0号块混凝土。

图5 主墩墩顶临时支座平面示意图

3.2 施工安全防护

挂篮杆件在吊装时应执行“一机一人”防护,防止临时支墩受到撞击发生倾斜及倒塌。承台施工时预埋的精轧螺纹钢伸出承台部分应搭设临时支架作为支撑,防止精轧螺纹钢弯曲变形。

3.3 施工后恢复正常设计构造

边跨现浇段及12号段施工完成后,安装边跨合拢段临时刚性结构,并临时张拉部分纵向预应力钢束(2T14和2SB3)。浇筑边跨合拢段混凝土,张拉T15,SB1、SB2、SB4、SB5纵向预应力钢束(临时张拉的纵向预应力钢束(2T14和2SB3)应放松并重新张拉至设计吨位)及竖向预应力筋。拆除主墩51#、52#顶临时支座及临时支墩(即解除临时固结),使主墩永久支座受力,且将主墩纵向临时约束锁定。