高墩大跨度连续梁0号块施工技术

高墩大跨度连续梁0号块施工技术

1主墩梁的结构在钟明特大桥上，与芜湖铜铁路的钟明站相连，这是一个三跨预测连续的箱梁（见图1），采用悬臂混凝土结构设计。梁全长145.5m,计算跨度为40m+64m+40m,主墩上梁高6.05m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构,箱梁顶宽12.0m,箱梁底宽6.7m,其中0号块长10m。连续梁主墩为空心墩,高34.5m,顶部为4m厚实心墩帽,墩顶平面尺寸为5.4m×10.0m,设置牛腿托架,螺栓处墩身壁厚61.9cm。在空心高墩施工完毕之后,外侧脚手架暂不拆除,作为0号块托架及临时固结施工的作业平台。采用塔吊进行吊装施工。2主墩牛视频托架布置普通连续梁0号块施工一般采用脚手支架或者钢管支架平台作为承重支架,但由于该连续梁主墩高34.5m,按此方案则存在较大的安全风险,且不经济;而采用牛腿托架,作用在主墩上,安装快捷方便,安全可靠,非常适用。另外,为了保证连续梁的施工安全,一般的临时固结方案通常在承台上设置钢管支撑,以确保2.0以上的抗倾覆安全系数。但该连续梁主墩过高,钢管支撑不安全,经过认真分析计算,确定在墩顶设置混凝土临时支座以及螺纹钢与箱梁连接,既经济又安全。30传力材省0号块托架采用牛腿托架,具有体积小、用材省、传力路径明确等优点。浇筑混凝土时托架的传力路径为:新浇混凝土→模板→方木→脚手支架→纵向分配梁→横向分配梁→牛腿→墩身。3.1脚手钢管铺设箱梁底板直接作用在脚手支架上,翼板下脚手支架采用间距60cm×60cm,底腹板下脚手支架间距60cm×30cm,其余60cm×60cm,支架步距1.5m,脚手支架作用在牛腿托架上。底模及侧模均采用2cm厚木模,底板底模下横向楞木采用8cm×10cm方木,间距≤25cm,纵向楞木采用10cm×15cm方木,间距≤60cm。墩身部位直接采用15cm×15cm方木进行铺设,其下采用木楔铺垫。侧模竖向楞木采用8cm×10cm方木,间距30cm,横向采用双排脚手钢管,间距≤60cm。侧模设3道钢管支撑,间距为120cm,梅花形布置。腹板内外模间设φ14mm对拉螺栓,间距为60cm×60cm。3.2横向分配梁安装托架主要由三角牛腿(包括横杆、斜杆、竖杆)、纵向分配梁、横向分配梁等组成,如图2所示。纵向分配梁起着均化底模所承受的箱梁顶板、腹板以及底板等荷载的作用;同时起着作为侧模支撑点的作用。纵向分配梁采用[30槽钢。纵向分配梁在箱梁底腹板处间距为30cm,其余位置间距为60cm。横向分配梁承受来自纵向分配梁的荷载,采用贝雷片。横向分配梁均匀铺设在牛腿托架上。贝雷片为5排加强型贝雷片,在地面拼装好后整体吊至牛腿托架上,与牛腿托架用螺栓连接。牛腿为三角牛腿,由横杆、斜杆、竖杆组成,采用H300mm×300mm型钢。考虑到杆件之间如采用销接将增加牛腿托架的沉降变形,因此采用焊接,但焊缝质量必须满足要求。牛腿在工厂加工完成后,运送至工地直接安装在墩顶两侧,共对称设置4个。每个牛腿上部依靠2根φ32mm精轧螺纹钢,下部依靠1根φ100mm钢棒固定在墩顶两侧。精轧螺纹钢仅起抗拉作用,因此在锚固位置处牛腿钢板应设置竖向长孔,避免精轧螺纹钢承受剪力;钢棒两头加工丝牙,将牛腿下部固定在墩柱上,起抗剪作用。同侧的2个牛腿之间采用剪刀撑连接系在斜杆上栓接,形成整体。3.30荷载组合及验算(1)托架的受力传递形式。脚手支架承受来自箱梁混凝土及模板的重力,贝雷片横梁承受来自脚手支架的竖向荷载。贝雷片横梁架设在三角牛腿上,三角牛腿承受来自贝雷片横梁的竖向荷载。(2)计算荷载。包括永久荷载(混凝土浇筑时侧压荷载、模板自重荷载、钢筋混凝土自重荷载、脚手支架自重、贝雷片自重和三角牛腿自重)和基本可变荷载(施工人员及设备自重荷载、倾倒混凝土产生的冲击荷载和振捣产生的冲击荷载),还有其他可变荷载(风荷载等)。(3)荷载组合包括以下4种:①混凝土浇筑时侧压荷载+倾倒混凝土产生的冲击荷载+振捣产生的冲击荷载。②模板自重荷载+钢筋混凝土荷载+脚手支架自重+基本可变荷载+风荷载。③模板自重荷载+钢筋混凝土荷载+脚手支架自重+贝雷片自重+基本可变荷载+风荷载。④模板自重荷载+钢筋混凝土荷载+脚手支架自重+贝雷片自重+基本可变荷载+三角牛腿自重+风荷载。(4)脚手支架验算。脚手支架验算分两部分,一是侧模、楞木背勒以及对拉螺栓验算;二是底模、楞木背勒以及支架立杆验算。验算采用简支梁简化模型进行计算(简化偏于安全)。侧模、楞木背勒以及对拉螺栓验算时,按照荷载组合①,参照《路桥施工计算手册》的相关内容,详细验算侧模、楞木背勒强度和刚度,以及对拉螺栓的抗拉强度。底模、楞木背勒以及支架立杆验算时,按照荷载组合②,参照《路桥施工计算手册》的相关内容,详细验算底模、楞木背勒以及支架立杆的强度和刚度。(5)牛腿托架验算。牛腿托架的验算也分两部分:一为贝雷片横梁的验算,二为三角牛腿的验算。由于纵向分配梁跨度过小,所以很安全,不需验算。贝雷片横梁验算时,按照荷载组合③,参考《路桥施工计算手册》以及《装配式公路钢桥多用途使用手册》,对贝雷桁架各节点位移、各杆件承载力等进行详细计算和校核验算。三角牛腿的验算分为牛腿上部对拉螺杆、牛腿下部钢棒以及牛腿型钢验算。根据力的平衡以及力矩的平衡原理,按照荷载组合④,验算牛腿上部对拉螺杆的抗拉强度以及下部钢棒的抗剪强度;另外,按照牛腿型钢节点铰接简化计算出(简化偏于安全)型钢所受压力,从而验算其抗压强度和刚度。4临时固结方案4.1混凝土临时支柱连续梁在悬臂施工过程中,永久支座不能受力,且有往一侧倾覆的可能性,因此,需在墩顶上设置混凝土临时支座以及螺纹钢与箱梁临时固结,以承受施工期间的不平衡弯矩以及整个悬臂节段的重力。混凝土临时支座在墩顶两侧对称布置(见图3),距离桥墩中心线2.125m,即两侧临时固结相距4.25m;212根φ28mm螺纹钢下部预埋于墩身内,上部伸入箱梁底板,穿过混凝土临时支座在墩顶两侧对称布置,距离桥墩中心线均为2.125m。混凝土临时支座采用C50混凝土。4.2临时古四柱结构抗倾覆设计(1)临时固结验算主要分两部分,一为临时固结抗压能力验算;二为临时固结抗倾覆能力验算。(2)整个悬臂节段的重力计算。由于连续梁在悬臂施工过程中,永久支座不能受力,临时固结须能承受整个悬臂节段的重力,因此需计算出整个悬臂节段的重力。(3)临时固结抗压能力验算。T构倾覆的最不利情况为主梁绕单侧临时支座转动,此时整个悬臂节段重力由单侧临时支座承担,因此需验算单侧临时支座承载力,以满足临时固结C50混凝土的容许应力。(4)最大不平衡力矩计算。考虑最不利情况,假定悬臂施工时,单侧一个节段及挂篮同时掉落时,计算出可能产生的最大不平衡弯矩。(5)临时支座抗倾覆验算。T构倾覆分两种情况,情况一为绕主墩中心倾覆时,其抗倾覆弯矩为临时支座承载力产生的弯矩和锚固粗钢筋产生的弯矩之和;情况二为绕一侧临时支座中心倾覆时,其抗倾覆弯矩为箱梁混凝土自重产生的弯矩和锚固粗钢筋产生的弯矩之和。针对以上两种情况分别验算其抗倾覆弯矩是否满足其对应最大不平衡弯矩。(6)临时固结抗压能力及抗倾覆能力的安全系数应>2。50托架和临时加固的施工5.10空心墩支护施工(1)牛腿是整个托架受力的关键部分,起着把整个0号块荷载传递到桥墩的作用。牛腿为三角形,杆件之间的连接方式为焊接,在工厂加工好后运送至现场吊装,通过φ100mm高强螺栓及φ32mm精轧螺纹钢固定在墩柱上。(2)施工牛腿托架前,先在墩柱实心顶帽相应精轧螺纹钢位置处预埋4根φ48mm钢套管,以便4根φ32mm精轧螺纹钢纵向穿过墩柱实心顶帽;同样在空心墩相应钢棒位置处对称预埋4根φ13cm钢管,以便钢棒穿过钢套管,钢棒两头设置丝牙,牛腿托架通过钢棒螺栓及螺纹钢螺栓连接固定在墩柱上。(3)牛腿上部采用精轧螺纹钢固定在墩柱上,精轧螺纹钢仅承受拉力。为保证浇注混凝土后牛腿托架不出现沉降,以及牛腿托架的稳定,对精轧螺纹钢进行预张拉,每根精轧螺纹钢预拉力控制在100kN左右。(4)牛腿安装完毕后,将剪刀撑连接系安装上,使2条牛腿形成整体。(5)三角牛腿、横向分配梁之间采用螺栓连接固定。(6)根据施工方案和支架搭设详图进行0号块托架搭设。脚手支架顶面设置可调整标高的顶托。(7)支架搭设完成后按梁上实际荷载1.1倍进行预压并观测,取得变形值,作调整标高依据。在支架顶面设置的顶托里加塞楔块,调整顶托标高,使其符合设计要求。5.2桥墩下螺纹钢(1)在墩柱施工时,墩顶处预埋212根φ28mm螺纹钢,螺纹钢下部深入墩顶1m,上部伸入箱梁底板≥65cm。螺纹钢在墩顶两侧对称布置,距离桥墩中心线2.125m,即两边螺纹钢相距4.25m。(2)临时固结处梁体底部布置3层钢筋网片。(3)立模,然后浇注混凝土,混凝土采用C50混凝土,顶面抹平。(4)中跨合龙后,拆除临时固结,浇筑8号块,然后边跨合龙。(5)临时固结的拆除应对称缓慢进行,采用混凝土切割机直接切割。5.3确定牛视频托架和混凝土预埋件(1)牛腿是本工程托架的主要受力构件,牛腿的横杆、竖杆以及斜杆采用焊接连接,考虑到现场焊接质量的不稳定性,应委托专业钢结构厂家进行加工。(2)牛腿完全依靠φ32mm精轧螺纹钢和φ10cm螺栓固定在墩柱两侧。为确保0号块施工的安全性,精轧螺纹钢应采用双螺母固定,螺栓应采用高强度螺栓。(3)预埋件的埋设位置准确与否关系到牛腿是否能够正常受力,在施工墩柱时,应预先在墩柱模板上精确设置好预埋件孔洞,保证施工质量。(4)牛腿托架底部采用螺栓固定在墩柱上,0号块以及托架的重量均作用在其上,因此螺栓底部处的墩柱混凝土应预埋3层钢筋网片,以增强该处的抗压强度。(5)在浇注混凝土前,应对托架进行预压,预压重量取用梁体自重的1.1倍,预压材料的布置根据梁体的重力分布情况决定。(6)在预压之前,模板上预先设置足够的观测点,并且在沙袋的吊装放置过程中留出测量位置。预压过程中派专人进行测量,1次/3h,并做好记录,最后整理作为预拱度的设置值。预压时间≥24h,且当连续2次观测沉降差值<3mm,即认为沉降稳定后,方可卸载。(7)在浇筑0号块混凝土时,为确保托架的稳定性,混凝土应对称分层浇筑,层厚控制在30cm左右。(8)悬臂节段施工时,应控制不平衡重不超过20t。(9)待