大跨径变截面连续箱梁施工技术应用研究——以319国道泰和大桥危桥改造工程项目为例.pdf

总657期2023年第27期（9月 下）1 工程概况本文选取的工程案例为319国道泰和大桥危桥改造工程项目，采用左幅变高连续箱梁的专项施工方案。该项目涉及连续箱梁技术的部分，地形平坦空旷，路线全长约 1.906 km，其中新泰和大桥桥梁全长 911 m。待新桥建成后拆除老桥，并在老桥位置新建另一座桥梁，桥型采用主跨为 45+473+45 m 变截面连续箱梁，两侧引桥采用40 m装配式箱梁。该项目箱梁结构按双幅设置，单幅采用单箱单室，顶板宽 12 m，底板宽6.5 m。由于该项目建设现场属于亚热带季风气候覆盖区域，雨量充沛的特点会对现场地质环境条件造成影响，需要重点考虑具体的施工内容和施工方式选择。2 大跨径变截面连续箱梁施工技术在实际工程中的应用分析基于施工栈桥、施工用电、混凝土供应系统等方面的规划和布置，采取悬挂梁施工技术。为满足桥梁工程施工建设对桥梁结构承载力以及稳定性等方面的要求，需要做好相应施工内容的参数计算，并将其作为实际施工的主要依据。本文主要从挂篮悬挂施工以及现浇段施工中的支架试压入手，着重分析以上两个部分施工中涉及的施工参数计算情况。2.1 托架与精轧螺纹钢施工在托架施工环节，在桥墩两侧各对称设置3组托架的方式，并在现浇墩帽时预埋钢板和预留孔道，将混凝土浇筑的时间控制在7 d以内，然后进行托架预压。将托架预压材料用单个重1.5 t的混凝土预制方块均匀布置在两侧悬臂部分，对称逐级加载，根据预压数据的变化确定底板标高大小。然后以分层对称浇筑的方式进行0号块的两层混凝土浇筑。在精轧螺纹钢施工中，主要通过下料制作、定位、混凝土浇筑、张拉、压浆、封锚等步骤，在将预应力布置在箱梁腹板内之后，精轧螺纹钢长度会随着箱梁腹板高度发生变化。在此基础上，根据事先安装好的精轧螺纹钢及其配件，在架立筋固定牢固之后安装槽口模板。在混凝土浇筑部分，随时注意检查是否存在异常情况，并注重对于波纹管状态的及时查看和整修。在张拉环节，需要在做好清洁工作之后，标记好锚垫板位置伸长量的变化情况，然后量取钢筋头与垫板上标记点的距离，并将其作为对锚垫板伸长量进行计算的初始对比值，记录张拉过程中伸长量的变化情况，最后计算出实际伸长量，将得到的结果与理论情况下的计算值进行比较。伸长量的差值应控制在6%的范围之内，对于超过这一标准的情况，需要及时寻找原因并处理，然后再次进行张拉，直至符合规定的标准，然后再进行压浆和封锚的操作。2.2 挂篮悬臂浇筑施工在完成0号块的混凝土浇筑施工以及张拉预应力筋后，需要以逐孔对称的方式悬浇施工箱梁。对于挂篮悬臂的浇筑施工，需要结合工程现场的实际情况进行设置。本工程中应用的挂篮为菱形架式挂篮，由2片菱收稿日期：2023-02-07作者简介：刘智明（1987），男，江西吉安人，工程师，研究方向为公路与桥梁工程。大跨径变截面连续箱梁施工技术应用研究以319国道泰和大桥危桥改造工程项目为例刘智明1，黄春明2（1.吉安市公路建设和养护中心泰和分中心，江西 吉安 343700；2.泰和县交通运输事业发展中心，江西 吉安 343700）摘要：结合319国道泰和大桥危桥改造工程案例，在明确应用大跨径变截面连续箱梁施工技术的前提下，对该技术在桥梁工程中建设的实际情况进行了研究和分析，内容包括托架与精轧螺纹钢施工、挂篮悬臂浇筑施工、挂篮悬臂浇筑相关数值的计算、挂篮悬臂拼装与预压施工、边跨现浇段施工、支架验算、现浇段施工，为大跨径变截面连续箱梁的施工建设提供参考。关键词：桥梁施工；大跨径；连续箱梁施工中图分类号：U445.6文献标识码：B146交通世界TRANSPOWORLD形主构架及连接部位的主承重系统、底篮及悬吊系统、后锚及行走系统、模板系统四部分组成。2.2.1 挂篮悬臂浇筑相关数值的计算施工中需要对挂篮设计的相关参数进行计算，首先明确混凝土理论重量为112.8 t，挂篮全部重量G=50t，施工人员及材料等重量为0.25 t/m2，插入式振捣器对模板的荷载为0.20 t/m2，胀模系数为1.05，浇筑混凝土的冲击系数为1.20，浇筑混凝土的不平衡系数为1.10，挂篮空载行走的冲击系数为1.30等具体的数值。对实际施工中的荷载组合进行计算。该工程中共确定了三种荷载组合情况，即：1）混凝土重量+动力附加荷载+挂篮自重+人群和施工机具重量P1=112.81.21.1+123.50.2+50+123.50.25=241.3t=2413 kN2）混凝土重量+挂篮自重+人群和施工机具重量P2=112.81.21.1+50+123.50.25=209.4 t=2094 kN3）挂篮自重+冲击附加荷载+风载P3=50(1.3)9.8+10=647 kN其中，荷载组合1用于主承重系统强度和稳定性的计算，荷载组合2用于刚度计算，荷载组合3用于挂篮行走稳定性的计算。在此基础上，以挂篮菱形主构架受力分析及截面尺寸计算为例，分析连续箱梁施工技术应用中的挂篮参数计算情况，根据底锚点和荷载组合1建立力学平衡方程，如图1所示。图1 菱形架计算简图在建立力学平衡方程的情况下，可以得到方程公式为：(112.81.21.1)5.2/2+(123.50.2)5.2/2+505.2/2+(123.50.25)5.2/2=P0反15.2在将该方程简化后可以得到 P0反1=108.9 t，即 P0=P0反1。挂篮由2片菱形架组成，可以得到P=P0/2=54.45t，进而计算得到横梁重量为二者相加，即P=54.45+4=58.5t=585 kN。而如果以支点为主建立力学平衡方程，根据R14.3=P5.2 和 R1=(58.55.2)/4.3 可以得到后锚点反力为 R1=70.7 t=707 kN。以同样的原理，在以后锚点为主建立力学平衡方程时，得到的前支点反力R2=129.2 t=1292 kN。以计算挂篮菱形架各杆件内力为主要目标，在明确该工程挂篮菱形架中支点、后锚点的应力大小之后，可以对图一中挂篮菱形架各杆件的内力大小进行计算。例如，图一中G1的应力大小可以通过公式P/sin33.944 得 到，代 入 数 值 计 算 后，可 得 P/sin33.944 =58.5/sin33.944=104.8t9800=1027040 N。然后就可以根据许用应力法来对 G1杆截面进行选择。采用 2根 32b材料，截面积 A=43102=8620 mm2，则=N/A=1027040/8620=119.1 MPa小于=170 MPa，故可选用。2.2.2 挂篮悬臂拼装与预压施工确定挂篮施工的具体参数后，进行挂篮零部件的制作，然后进行挂篮的拼装和预压。施工前，需要做好挂篮零部件验收以及挂篮试拼装，挂篮拼装主要包括主桁结构拼装、底平台拼装、模板系统拼装三个部分。主桁结构拼装首先需要进行测量放样并找平轨道底面。安装轨道锚固筋时，将锚梁与竖向预应力筋连接后，需要对每根锚筋施以350400 kN的锚固力。吊车安装时需要进行临时固定，并在分配梁、千斤顶、后锚杆等节点与分配梁连接。底平台拼装时，根据施工完成的0号块托架，在确保能够配合倒链调整前、后托梁及底篮纵梁相对位置的基础上，将纵梁与前后托梁焊接成一体。采用吊杆将前托梁与前横梁连接后，用倒链前移底篮后托梁至托架预留孔位置，将托梁与通过底板预留孔的后吊杆连接并进行锚固处理，然后进行底平台前端工作平台和后端操作平台的安装。模板系统拼装时，首先需要进行侧模的拼装，在将侧模滑道安装于侧模架上并临时固结之后，用塔吊整体将侧模吊到指定位置并用倒链对侧模位置调整，安装侧向工作平台，以整体吊装的方式进行内模的拼装，在内滑梁上焊接内顶模桁片，铺装组合模板，调整拱肋尺寸。挂篮预压环节，应用预制混凝土预压块的方法，将预压块放在底模上，试验荷载为混凝土块自重，以逐级递增加载、逐级测量的方式进行试验。根据观测点位置的不同，对桥墩挂篮预压过程中的沉降情况进行观测和记录，确保挂篮预压沉降符合实际的要求。对挂篮预压沉降情况进行观测并记录，如表1所示。2.3 边跨现浇段施工大跨径变截面连续箱梁施工中，现浇段的钢管支架部分需要进行支架验算。2.3.1 支架验算本工程主要采用单排 3 根529 钢管桩进行施工，在验算前暂定钢管桩长度为29 m，以摩擦桩的形式进行设计。钢管桩上的横向承重次梁以 2根 12 m的 I40a工字钢为主，支架顶面横向设置 I20b 工字钢作横梁，147总657期2023年第27期（9月 下）塔吊采用 QTZ5013 型，塔吊工作平台基础采用 4 根529钢管桩。钢管柱整体稳定性的验算，最大流速按 2 m/s计，钢管桩顶离水面高度约为18 m，水深8 m，管桩入岩深度12 m不等，在无覆盖层地段设6根桩，重点需要进行水流压力、钢管桩最大弯矩及轴力、钢管的稳定系数以及稳定性的验算。例如，对于水流压力的计算，主要以当前国家规定的对于公路桥梁工程的施工标准为依据，依据如下公式来进行计算：P=KA(rv2/2g)（1）式（1）中：r为水的容重，取10 kN/m3；v为设计流速，取2 m/s；A为桥墩阻水面积，带入本工程相关数值后，取4.73 m2；g为重力加速度，9.8 m/s2；K为桥墩系数，取0.8。将相应数值代入该公式后，可以得到水流压力P=KA(rv2/2g)=0.84.73(102.02)/(29.8)=19.04 kN。考虑到桥梁流水压力作用点需要达到水位线下1/3水深处的位置，在流水压力荷载呈现倒三角形的情况下，可以计算得到流水面处水流压力线荷载 q=19.04/4.475=4.25kg/cm2。支架验算结果表明，钢管桩的桥梁整体稳定性符合要求。2.3.2 现浇段施工支架的试压施工是现浇段施工中的重点内容，以试压支架的方式来消除钢管支架模板各部位之间的非弹性变形，避免在浇筑混凝土后出现支架系统仍继续发生沉降的情况。在外侧模安装就位并检测合格后，以计算得到的支架相关的数据为实际的试压参考。预压前，在支架以上底模上用油漆标记 21 个点，横向布设在两腹板底及底板中线上，纵向布设在支架三根钢管柱顶及跨中。根据支架的结构受力特点，将预制块吊运到箱梁底板上，堆码整齐，按预压重量为钢筋混凝土重量的1.2倍计算，在136块预制块都满足预压重量后，测量测点的标高，之后每3 h测量一次标高，直至沉降量小于1 m/d时开始卸载。然后分两次进行现浇段的浇筑，内外模主要采用钢模进行施工。3 结束语本文结合实例，对大跨径变截面连续箱梁施工技术在桥梁工程中的应用进行分析。分析表明，应根据实际施工现场情况判断连续箱梁的应用形式，做好相应的预制和准备工作，进行桥梁承载力等参数的计算和验算，保证桥梁施工质量。参考文献：1 李海.大跨径变截面连续箱梁施工技术与研究J.北方交通，2015（7）：53-55.2 张宏志.高速铁路大跨径预应力混凝土桥梁工程与技术创新J.工程建设与设计，2020（17）：77-78，81.3 刘会清.分离立交跨径型式的选择及安全性分析J.山西交通科技，2017（4）：63-65，79.4 赵波.大跨径变截面连续箱梁施工技术及质量控制J.中国高新科技，2021（16）：128-129.表1 11#墩挂篮预压沉降观测记录位置点1（右）2（中）3（左）4（右）5（中）6（左）预压前观测日期观测时间温度观测高程/m73.80773.82373.84173.79473.80673.8312018/1/712:456 小雨累积沉降/m加载30%观测日期观测时间温度观测高程/m73.80373.81573.83873.78473.79673.8232018/1/89:204 小雨累积沉降/m0.0040.0080.0030.0100.0100.008加载50%观测日期观测时间温度观测高程/m73.79373.80773.82773.77773.78473.8142018/1/812:205 阴累积沉降/m0.0140.0160.0140.0170.0220.017148