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高墩連續(xù)梁0號塊施工支架設(shè)計與加固技術(shù)研究

2014-10-30 11:33周云武
關(guān)鍵詞:加固支架橋梁

周云武

摘 要:高墩連續(xù)梁0號塊施工,由于墩柱高,0號塊高度大,施工復(fù)雜,工期緊。文章結(jié)合具體施工實際,采用牛腿托架,以確保施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度,并對托架進(jìn)行加固,保證安全施工。

關(guān)鍵詞:橋梁;支架;加固

中圖分類號:U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2014)29-0142-03

滬昆客專湖南段太陽廟大橋DK331+648.17~DK331+810.0為80+80 mT構(gòu)連續(xù)梁。橫向均為單箱單室變截面箱梁,梁寬12.0 m,系雙線高速鐵路橋梁。箱梁采用掛籃對稱懸臂逐段澆筑。

太陽廟大橋由中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司負(fù)責(zé)施工。北京鐵研/美國柏誠監(jiān)理公司負(fù)責(zé)監(jiān)理。筆者參與該橋整個施工過程,并對施工方案進(jìn)行了研究、編制、確定和實施。本文就主墩T構(gòu)連續(xù)梁0號塊現(xiàn)澆支架施工方案和支架加固施工技術(shù)措施作一介紹,以供參考。

1 支架設(shè)計

1.1 墩柱和連續(xù)梁0號塊參數(shù)

主墩高32 m,為矩形空心墩,墩頂截面7×8 m。0號塊長13 m,中心高度9 m,底板和頂板厚度均為40 cm,腹板厚90 cm,混凝土總方量632.92 m3,現(xiàn)澆一次成型。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1(a)、(b)所示。

1.2 0號塊施工方案的研究和確定

太陽廟大橋80+80 T構(gòu)連續(xù)梁是全線單個T構(gòu)跨度最大的連續(xù)梁,是節(jié)點控制性工程,工期緊。該橋0號塊體積大,高度高,采用一次澆筑成型,對承重支架的強度、剛度、穩(wěn)定性要求很高。

1.2.1 第一種方案

采用鋼管樁作為支架施工承重系統(tǒng),支架結(jié)構(gòu)強度高,支架橫向縱向的連接桿件可大大增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,但是施工周期長,技術(shù)方案施工成本高,垂直高空交替作業(yè)較多,增加了高空施工安全隱患。

1.2.2 第二種方案

采用牛腿托架作為施工承重系統(tǒng),支架略顯單薄,穩(wěn)定性較差,但是施工周期短,技術(shù)方案施工成本低,高空固定地點施工,施工安全隱患少。

結(jié)合現(xiàn)場施工實際,根據(jù)工期要求,對各方案進(jìn)行技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)效果分析論證,最終采用牛腿托架作為0號塊的現(xiàn)澆支架,以縮短施工時間,減小施工成本。

1.3 0號塊施工牛腿托架的設(shè)計

墩身自身混凝土牛腿懸挑長度1.5 m,根據(jù)該牛腿內(nèi)的布筋情況,牛腿能夠承受0號塊施工時該范圍內(nèi)全部的砼重及相關(guān)施工荷載,但是牛腿最外側(cè)0.5 m尖角處的混凝土不能提供承受力。墩身澆筑時,牛腿外側(cè)0.5 m的混凝土?xí)翰粷仓?,留待與0號塊一塊澆筑。牛腿側(cè)模增設(shè)拉條,用以增加該模板的承載力,墩身澆筑后模板不拆,待0號塊澆筑后再拆。在模板下方設(shè)豎桿和分配梁,用來支撐模板,傳遞荷載至牛腿托架。

橫橋向墩頂寬度為8 m,縱向牛腿托架只能布設(shè)在該范圍內(nèi),且距離墩身外側(cè)需保留一定的空間,以防止墩身混凝土局部失強。這樣托架上分配梁兩側(cè)懸臂長度就很大,施工對該分配梁的強度和剛度要求高。貝雷梁質(zhì)量輕,強度和剛度大,懸臂受力時繞度小,則選用貝雷梁作為該分配梁能很好的滿足要求。梁寬12 m,則設(shè)定貝雷梁長度為12 m,選用4片貝雷片進(jìn)行拼接。根據(jù)0號塊懸出墩身的長度需布置4組貝雷梁,每組間距45 cm,貝雷梁間用花窗聯(lián)接成整體。貝雷梁受力特點是支座需設(shè)在節(jié)點處,所以牛腿托架的位置盡量布置在中間兩片貝雷片的節(jié)點位置。具體牛腿托架的布置位置和結(jié)構(gòu)形式及選材,需根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載來確定。

1.3.1 模板系統(tǒng)

為了節(jié)約成本、減輕模板自重,底模和內(nèi)模均采用方木竹膠板。側(cè)??勺鳛閽旎@模板連續(xù)使用,則選用鋼模。底模放置于貝雷梁上的楔形桁架上。梁體高度大,側(cè)模高,穩(wěn)定性差,在貝雷梁上的縱向分配梁上搭設(shè)碗口支架用來承受施工時的荷載,能增加側(cè)模系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在墩身側(cè)面布置兩組小牛腿,減小分配梁的跨度。牛腿間距5 m,布置在墩身的實心部位,以減小牛腿對墩柱的傷害。經(jīng)驗算,分配梁采用I25a工字鋼能,牛腿采用I40b工字鋼可滿足要求。牛腿之間、分配梁之間均焊接剪刀撐,增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

底模系統(tǒng),方木截面10×10 cm,竹膠板厚度2 cm,在底板范圍方木間距20 cm鋪設(shè),腹板范圍方木滿鋪。這樣布置所計算出的竹膠板強度和剛度均滿足要求。為使方木的強度和剛度滿足要求,方木下楔形桁架,在底板范圍內(nèi)間距不可大于1 m,腹板范圍內(nèi)間距不可大于50 cm。則楔形桁架在腹板范圍間距50 cm布置,底板范圍間距1 m布置。

楔形桁架,設(shè)計成下節(jié)點中心線與貝雷梁豎向軸線相交,這樣對于桁架的受力更好,上節(jié)點的位置布置在相鄰貝雷梁中間的豎向中心線上。桁架外側(cè)懸挑90 cm作為施工平臺。腹板范圍方木傳遞的荷載要大,選用該范圍傳遞的荷載對桁架進(jìn)行驗算,采用槽10槽鋼制作楔形桁架,能夠滿足要求。桁架間焊接通長平聯(lián),以增加其穩(wěn)定性。

1.3.2 牛腿及預(yù)埋件設(shè)計

可在中間兩片貝雷梁的5個節(jié)點位置布置5組牛腿,間距1.5 m;也可在貝雷片的連接位置布置3組牛腿。根據(jù)貝雷梁的受力情況分析,貝雷梁受力簡圖如圖2(a)、(b)所示。

對貝雷梁的兩種不同受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。a組結(jié)構(gòu),有兩片貝雷梁的支座B、D出現(xiàn)向下支座反力,一片貝雷梁的支座B、D提供向上的支座反力很小。b組結(jié)構(gòu),有兩片貝雷梁的C支座出現(xiàn)向下的支座反力,另外兩片貝雷梁的C支座能夠提供較大的支座反力。

在實際施工過程中,限制貝雷梁移動的限位器只會限制貝雷梁的左右移動,不會限制其上下的移動,所以施工時,托架不會提供向下的支座反力,計算若出現(xiàn)向下的支座反力,則說明該托架不提供支撐。根據(jù)上述的驗算結(jié)果,a組結(jié)構(gòu)在B、D處設(shè)置的托架起到的支撐作用很小,該布置不合理,b組結(jié)構(gòu)要更加合理。則設(shè)計采用b組結(jié)構(gòu)。貝雷梁的支座反力主要由外側(cè)支座承受,固施工傳遞的荷載主要由外側(cè)牛腿托架承受。選用外側(cè)位置的受力情況對托架進(jìn)行設(shè)計。

牛腿托架,水平桿件承受的彎矩,剪力,拉力均很大,結(jié)構(gòu)對桿件的強度,剛度要求高,斜腿桿件主要承受壓力及很小的彎矩。把托架結(jié)構(gòu)設(shè)計成桁架形式,能很好的減小水平桿件的彎曲應(yīng)力及剪應(yīng)力。托架的機構(gòu)形式及受力簡圖如圖3所示。

采用工字鋼作為托架材料。工字鋼抗彎曲能力大,但是抗扭能力小。采用雙拼工字鋼,能夠大大增加工字鋼的橫向截面系數(shù),提高其抗扭轉(zhuǎn)能力。設(shè)計采用雙拼I40b工字鋼,能夠滿足要求。雙拼工鋼間留出5 cm的縫隙,方便工鋼內(nèi)側(cè)與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

斜腿桿件處的預(yù)埋鋼板垂直于桿件設(shè)置,這樣預(yù)埋鋼板只承受壓力,直接傳遞壓力于墩身混凝土。沿預(yù)埋鋼板軸線方向焊接螺旋筋,加強受力范圍混凝土的抗壓強度。該結(jié)構(gòu)受力明確,力的傳遞簡單,對桿件與鋼板間的焊縫要求低,安全性好。

牛腿水平桿件的預(yù)埋鋼板,受桿件傳遞水平方向的拉力,豎向的剪力,及很大的彎矩,受力復(fù)雜。該處的力全部由鋼板與桿件間的焊縫傳遞,對焊縫強度和質(zhì)量要求很高。將水平桿件伸入墩身35 cm,桿件下方與墩身混凝土間的縫隙用鋼板塞實,這樣墩身混凝土能夠承受桿件傳遞的部分豎向荷載。為加強焊縫強度等級,采用E50焊條進(jìn)行焊接,焊縫高度10 mm,工鋼全截面焊接,焊縫在拐點處斷開,防止應(yīng)力集中。

2 支架加固

中間牛腿托架的受力小,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫的安全系數(shù)較大,能很好的滿足受力要求。外側(cè)牛腿托架受力很大,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫安全系數(shù)較小,加工又受作業(yè)環(huán)境所限,實際與理論設(shè)計出入較大,為安全起見,需進(jìn)行加固。

牛腿水平桿件傳遞到預(yù)埋鋼板的荷載大且復(fù)雜。牛腿托架與預(yù)埋件的焊接是在墩身澆筑后,高空懸吊焊接的。該焊接難度大,焊縫厚度和質(zhì)量很難達(dá)到設(shè)計要求,焊縫的強度很難滿足受力要求。錨固鋼筋與鋼板在焊接時,易融化錨固筋截面,從而削弱錨固筋的強度,導(dǎo)致錨固系統(tǒng)實際與理論差距較大。

為使預(yù)埋件的錨固強度和水平桿件與預(yù)埋鋼板的焊縫強度能更好的滿足受力要求,可通過減小傳遞至其上的荷載,從而降低其設(shè)計要求。由于托架水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力很大,則可降低該水平拉力。托架安裝后,對托架水平桿件進(jìn)行預(yù)壓,則在0號塊澆筑時,可減小水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力。

外側(cè)牛腿托架受力計算支座A的水平力為773 kN,在托架水平桿件外側(cè)腹板處設(shè)置4根直徑32 mm的精軋螺紋鋼,通長穿過墩身兩側(cè)托架水平桿件的末端。桿件末端焊接堵頭鋼板,精軋螺紋鋼錨固在堵頭板上,對精軋螺紋鋼進(jìn)行單端張拉,每根張拉力為193 kN,通過控制精軋螺紋鋼的伸長量來控制張拉力。張拉需在牛腿托架與預(yù)埋件焊接完畢且牛腿之間焊接剪刀撐及平聯(lián)后方可進(jìn)行。根據(jù)張拉力大小驗算牛腿水平桿件和其與預(yù)埋件間的焊縫抗壓強度均滿足要求。在張拉過程中,嚴(yán)格控制精軋螺紋鋼的伸長量,且觀測工鋼與預(yù)埋件間的焊縫情況。

對兩側(cè)牛腿的水平桿件進(jìn)行張拉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算,相比未張拉的支架結(jié)構(gòu)。支座A的水平方向的支座反力減小很多,其大小趨于0,牛腿水平桿件的組合應(yīng)力也相應(yīng)減小。所以該加固方案很好地對托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固,能很好的增大托架水平桿件的承載力,減小施工對桿件與預(yù)埋件間焊縫及預(yù)埋件的作用力。

3 實施及效果

0號塊施工支架設(shè)計布置圖如圖4所示。

牛腿托架,楔形桁架,預(yù)埋件提前加工完成。對托架各桿件間的焊縫及錨固筋與鋼板間的焊縫全部進(jìn)行了探傷檢測,合格后投入使用。墩身在最后一次澆筑前,精確安裝預(yù)埋件及精軋螺紋鋼管道,并固定牢固。墩身澆筑后,拆除下層模板,安裝牛腿托架,焊接剪刀撐及平聯(lián)。穿插精軋螺紋鋼,進(jìn)行張拉。張拉過程中,對牛腿支架的變形及連接焊縫進(jìn)行觀測,無較大變化。安裝落梁沙筒,貝雷梁,楔形桁架,底模系統(tǒng)及縱向分配梁。

支架安裝完畢后,對支架系統(tǒng)進(jìn)行堆載預(yù)壓。分三級均勻加載,即0~50%~100%~120%的加載總重,每級加載后均靜載3 h后分別測量托架變形繞值量,觀察連接焊縫情況,支架擾度變形均勻,焊縫表面無裂紋發(fā)生。全部加載24 h后卸載,按加載的反順序均勻卸載。

安裝側(cè)模,綁扎鋼筋,安裝內(nèi)模系統(tǒng),預(yù)應(yīng)力管道及端模?;炷翝仓捎脙膳_汽車泵為主,備用一臺地泵;混凝土運輸采用罐車運輸,投入8臺罐車,以確保泵送混凝土的連續(xù)性。在混凝土的澆筑過程中,派專人對牛腿托架的變形及托架與預(yù)埋件間的焊縫進(jìn)行觀測。在施工過程中,托架擾度的變化與堆載預(yù)壓時的變化情況基本相符。施工后,托架與預(yù)埋件間的焊縫表面也無裂紋發(fā)生。

在節(jié)點工期緊張的施工中,由于業(yè)主、監(jiān)理、施工單位密切配合,嚴(yán)明組織,精心安排,633方混凝土僅13 h澆筑完成,為梁體懸臂施工創(chuàng)造了條件,爭取了時間。在0號塊施工中未發(fā)生任何安全、質(zhì)量事故,贏得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1] 喻純誠,陳家坤,李光.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋件設(shè)計[M].北京:中國鐵道出版社,1992.

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[3] 丁陽.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,2004.

[4] 周水姓,何兆益,鄒毅松,等.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社,2001.

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[6] 李曉斌.京滬高鐵濉河特大橋連續(xù)梁0號塊托架法施工[J].山西建筑,2012,(7).

[7] 王明.廣珠城際鐵路80 m連續(xù)梁0號段施工技術(shù)[J].科學(xué)之友,2011,(5).

牛腿托架,水平桿件承受的彎矩,剪力,拉力均很大,結(jié)構(gòu)對桿件的強度,剛度要求高,斜腿桿件主要承受壓力及很小的彎矩。把托架結(jié)構(gòu)設(shè)計成桁架形式,能很好的減小水平桿件的彎曲應(yīng)力及剪應(yīng)力。托架的機構(gòu)形式及受力簡圖如圖3所示。

采用工字鋼作為托架材料。工字鋼抗彎曲能力大,但是抗扭能力小。采用雙拼工字鋼,能夠大大增加工字鋼的橫向截面系數(shù),提高其抗扭轉(zhuǎn)能力。設(shè)計采用雙拼I40b工字鋼,能夠滿足要求。雙拼工鋼間留出5 cm的縫隙,方便工鋼內(nèi)側(cè)與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

斜腿桿件處的預(yù)埋鋼板垂直于桿件設(shè)置,這樣預(yù)埋鋼板只承受壓力,直接傳遞壓力于墩身混凝土。沿預(yù)埋鋼板軸線方向焊接螺旋筋,加強受力范圍混凝土的抗壓強度。該結(jié)構(gòu)受力明確,力的傳遞簡單,對桿件與鋼板間的焊縫要求低,安全性好。

牛腿水平桿件的預(yù)埋鋼板,受桿件傳遞水平方向的拉力,豎向的剪力,及很大的彎矩,受力復(fù)雜。該處的力全部由鋼板與桿件間的焊縫傳遞,對焊縫強度和質(zhì)量要求很高。將水平桿件伸入墩身35 cm,桿件下方與墩身混凝土間的縫隙用鋼板塞實,這樣墩身混凝土能夠承受桿件傳遞的部分豎向荷載。為加強焊縫強度等級,采用E50焊條進(jìn)行焊接,焊縫高度10 mm,工鋼全截面焊接,焊縫在拐點處斷開,防止應(yīng)力集中。

2 支架加固

中間牛腿托架的受力小,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫的安全系數(shù)較大,能很好的滿足受力要求。外側(cè)牛腿托架受力很大,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫安全系數(shù)較小,加工又受作業(yè)環(huán)境所限,實際與理論設(shè)計出入較大,為安全起見,需進(jìn)行加固。

牛腿水平桿件傳遞到預(yù)埋鋼板的荷載大且復(fù)雜。牛腿托架與預(yù)埋件的焊接是在墩身澆筑后,高空懸吊焊接的。該焊接難度大,焊縫厚度和質(zhì)量很難達(dá)到設(shè)計要求,焊縫的強度很難滿足受力要求。錨固鋼筋與鋼板在焊接時,易融化錨固筋截面,從而削弱錨固筋的強度,導(dǎo)致錨固系統(tǒng)實際與理論差距較大。

為使預(yù)埋件的錨固強度和水平桿件與預(yù)埋鋼板的焊縫強度能更好的滿足受力要求,可通過減小傳遞至其上的荷載,從而降低其設(shè)計要求。由于托架水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力很大,則可降低該水平拉力。托架安裝后,對托架水平桿件進(jìn)行預(yù)壓,則在0號塊澆筑時,可減小水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力。

外側(cè)牛腿托架受力計算支座A的水平力為773 kN,在托架水平桿件外側(cè)腹板處設(shè)置4根直徑32 mm的精軋螺紋鋼,通長穿過墩身兩側(cè)托架水平桿件的末端。桿件末端焊接堵頭鋼板,精軋螺紋鋼錨固在堵頭板上,對精軋螺紋鋼進(jìn)行單端張拉,每根張拉力為193 kN,通過控制精軋螺紋鋼的伸長量來控制張拉力。張拉需在牛腿托架與預(yù)埋件焊接完畢且牛腿之間焊接剪刀撐及平聯(lián)后方可進(jìn)行。根據(jù)張拉力大小驗算牛腿水平桿件和其與預(yù)埋件間的焊縫抗壓強度均滿足要求。在張拉過程中,嚴(yán)格控制精軋螺紋鋼的伸長量,且觀測工鋼與預(yù)埋件間的焊縫情況。

對兩側(cè)牛腿的水平桿件進(jìn)行張拉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算,相比未張拉的支架結(jié)構(gòu)。支座A的水平方向的支座反力減小很多,其大小趨于0,牛腿水平桿件的組合應(yīng)力也相應(yīng)減小。所以該加固方案很好地對托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固,能很好的增大托架水平桿件的承載力,減小施工對桿件與預(yù)埋件間焊縫及預(yù)埋件的作用力。

3 實施及效果

0號塊施工支架設(shè)計布置圖如圖4所示。

牛腿托架,楔形桁架,預(yù)埋件提前加工完成。對托架各桿件間的焊縫及錨固筋與鋼板間的焊縫全部進(jìn)行了探傷檢測,合格后投入使用。墩身在最后一次澆筑前,精確安裝預(yù)埋件及精軋螺紋鋼管道,并固定牢固。墩身澆筑后,拆除下層模板,安裝牛腿托架,焊接剪刀撐及平聯(lián)。穿插精軋螺紋鋼,進(jìn)行張拉。張拉過程中,對牛腿支架的變形及連接焊縫進(jìn)行觀測,無較大變化。安裝落梁沙筒,貝雷梁,楔形桁架,底模系統(tǒng)及縱向分配梁。

支架安裝完畢后,對支架系統(tǒng)進(jìn)行堆載預(yù)壓。分三級均勻加載,即0~50%~100%~120%的加載總重,每級加載后均靜載3 h后分別測量托架變形繞值量,觀察連接焊縫情況,支架擾度變形均勻,焊縫表面無裂紋發(fā)生。全部加載24 h后卸載,按加載的反順序均勻卸載。

安裝側(cè)模,綁扎鋼筋,安裝內(nèi)模系統(tǒng),預(yù)應(yīng)力管道及端模?;炷翝仓捎脙膳_汽車泵為主,備用一臺地泵;混凝土運輸采用罐車運輸,投入8臺罐車,以確保泵送混凝土的連續(xù)性。在混凝土的澆筑過程中,派專人對牛腿托架的變形及托架與預(yù)埋件間的焊縫進(jìn)行觀測。在施工過程中,托架擾度的變化與堆載預(yù)壓時的變化情況基本相符。施工后,托架與預(yù)埋件間的焊縫表面也無裂紋發(fā)生。

在節(jié)點工期緊張的施工中,由于業(yè)主、監(jiān)理、施工單位密切配合,嚴(yán)明組織,精心安排,633方混凝土僅13 h澆筑完成,為梁體懸臂施工創(chuàng)造了條件,爭取了時間。在0號塊施工中未發(fā)生任何安全、質(zhì)量事故,贏得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。

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[5] 朱傳娣.大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋0號塊托架法施工技術(shù)[J].混凝土與水泥制品,2009,(4).

[6] 李曉斌.京滬高鐵濉河特大橋連續(xù)梁0號塊托架法施工[J].山西建筑,2012,(7).

[7] 王明.廣珠城際鐵路80 m連續(xù)梁0號段施工技術(shù)[J].科學(xué)之友,2011,(5).

牛腿托架,水平桿件承受的彎矩,剪力,拉力均很大,結(jié)構(gòu)對桿件的強度,剛度要求高,斜腿桿件主要承受壓力及很小的彎矩。把托架結(jié)構(gòu)設(shè)計成桁架形式,能很好的減小水平桿件的彎曲應(yīng)力及剪應(yīng)力。托架的機構(gòu)形式及受力簡圖如圖3所示。

采用工字鋼作為托架材料。工字鋼抗彎曲能力大,但是抗扭能力小。采用雙拼工字鋼,能夠大大增加工字鋼的橫向截面系數(shù),提高其抗扭轉(zhuǎn)能力。設(shè)計采用雙拼I40b工字鋼,能夠滿足要求。雙拼工鋼間留出5 cm的縫隙,方便工鋼內(nèi)側(cè)與預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

斜腿桿件處的預(yù)埋鋼板垂直于桿件設(shè)置,這樣預(yù)埋鋼板只承受壓力,直接傳遞壓力于墩身混凝土。沿預(yù)埋鋼板軸線方向焊接螺旋筋,加強受力范圍混凝土的抗壓強度。該結(jié)構(gòu)受力明確,力的傳遞簡單,對桿件與鋼板間的焊縫要求低,安全性好。

牛腿水平桿件的預(yù)埋鋼板,受桿件傳遞水平方向的拉力,豎向的剪力,及很大的彎矩,受力復(fù)雜。該處的力全部由鋼板與桿件間的焊縫傳遞,對焊縫強度和質(zhì)量要求很高。將水平桿件伸入墩身35 cm,桿件下方與墩身混凝土間的縫隙用鋼板塞實,這樣墩身混凝土能夠承受桿件傳遞的部分豎向荷載。為加強焊縫強度等級,采用E50焊條進(jìn)行焊接,焊縫高度10 mm,工鋼全截面焊接,焊縫在拐點處斷開,防止應(yīng)力集中。

2 支架加固

中間牛腿托架的受力小,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫的安全系數(shù)較大,能很好的滿足受力要求。外側(cè)牛腿托架受力很大,其預(yù)埋錨固系統(tǒng)及相關(guān)焊縫安全系數(shù)較小,加工又受作業(yè)環(huán)境所限,實際與理論設(shè)計出入較大,為安全起見,需進(jìn)行加固。

牛腿水平桿件傳遞到預(yù)埋鋼板的荷載大且復(fù)雜。牛腿托架與預(yù)埋件的焊接是在墩身澆筑后,高空懸吊焊接的。該焊接難度大,焊縫厚度和質(zhì)量很難達(dá)到設(shè)計要求,焊縫的強度很難滿足受力要求。錨固鋼筋與鋼板在焊接時,易融化錨固筋截面,從而削弱錨固筋的強度,導(dǎo)致錨固系統(tǒng)實際與理論差距較大。

為使預(yù)埋件的錨固強度和水平桿件與預(yù)埋鋼板的焊縫強度能更好的滿足受力要求,可通過減小傳遞至其上的荷載,從而降低其設(shè)計要求。由于托架水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力很大,則可降低該水平拉力。托架安裝后,對托架水平桿件進(jìn)行預(yù)壓,則在0號塊澆筑時,可減小水平桿件傳遞至預(yù)埋件的水平拉力。

外側(cè)牛腿托架受力計算支座A的水平力為773 kN,在托架水平桿件外側(cè)腹板處設(shè)置4根直徑32 mm的精軋螺紋鋼,通長穿過墩身兩側(cè)托架水平桿件的末端。桿件末端焊接堵頭鋼板,精軋螺紋鋼錨固在堵頭板上,對精軋螺紋鋼進(jìn)行單端張拉,每根張拉力為193 kN,通過控制精軋螺紋鋼的伸長量來控制張拉力。張拉需在牛腿托架與預(yù)埋件焊接完畢且牛腿之間焊接剪刀撐及平聯(lián)后方可進(jìn)行。根據(jù)張拉力大小驗算牛腿水平桿件和其與預(yù)埋件間的焊縫抗壓強度均滿足要求。在張拉過程中,嚴(yán)格控制精軋螺紋鋼的伸長量,且觀測工鋼與預(yù)埋件間的焊縫情況。

對兩側(cè)牛腿的水平桿件進(jìn)行張拉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算,相比未張拉的支架結(jié)構(gòu)。支座A的水平方向的支座反力減小很多,其大小趨于0,牛腿水平桿件的組合應(yīng)力也相應(yīng)減小。所以該加固方案很好地對托架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了加固,能很好的增大托架水平桿件的承載力,減小施工對桿件與預(yù)埋件間焊縫及預(yù)埋件的作用力。

3 實施及效果

0號塊施工支架設(shè)計布置圖如圖4所示。

牛腿托架,楔形桁架,預(yù)埋件提前加工完成。對托架各桿件間的焊縫及錨固筋與鋼板間的焊縫全部進(jìn)行了探傷檢測,合格后投入使用。墩身在最后一次澆筑前,精確安裝預(yù)埋件及精軋螺紋鋼管道,并固定牢固。墩身澆筑后,拆除下層模板,安裝牛腿托架,焊接剪刀撐及平聯(lián)。穿插精軋螺紋鋼,進(jìn)行張拉。張拉過程中,對牛腿支架的變形及連接焊縫進(jìn)行觀測,無較大變化。安裝落梁沙筒,貝雷梁,楔形桁架,底模系統(tǒng)及縱向分配梁。

支架安裝完畢后,對支架系統(tǒng)進(jìn)行堆載預(yù)壓。分三級均勻加載,即0~50%~100%~120%的加載總重,每級加載后均靜載3 h后分別測量托架變形繞值量,觀察連接焊縫情況,支架擾度變形均勻,焊縫表面無裂紋發(fā)生。全部加載24 h后卸載,按加載的反順序均勻卸載。

安裝側(cè)模,綁扎鋼筋,安裝內(nèi)模系統(tǒng),預(yù)應(yīng)力管道及端模。混凝土澆筑采用兩臺汽車泵為主,備用一臺地泵;混凝土運輸采用罐車運輸,投入8臺罐車,以確保泵送混凝土的連續(xù)性。在混凝土的澆筑過程中,派專人對牛腿托架的變形及托架與預(yù)埋件間的焊縫進(jìn)行觀測。在施工過程中,托架擾度的變化與堆載預(yù)壓時的變化情況基本相符。施工后,托架與預(yù)埋件間的焊縫表面也無裂紋發(fā)生。

在節(jié)點工期緊張的施工中,由于業(yè)主、監(jiān)理、施工單位密切配合,嚴(yán)明組織,精心安排,633方混凝土僅13 h澆筑完成,為梁體懸臂施工創(chuàng)造了條件,爭取了時間。在0號塊施工中未發(fā)生任何安全、質(zhì)量事故,贏得了較好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。

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