高墩大跨度现浇箱梁膺架施工技术

1、维普资讯 高墩大跨度现浇箱梁膺架施工技术陈志宜，范万祥文章编号：10034722(2005)03005104高墩大跨度现浇箱梁膺架施工技术陈志宜，范万祥(中铁大桥局集团第五工程有限公司，江西 九江 332001)摘 要：以江西京福高速公路桃木岭高架桥为例，在研究高墩大跨度现浇箱梁膺架施工方案时，重点介绍跨中无支墩的整跨微预应力连杆式桁架方案及其配套技术，通过计算与设计，实施情况良好，并取得了明显的经济效益，为施 3-同类型桥梁提供了参考。关键词：高墩；箱梁桥；现浇；膺架；施工技术中图分类号：U448213；U445文献标识码：AConstruction T

2、echniques for High-Rise Pier and Long-SpanBridge Box Girders Cast in Situ on ScaffoldingCHEN Zhiyi，FAN Wanxiang(The 5th Engineering Co，Ltd、，ChinaZhongtie MajorBridge Engineering Group。Jiujiang 332001。China)Abstract：With reference to Taomuling Viaduct on BeijingFuzhou Expressway in JiangxiProvince，th

3、is paper mainly dealswith the construction scheme and related techniquesoffullspanslight prestressing rodconnected truss without support pier at midspan when the construction scheme for the high-rise pier and longspan bridge box girders tO be cast in situ on scaffolding is determinedThe carefulcalcu

4、lation and design ensure both a smooth implementation of the castinsitu construction and considerable economic benefits，and the Successfu1experiences presentedin the paper provide reference to the construction of similar bridgesKey words：highrise pier；box girder bridge；cast in situ；scaffolding；const

5、ruction technique1 概 述京福高速公路桃木岭高架桥位于赣闽交界武夷山偏僻山区，地形复杂，地势险要，全桥设 21个 墩台，分离式设计，桥长 808 m。上部结 构桥式为 7 40m +1340m 刚构一连续箱梁，其施工方案为 0 号台7号 墩第一联曲线箱梁 (平 曲线半径 R一46315 m)采用膺架整孔现浇，7号墩 2O号台第二联直线箱梁采用 MZ850型移 动模架造桥机施工。在膺架现浇梁中，墩身高度在 154O m 之间，跨度最大达 4O5m ，桥面宽 245m，分左右 幅单向桥墩桥面，每幅桥面宽 12 m，箱梁 底板宽 6m，中心梁 高22 m，每单向孔跨箱梁自重达 85

6、0t。收稿日期：200412032 膺架现浇箱梁施工方案比选在确定膺架施工方案前，对几种常用的膺架现浇箱梁施工方法进行了比选，其结果见表 1。3 微预应力连杆式桁梁膺架设计31 设计理念拆装式桁梁是上世纪 5o年代 铁路抢修的贮备物资，它由各标准件、节点板和栓钉组成高 28 m的桁架，2片桁架相距 20m 组成 1组梁 ，梁上铺轨即可慢速通行火车。拆 装梁弦杆为 30c型钢 ，组成桁架后刚度大，具有承重载、变形小等特点，故选用作者简介：陈志宜 (1965一)，男，高级工程师，1989年毕业于西南交通大学土木系，工学学士。维普资讯 52表 1 常用膺架现浇箱

7、梁施工方法拆装梁作为桃木岭高架桥箱梁现浇膺架中的桁架。为了满足受力和施工布置要求，浇筑 40 m 跨度的箱梁，若中间设一临时支墩，需布置 2组 梁；若不设临时支墩，则需布置 3组 梁。为 了有效的减少桁架数量，将预应力混凝土原理用于桁架中，计算发现，在桁架下弦预先施加轴向压力，可以有效地加大下弦承载外力的能力，对上弦和腹杆的承载能力未能改善；若在原桁架上加设连杆，对连杆施加预应力，不仅可以减少桁架数量，还能减少挠度，使桁架受力更趋合理。32 结构形式微预应力连杆式桁架见图 1，两端斜 向布置斜连桥梁建设2005年第 3期杆，跨中水平向布置成水平连杆。斜 连杆上方锚固于桁架上弦端，它的下端及水平

8、连杆端均分别锚固于支撑立杆的下方，支撑立杆上端事先悬挂在桁架下的节点处，待水平连杆的一端施加微预拉力后，斜连杆也因此承拉，而支撑立杆承压，其压向桁架后，使桁架向上呈少量反拱，用以抵消桁架自重产生挠度。图 1 连杆式桁架结构为方便施工，水平和斜向连杆均采用 32精 轧螺纹钢筋。连 杆预应力的施加要适中。过大时，桁架空载状态，会形成向上的反拱，它与桁架满载时下挠，两者节点螺栓受力方向相反，使膺架预拱度的设置难以掌握，影响桥面标高的控制，同时也会加大上弦两端杆件的应力；过小则达不到连杆桁架效果。故设置连杆预应力的原则是在保证节点螺栓承压面方向不变的基础上，适当加大预拉力。按 施加预拉力 160 kN

9、 计算，可抵消桁架 自重产生下挠度的 9O 左右 。33 内力计算连杆式桁架为一次超静定结构，内力计算可采用力法或 SAPOL程 序。将施工 荷载换算成 4片桁架承担，节点力为 1485 kN，上 弦杆尚应承受挠曲弯矩，其节点编号及内力计算结果见图 2。f一1697B一16972Cl473D一2473Id一2701F一2701Gl-一3414H一3414Il- J lT H lG ，F IE ，D lc3651一3651I 34t4一 414-一2701一2701卜2473 一2473-一1697rB1697军 108、 1574 +204 +2519+2519 +204 +1574 qlos

10、 吾趸 步单位：kN+1073图 2 微预应力连杆式桁架节点编号及内力34 墩顶承力体系布置由于箱梁位于曲线上，使得墩跨间距不断变化，即膺架两端承力点距墩身表面距离是一个变化值，加之墩身高，地形复杂，经过技术经济比较，为确保结构安全，决定采用墩顶可拆装翼板式托架作为膺架承力体系。341 结构组成1套翼板式托架由 2个带翼的翼板、1根下横担和上拉杆共 4件组 成，见图 3。1个桥墩设 2套托架，为了在桥墩上能安装和拆卸，桥墩应预留 6个孔洞。下面 2孔放置下横担使用，洞孔上方在下横担安装就位后用铁楔块抄死或用高标号砂浆塞紧，以满足下横担的承力需要；上4孔供穿入上拉杆使用，上拉杆采用 32精轧螺纹

11、钢筋。翼板 由侧翼和蕊板组成，中部可称之为蕊板，蕊板四周都有翼，可分顶翼、底翼、外翼和内翼 4种 ，高墩大跨度现浇箱梁膺架施工技术陈志宜，范万祥上拉杆底翼图 3 翼板式托架组成部件其中外翼呈拆装型，内翼应有预留孔，供上拉杆穿人，底翼则置于下横担上，并用 4个螺栓 与下横担相连。如此安装在墩顶6个孔内之后，内翼的最上端和最下端处与墩身面的缝隙还需用环氧树脂砂浆或铁板塞紧，才能完成托架承力体系，见图 4。L一Lj_j砂箱横向桁架口 口 l 口向桁架 托架剪刀撑上拉杆 一、 托架翼j下横l担；托架剪 j撑桥I敦桥I敦l， h一越 J图 4 桥墩上安装翼板式托架为了托架稳定，除下横担孔口处 (横 向)

12、用木楔塞紧外，1个墩上的 2套 托架问还需用剪刀撑加以固定，而上拉杆在预留孔内上下应该是自由临空的，与孔壁不发生塞紧关系，以防产生额外的挠曲应力。为了使膺架桁梁的布置与箱梁宽度匹配和落架方便，托架上布置双横向桁架和砂箱。双 横向桁架由拆装梁拼成单桁，通过套管螺栓连接双横向桁架，以增大宽度，砂箱在使用前需进行预压。膺架 两端承力点距墩身表面距离 e值 (图 4)通过托架上的双横向桁架来调节。342 设计原则翼板式托架可供桥墩前后侧同时使用，但实际施工过程中，常单侧承力大，故设计计算时应正确进行选择。当桥墩 处于直线段时，顶翼承受横梁传来集中力的位置是固定的，而当处于曲线段时，为使托架能通用，应按

13、此集中力距墩表面最近 (曲 线最内侧 )和最远 (曲线最 外侧 )两个最不利位置进行计算。根据力学平衡，计算出托架各部件的外力，按最不利情况进行各部件的设计。内外 翼与芯板焊制后呈维普资讯 53H 形变截面，可根据压力线计算出压力偏心距，然后按偏心承压构件计算，以确定内外翼尺寸与芯板厚度。此 外，尚应对 H 形截面的局部稳定进行检算。施工时，托架多为单侧受力，为减小对墩身的偏心弯矩，多采用已浇筑箱梁底板作反力座加平衡重，故一般不对墩身进行强度验算。4 连杆式桁架的施工41 双人字扒杆吊装拆装梁两端支座中心距 3744 rn，全长 380rn，每组自重 60

14、 t，全 长比墩顶横向桁架间净距长 1125 m。因墩顶承力系统需先安装好，故拆装梁吊装时要能够纵向移动。通过 比较，采用了投入省、制作简单、操作方便、使用安全的双人字扒杆吊装系统。双人字扒杆由 2幅相同的人字扒杆组成。人字扒杆的腿由外径 220mm，壁厚 6mm 的钢管制作，每根长 590 cm，外 包 4根 63635角 钢补强。顶轴用 9Omm 的 45号 圆钢，底座轴用 q,7o mm 的45号圆钢 。底座卡在墩顶上，左右底座间用 2根i00i008角钢拉住，见图 5。所有钢丝绳均为,28 mm钢丝绳，起吊绳、变幅绳均走 7，后锚固绳用4根，锚固在同墩承台底 。双人字扒杆两腿高度和夹角

15、根据拆装梁的尺寸和起吊时高端进入墩顶长度而确定，副杆仰角按主杆最小和最大仰角之平均值设定。主杆顶轴要承受起吊滑轮和前变幅滑轮的力，副杆顶轴要承受后锚固绳和变幅滑轮的力，顶轴受力分析将 2个 力组合。双人字扒杆 对墩顶的作用包括竖向压力和水平推力，扒杆底座只要顺桥方向前后卡在墩顶上就固定住了。重卷一图 5 墩顶双人字扒杆安装拆装梁通过铺设在 2幅桥 墩中间的轨道，用运梁小车运至吊装墩跨孔。如果按 常规先把拆装梁下车，再横移到单幅桥孔跨中心位置，用扒杆垂直起吊，则耗工耗时多。设计时，考虑直接在运梁小车上起吊，主杆顶轴和拆装梁吊点之间的连线与扒杆的一腿斜角相同，此时主杆单腿受力，设计时以主杆单维普资

16、讯 54腿受力且仰角为 45。为最 不利工况。施 工中，要做到扒杆和拆装梁吊点之间的连线不超出扒杆的一腿为限，否则应先进行横移。拆装梁吊装时，让高端先越过横向桁架后通过变幅绳使拆装梁向墩顶方向伸入，至低端也能越过横向桁架，然后再通过变幅绳调整就位。42 梁体线形设置拆装梁就位后，其上铺设横向分配梁，进行底模安装。为使 梁体线形与设计相符，应进行预拱度设置。预拱度包括所有施工荷载产生的挠度值和梁体在预应力效应 +恒载 + 12汽 车荷载产生的挠度值，由于后者计算值小于墩跨的 11 600，根据 设计规范要求，梁体自身可不设预拱度，施工阶段仅考虑梁体自重和施工

17、荷载效应，底模预拱度通过分配梁抄垫木楔调整。此 外，由于桥面较宽，横向分配梁为I16，两端悬臂较大，也应考虑其变形和混凝土灌注顺序对箱梁翼缘板线形的影响。拆装梁现浇膺架，其混凝土灌注前后挠度观测值对照见表 2，表 2 混凝土灌注前后挠度观测值对照节点编号_ 预面 害警面A B C D E F G HJ桥梁建设2005年第 3期一 + 一 一 一 一 一l34567899O847998725上螺帽OO5594535上扁担于垫板上、 f O下螺l帽4 箱5顶7 面 8 9 O O O千斤顶 r94 9 796 256】连接器一、螺帽一一 一一一一一一l34566788O 6O l ll87l4lO

18、68O8389l 2 3 45一 6一 7一 8一 8一O25 79655Ol272692412图 6 落架安装或底预留孔，下端用同样的方式托住纵梁的上弦底。O3442431l3混凝土箱梁张拉完成后，砂9 箱3 卸4 载2 并1 解6 除9 。7由7桥面下放装置将拆装梁整孔吊起，千斤顶回油，拆装纵梁依靠自重下落，回油终止时 (留约 10 mm 高度的回油量 )，将下螺帽拧到垫板上，再回油到底，使上螺帽承力转移到下螺帽，稍振动上扁担，将上螺帽往上拧，千斤顶进油，顶升上扁担，并保留约 10 mm 的进油量，此时将上螺帽往下拧紧上扁担，再进油，使下螺帽承力转移到上螺帽。上端不 断利用连接器接长 32的精 轧螺纹钢，重复步骤，可使全孔膺架原位下放落地，利用汽车和吊机转运底模和底平台。5 结语高墩大跨度现浇箱梁膺架施工方案，因采用了黉微预应力连杆式桁架梁，实现了整跨膺架现浇，加之开发了相关配套新技术，使高墩大跨度膺架施工充分显示出经济、高效、实用。具体体现 在以下几点：(1)普通桁架引入预应力体系后，可以节约可观数量的桁架，需要的桁架数量仅为普通的 66 ，大大降低