薄壁空心墩封顶施工工艺及受力分析

1、薄壁空心桥墩封顶施工工艺及受力分析摘 要 结合准池铁路站前七标陈掌特大桥施工实例，分析采用预制板方法进行薄壁空心桥墩封顶的结构受力情况，并详细阐述了此封顶方法的施工工艺。关键词 薄壁空心桥墩 预制板 封顶工艺1工程简介 新建大准至朔黄铁路联络线工程位于内蒙古中部及山西省北部，基本呈南-北走向。线路北起大准铁路外西沟站往南至朔黄铁路神池南站，自外西沟想东沿浑河河谷至杀虎口，向东南沿沧河河谷经右玉、高家堡后折向西南方向绕避平鲁地区煤矿采空区，于平鲁县城西侧上跨朔准线后向南穿越山脉后往西南方向，从神池南站西侧引入朔黄铁路。新建线路全长179.862Km。新建大准至朔黄铁路联络线陈掌特大桥工程,起讫里

2、程为DK116+152.300DK117+023.900，共871.6m，结构形式为24-32m+3-24m预应力混凝土简支T梁，全长871.6米。墩身为圆端形实体墩、圆端形空心墩，其中空心墩7个，空心墩高度32.5m61.5 m。2工艺概述 以陈掌特大桥8#墩为例，墩顶直板段设计460cm、圆端直径380cm，墩顶实心部分高110 cm，空心薄壁墩壁厚顶部最小为50 cm，在与实体部分衔接过渡段采用50cm×l00cm的倒角。采用在空心墩顶实心段底部倒角上铺设事先预制好的10 cm厚钢筋混凝土盖板，形成底模。为了减轻钢筋混凝土板(底模)的承受重量，顶部实心段分两次浇筑：首先浇筑0.

3、6m高的实心段，待已浇筑段混凝土达到一定强度后，再浇筑顶部0.5m高实心段及墩帽。后浇筑墩身混凝土重量依靠已浇筑0.6m高段形成的钢筋混凝土结构支撑。先浇筑段与后浇筑段混凝土经过养护后形成一个整体共同作用。钢筋混凝土封底盖板连同桥墩混凝土一起成为桥墩的一部分，无须取出，待下一个桥墩封顶再预制相同的盖板。3施工工艺3.1盖板预制3.1.1盖板结构尺寸根据空心桥墩顶部空心形状及封顶面积设计出所预制盖板的结构及尺寸，盖板结构可根据其封顶面积的大小及吊装难易程度将其整体或分段预制。一般厚在10cm以内钢筋混凝土盖板每块面积不易大于8m2、长宽比例应为1:1.25时盖板混凝土因结构尺寸原因产生裂缝的几率

4、最小，受力效果最佳。该特大桥墩内顶空形状为圆端型，圆端半径r为91.5cm，平段长为460cm，如图1所示。封顶混凝土盖板比桥墩顶空外延尺寸均扩大10cm，作为担板。由于面积较大且长宽比例过大，该特大桥封顶盖板采用分段预制，设计板厚10cm。盖板预制形状及尺寸见图2。图1空心墩内顶空形状及尺寸（单位：mm）图2盖板预制形状及尺寸（单位：mm）3.1.2钢筋布置设计采用单层钢筋网片，护10HPB235钢筋下料，钢筋布置间距10cm×l0cm。上下钢筋保护层各4cm、四周钢筋保护层各3cm。钢筋布置如图3所示。a、板一、三钢筋布置（正面）b、板二钢筋布置（正面）图3盖板钢筋布置（单位：m

5、m）3.1.3混凝土浇筑为不影响封顶，盖板的预制可在墩身施工的同时进行，预制地点可在墩身附近选择场地或在专门预制场预制好后运输至桥墩处。盖板预制混凝土强度等级与墩身混凝土强度相同，为施工可靠，该特大桥封顶盖板预制统一采用C35混凝土。盖板预制成型主要经过绑扎钢筋、立模、浇筑和振捣混凝土等几个环节。振捣采用平板振动器，混凝土振捣应充分密实，同时制作混凝土试块，以检验混凝土28d龄期的立方体抗压强度，评定混凝土的质量。盖板浇筑完成后要及时养护。3.2盖板吊装(1)吊装前应对盖板进行混凝土强度回弹检测，保证混凝土强度达到设计强度的70以上时才能进行吊装。(2)根据施工条件的不同来选择合适的吊装设备，

6、如采用吊车或塔吊等设备吊装。每块盖板预制过程中在四角均匀埋设4个吊环，吊装时用4条等长的钢丝绳一头分别悬吊4个吊环，另一头挂人吊装设备的吊钩上，然后起吊安装，吊装时必须保持盖板水平，不得倾斜。盖板起吊到位安置时，盖板两边担板尺寸必须相等。(3)盖板起吊到后准备安装，安装前以桥墩中心线为中心在墩上捣角顶面精确放出盖板的轮廓线，安装时盖板边缘按照轮廓线精确对位，使盖板两边与倒角接触面均为10 cm，确保盖板两边担板受力平衡。盖板安装位置见图4。图4盖板封顶示意(4)吊装前后几点注意吊装前检查盖板的质量，表面有无贯通裂缝、预埋吊环有无松动等，若有则禁止起吊，需更换合格的盖板。吊装前对钢丝绳进行检查，

7、有无断丝、起毛等现象，若有禁止起吊，需更换合格的钢丝绳。起吊设备操作员应为合格的操作人员，并持证上岗。吊装过程中，要有专人进行统一指挥，确保吊装安全。4结构受力检算4.1盖板上部需承受荷载检算P4.1.1钢筋混凝土自重荷载P1混凝土分两次浇筑，盖板只承受0.6m高的混凝土自重荷载。 P1=(0.9152×3.14+4.6×1.83)×0.6×25=165.7 (kN)4.1.2钢筋混凝土盖板自重P2盖板钢筋混凝土重量P2：P2=(1.0152×3.14+4.6×2.03)×0.1×26=32.69 (kN)4.1.

8、3振动器振捣产生荷载P3荷载集度取1 kNm2，则P3=(0.9152×3.14十4.6×1.83)×1=11.047(kN)4.1.4倾倒混凝土产生荷载P4(1)采用混凝土泵车泵送入模时，荷载集度取3 kNm2，则P4=(09152×3.14十4.6×1.83) ×3=33.141(kN)综合以上，盖板上部承受荷载：P=P1+P2+P3+P4=242.578 kN4.2盖板容许荷载检算P 当采用单层10cm×l0cm、10钢筋网片、C35混凝土浇筑的盖板，经计算，单位抗剪、抗压强度容许最小荷载为23 kNm2时盖板不会受到变形及破坏，则P=(0.9152×3.14+4.6×1.83) ×23=254.1(kN)P=254.1(kN)>P=242.578 kN5结束语 当墩身高度较高，墩顶实体部分采用在空心墩空腔内搭设支架的方法施工时，不仅费时、费工、费料，而且施工周期长，并且施工支架过高难以保证结构的安全可靠。采用钢筋混凝土盖板铺设法施工空心墩墩顶实心部分，墩身高度不受限制，而且施工过程省工、省时、操作简单、施工安全，