单箱三室预应力砼连续梁桥箱梁施工技术

单箱三室预应力砼连续梁桥箱梁施工技术摘要：介绍单箱三室预应力砼连续梁桥箱梁施工技术，主要包括地基处理、基础施工、支架门洞及栈桥施工、支架搭设及预压、模板及钢筋施工、砼浇筑及预应力张拉压浆、支架拆除、支架验算等施工技术。关键词：单箱三室、预应力砼、连续梁桥、箱梁、施工技术1. 工程概况县大桥主桥为40m+60m+40m预应力砼现浇连续单箱三室箱梁，桥宽20m，底板总宽15m，翼板宽度2.5m，翼板根部高50cm，边缘20cm。箱梁根部高截面高360cm，腹板厚度80cm，底板厚70cm，顶板厚25cm，中跨1/4跨径和边跨1/2跨径处箱梁截面高240cm，底板厚50cm，腹板厚度65cm。箱梁合拢段梁高2m，墩顶处为3.6m实心梁段。箱梁砼强度C50。                                图1-1主桥箱梁断面示意图2. 支架总体方案设计主桥支架采用盘扣式钢管满堂支架，跨越城市道路处设置门洞跨越，跨越河流处设置栈桥加钢管支架跨越。支架体系从下到上为地基、混凝基础（或栈桥基础或桩基础）、63012mm钢管立柱（跨越道路或河流处）、4008mm钢管立柱（跨越道路或河流处）、45号工字钢横梁（跨越道路或河流处）、贝雷纵梁（跨越道路或河流处）、16号工字钢横梁（跨越道路或河流处）、钢管支架、16号工字钢横梁、10cm5cm的方木及15mm厚竹胶板模板。支架竖向步距1.5m，箱梁顶部加密为1m，横向间距为1.5m，在腹板处加密为0.9m。在梁端箱梁高度为3.6m3.2m范围内，支架纵向间距为0.6m；梁高在3.2m2.5m范围，支架纵向间距为0.9m；梁高小于2.5m范围内，纵向间距分别为1.2m和1.5m。箱梁空箱处以及腹板下满铺48钢管为次楞,钢管用铁丝固定在工字钢上,翼板处设置间距为0.25m的10cm5cm的方木作为次楞。3. 施工工艺技术3.1. 地基处理承台施工完毕后，先用砂土对支架范围内进行分层回填，回填压实度不低于96%。3.2. 基础施工地基处理完毕后，在支架范围内浇筑20cm厚C20砼（门洞及河流处除外）作为支架基础，基础四周设置0.3m0.3m截面的排水沟，排水沟需采用砂浆硬化8cm，以便雨水及时排出，排水沟与路线水系水沟连通，将雨水引进排水沟，确保地基部位不上水，不浸泡，保持基础的稳定性。门洞及跨越河流处的基础按设计要求施工，确保基础质量和设计高程准确。3.3. 支架搭设1、第一跨（边跨）支架本桥第一跨跨余姚大道处采用型钢和钢管立柱搭设双门洞直接跨越，现浇箱梁支架门洞自下而上为22m1m1m的C20砼独立基础、4008mm钢管立柱、双45b工字钢横梁、I28工字钢纵梁、下I16工字钢横梁、钢管支架、上I16工字钢横梁、48钢管以及15mm厚的竹胶板。钢管立柱采用400mm钢管，壁厚8mm，立柱间距按2.3m、2.425m、2.375m、2.4m、2.4m、2.375m、2.425m、2.3m布置。每一排立柱顶安装24m长双45a工字钢横梁，在双45a工字钢横梁上搭设28工字钢纵向分配梁，间距为50cm，于45a工字钢上根据立杆纵向间距布置下16号工字钢横梁。钢管支架搭按2中要求的间距搭设。2、第二跨（主跨）支架第二跨跨越望谟河，先施工栈桥基础，然后在栈桥基础上依次搭设钢管立柱、贝雷梁以及钢管支架的施工方法跨越。栈桥基础为22m1.5m1m的C25钢筋砼，栈桥基础上设置63012mm钢管立柱，纵向间距为9m，横向间距为3.9m，高6.3m。立柱采用20号槽钢作剪刀撑增加立柱的稳定性，立柱顶端搭设双I45工字钢横梁，横梁上纵向搭设贝雷片纵梁，腹板处间距为45cm,其它地方间距为90cm。贝雷片纵梁顶按钢管立杆纵向间距布置I16工字钢支撑钢管立杆。 3、第三跨（边跨）支架第三跨地基为回填杂土，地基承载力不能满足要求，在2#、3#墩承台上搭设3m高的630mm12mm的钢管立柱，由于承台不够横桥向布设6根钢管立柱，需在承台两侧各开挖1颗桩径1.2m的桩基，桩基嵌入岩层，再把两侧桩基和承台用C30砼浇筑成整体基础，上搭设3m高钢管立柱。在2#墩、3#墩之间横桥向开挖桩径1.2m的桩基共6颗，横向间距为3.9m，纵桥间距9m，共需要3排。桩基上横桥向搭设45号工字钢，工字钢纵向间距与基础下桩基纵向间距一致为9m，再在工字上搭设贝雷片纵梁，贝雷片在腹板处间距为45cm,其它地方间距为90cm。贝雷片搭设完后，在其上满堂支架，支架可调底托放置在16号工字钢上。 三跨支架布置图如下图3-1图3-1  主桥支架纵、横断面图3.4. 支架预压浇筑砼前应对支架进行预压，以检验支架的刚度、承载力，同时消除支架的非弹性变形，确保支架系统的强度、刚度和稳定性，支架弹性形变以支架设置预拱度的方式予以消除。支架的预压荷载不得小于现浇箱梁砼重量与模板自重及施工荷载之和的1.2倍。预压范围为整体箱梁，采用砂袋预压，每跨先加载跨中部位，由跨中向墩顶推进，按预压单元分三级加载，第一级加载60%，第二级加载至80%，第三级加载至100%，每级加载完成后，间隔12小时对支架的沉降进行一次检测，当支架沉降量的平均值小于2mm时再进行下一级加载。当各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm或各监测点终点最初72h的沉降量平均值小于5mm时，判定支架预压合格。卸载过程与加载过程相反。3.5. 模板及钢筋施工钢筋加工及安装为常规施工工艺，模板均采用竹胶板加背楞的模板结构方式，均为常规施工工艺，在此不作累述。3.6. 预应力工程预应力工程施工为常规施工工艺，按规范施工，在此不作累述。3.7. 砼浇筑砼浇筑分两次浇筑，第一次砼先浇筑底板、腹板、中横梁、端横梁，浇到腹板与顶板间的倒角处，第二次浇筑顶板及翼板砼，两次砼浇筑时间间隔不大于7天。梁体砼浇筑顺序：对于纵坡较大的应从低处向高处进行浇筑  ，对一般梁体要先浇筑各跨跨中部分（L/4-3L/4），后浇支点部分。同一联梁浇筑点从一端向另一端水平分层、斜向分段、两侧腹板对称、连续浇筑。砼浇筑时采用分层浇筑、振捣，每层厚度为30cm。3.8. 支架拆除现浇箱梁支架必须在砼箱梁施工完成后（预应力箱梁桥所有预应力钢束管道灌浆完成且砼箱梁强度达到100%。普通钢筋砼箱梁砼强度达到100%后方可拆除，支架拆除顺序为先跨中，后支点，同时遵循对称、少量、多次、逐渐完成的原则。4. 支架计算根据建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程（JGJ2312010）要求，支架荷载在允许荷载范围内，不再对盘扣支架进行验算，只验算栈桥和门洞处相关构件。4.1. 栈桥验算4.1.1. 荷载统计根据荷载统计显示，钢管立杆下支反力见下表4-1。4-1 钢管立杆支反力统计表梁高(m)3.63.22.52.1对应梁长(m)4.27.28.419.5立杆纵向间距(m)0.60.91.21.5腹板下支反力(Kn)92.780.7772.875.1底板支反力(Kn)25.637.9839.3448.02翼板支反力(Kn)14.5821.4528.3335.2根据荷载统计表显示，向下传递最大力为3.6米梁高处的立杆，故只验算腹板下的构件。4.1.2. 16#工字钢横梁验算1、腹板下16#工字钢验算采用MIDAS/Civil结构计算软件建立计算模型，取三跨连续梁建立计算简图如下： 计算简图                           弯拉应力验算图 剪应力验算图                           位移验算图经过计算，16工字钢横梁最大弯拉应力为max=64.65MPa< =215 MPa，max=61.96 MPa<125 MPa，lmax=0.19mm<l/400=450/400=1.125mm，满足要求。最大支反力为P=52.34kN（贝雷片纵梁所受集中力）。4.1.3. 贝雷片主梁验算贝雷片纵梁取3.6米梁高下的一跨贝雷片计算（偏安全），所受集中力为16工字钢横梁最大支反力P=52.34kN，集中力间距为16工字钢横梁间距。 计算简图                            正应力验算图 剪切应力验算图                           位移验算图经过计算，贝雷片主梁最大弯拉应力为max=257.52MPa< =1.3215=279.5 MPa，max=73.3MPa<1.3125=162.5 MPa，lmax=16.53mm<l/400=9000/400=22.5mm，满足要求。支反力为375.4kN（45工字钢横梁所受集中力）。4.1.4. I45工字钢横梁验算45工字钢横梁所受集中力为P=375.4kN，由于工字钢为双45工字钢，按单片工字钢计算，其所受集中力为187.7 kN，集中力位置为贝雷片纵梁位置。  计算简图                            正应力验算图  剪应力验算图                        位移验算图经过计算，16工字钢横梁最大弯拉应力为max=182.5MPa< =215 MPa，max=96.6MPa<125 MPa，lmax=2.8mm<l/400=3900/400=9.75mm，满足要求。最大支反力为P=1099.79kN（贝钢管立柱所受集中力）。4.1.5. 63钢管立柱验算    正应力验算                            一阶稳定性验算    二阶稳定性验算                        三阶稳定性验算经过计算，63钢管立柱最大应力为max=56.96MPa< =215 MPa，一阶、二阶、三阶稳定系数为126、4.515及无穷大，满足要求。最大支反力为P=1109.54kN（基础所受集中力）。4.1.6. 基础验算基础为C25钢筋砼基础，标准强度为17.5MPa，长22m，宽1.5m，高1.5m，钢管立柱与基础接触面积A=3.1415（0.63/2）2=0.3117m2，基础所受集中力为P=1109.54kN，则基础应力为=P/A=1109.54/0.3117/1000=3.6MPa<17.5MPa，满足要求。4.1.7. 地基承载力验算基础传递给地基的力为P=1109.54KN，基础以45角传递给地基，则基础受力面积A=1.53=4.5，则地基承载力应大于=P/A=1109.54/4.5/1000=0.25MPa，故地基应采取相应措施使其承载力大于0.25MPa。4.2. 门洞验算门洞各型钢及钢管立柱的验算取梁高2.5米处腹板下的钢管立杆传递荷载为计算依据。4.2.1. 16工字钢横梁验算腹板下16工字钢取两跨计算，所受集中力为P=72.8kN，计算跨径为28工字钢纵梁间距0.5米，计算简图如下：  计算简图                    弯曲应力计算图  剪切应力计算图                      位移验算图经过计算，16工字钢横梁最大弯拉应力为max=37.73MPa< =215 MPa，max=63 MPa<125 MPa，lmax=0.1mm<500/400=1.24mm，满足要求。最大支反力为P=53.17kN，则贝雷片纵梁所受集中力为P=53.17kN。4.2.2. 28工字钢纵梁验算28工字钢所受荷载为16工字钢向下传递的支反力P=53.17kN，计算跨径5米，计算模型如下：  计算模型                           弯曲应力验算图  剪切应力验算图                           位移验算图经过计算，28工字钢纵梁最大弯拉应力为max=207.83MPa< =215 MPa，max=53.55MPa<125 MPa，lmax=9mm<5000/400=12.5mm，满足要求。最大支反力为P=225.16kN，则45工字钢纵梁所受集中力为P=225.16kN。4.2.3. 45工字钢横梁验算45工字钢横梁所受荷载为28工字钢向下传递的支反力P=225.16kN，横梁为双工字钢横梁，计算时按单片梁计算，故其所受集中力为P=112.58 kN，计算模型按设计图整梁验算，计算模型及计算结果如下：  计算模型                        弯曲应力验算图  剪切应力验算图                          位移验算图经过计算，45工字钢横梁最大弯拉应力为max=80.03MPa< =215 MPa，max=67.48MPa<125 MPa，lmax=0.74mm<2300/400=5.75mm，满足要求。最大支反力为P=558.14kN（40钢管立柱所受集中力）。4.2.4. 40钢管立柱验算  计算模型                      正应力验算图  一阶稳定性验算图                      二阶稳定性验算