公路桥梁现浇盖梁支架施工技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2023-01-13作者简介：李永娈（1987），女，河北深县人，研究方向为公路桥梁工程。公路桥梁现浇盖梁支架施工技术李永娈（河北高速公路集团有限公司张涿分公司，河北 保定 071000）摘要：为了提高公路桥梁现浇盖梁支架施工质量，结合工程实例，首先，总结了盖梁支架体系构成；然后，对该公路桥梁现浇盖梁支架进行了模拟计算；最后，从门架墩底模安装、钢筋加工、钢绞线安装、支座垫石钢筋网片预埋、模板安装、混凝土振捣、收光及抹面、支架检测、模板拆除及养生、支架预压等方面分析了公路桥梁现浇盖梁支架施工技术。结果表明：此施工技术有效确保了该公路桥梁现浇盖梁支架的施工质量，支架使用时稳定可靠。关键词：公路桥梁；盖梁支架；支撑体系；施工技术中图分类号：U445.4文献标识码：B0 引言现浇盖梁施工是桥梁施工中的关键，也是决定桥梁整体质量的重要因素。随着桥梁设计与施工技术的不断进步，盖梁施工技术在工程建设中发挥了越来越重要的作用。由于新建公路常与既有道路交叉，有些地方不利于满堂支架的搭设，可采用钢抱箍、钢管柱和贝雷片组合式支架作为盖梁施工支承平台用支架。因此，结合工程实例，对公路桥梁现浇盖梁中的钢抱箍、钢管柱和贝雷片组合式支架施工技术进行分析具有重要的意义。1 工程概况某公路桥梁主桥为三跨连续刚构，中跨12 m、边跨15 m，其中顶板宽12 m（含预应力混凝土空心板梁间的过渡段），腹板宽 4 m，顶板厚 60 cm，底板厚 35cm。盖梁采用240 m预应力混凝土空心板梁，中跨合龙段及边跨为540 m预应力混凝土空心板梁。该桥梁主桥跨越既有省道，盖梁施工支承平台采用钢抱箍、钢管柱和贝雷片组合式支架。2 盖梁支架体系受施工场地限制，盖梁施工支承平台采用钢抱箍、钢管柱和贝雷片组合式支架，传力途径为：盖梁底模横向分配梁纵向贝雷主梁砂箱柱体钢抱箍双拼工36a钢管柱C30钢筋混凝土基础地基。2.1 钢筋混凝土基础墩柱施工完成后将场地清表、平整压实，压实度为 90%以上。处理后的基底承载力特征值不小于200 kPa，基底承载力不满足要求时，需用片碎石予以换填压实或浇筑C20混凝土，视周边情况设置环形排水沟。C30钢筋混凝土基础长度根据现场实际情况而定，宽约1 m，高约0.5 m，内配f161520 cm钢筋，顶部预埋1 cm钢板或M20锚固螺栓，与路面混凝土接触部位需用塑料薄膜或中粗砂隔离，配套设置防撞墩。与桩身连接时应按要求设置锚固主钢筋和箍筋。2.2 钢管柱采用壁厚6 mm的f630螺旋钢管，高度根据测量放样数据确定，下部利用法兰盘螺栓孔与基础牢固固定，周边用砂浆抹平；也可将钢管与预埋件焊接，周边设置三角肋板。2.3 工字钢横梁在相邻钢管柱顶部开口搁置双拼36a工字钢，工字钢之间采用间断点焊，钢管柱顶开口处用型钢或钢板予以补强，防止其扭曲变形。2.4 柱体双抱箍以两块板厚为12 mm的半圆弧形钢板为主要材料组成柱体双抱箍，用M24/M30高强螺栓连接，抱箍与墩柱产生的摩擦力对维持整体结构的稳定性有重要作用。为增加抱箍与墩柱的摩擦力，在两者间设 13层土工布。为确保施工安全，另在上抱箍下再增设一个同样的抱箍，可有效防止上抱箍下滑，杜绝安全隐患。2.5 砂箱砂箱支撑主梁，此方式便于对盖梁横坡进行调节，也可提高拆模效率。顶、底盒采用满足要求的钢管制作，高度依据现场情况确定；上下封板采用满足要求的钢板，可点焊在双拼工字钢上。砂箱内放置干净的中粗砂。2.6 贝雷梁及分配梁在每侧砂箱顶部设置双拼或三拼贝雷梁作为纵梁，紧贴墩柱布设贝雷梁，顶部用工字钢作为横向分配梁，119总653期2023年第23期（8月 中）再于上方铺设定型钢模板，作为盖梁底模。根据长度要求对贝雷梁做接长处理，接长部分与既有部分用带保险的销轴连接。两组贝雷梁之间横向采用型钢自制花窗或拉杆连接，间距为3 m。2.7 施工爬梯及防护栏杆与工作平台施工爬梯采用厂家定型产品，搭设时根据实际情况可采用单爬梯，但需采取防倾覆措施。采用厂家特制加工的定型钢结构全封闭平台，吊车分块吊装后拼接。在横梁悬出端搭装成整体，局部采用钢管予以补强。护栏高度不得低于 1.2 m，四周用钢制网片封闭。行车道上方需设置防护棚，采用在贝雷梁底部外伸f48钢管（铁线与贝雷梁捆扎牢固）上部满铺竹胶板封闭，钢管悬臂部分与贝雷梁顶部工字钢用钢丝绳连接，同时设置尼龙兜网，上部操作平台用型钢或木板满铺，周边用竹胶板封闭。3 盖梁支架模拟计算3.1 计算参数盖梁支架的模拟计算采用Midas/Civil软件。盖梁支架采用Q235钢材和Q345钢材，各自的容许应力值分别为：Q235钢为210 MPa；Q345钢为310 MPa。按极限状态法计算，设定“1.2恒载+1.4活载”的荷载组合形式，各部分的荷载取值如下：混凝土容重为26 kN/m3；模板荷载为2 kN/m2；施工荷载为4 kN/m2；混凝土倾倒荷载为 2 kN/m2；振捣的振动荷载为2 kN/m2。3.2 计算模型盖梁施工支架模型如图1所示。支架最大变形经软件计算为1.07 cm，满足规范要求的0.35 cm，表明支架变形满足要求。另外，考虑最不利工况，确定某桥墩盖梁施工支架各构件的最大组合应力，如表1所示。由表1可知，构件最大组合应力均满足要求。表1 构件最大组合应力边钢管桩中钢管桩垫梁78.592.8168.8210210210是是是部件名称计算应力/MPa材料强度/MPa是否满足贝雷弦杆花窗分配梁调节桁架202.5194.5155.2200.6310310210210是是是是表1（续）部件名称计算应力/MPa材料强度/MPa是否满足4 盖梁支架施工要点4.1 门架墩底模安装墩柱柱顶凿毛至露出骨料颗粒，用水冲洗干净，减少杂物的附着量，增加表面的摩擦力，促进新旧两部分混凝土的稳定结合。测量人员测量墩柱轴线，确认无误后设置标记，作为底模铺设时的参照基准。模板选用定型钢模板，从横坡变换的位置开始铺设，向两端延伸，相邻模板间存在的接缝用双面胶粘固，堵塞板间缝隙，避免混凝土浇筑时漏浆。底模铺设后安排调平，可利用调节楔形块上的螺栓精准控制，检查模板与下层工字钢的贴合状态，要求两者紧密贴合，否则混凝土浇筑期间可能有塑性变形，构件有沉降的可能。4.2 钢筋加工及钢绞线安装门架墩盖梁骨架钢筋偏长，若直接在厂内加工成型再运至现场，存在钢筋防护难度大、运输困难等问题，同时运输道路曲折蜿蜒，甚至无法完成运输。因此，将单片钢筋加工成半成品，运至现场后绑扎、焊接，得到满足质量要求的钢筋。半成品到场后，置于方木上方，按2 m的间距依次布设方木，起到防止钢筋变形的作用。钢绞线采用的是抗拉强度标准值为1 860 MPa的高强度低松弛钢绞线。固定端采用夹片式锚具，张拉端采用低回缩夹片式锚具。根据设计尺寸精准下料，对钢绞线编号、穿束，穿束时以缠绕胶带的方法加强防护，避免钢绞线刮伤管道。4.3 支座垫石钢筋网片预埋盖梁骨架及模板均吊装到位后，测放墩顶中心点、中心轴线方向前后控制点。现场技术人员检查各支座垫石中心位置，将f10 mm垫石钢筋网片预埋到位。4.4 模板安装模板选用厂家定型钢模板，尺寸标准，便于安装。单块模板采用竹胶板，安装后用f16钢筋作对拉杆，用于维持模板的稳定性。每排设3根对拉杆，分上、下两处进行设置。项目部在模板安装后按三级质检体系检查，确认无误后交由监理工程师检查，针对模板位置不准确、稳定性不足等问题及时处理，直至完全通过检查为止。图1 盖梁施工支架模型120交通世界TRANSPOWORLD4.5 混凝土振捣混凝土浇筑前，用水将模板上附着的杂物清理干净，产生的污水经由横坡底部的小孔流出。混凝土浇筑应连续进行，施工人员控制浇筑速度和浇筑量。振捣采用插入式振动器，移动距离不大于设备作用半径的1.5倍，插入下层的深度为50100 mm，该层与下层局部联合振捣后，可提升层间结合稳定性；振捣器与侧模的距离控制在50100 mm，避免由于直接接触而导致模板偏位，且振捣设备不可与钢筋及各类预埋件发生碰撞；振捣遵循“快插慢拔”的原则，边振动边徐徐将振动棒拔出，振捣后的混凝土应有密实性。各点的振捣时间根据振捣面的状态而定，待混凝土无下沉、无气泡、表面泛浆且具有平整性时，方可结束该点的振捣。由于材料、机械或其他原因而中断时，快速处理异常状况，尽快恢复浇筑，间断时间须短于前层混凝土的初凝时间。4.6 收光及抹面混凝土浇筑后，修整裸露面并抹平，定浆后安排第二遍处理。经过多次精细化的施工后，提高混凝土的表观质量。对支座垫石接触部位凿毛，其他部位无需进行此操作。4.7 支架检测于最大跨径跨中模板两侧设监控点，用于监测模板的变形量。监控点分上、中、下三处有序设置，每处各设1个监控点；检查支架、对拉杆的布设情况，要求位置准确且稳定。混凝土浇捣过程中，部分支架、模板等材料可能由于浇捣的扰动而偏位、变形，遇此类情况时需立即进行处理。4.8 模板拆除及养生混凝土强度达到2.5 MPa后，拆除盖梁模板。拆模时注重防护，避免表面破损或掉角现象。夏季和冬季的环境温度不同，对应混凝土拆模时间也存在差异。以盖梁侧模和端模的拆除为例，夏季的拆模时间控制在810 h，冬季1214 h，底模在张拉和压浆结束24 h后拆除。为使模板顺畅脱离混凝土，用锤轻轻敲击，松动后再用吊车拆卸。混凝土浇筑后安排养生，考虑到工程跨越既有省道的特殊性，养生作业不可对省道上的车辆通行秩序造成影响。气温偏高时，利用无纺土工布养生。于山坡坡顶位置放置水桶，桶底预留约1 cm的孔洞，使桶内的水顺着横坡流动至盖梁外侧，使混凝土保持湿润状态，在满足养生用水需求的同时减少对车辆通行的影响。4.9 支架预压支架预压的主要目的是消除支架的非弹性变形，检验支架的地基承载力及安全性能，测量支架变形对盖梁立模标高的影响，根据分析结果合理设定盖梁立模的预抬值。预压加载物采用预制混凝土块，从中间开始加载，向两侧逐步推进，全程遵循对称加载的原则。支架预压的方案如下。4.9.1 确定预压方法预压前，全面检查支架的搭建情况，若无误需将底模安装到位；做好预压加载量的计算及加载物的准备等前期工作；分阶段有序预压，测量标高，判断支架在预压后的沉降量，根据实测数据判断预压加载效果。4.9.2 选择预压荷载取混凝土自重荷载的1.2倍作为支架预压荷载，根据预压加载量和加载所用混凝土块的自重控制加载物的数量。4.9.3 预压操作纵向每隔1/4跨径设一处监测断面，各断面的监测点数量不少于3个，测量原始状态下的底模标高，记为H1；用吊车将准备好的预制混凝土块吊装至盖梁底模上，放置时需缓慢，避免磕碰受损；按照60%、80%、100%的加载量依次加载，在每级加载完成12 h后测量标高，结果显示沉降量平均值在2 mm以内时，达到要求，可继续加载，以此类推；在底模加载稳定后，测量控制点标高，记为H2；预压荷载卸载后，测量底模标高，记为H3；经过逐级预压加载后，检查支架及焊缝，判断是否存在变形、受损的异常状况，发现质量缺陷后尽快处理。4.9.4 预压数据观测在盖梁各监测断面的底板中心和两侧设观测点，用于各阶段的观测。尚未加载时观测一次，将测量数据作为起始观测值；每结束一级加载后，安排一次观测；预压加载完全结束后，每日观测23次，根据测量数据判断沉降量，若监测点最初24 h的沉降量平均值在1 mm以内，或各点最初72 h内的该值在5 mm以内，表明经过预压加载后的支架达到稳定状态。5 结束语综上所述，根据工程施工条件制定盖梁支架的施工方案，按照计划有序搭设支架、堆载预压，各项工程活动有序落实到位。钢管及贝雷梁可重复利用，提高施工效率的同时降低成本。双钢抱箍、钢管柱和贝雷片组合式支架的结构组成合理，使用时稳定可靠，较好地解决了盖梁施工难题，具有施工安全、质量好、效率高等优势，可在类似项目中推广和应用。参考文献：1 尹彬.跨城市主干道预应力盖梁支架安拆安全技术研究J.工程建设与设计，2022（2）：136-138.（下转第124页）121总653期2023年第23期（8月 中）通过上述位移、应力及弯矩仿真分析结果可知，整体升温、降温将导致桥梁结构内部出现较大变形。选用不同合龙温度分别模拟计算连续刚构桥的合龙施工过程，温度荷载在主梁内产生的应力也存在一定差异，且整体升温、降温值越大，主梁结构内力越大，该连续刚构桥结构最不利受力截面为桩底。根据表4、表5可知，随着合龙温度升高，除中跨根部及中跨跨中的弯矩变化幅度较小外，其他各控制截面在正常使用极限状态下对应的弯矩均有所提升，其中桩底截面变化幅度最大；不同合龙温度对于结构桩底控制截面内力水平的影响程度存在差异，且随着合龙温度升高，桩底控制截面内力越大，截面所对应的拉、压应力也得到提升，致使结构应力状态更为不利；应选择在环境温度较低时进行连续刚构桥合龙作业；桥梁结构各控制截面对应的最不利应力组合主要受温降荷载的影响，且温度升高产生的荷载对墩桩控制截面最不利应力组合的影响有限，当温度降低产生的荷载较大时，会导致桥梁墩桩控制截面内力产生突变。5 结论综上所述，本文以某桥梁工程为例展开分析，借助Midas Civil有限元分析软件，对高寒地区桥梁合龙施工控制过程中合龙温度与结构应力变化情况进行了分析，得出以下结论。1）整体升温、降温将导致桥梁主梁内产生较大变形，且升温、降温幅度越大，主梁内温度荷载引起的内力越大，对应变形、弯矩越大。2）桥跨结构各控制截面最不利应力组合主要受温降荷载的控制。3）不同的合龙温度，桥梁桩底截面对应内力有所不同；当合龙温度降低时，桥梁桩底截面的内力越大，截面拉、压应力也越大，桥梁结构应力状态越不利。4）受高原寒冷气候影响，该桥梁合龙工序应安排在低温环境下进行。参考文献：1 吕金焕.高墩大跨连续刚构桥悬臂挂篮施工技术J.工程机械与维修，2022（5）：105-107.2 杨振延.大跨高低墩连续刚构桥边跨现浇段施工技术的优化J.四川水泥，2022（9）：195-197.3 刘超，彭立强，王冲.高寒地区大跨连续刚构桥温度效应研究J.现代交通技术，2015，12（4）：35-37.位置工况一工况二工况三工况四边跨根部1 290.7671 290.7672 620.3883 950.010中跨根部8 169.5428 169.5429 221.11010 272.678中跨跨中10 202.23510 202.23510 255.93710 309.640边墩上端30.02630.02620.43310.839中墩上端-288.885-288.885-251.233-213.581边墩下端-310.131-310.131-261.403-212.676中墩下端51.27251.27230.6039.935表4 正常使用极限状态下主梁升温对应的最不利弯矩组合单位：kNm位置工况一工况二工况三工况四边跨根部10 598.12011 927.74213 257.36414 586.985中跨根部15 530.52016 582.08817 633.65618 685.225中跨跨中10 578.15210 631.85510 685.55710 739.260边墩上端-37.126-46.719-56.312-65.905中墩上端-25.31912.33349.98587.637边墩下端30.96279.690128.418177.145中墩下端-93.408-114.076-134.745-155.413表5 正常使用极限状态下主梁降温对应的最不利弯矩组合单位：kNm（上接第121页）2 李冕，廖林冲.伶仃洋大桥东泄洪区非通航孔桥盖梁支架方案优化J.公路，2021，66（11）：138-143.3 黎洪安，谢涛，鞠晓鹏，等.矩形高墩大悬挑现浇盖梁支架的设计与施工J.建设科技，2021（12）：70-73.4 房毅，廖浪.大跨度预应力现浇盖梁支架设计及应用J.广东土木与建筑，2020，27（4）：21-24.5 付小林，吴良明.利用桥墩自身墩柱结构受力的一种盖梁支架施工方法J.中外建筑，2019（6）：264-266.6 朱忠民，卢治国，姚吉友，等.高墩刚构桥边跨挂篮配合盖梁支架施工法及施工阶段受力分析J.公路工程，2017，42（4）：191-193，203.7 肖雁征，吴琦.圆形独柱高墩盖梁双抱箍三角托架设计与施工J.交通世界，2022（35）：127-131.8 王宁，赵建康，杨俊涛，等.交叉施工条件下的大跨悬臂盖梁模架结构形式研究J.内蒙古科技与经济，2022（12）：111-113，116.9 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