钢砂筒临时支座在某公路桥上部结构体系转换中的应用.doc

钢砂筒临时支座在某公路桥上部结构体系转换中的应用河南水利与南水北调2o11年第e期施工技术钢砂简临时支座在某公路桥上部结构体系转换中的应用口李良琦(河南省水利第二工程局)摘要:本文介绍了钢砂筒临时支座的原理及制作方法,对钢砂筒结构进行阐述分析,以及应用到大型桥梁结构体系转换的施工工艺.应用表明:采用钢砂筒做为临时支座的施工方式是一种安全,环保,经济,实用的桥梁施工方式.关键词:钢砂筒;临时支座;应用南水北调许多桥梁设计为先简支后连续预应力箱梁,因施工工艺和工序的需要,大梁架设施工中有时要设置临时支座放置大梁,在一联的湿接缝和预应力张拉完成后,再采取特殊方法将大梁放置到固定支座上,这样才算完成了大梁的架设工作.所以,临时支座的设计好坏将影响到施工阶段结构体系转换施工的难易程度和转换过程对结构本身安全的影响程度.碳素厂南公路桥临时支座原设计为硫磺砂浆支座,硫磺砂浆支座是在硫磺砂浆内埋人电热丝,采用电热法解除临时支座.由于硫磺在熔化时易造成大气环境,构造物等污染,对施工人员身体健康有极大的伤害,同时硫磺砂浆的配制,支座成型等施工操作也不易控制.本着以绿色,环保,优质,高效为宗旨,在碳素厂南公路桥施工中以钢砂筒替代硫磺砂浆支座,应用实践表明此法是一种高效,实用的施工方法,达到了预期的使用效果.一,工程简介碳素厂南公路桥位于河南省焦作市市区,是南水北调总干渠与焦作市乡村道路的路渠交叉建筑物,依据公路等级,桥梁荷载标准确定为:公路级.该道路为焦作市碳素厂及周围村庄等的主要交通道路,是连接市区及周围村庄道路之一,车流量较大,根据现状路面,桥梁按单幅桥布置.桥梁全长120m,共3跨,每跨长度40m,路渠交叉处设计干渠,水陆斜交角55.,桥面宽0.5m+8m+O.5m,桥面横坡为双向2.O%,桥面无纵坡,上部结构采用40m3预应力混凝土箱梁,本桥采用主梁单独预制,简支安装,现浇连续段接头设临时支座先简支后连续的结构体系.共一联,桥台设GYF432577滑板支座,桥墩设GYF45090橡胶支座.本桥原设计I临时支座采用硫磺砂浆支座.从环保,质量安全,经济和可操作性来看,硫磺在融化后产生烟雾,对环境,构造物造成污染及对人体健康有损害,且硫磺砂浆支座为一次性使用,本项目有两座桥梁为简支变连续结构,鉴于钢砂筒临时支座可以重复利用,从经济和工期安排考虑,结合以往工程实例经验,经过计算和试验,决定采用钢砂筒作为临时支座替代硫磺砂浆支座,通过砂子调整临时支座标高及临时支座的解除.二,钢砂筒原理及制作方法钢砂筒原理为抽拔式活塞原理.利用封闭容器内的干燥细砂,在容器底部或侧面开孔安装阀门,使用时关闭阀门,向筒内灌砂,调整筒顶高程到设计高程(预留压缩量),安装主梁进行湿接缝和接头施工;当需要体系转换时,打开阀门,筒内砂子流出,筒顶标高下降,大梁随之下落到永久支座上临时支座解除.根据碳素厂南公路桥主梁重量计算支座承载力,按现浇连续段结构施工图(如图1)确定钢砂筒的结构形式及几何尺寸.图尺寸以毫米计连续段图图1箱梁现浇连续段结构施工图根据现浇连续段结构施工图初步确定钢砂筒的结构尺寸为:上筒顶板为250mm250mm,厚度为10mm钢板,上筒筒身为外径140mm,高度为150mm钢管,钢管壁厚5mm;下筒底板为270mm270mm,厚度为10mm钢板,筒身为外径160mm,高施工技术河南水利与南永北调2o11年第6期度为150ram钢管,钢管壁厚6mm.40m箱梁重145t,采用4个临时支座支撑,每个支座承受36.25t,采用1.2倍的安全系数,每个支座承受43.5t压力.上筒内灌注C50混凝土,可承受压力P=5003.1413z41000=66.3Tf,可以满足要求;下筒灌砂,假设压力全部传给筒壁,筒壁承受43.5t压力,根据材料力学可算得钢筒壁所受正压力为:盯=pd/28=43.51000x9.820.05=4.3MPa<235MPa(钢板屈服强度),满足要求.通过计算钢砂筒初步设计尺寸可以满足要求.在进行上下筒制作时,筒身与钢板进行焊接,使底板与筒身形成一整体.在钢砂筒下筒筒壁底部垂直方向开两个孔,焊上螺帽形成漏砂口,漏砂口的大小要便于小型工具从简内掏出砂粒;拧上螺栓时筒内砂粒挤不开,拧开螺栓时,筒内砂粒迅速外泄.上筒与下筒按钢砂筒结构图组装起来,在上筒与下筒之间装上砂子,即为一个临时支座.钢砂筒结构见图2.说明:1.图中尺寸以毫米计.2.每根160钢管上焊接两个螺母,角度间距为90度3.砂筒加工数量为24个.4.需要160钢管3.64m,140钢管3.64m,M20螺栓48个,M20螺母48个,250x1025O钢板24块,2701027O钢板24块.图2砂筒立面图三,钢砂简作为临时支座结构分析由碳素厂南公路桥现浇连续结构施工图可知永久支座加支座垫石高度为225mm,计算临时支座上,下筒之间装砂子高度Hl:H=22515010=65(mm)下筒筒身高度为140mm,上下筒身重合高度H:H2=14065=75(mil1)当临时支座卸落时,砂子的最大卸落高度:H3=65一(30202)=45(mmo四,施工工艺(一)准备工作1.测量放样.按设计图纸测出盖梁,支座垫石高程及支座位置,计算出临时支座的实际安装高度.2.卸落砂的准备.钢砂筒内砂的质量要求较高,需干净无泥,烘干后进行筛分,选择1.52.5mm粒径的细砂作为使用砂.以钢制砂筒作为临时支座可通过试验室压力机按梁体重量试压,确定装砂后的压缩值,测出漏砂筒满足大梁压力下的装砂高度.3.碳素厂南公路桥为一联,一次加工完,共需24个,其他桥根据工程需要加工补充.(二)临时支座安装架设箱梁时,按测量放样给出的支座位置安放支座,临时支座的安装位置,高度要符合施工规范及设计要求.钢砂筒作为临时支座施工程序:架设箱梁前,先把下筒按设计临时支座位置安放在盖梁上,把准备好的干砂装入钢筒内.按先己测试好的高度值(需加大梁安放后钢砂筒的压缩值)装平,再把准备好的漏砂筒上筒盖在砂面上,并调整使其顶面水平.为保证临时支座高程准确,钢砂筒内细砂必领足够密实,无压缩变形,可利用压力机进行预压.施工顺序为:预压加砂一预压一加砂一调平砂面一检查上筒盖顶面标高一箱梁安装就位.(三)箱梁安装就位箱梁按测量已放出的安装边线准确就位.在箱梁提升,横移过程中保持平稳一致,缓慢落在临时支座上,连接湿接缝和横隔板钢筋.施工时不能扰动已安放好的支座.(四)桥面连续结构施工桥面连续结构施工工艺流程:支座垫石标高调整及放样一支座安装(临时支座和永久支座)一主梁架设一焊接主梁湿接缝和横隔板钢筋一绑扎(或焊接)桥面连续结构钢筋安波纹管,钢绞线一桥面清理一箱梁翼板间湿接缝混凝土施工一安装连续段模板一浇筑连续段混凝土和第一次桥面板混凝土一强度达到设计要求后张拉负弯矩钢束,压浆一卸落临时支座,形成连续体系一现浇其他部位桥面混凝土一封槽一转入下一道施工.(五)体系转换连续段混凝土和第一次桥面板混凝土强度达到设计要求后进行负弯矩钢束张拉,压浆及封锚工作.这些工作完成之后即可卸落临时支座,进行体系转换.在支座卸落前,在桥面墩顶附近布置测量观测点,并做好初始记录.卸落临时支座时要对称进行,两侧对称安排人员,按统一指令,步调一致,同时打开钢砂筒的螺栓孔,使细砂均匀流出,箱梁平稳均匀下落,同时做好测量观侧记录.待梁体重量全部由永久支座承担时,取出漏砂筒,继续下一跨施工,完成体系转换.五,经济成本分析碳素厂南公路桥共计2道现浇连续段,在箱梁伸缩缝端设滑板式橡胶支座,连续段设临时支座进行箱梁安装.临时支座数量共计24套.钢砂筒每套重15.4kg,每套钢制漏砂筒总制作成本为5.3元/l【g,临时支座制作总成本为1959元.施工结束后,钢制漏砂筒残值为739元,实际工程成本为1220元.相对于硫磺砂浆支座的一