现浇连续刚构弯箱梁满堂支架施工.doc

满堂支架施工现浇连续弯箱梁技术中铁二十一局第三工程有限公司 张解放 内容提要：通过崇遵高速公路元田大桥现浇连续刚构弯箱梁施工，主要介绍了满堂支架施工多跨现浇连续弯箱梁的支架布置及检算、模板设计与拼装、预拱度设置、支架预压、线形控制和砼浇注等施工工艺。 关 键 词：满堂支架 连续弯箱梁 技术一 工程概况崇遵高速公路第九合同段元田大桥设计为520m普通钢筋混凝土现浇连续弯箱梁双向四车道，桥面净宽210m,梁高1.8m，其中1、2#墩跨越210国道采用单柱式，3、4#墩采用双柱式径向布置。桥梁始于圆曲线到缓和曲线止，桥梁纵向位于竖曲线上。现浇箱梁钢材总量为281.5t，C50砼1037.1m3。二 现浇连续箱梁施工（一）支架设计支架设计的主要内容包括支架布置，强度、刚度、稳定性验算，预拱度控制以及特殊位置加固等。设计原则为：在满足使用功能的前提下，尽量布置经济合理，便于施工，利于施工控制。 1 、方案确定考虑到现阶段施工中经常采用的碗扣式脚手架有着多功能、高功效、承载力大和安全可靠便于管理等优点，我们决定用其作为全桥的一般跨的主要支承构件。又由于该桥在1、2#墩间横跨210国道，35#墩间横贯一条小河，决定采用贝雷梁设置门架和便桥渡过，门架支墩为密排碗扣式脚手架，浆砌片石基础。便桥采用浆砌片石墩和基础。施工时，应根据梁底标高和支架总高来确定基顶标高。碗扣式脚手架设置上、下可调拖撑调整支架高度、落架和拆除模板。 2、硬化场地及基础施工桥址处为岩溶较为发育的河流阶地，在4#墩5#台间上覆层为冲积砂粘土，厚1.5m，1#5#台间下覆盖层为卵石土。为减小沉降，对砂粘土层进行换填片石处理；为均匀传递荷载，降低因前期河中系梁大开挖造成的地基软弱，决定在3#墩5#台间浆砌0.5m的M7.5片石后，再浇注C20砼20cm,其余地段均用压路机压实后浇注C20砼20cm,硬化场地宽度为12.0m。 3、支架布置支架采用满堂支架施工，其中对一般跨处采用碗扣式脚手架，立杆采用1.2m、1.8m、2.4m和3.0m规格合理配置，支架立杆排距为：顺桥向立杆间距为0.9m,在箱梁横隔板下加密为0.6m；横桥向立杆在翼沿处为0.9m，箱梁底板下为0.6m，支架横杆排距为0.6m。在支架上托撑上横桥向放置0.120.14方木后，再在箱梁底板位置顺桥向铺5cm木板和1.2cm竹胶板作为箱梁底模。支架详图见图1。对跨210国道的门架支墩采用密排碗扣式脚手架的方法支设，立杆间距为0.2m0.3m，脚手架设上下可调拖撑调节标高，横杆采用40钢管，以用扣件连接，间距0.6 m。为保证稳定，门架支墩与两侧的脚手架连为一体，为均匀整体传力，在上可调拖撑上顺桥向放置由两根焊接成形的20槽钢，然后沿门架支墩方向各放置两根60钢轨作为贝雷梁的支座。4、支架检算支架检算的内容包括：荷载分析及统计，支架的强度、刚度及稳定性检算。（1）荷载分析 支架所受恒荷载包括所浇注的钢筋混凝土重量，内外模板、上承方木自重，支架重量；所承受的活荷载包括施工人员、施工料具运输、堆放荷载以及浇注、倾倒、振捣混凝土产生的荷载等。恒、活荷载的荷载分项系数分别为：1.2和1.4。由于箱梁翼沿的荷载值远小于箱体段的荷载，因此仅考虑箱体段的荷载及其下支架的计算。（2）荷载统计a、混凝土自重 荷载分项系数r=1.2桥梁跨中的截面（详见图2）面积S1为：S1=5.724m2有横隔板处截面（详见图3）面积S2为：S2=11.654 m2翼缘的截面积面积为：S3=1.34m2考虑钢筋重量后砼容重取26KN/ m3，则砼自重为1.2（5.724-1.34）26=136.78KN/mb、模板、支架自重 荷载分项系数r=1.2外模面积：13.98 m2/m内模面积：11.26 m2/m采用10cm10cm方木、5cm木板与竹胶板的组合木模板，木材容重为：7.5KN/M3,木支架顺桥向每0.4067m一榀，模板图如图7。模板自重包括顺桥向的方木重量、内外模重量和内模内的钢管支撑重量。经计算后得出顺桥向每延米的重量为：18.8KN/M。碗扣式脚手架重量仅计算箱体段（宽以6.0m计）下重量，全桥均保守考虑为110.6m=6.6m高（顺桥向每延米）为：1.21/0.910（10.672+17.31+（3.97+2.82）11+7.52）9.8=16.77KNc、施工人员和施工材料、机具堆放荷载 荷载分项系数r=1.4取1.0KPad、倾倒砼产生的冲击荷载 荷载分项系数r=1.4取4.0KPae、振捣砼时产生的荷载 荷载分项系数r=1.4取2.0KPa（3）荷载总计由于箱梁翼沿的荷载值远小于箱体段的荷载，因此仅考虑箱体段的荷载及其下的支架计算，则：q=1.2（5.724-1.34）26 +18.8+16.77+1.4(2.0+4.0+2.0) 5.73=236.53KN/M（4）支架内力计算a、支架顶方木计算在上可调托撑上部，横桥向布置高度0.12m，宽度0.14m的方木，材质为马尾松。查相关资料，其顺纹弯应力为12.0KPa，按简支梁计算：由于横桥向立杆间距为0.6m,顺桥向为0.9m则作用于方木上的均布荷载为：q=236.53/5.730.9=37.15KN/m M=ql2/8=37.150.62/8=1.67KN*MW=bh2/12=0.1420.12/12=1.6810-4m3则=M/W=1.67103/1.6810-4=9.95MPa12.0MPa，强度满足要求 b、立杆验算横杆步距为0.6m，即立杆计算长度为0.6m，立杆外径481mm，壁厚3.5mm，一根立杆所承受的上部荷载（荷载分布见图4）为：N=236.53/5.730.90.6=22.29KN截面积为：489mm2回转半径为：i= D2+d2 = 482+412=15.78mm 长细比为：=L/I=600/15.78=38.02=150 稳定性满足要求。查相关表格得受压钢构件纵向弯曲系数1=0.867钢材强度极限值：=215MPa则：=N/(1A)=22.29103/(0.86748910-6)=52.58MPa215MPa强度满足需求由于支架是由碗扣式脚手架自锁形成的三维空间结构，支架的超静定次数很高，并且每一立杆与横杆连接处近似于刚接点，整个支架具有极高的整体性和结构刚度，因而无须验算其整体刚度。 5、跨210国道门架设计门架检算的主要内容包括：门型支墩检算，贝雷梁强度检算、刚度检算，门架支墩基础检算。门架详见图5 经实地勘察，210国道与元田大桥桥轴夹角为461128为保证交通，门架设于1#墩及2#墩之间，净宽为7.5m,则在桥轴向宽度为:7.5/Sin461128=10.4m。（1）桁片布置方案门架上横梁采用贝雷桁架,共20片，翼沿段布置8片，箱体段布置12片。每两排桁片用排间联板联结，然后用钢管和扣件将所有桁架连成空间结构。门架柱采用碗扣式脚手架拼装。（2）贝雷架验算计算简图见图6，根据相关资料，单片不加强贝雷梁桁片的几何特性及容许内力如下：桁片惯性距：I=250497.2cm4;桁片截面抵抗距：W=3578.5 cm3;容许弯距：M=788.2 KNM容许剪力：Q=245.2KN容许挠度为：f=L/1000=11.2/1000=0.011m计算跨度可保守的认为是11.2m，依简支梁计算。则：计算弯距：M=ql2/8=236.5311.22/8=3708.79KNM计算剪力：Q=ql/2=236.5311.2/2=1324.57KN因此，每一片桁架所受内力： M=3708.79 KNM /12=309.07 KNM M=788.2 KNM Q=1027.88KN/12=110.38KNQ=245.2KN 强度满足要求。每一片桁架的计算挠度为： f=5ql4/(384EI)=5236.5310311.24/(3842.11011250497.2120.014)=0.008mF/(f-rG)=(1419.18/5.73)/(250-201.9)=1.168m 取为1.2m。跨河便桥验算与门架验算类同，不在赘述。（二）支架预压、预拱度和底模标高的计算与控制1、预拱度的设置要分别考虑以下几个因素：支架卸载后由上部构造自重及活荷载的一半产生的竖向挠度1；支架在荷载作用下的弹性压缩变形2，2=L/E（其中L：杆件长度；E：弹性模量；：支架构件的压应力）；支架在荷载作用下的非弹性压缩2；支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷4；由混凝土收缩、温度变化引起的挠度5。2、预拱度的计算根据设计要求，支架搭满全桥后在各跨按抛物线分别设置预拱度，其跨中值（1）为：第一、五跨为2.00cm，第二、四跨为1.00cm，第三跨为1.50cm。在支架按箱梁自重的80%预压后，因各种非弹性变形已经消除，我们仅考虑1、2两种变形。其中2=L/E=52.58106Pa6.6/2.11011=0.0017m由于以上计算考虑了荷载的分项系数1.2，很为保守荷载统计也，在实际施工观测中发现支架变形很小，可以忽略不计。因此，在支架预压后支架的实际预拱度：=1。 各跨按二次抛物线分配时： x=4x（L-x）/L2 其中： 跨中预拱度值；x距左支点x的预拱度值； x距左支点的距离； L跨距因此，在预压后底模标高由下式计算： H=h+ 其中：H:底模的施工标高； h: 箱梁底的设计标高； 3、支架的预压 （1）加载方案根据设计要求在纵向两台之间，横向整个梁宽范围内按箱梁自重的80%对支架进行预压，全桥用编制袋装砂根据箱梁纵、横截面的荷载图堆载预压。为使预压与支架的实际受力相一致，禁止采用移动荷载逐跨预压。（2）观测点的布设沉降观测点设置在两个层面：一层在箱梁底模板上，一层在硬化后的场地顶面，上下两层观测点在同一垂线上一一对应。测点沿桥轴纵向在墩中心线处和每1/5跨距处布设，横桥向则设置于桥轴中心线和腹板的两端。（3）沉降观测在加载前先测出各观测的初始数据，加载后再次观测，其后在加载前3d每天观测2次，3d后每天观测1次，直至沉降趋于稳定后卸载。卸载后必须再观测1次，卸载前后的观测差值可认为是支架的弹性变形，应重新设置预拱度予以调整。实际观测中，发现该值小于1mm， 可以忽略不计。（三）模板的设计及安装1、概述元田大桥现浇箱梁的一次浇筑模板用量大（一次性浇筑长度：100米），周转次数少（左右幅分幅施工，仅一次周转），如果采用钢模板投入会很高，为此采用以1.22m2.44m大块竹胶板为面板,以10cm10cm方木为肋骨拼装而成。2、底模板的铺设 底模板由5cm厚木板和1.2cm厚的竹胶板组合而成，宽度应比箱梁箱体每侧超出至少20cm ，以便在其上放置侧模。施工顺序为：插入可调上托撑顺桥向放置方木横桥向铺设5cm木板铺设1.2cm竹胶板支架预压调整底模标高安装侧模。 3、侧模、翼缘模板的制作及安装（1）侧模的荷载统计a、振捣混凝土所产生的荷载：4.0KN/m2,b、混凝土对模板的侧压力 26（1.8-0.45）=35.1KN/m2以上合计：39.1 KN/m2（2）强度验算 竹胶板侧模固定在10cm10 cm方木上，为使竹胶板接缝正好处于方木上，方木按40.67cm间距布置，一块竹胶板正好放置6榀，即0.40676=2.44m，因此，侧模可按跨度为40.67-10=30.67cm的简支梁计算，以策安全。 竹胶板的惯性距为：I=bh3/12=10.0123/12=1.4410-7m4w=bh2/6=10.0122/6=2.410-5m3M=ql2/8=391000.30672/8=459.74NM则：=M/W=459.74/2.410-5=19.16MPa=90 MPa强度满足要求。 （3）侧模和翼缘模板的安装及加固侧模和翼缘模板是由竹胶板作为面板，背10cm10cm方木组合而成。为保持曲线线形在方木上钻两个25的孔，沿桥纵向通长穿入20钢筋，为使模板稳定，采用方木和钢管配可调上托撑侧向加固，并将侧模与底模拉结，详见上图。为保证翼缘的折线形状，应在工场里根据模板设计图用1010cm方木和5 cm厚木板加工出背条。安装模板时应注意以下即点：a、箱梁腹板模板应竖直；b、由于跨公路处支承飞沿的支架左、右互相分离，侧模加固好后还应穿拉锚钢筋加强；c、支座周边底模采用竹胶板支设，模板与台帽间填砂支承，在支座位置将竹胶板挖洞，露出支座，并安放好楔形块模板，刮腻子密封，在拆模时将砂掏掉，取出竹胶板和楔形块的模板即可。内模的制作安装与外模类似，不再赘述。（四）钢筋的绑扎与安装在刷完脱模剂后，根据先浇筑底板和腹板，再浇筑顶板的设计要求，按照先绑扎底、腹板钢筋，再绑扎顶板钢筋，先绑扎底层钢筋，再绑扎顶层钢筋的原则在现场施工。施工时应注意，钢筋的焊接、绑扎、接头应设置在内力较小处，并错开布置，搭接长度、焊缝宽度等应符合规范要求，在钢筋骨架与模板间错开放置同标号的砂浆垫块确定保护层厚度。 （五）混凝土的浇筑浇筑大体积连续梁对施工方法和施工速度要求较高，浇筑时必须保证工作面不出现冷缝和断缝。为此，采用混凝土拌和站集中拌制，输送车水平运输，输送泵垂直运输的浇筑方式。主要设备有：500L拌和站2台，6M3输送车3台（一台备用），60 M3/h输送泵一台，备用一台25T吊车。人员采用三班不间断作业。采用一个作业面从一端桥台处向对面推