慶雙碑嘉陵江大橋28#墩岸跨主梁現(xiàn)澆梁及岸跨合攏段施工技術(shù)
2017-09-04
一、工程概況
根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，主橋P27#墩邊跨現(xiàn)澆段主梁（SSB16）及合攏段為支架現(xiàn)澆方式完成。
該邊跨現(xiàn)澆段主梁為三箱變截面預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，順橋向長(zhǎng)度3.1米，中心高度3.6米，箱頂板寬度32.5米，箱底板寬度9米，設(shè)置800噸支座2個(gè)，混凝土數(shù)量163.7立方米，混凝土強(qiáng)度C50。
在現(xiàn)澆段主梁（SSB16）與邊跨標(biāo)準(zhǔn)段主梁（SSB15）之間為合攏段，該合攏段斷面與標(biāo)準(zhǔn)段相同，順橋向長(zhǎng)度為1米，混凝土數(shù)量 24立方米，強(qiáng)度C50。
現(xiàn)澆段與合攏段均設(shè)置有縱橫向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，當(dāng)合攏段混凝土完成并符合要求后，才可實(shí)施縱向預(yù)應(yīng)力張拉，其它橫向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)隨當(dāng)前節(jié)段屆時(shí)完成。
P27#墩岸跨現(xiàn)澆段梁及岸跨合攏步驟為：P28#墩柱→搭設(shè)現(xiàn)澆梁段部分支架→岸、河跨掛藍(lán)對(duì)稱施工主梁15#塊→拆除岸、河跨掛藍(lán)→完成現(xiàn)澆梁段支架及模架體系→SSB15#塊上第一次配重→岸跨支架現(xiàn)澆主梁SSB16#塊并卸除相應(yīng)配重→拆除部分模板→調(diào)整合攏段兩端梁標(biāo)高→勁性骨架合攏→調(diào)整平臺(tái)模架到位→鋼筋、預(yù)應(yīng)力束及內(nèi)模安裝→檢查處理→澆筑合攏段混凝土并卸除剩余所有配重→養(yǎng)護(hù)→張拉預(yù)應(yīng)力束→完成岸跨主梁永久配重混凝土→拆除現(xiàn)梁支架→與河跨同步拆除勁性骨架及吊平臺(tái)。
二、現(xiàn)澆段施工
?。ㄒ唬┈F(xiàn)澆段施工支架
1、現(xiàn)澆段主梁（SSB16）位于P28#墩旁，順橋向長(zhǎng)度4.1米。模架支撐系統(tǒng)采用大鋼管立柱與吊桿懸吊相結(jié)合的方式組合而成，通過(guò)布置縱橫分配梁和三角桁架片，以支撐模板并完成混凝土澆筑。
2、對(duì)現(xiàn)澆段主梁混凝土澆筑為一次完成，即全長(zhǎng)3.1米、全寬32.5米、全高3.6米。
3、現(xiàn)澆主梁段施工支架設(shè)計(jì)與合攏段施工一并考慮，包括與合攏吊平結(jié)構(gòu)含接，工序轉(zhuǎn)換等。
4、現(xiàn)澆主梁段施工支架布置高度30米，寬度32.5米，最大縱向長(zhǎng)度4.1米，支架下端放置在墩柱承臺(tái)上，順高度而上與墩柱實(shí)施連接，以加強(qiáng)支架承力穩(wěn)定。
5、應(yīng)用MIDAS-Civil.6.71.（中文版）計(jì)算軟件，對(duì)縱橫向分配梁等按布置要求進(jìn)行整體建模后加載計(jì)算。模型建立做如下假設(shè)，假設(shè)SSB15節(jié)段，28#墩柱和大鋼管支撐系統(tǒng)為不變形剛體，通過(guò)對(duì)縱橫分配梁的反復(fù)計(jì)算分析，不斷調(diào)整優(yōu)化，最后結(jié)果是，平臺(tái)各力學(xué)指標(biāo)均控制在容許范圍內(nèi)，該支架滿足使用要求。同時(shí)，對(duì)支架系統(tǒng)，吊桿進(jìn)行了計(jì)算分析，其結(jié)果符合相關(guān)規(guī)范要求。
6、支架基礎(chǔ)由P28#墩承臺(tái)形成，并設(shè)置有預(yù)埋件將支架柱腳進(jìn)行焊接連接。
7、大鋼管支撐體系采用D700*10大鋼管，并用雙肢C16槽鋼與橋墩連接。
?。ǘ┠＜芟到y(tǒng)
1、在大鋼管立柱頂部設(shè)置主分配梁，由2I56a工字鋼組成，作橫橋向布置，并設(shè)置加強(qiáng)肋板和支承板。在主分配梁2I56a工字鋼上設(shè)置順橋向分配梁，由單肢I(xiàn)20a工鋼組成，作順橋向布置，實(shí)心段按30cm布置，空心段按60cm布置，詳見(jiàn)施工設(shè)計(jì)圖，并設(shè)置加強(qiáng)肋板和支承板。
2、對(duì)現(xiàn)澆梁底9米寬范圍內(nèi)，因底板體外勁性骨架，需設(shè)置橫橋向分配梁，并在骨架處斷開(kāi)，此分配梁由單肢[14a槽鋼組成以支承模板，并支承在I20a工鋼上，布置間距見(jiàn)施工設(shè)計(jì)圖，并設(shè)置加強(qiáng)肋板和支承板。
3、對(duì)現(xiàn)澆梁斜腹板及翼板處，將采用三角桁架片進(jìn)行支承，并放置在I20a工鋼上，順橋向布置間距見(jiàn)施工設(shè)計(jì)圖，并對(duì)三角桁架片進(jìn)行穩(wěn)定連接支撐處理。當(dāng)三角桁架片安裝符合要求后，在上弦需布置[8槽鋼以支承模板，布置間距見(jiàn)施工設(shè)計(jì)圖，并設(shè)置加強(qiáng)肋板穩(wěn)定板。
4、分配梁之間以及對(duì)三角桁架片的支承點(diǎn)連接均采取焊接連接完成。為防止?jié)仓r(shí)的橫向水平力影響，應(yīng)采取措施對(duì)底9米寬范圍的橫向分配梁需與三角桁架片進(jìn)行焊接連接。
5、現(xiàn)澆梁底模板均采用10mm鋼板，并固定在分配梁上。端模板按常規(guī)方式完成。
6、斜腹板、豎腹板及橫隔板的模板安裝穩(wěn)定，將采用φ16精軋對(duì)拉桿，間距75～90cm，外部支撐配合進(jìn)行。
?。ㄈ?、混凝土工程
1、現(xiàn)澆段梁混凝土數(shù)量163.7立方米，混凝土強(qiáng)度C50，據(jù)實(shí)作好混凝土配合比選用，滿足施工作業(yè)符合要求，確?；炷翝仓|(zhì)量。
2、采用商品混凝土，車運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)，泵送入模。在P28#墩旁設(shè)置混凝土泵送場(chǎng)地，通過(guò)墩旁搭設(shè)專用腳手鋼管支架直上引橋橋面，再將泵管接入下料點(diǎn)。采用普通腳手鋼管，用扣件聯(lián)接，每6米高度作附墩支撐，可支附在萬(wàn)能桿件支架上或墩柱上，支架層高2米，設(shè)置梯道、布置泵管，并作好相關(guān)安全防護(hù)措施。
3、現(xiàn)澆段梁采用單泵泵送混凝土進(jìn)行運(yùn)輸，若泵送澆筑總能力按15m3/h計(jì)，澆筑所需時(shí)間為163.7/15=11小時(shí)可完成，但考慮到不利因素的影響，對(duì)混凝土的澆筑時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)，為保證澆筑質(zhì)量，控制混凝土初凝時(shí)間以20小時(shí)為宜。在雙泵雙送澆筑混凝土的同時(shí)還必須備用一套完整的泵送系統(tǒng)，以保證該段混凝土澆筑的正常進(jìn)行。
4、混凝土澆注原則上由底向上，由前向后進(jìn)行對(duì)稱平衡澆筑，過(guò)程中加強(qiáng)控制分層下料、均質(zhì)良好、振搗密實(shí)，確保澆筑質(zhì)量。
三、合攏段施工
?。ㄒ唬┑跗脚_(tái)及模架
合攏段混凝土采用吊平臺(tái)模架方式進(jìn)行合攏，由平臺(tái)、吊桿、模架（內(nèi)模架）等組成。所用材料均為鋼質(zhì)材料，型鋼和鋼板材料強(qiáng)度為Q235，吊桿采用精軋螺紋鋼筋，強(qiáng)度為JL785。
吊平臺(tái)主分配梁采用2[32a槽鋼組焊而成，設(shè)置加強(qiáng)肋板和支承板，主分配為橫橋向布置，并用吊桿錨固于合攏段兩端主梁上。 采用Φ32精軋螺紋粗鋼筋作為吊平臺(tái)的錨固吊桿，橫橋向布置計(jì)8根，一個(gè)合攏段共計(jì)16根，吊桿最大間距為4.8m。
當(dāng)?shù)跗脚_(tái)及模架到位而不在調(diào)整時(shí)，可對(duì)每根吊桿實(shí)施預(yù)緊力，預(yù)緊力可按計(jì)算力值的50%進(jìn)行控制。在預(yù)緊力之前，只需對(duì)現(xiàn)澆段梁最前端處的主分配（2[32a]）與桿件支架的螺栓連接進(jìn)行拆除，即放松鎖板的連接螺栓。
吊平臺(tái)次分配梁采用I20a型鋼組焊而成，設(shè)置加強(qiáng)肋板和支承板，作順橋向布置并放置在主分配梁上。
平臺(tái)布置完成，其上布置模架系統(tǒng)。對(duì)主梁底板9m寬范圍內(nèi)采用 [14a槽鋼作分配梁，布置為橫橋向，順橋向按一定間距布置，并且避讓勁性骨架，面板采用[]10mm厚鋼板鋪設(shè)。對(duì)主梁斜腹板及翼板處布置三角桁架片，作順橋向布置2片，并放置在次分配梁上，并按要求作好必要的穩(wěn)定支撐等。三角桁架片采用[14、[12.6槽鋼組焊而成，上弦桿上布置[8槽鋼分配梁作順橋向布置，間距按圖布置，再鋪設(shè)面板[]10mm厚鋼板。
箱內(nèi)模板采用普通組合鋼模板拼裝，部分地方采用木模板，以普通鋼管為背楞，設(shè)置必要的圓鋼對(duì)拉桿進(jìn)行固定，如立墻側(cè)模及底壓模和斜腹板壓模等。對(duì)于頂板承重模板的支撐，則以型鋼桁架片進(jìn)行支承，每片作橫橋向布置，順橋向間距約0.9米左右，順橋布置桁架片計(jì)2片，并按要求作好必要的穩(wěn)定支撐等。
岸跨吊平臺(tái)及底模架重約27噸，底鋼板重量16T，內(nèi)模架重約12噸。
吊平臺(tái)及模架系統(tǒng)的安裝，可借助掛藍(lán)和現(xiàn)澆梁支架設(shè)施，以塔吊為吊裝手段完成。
?。ǘ㏒SB-15節(jié)段配重
岸跨主梁現(xiàn)澆段及核壟斷。擬定采取等效配重替換方式完成，即邊澆筑混凝土邊拆除配重設(shè)施，配重位置在SSB-15節(jié)段上，在SSB-15節(jié)段上采用一次配重，澆注SSB-16節(jié)段時(shí)進(jìn)行第一次等效配重卸載，澆注邊跨合攏段時(shí)進(jìn)行第二次等效配重卸載。
配重設(shè)施均設(shè)置在主梁SSB15塊件上，位置在主梁Φ32精軋螺紋粗鋼筋處，配重重量與SSB-16節(jié)段和合攏段澆注后Φ32螺紋粗鋼筋所增加的軸向力相同。
采用鋼筋為配重材料或輔助加入其它型鋼材料等，安裝拆除將利用現(xiàn)有塔吊完成。
實(shí)施等效替換配重材料在骨架焊接合攏前布置完成。
（三）合攏骨架
岸跨合攏段設(shè)置有體外型鋼勁性骨架，主要布置在頂板、底板處，材料采用槽鋼[36c，每2[36c為一組，通過(guò)與主梁上的預(yù)埋件進(jìn)行焊接固定。在原設(shè)計(jì)圖總體基礎(chǔ)上，并結(jié)合合攏段結(jié)構(gòu)和骨架構(gòu)造需要，為確保合攏順利完成，將原設(shè)計(jì)圖采用槽鋼2[36c調(diào)整為槽鋼2[40a，由原工字型斷面調(diào)整為箱型斷面，其骨架橫向位置不變。
因主梁原有縱橫豎預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的存在，對(duì)勁性骨架及預(yù)埋件的形成有較大的影響，經(jīng)過(guò)分析比較，需對(duì)主梁SSB15塊件的部分橫向、豎向預(yù)應(yīng)力束位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)預(yù)埋件的尺寸大小及骨架長(zhǎng)度也作適當(dāng)調(diào)整，以滿足各項(xiàng)作業(yè)要求。
骨架預(yù)埋件采用鋼板厚3厘米，錨腳采用Φ32鋼筋，根數(shù)16根，與原設(shè)計(jì)相同，只是平面尺寸及錨腳位置有一定的變化。
骨架采用箱型結(jié)構(gòu)，需設(shè)置加強(qiáng)肋板，連接板等。骨架與預(yù)埋件全貼角焊接方式，焊縫長(zhǎng)度和高度均應(yīng)滿足受力要求。
主梁底板骨架共計(jì)2組，其合攏對(duì)接接頭設(shè)在合攏段中心處，對(duì)接預(yù)留縫寬3厘米，采用幫貼鋼板進(jìn)行焊接，焊縫長(zhǎng)度和高度均應(yīng)滿足受力要求。
主梁頂板骨架共計(jì)4組，原則上不設(shè)置合攏對(duì)接接頭，制作單件整體后，視情況可先將骨架一端主梁預(yù)埋件實(shí)施焊接，待合適的時(shí)候?qū)⒐羌芰硪欢伺c主梁實(shí)施焊接，以實(shí)現(xiàn)骨架合攏。
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1、主梁合攏段混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，采用微膨脹混凝土。
2、根據(jù)合攏時(shí)期溫度進(jìn)行混凝土配合比試配試驗(yàn)，并滿足相關(guān)作業(yè)要求。
3、采用商品混凝土供應(yīng)、現(xiàn)場(chǎng)泵送運(yùn)輸澆筑方式，由下而上分層澆筑完成。
4、對(duì)岸跨合攏段混凝土澆筑，泵送管道沿P28#墩直上至尾梁段至岸跨合攏段位置。
5、邊澆筑合攏段混凝土邊進(jìn)行配重鋼筋拆除實(shí)現(xiàn)等效替換，保持原有無(wú)應(yīng)力狀態(tài)。
6、達(dá)到預(yù)應(yīng)力束張拉條件需及時(shí)進(jìn)行張拉，以利下步作業(yè)。
7、針對(duì)合攏段作業(yè)條件，采取相應(yīng)的澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等措施，確保合攏質(zhì)量。
四、施工計(jì)算
?。ㄒ唬┗緮?shù)據(jù)
現(xiàn)澆段梁長(zhǎng)度3.1米，混凝土總量163.7立方米，容重取2.6噸/立方米，自重426t。
根據(jù)內(nèi)箱模架重量，在相對(duì)應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)重量取系數(shù)1.1和1.2進(jìn)入計(jì)算，支架及模架材料單位容重在相應(yīng)材料中取系數(shù)進(jìn)入計(jì)算。
合攏段梁24立方米，容重取2.6噸/立方米，自重62.4t。
現(xiàn)澆段梁及合攏段材料為普通鋼材，強(qiáng)度等級(jí)Q235，容許應(yīng)力取170Mpa（臨時(shí)結(jié)構(gòu)Q235鋼容許應(yīng)力）；吊桿材料采用Φ32精軋螺紋鋼筋，強(qiáng)度等級(jí)JL785，容許應(yīng)力取490Mpa；
?。ǘ┗居?jì)算
1、邊跨支架現(xiàn)澆及邊跨合攏
按照模架結(jié)構(gòu)，建立空間模型，加入相對(duì)位置荷載，模型假設(shè)，大鋼管立柱為不變剛體，SSB15節(jié)段為不變剛體，大鋼管立柱體系為不變剛體，大鋼管立柱根據(jù)模型的支點(diǎn)反力進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，模架結(jié)構(gòu)采用MIDAS程序電算完成。其計(jì)算結(jié)果如下：
吊桿最大支點(diǎn)反力11t，最小支點(diǎn)反力7t；
最大應(yīng)力≤490Mpa；
分配梁2[32a，最大應(yīng)力69 Mpa<170Mpa；
分配梁I20a，最大應(yīng)力36Mp<145Mpa；
分配梁[14a，最大應(yīng)力180 Mpa>170Mpa，出現(xiàn)在底板尾部橫向分配梁，做雙肢分配處理；其余165 Mpa<170Mpa
吊平臺(tái)最大豎向位移5mm，發(fā)生在實(shí)心段底板處。
大鋼管立柱：承受模架傳遞軸向力87T，大鋼管立柱自重5.25T，大鋼管立柱承受最大軸向壓力92.25T，計(jì)算長(zhǎng)度8米，按一端鉸接，一端固定，長(zhǎng)度系數(shù)0.7，根據(jù)，22，按C類截面
最大應(yīng)力：
C12.6：根據(jù)MADIS模型計(jì)算，C12.6承受最大軸向力7T，按兩端固定建立計(jì)算，長(zhǎng)度系數(shù)0.5，計(jì)算長(zhǎng)度2.81米，按弱軸計(jì)算穩(wěn)定性，90，按C類截面
最大應(yīng)力：
五、結(jié)論
通過(guò)以上現(xiàn)澆段梁和合攏段的施工計(jì)算，總體上各結(jié)構(gòu)的技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)范要求。只有個(gè)別部分約有超標(biāo)現(xiàn)象，但超標(biāo)值不太大，采取的處理措施如下：
對(duì)于個(gè)別分配梁C14a，最大應(yīng)力180Mpa≥170Mpa的超標(biāo)情況，已在超標(biāo)梁旁增加了一根分配進(jìn)行處理。
綜上所述，通過(guò)對(duì)不足的構(gòu)件調(diào)整和加強(qiáng)處理，采取本項(xiàng)施工方案完成主橋P28#墩邊跨現(xiàn)澆梁及邊跨合攏段是安全可行的，可以使用。
