双悬臂盖梁

双悬臂盖梁（共6篇）

双悬臂盖梁 篇1

引言

K147+300丹江特大桥是西(安)合(肥)西部大通道陕西境商州至陕豫界高速公路丹界段第DJN1标段的主体工程，该桥处于陕西省丹凤县县城东南侧的丹江河道内，全长1190.5m，全宽33.5m，半幅净宽度16.5m。其中18#～32#墩位于平曲线超高段上，最大横坡为6%，下部构造为直径3.40m空心薄壁墩独柱上设大悬臂预应力砼（PC）盖梁，墩柱最高达到41米，盖梁宽度15.2m（其中悬臂宽度5.9m），最大盖梁是18#墩（30m、40m跨过渡墩），体积达112m3。其余盖梁体积为103m3。其下河床表面为松动砂卵石。具有“高墩”、“独柱”、“大悬臂”三大特点，施工难度很大。

1 施工方案的确定

1.1 施工方案的拟订

根据施工经验及自身施工能力，共提出如下三个施工方案：

第一方案：落地支架施工方案

第二方案：剪力销支架施工方案

第三方案：抱箍支架施工方案

1.2 三种方案比较

第一方案结构简单，技术难度最小，但只适用于高度较小的盖梁施工，因本桥高度大，同时大部分为水中作业，若采用第一方案，其安全性和经济性均较差。第二方案集中受力的力学缺点使其无法直接应用于大直径薄壁墩，若对受力位置采取措施进行加强则会导致投资增大，使该方案变得不经济。第三方案虽然需要较高的安全系数，但可以通过在力学分析的基础上提高施工精度并采用一定的技术手段来予以保障。经综合比较，决定采用第三种方案。

2 抱箍支架设计及力学计算

根据本桥盖梁“大悬臂”、“大体积”的难点，设计出一种“双抱箍配倒三角型支架”的方案，三维示意图（图2）及实体图（图3）。

2.1 抱箍支架设计

2.1.1 抱箍受力面板采用20mm厚钢板，宽度105cm。

每个抱箍依靠32个M30高强螺栓连接。

2.1.2 盖梁支架为全钢结构。

支架高6.5m，上弦杆采用56b工字钢，弦杆长15.227m（考虑了6%单向横坡）；斜杆采用350×175的H型钢，由于横坡影响，两侧斜杆分别长8.6721m和9.7791m；其它各连接杆件为对抱焊接的14槽钢。盖梁支架与抱箍之间用高强螺栓连接。

2.1.3 盖梁支架上的横担用350×175的H型钢，间距1.5m。

2.2 荷载分析

2.2.1 荷载数据：

按最不利工况考虑：103m3混凝土、盖梁钢筋、模板的荷载全部作用在盖梁支架及抱箍上。实际上墩柱之上的盖梁混凝土和盖梁钢筋重量大部分被墩柱本身承受。

配套设施：1t

砼重：103×2.4=247t

钢筋重：5t

模板及支架重：5t

合计：258t。验算荷载按照300t计算。荷载安全系数为300/258=1.16

2.2.2 验算重点：

(1)抱箍与墩柱之间的静摩擦力是否满足竖向荷载要求；

(2)盖梁支架的强度及空间稳定性。

2.3 抱箍与墩柱之间的静摩擦力验算

根据抱箍的结构形式，螺栓总数为32个，若每个M30螺栓预紧力取300kN（参考《桥梁施工常用数据手册》522页，人民交通出版社出版），则抱箍与墩柱间的总压力为N=32×300=9600k N。钢板加橡胶垫后与混凝土间的摩擦系数为0.3～0.4，取f=0.4，则一个抱箍与墩柱间的最大静摩擦力为

F=f×N=9600×0.4=3840k N(384t)

根据上面的结构形式,两个抱箍共同承受300t的荷载（竖直压力）,每个抱箍平均承受150t,抱箍安全系数为:384/150=2.56

荷载安全系数为：300/258=1.16

在最不利工况下抱箍的综合安全系数为：2.56×1.16=2.97

2.4 支架的强度及空间稳定性验算

为确保盖梁支架在施工中的安全，采用大型商用有限元分析软件MIDAS Civil对此结构进行计算。

2.4.1 计算模型

整个盖梁支架采用空间梁单元模拟，受载面内各杆件间连接全部采用刚结处理；受载面外，除保证横担与上弦杆刚结外，其余各杆件连接按铰接处理。按此建立支架系统的结构计算模型。

钢的弹性模量Es=2.1×105MPa，钢密度ρs=7850kg/m3，计算荷载300t。各杆件截面特性参考《桥梁施工常用数据手册》。

2.4.2 计算结果

(1)工况一：仅自重情况下的变形情况

支架变形计算，最大变形值DMax=3.322mm

(2)工况二：全部混凝土加载后且不考虑墩身支撑的工况

静力计算，上弦杆最大应力σMax=112.8MPa，下弦杆和竖杆最大应力σMax=118.0MPa，上横担最大应力σMax=131.8 MPa。

稳定计算，第一阶面外失稳，稳定安全系数9.77

(3)工况三：偏压达到10吨时的工况

静力计算，上弦杆最大应力σMax=50.0MPa，下弦杆和竖杆最大应力σMax=49.6 MPa，上横担最大应力σMax=31.4 MPa。

稳定计算，第一阶面外失稳，稳定安全系数20.95。

2.5 对抱箍支架的试压

试压材料选择了一部分卵石和一部分可流动的水，以利于采取紧急卸载。试压时加载均匀，采用两个吊车分别从两侧加载。经试压，底模支架20小时后最大的下移量2.6cm,最小的下移了1.6cm；两抱箍当加载到200T时下移2mm,后加载到257T时,下移量不变；20小时卸载前，底模支架和两抱箍最终的下沉量没变。

预压监控实施到位，监测结果证明我们的新方案结果是可行的。

2.6 实施效果

方案实施、工人操作熟练后，抱箍支架的组装只需二天,这是其它施工方法很难达到的。本桥总共加工了四套支架，虽然盖梁预应力施工工序多、时间长，但全部32片大悬臂PC盖梁的施工在五个月内完成了,达到了预计的施工效果。

3 结语

“双抱箍配倒三角型支架”方案是对抱箍施工工艺的一种有益扩充。双柱或多柱式桥墩盖梁应用抱箍（或称钢卡箍）式支架解决了满堂支架不能满足水上施工、应用于软弱基础及高墩不经济的问题，而双抱箍配倒三角型支架更能应用于高墩独柱大悬臂盖梁，所需工期短、技术难度低、经济性较好。

参考文献

[1]杨文渊.路桥施工常用数据手册.人民交通出版社

[2]大型商用有限元分析软件MIDAS Civil

大悬臂盖梁型钢支架施工技术 篇2

1 工程概况

某桥梁项目全长6.014km,以停车区为分界分为1号桥及2号桥,桥梁全长5.4km,下部结构分为门形薄壁墩大悬臂盖梁结构及三柱式普通盖梁结构。全项目大悬臂盖梁108榀,其悬臂长为5.975和6.975m两种,宽1.7m。

2 工程特点

桥梁基础设计采用钻孔灌注桩,设2m高承台。1号桥门形薄壁墩墩柱平均高度13.6m,2号桥门形薄壁墩墩柱平均高度4.5m。大悬臂盖梁多位于鱼塘、软土区域,地基承载力不足,加之工作面受限,无法大面积搭设脚手架,出于对成本及安全文明施工考虑,针对大悬臂盖梁施工选择型钢支架施工。

3 型钢支架结构形式设计

大悬臂盖梁悬臂长度较长,结合结构本身特点及现场条件,盖梁采用悬臂式支架合理可行。通过比较分析,贝雷梁在相似结构中跨越能力最大,同时具有操作性强、装拆方便等利于施工的优点。在最大悬臂确定的前提下,重点考虑贝雷的组合形式(即确定贝雷的层数与排数),通过计算最终确定贝雷梁采用双层双拼组合形式,贝雷上部以40cm间距铺设120,贝雷之间设加强弦杆,工字钢上铺设三角托架以适应盖梁线形变化。为便于施工拆卸,设置钢砂箱直接作用于支撑柱上,支撑柱采用无缝钢管,通过与预埋在承台上的钢板焊接固定,钢支撑之间设平联保证其稳定性。其设计结构形式如图1所示。

大悬臂盖梁型钢支架施工工法适用桥梁下部构造采用大悬臂盖梁设计形式,特别对位于软土地基及悬臂长度超过2m的盖梁施工效果良好。

4 型钢支架法大悬臂盖梁施工工艺

型钢支架法大悬臂盖梁施工逐渐普及,因其经济高效也被大多数人认可,为服务于现场施工,其施工工艺如图2所示。

1)支架施工流程

安装首节钢管立柱→钢管立柱接长→纵横方向钢管柱平联、斜杆拼装→砂筒安装→贝雷梁拼装后整体吊装→I20a分配梁安装→悬臂部分托架安装→模板体系安装→盖梁施工→支架拆除。

2)支架预压

支架承载力试验采用砂袋预压法进行,按设计荷载1.2倍进行加载,以检验支撑系统的承载能力。预压时,分三级进行加载,即50%,100%和120%,荷载的堆放需模拟真实状态。每级加载后,做好测量观测并详细记录。在悬臂部分布置3排监测点,墩柱间根据间距布置1～2排监测点,每断面每排2个控制点。

3)盖梁底模板安装

盖梁底模和侧模均采用定型钢模,钢模板制作全部采用指定厂家加工。安装前,需对模板进行打磨并涂刷脱模剂,涂抹均匀,以利于脱模。底模安装需定位准确。

4)盖梁钢筋安装

底模经验收合格后,测量放线,将钢筋位置标在模板上,随后进行盖梁钢筋安装。盖梁骨架钢筋在钢筋加工场先加工成骨架片,经检查合格后,成组运至施工现场,在平台钢管架体上将骨架片和箍筋绑扎成型。钢筋绑扎成型后,用2台25t起重机整体吊装。

5)盖梁侧模安装

侧模采用定型钢模,由专业模板厂设计制作,安装完毕后,现场工程师应重点检查模板的外部尺寸、垂直度、接缝情况及螺栓的松紧情况等。模板自检合格后报监理工程师检查,现场验收合格后方可浇筑混凝土。

6)混凝土浇筑

混凝土采用分层分台阶浇筑,先浇筑墩柱顶部位,再由柱顶位置向两侧对称分层浇筑,分层厚度不宜超过30cm。

7)养护及拆除侧模

浇筑完成后迅速覆盖养护。侧模拆除前,顶面用浸水土工布覆盖养护,保持混凝土表面始终处于潮湿状态。混凝土强度达到5MPa后,拆除侧模,用塑料薄膜包裹,继续洒水养护,养护期不少于14d。

8)预应力施工流程

波纹管安装→钢绞线下料→锚垫板、螺旋筋安装→预应力钢绞线穿筋→张拉→压浆、封端。

9)拆除底模及支撑体系

盖梁钢束张拉并压浆完成后,即可拆除底模和支架。支架拆除按照“后搭先拆、先搭后拆”的原则,拆除次序如下:护栏→砂筒卸荷→托架→底模→工字钢→贝雷架→砂筒→钢立柱→按规格堆码。

5 结语

大悬臂盖梁悬臂长度较长,且受场地限制等影响,采用型钢支架法可减少投入,加快施工进度。与传统支架法相比提高了施工效率,主要体现在各工序施工不变的前提下,节约搭设脚手架和拆除时间;同时钢管支撑设在承台顶面,可保证支架体系稳定性,减少地基处理投入。

参考文献

[1]王国华.大悬臂盖梁钢支撑施工技术的应用[J].中国市政工程,2013(4):20-21,91.

[2]陆海军,李锋.长悬臂盖梁预留圆钢支撑、双层贝雷片主梁施工托架方案[J].现代交通技术,2010(S1):129-132.

双悬臂盖梁 篇3

关键词：大跨度单悬臂预应力盖梁,架梁方案,应力分布,优化设计

随着城市交通的快速发展, 城市路网由向平面拓展改为向空间拓展, 近年来各大城市相继涌现出大量的城市高架桥。由于城市高架桥面较宽, 且一般桥下布墩条件不理想, 所以桥墩多采用异形框架墩形式, 以获得更好的跨越能力和景观效果。

大跨度盖梁通常采用预应力混凝土结构, 不仅能降低盖梁高度、节约钢材和混凝土, 具有良好的经济效益, 还能改善盖梁受力状况, 提高盖梁的耐久性和抗裂性能。在预应力盖梁设计过程中, 往往是施工阶段截面应力控制设计, 因此笔者认为对施工阶段盖梁受力情况进行优化设计是非常有必要的。施工阶段截面受力状况主要受上部预制梁架梁方案及预应力钢束张拉顺序影响, 因此施工阶段截面内力优化设计的主要内容为确定合理的架梁方案及确定预应力钢束张拉批次及顺序。

本文所介绍公铁两用桥未并线之前, 公路桥梁与铁路桥梁斜交, 部分公路桥墩布置需跨越铁路线路, 采用大跨度单悬臂框架墩形式。本文结合设计过程, 介绍大跨度单悬臂预应力混凝土盖梁的设计要点, 重点研究不同的架梁方案对盖梁各截面混凝土应力的影响, 以期通过对比计算, 确定一种较为合理的架梁方案。

1 工程概况

桥梁为公铁两用桥, 并线后, 上层为公路桥梁, 下层为铁路桥梁, 并线之前, 公路桥梁与铁路桥梁斜交。公路桥梁上部结构采用30m先简支后连续预应力混凝土小箱梁结构, 桥梁全宽30m, 横向由10片小箱梁组成。

跨铁路线桥墩采用单悬臂双柱式预应力混凝土盖梁, 盖梁总长35.5m, 盖梁中心高度3.2m, 宽度2.2m, 墩柱间距26.0m, 悬臂长8.5m, 墩柱高25.5m, 采用承台接群桩基础, 桥墩结构尺寸如图1所示。

2 盖梁计算输入

2.1 计算方法概述

盖梁按部分预应力混凝土A类构件设计。计算采用空间有限元程序进行, 对施工阶段和使用阶段各项指标进行验算, 本文主要针对施工阶段进行研究。

上部小箱梁采用架桥机架梁, 架桥机自重以集中荷载作用在盖梁上, 施工阶段考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。

2.2 建模

盖梁及墩柱以平面杆系单元模拟, 共划分为45个单元, 在每片小箱梁支座垫石中心线处设一个节点, 桥墩墩底边界条件采用考虑桩土效应的等效弹簧刚度模拟。

在建模时对横梁进行模拟 (横梁宽度为桥面宽度) , 盖梁和横梁间建立主从约束, 以便使汽车荷载加载更符合实际情况, 横梁按横向小箱梁数量划分为11个单元 (横桥向10片小箱梁, 共10个支点) 。

2.3 荷载

恒载:上部结构恒载包括预制箱梁自重、防撞护栏重、桥面铺装重等。恒载通过支座传递到盖梁, 故将纵向计算时永久作用和除汽车以外的可变作用引起的支反力标准值作为永久荷载分布施加在盖梁的各主梁位置。

其他荷载按相关规范取值。

2.4 预应力钢束

盖梁预应力分三层布置共14束钢束, N1共5束, N2共4束, N3共5束。每束钢束采用15根Φ15.2低松弛高强钢绞线, 张拉控制应力1395MPa, 预应力钢束采用塑料波纹管成孔, μ=0.17, K=0.0015;一端锚具变形及钢束回缩值6mm。

预应力钢束分两批张拉, 张拉顺序见图3。第一批 (1) 于架梁前张拉;第二批 (2) 在小箱梁全部架设后张拉, 使盖梁在施工阶段各截面混凝土应力状态更为合理。

2.5 施工方案

考虑实际情况, 本文主要介绍四种架梁方案, 方案 (1) :由悬臂外侧向内侧架梁;方案 (2) :由盖梁内侧向悬臂外侧架梁;方案 (3) :由盖梁两侧向中间架梁;方案 (4) :由墩柱顶开始先向左、再向右侧架梁。通过对比计算, 分析各方案对施工阶段盖梁各截面混凝土应力的影响, 以期确定一种较为合理的架梁方案, 达到优化设计、节约投资的目的。

四种架梁方案如图4~图7所示, 图中序号为所指示梁的架设顺序号。

每种架梁方案均将架桥机效应以集中荷载的形式作用在盖梁上, 考虑每片梁的从运梁、落梁以及架桥机回位的全过程模拟。按指定顺序架设左孔梁片, 然后架设右孔梁片, 整个施工过程共分44个施工阶段, 主要施工阶段及说明如表1。

3 计算结果分析

3.1 正常使用阶段验算

正常使用阶段各项指标均满足规范要求, 此处不做赘述。

3.2 施工阶段应力验算

主要研究各种架梁方案下施工阶段盖梁各截面边缘混凝土的法向应力分布情况, 对架梁方案 (1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 的计算结果进行对比分析。

首先分析方案 (1) 、 (2) 的盖梁各截面混凝土正应力的分布规律。两种方案下的最大、最小正应力如图8所示:

图8表明, 方案 (1) 计算得到的盖梁混凝土截面的最大、最小正应力值在各施工阶段均低于方案 (2) 。同时, 方案 (2) 各施工阶段混凝土下缘始终有部分截面处于受拉状态。从架梁的整个施工过程分析, 施工前期, 盖梁悬臂部分始终处于下缘受拉状态, 直至一跨梁全部架设完成, 架设另外一跨梁过程中, 盖梁跨中截面下缘一直处于受拉状态, 盖梁的受力不均匀。相比之下, 方案 (1) 各施工阶段混凝土应力分布较方案 (2) 更为均匀。

计算分析表明, 从悬臂外侧向内架梁方案使盖梁各截面总体受力更为合理。结合以上分析, 笔者对方案 (1) 进行细化, 在方案 (1) 基础上分析方案 (3) 、 (4) 施工阶段盖梁各截面混凝土正应力分布情况。两种方案下的最大、最小应力如图9所示:

图9表明, 方案 (3) 各施工阶段盖梁上、下截面的最大、最小应力较方案 (4) 更加均匀。将方案 (3) 与方案 (1) 进行对比分析可知, 方案 (3) 较方案 (1) 计算结果更优。

结合上图及施工阶段混凝土正应力分布结果可知:采用方案 (3) -由盖梁两侧向中间架梁, 可使盖梁各截面在施工阶段的应力分布更为均匀、合理;且明显改善了混凝土在施工阶段的应力状态;提高盖梁使用阶段耐久性和混凝土材料性能的利用效率;有效降低截面的设计高度, 节约建设成本。综上所述, 笔者推荐第 (3) 种架梁方案为本工程指导性施工方案。

4 结语

对于柱间距较大的盖梁, 普通钢筋混凝土结构无法满足其受力需求, 通过施加预应力可大幅减小柱顶横桥向弯矩, 优化结构受力, 从而满足结构受力需求, 改善结构受力状态。同时预应力结构在有效控制梁高及提高结构抗裂性、耐久性上的优势是钢筋混凝土构件无法实现的。在预应力盖梁的设计中, 施工阶段截面应力是影响盖梁截面尺寸, 预应力钢束线形设计和用量的控制因素, 因此进行施工阶段截面应力优化很有必要。

本文结合工程实例, 通过对架梁方案的优化设计, 分析盖梁施工阶段截面应力状况及分布情况, 对预应力盖梁设计进行优化。通过对比分析, 确定采用从两侧向中间架梁的施工方案, 可使施工阶段盖梁截面应力分布更为均匀;且能有效减小预应力盖梁边缘混凝土的拉应力, 改善盖梁的受力状况。因此在进行预应力盖梁设计时, 设计者应针对不同的盖梁形式及预应力钢束布置方式, 通过对比分析确定较为合理的施工方案, 以改善预应力盖梁在施工阶段的受力状况, 优化截面, 节约投资, 以计算指导施工。

参考文献

[1]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]JTG D63-2007, 公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[4]黄兆荣.桥梁中的盖梁预应力张拉控制参数计算[J].山西建筑, 2008, 34 (10) :333-334.

[5]杨亚兵, 刘龙伟.预应力盖梁下部结构的优化设计与施工[J].中外公路, 2004, 24 (4) :100-101.

双悬臂盖梁 篇4

位于广东沿海某高速公路项目桥梁为双幅8车道设计, 钻孔灌注桩基础, 重力式承台, 实体花瓶状墩身, 预应力混凝土双悬臂盖梁, 上部结构为预制安装小箱梁, 桥梁标准全宽20.25m。桥区全段为三角洲平原地貌, 地势总体平坦开阔, 原地面大部分为香蕉园, 部分路段为鱼塘区, 跨小型河涌, 桥区基岩为混合片麻岩, 地表及地下水系均较发育, 水位浅, 淤泥层埋深4～16 m不等, 香蕉园区的工程地质条件一般, 鱼塘区则较差。双悬臂盖梁标准长度18.35 m, 交界墩盖梁长度22.1 m, 悬臂端标准长度4.86 m, 最大长度6.485 m, 宽度有1.5 m渐变至1.8 m、1.7 m渐变至2.3 m两种, 盖梁高2.3 m, 盖梁底部距承台顶面12～16 m不等。

根据全合同段控制性工期计划要求, 该路段两座结构类型相同的桥梁的96个双悬臂盖梁需在3个月内全部完成, 以保证桥梁上构预制梁安装工程的顺利进行。针对桥梁大部处于软基区的特点, 承建单位组织技术力量对盖梁工程进行了详细研究, 拟定了几种施工方案进行技术经济比较。

1 方案1:预埋钢辊插销悬臂支撑贝雷主梁悬浇

利用已浇注完成的实体花瓶墩身结构, 在墩身施工过程中纵向水平预埋两根Φ 200 mm的PVC管作为钢辊的预留孔道, 墩身可供利用的孔道中心最大水平间距4.5 m, 待墩柱混凝土施工完毕拆除模板后, 各穿入1条长度大于墩身宽度约1 m、Φ 180 mm的Cr40型钢辊, 伸出墩身部分紧贴墩身安装抱箍板凳以分散集中应力, 板凳平台上吊装支承纵梁。支承纵梁采用321贝雷片组拼单层双排贝雷桁架紧贴墩身, 并用U型锁扣将其与抱箍板凳固定, 两道贝雷桁架间在水平及断面方向用花窗连接, 组成三维桁架体系, 以增强结构的整体抗扭刚度及抗倾覆稳定性。纵梁以上设型钢分配梁, 利用分配梁外伸长度作为施工作业平台, 其上摆放三角形底模支承桁架, 再铺设盖梁底模, 待盖梁预应力张拉施工完成后拆除模板, 卸下纵梁, 拆除插销, 用相同强度等级的水泥砂浆将预留孔道填封。

经计算, 主梁在预埋钢辊支点位置承受较大的负弯矩, 最大弯矩1 130.17 kN·m, 最大剪力412.82 kN, 根据贝雷片组合梁受力参数表 (见表1) , 选用双排单层贝雷梁, 旧贝雷片组合梁取保证系数0.95, 则:

[M]=1 576.4×0.95=1 497.6 (kN·m) 。因[M]>1 130.7 kN·m, 故主梁抗弯强度满足要求。

[Q]=490.5×0.95=465.9 (kN) 。因[Q]>412.85 kN, 故贝雷梁销子抗剪强度满足要求。

根据满布均布支撑结构自重荷载与悬臂端混凝土荷载, 分别验算结构挠度:

计算参数:q=54.64, a=5.475 m, l=7.4 m, E=2.0×105 MPa, I=500 994.4 cm4, 则:

f1=f5=qal3 (6a2/l2+3a3/l3-1) /24EI

=0.006 7 (m)

f1'=f5'=qal3 (2+a/l) /8EI=0.022 6 (m)

f1+f1'=0.006 7+0.022 6=0.029 3 (m) , 因f1+f1'>21.9 mm, 双排单层贝雷梁悬臂端挠度不满足要求, 需要进行加强或选用3排贝雷组合梁。

此方案由于悬臂段长度较长, 支点位置承受极大的负弯矩, 需采用两道单层3排贝雷桁架。其优势在于不受地基基础及河道制约, 无需底部支撑, 施工用材相对较少;其劣势在于贝雷片拼装销孔的间隙和长悬臂梁端部产生的下挠难以得到有效控制, 将使盖梁结构悬臂端有一定沉降。另外, 当桥梁横坡较大时, 可供调节的空间有限, 总体上方案1受盖梁悬臂长度的制约。

2 方案2:钢管柱竖向支撑贝雷主梁现浇

主梁采用4支点受力的贝雷片拼装纵梁, 受力简图为3跨连续梁结构, 主梁受弯较小, 支撑结构采用两断面各4根钢管桩竖向传递荷载, 墩身范围以内的4个支点通过钢管柱将上部荷载传至承台, 盖梁端部4个支点则采用两根垂直打入的钢管桩表面设工字钢平台支承, 打入的钢管桩桩头至地面以上10 cm处截断, 安装支承平台, 与上部钢管桩组成支撑体系 (见图1) 。

此方案具有结构可靠、地面以上部分安装及拆除、运输均较为方便的特点, 盖梁的底部标高及横坡通过可调节千斤顶实现的方式适应性较强, 同时由于采用振入钢管桩作为外侧悬臂端部位支承, 结构不受地基条件的限制, 可满足地基较差情况下的盖梁施工。

由于盖梁数量较多, 钢管桩的振入施工占用起吊及振动设备的时间长, 拨除相对困难, 不利于施工成本控制。因此, 在施工方案的比选过程中, 提出了对其进行适当改进的另一方案, 即将两根单桩受力46 t的支承钢管桩用4块2 m×2 m×0.4 m的钢筋混凝土扩大基础预制板替代, 为保证荷载扩散面积, 钢筋纵横向各伸出预制板30 cm埋入原地面以下。据计算, 地基承载力达到60 kPa以上, 可满足受力要求。现场首层地质土为含砂砾回填土, 埋深均在3 m以上, 支承点及周边部位经简单地基处理后进行试压观测沉降, 将观测结果作为控制悬臂端下挠、预设上拱高度的依据。改进后的竖向支撑架配合贝雷梁方案采用可重复利用的预制板基础, 在很大程度上节约了成本。但由于扩大基础在软基区使用必须进行地基试压及沉降观测, 因而无法应用于河涌地带。

3 方案3:钢管柱托架支撑贝雷主梁现浇

此方案主梁采用4支点受力的贝雷片拼装纵梁, 为避免地基沉降的影响, 支撑架立柱采用两根竖柱配合两根斜向钢管柱分两组各4根外径32.5 cm的钢管桩形成三角形托架, 支撑柱底部支点均位于桥梁承台顶面, 底部支点设箱形钢底座, 支撑柱顺桥向方向两侧各设1组, 两组拼装成整体。盖梁施工时, 结构混凝土及施工荷载通过主梁由竖柱及立柱全部传递至承台。

每组支撑柱设顶部支点4个与贝雷梁相接, 主贝雷梁为3跨连续梁结构, 主梁支点设于贝雷片立杆位置, 间距为两片贝雷架宽度6 m, 底部节点部位设置箱型钢底座连接一侧竖柱及斜柱, 底座与立柱、压杆均采用法兰螺栓连接, 在横向及断面方向设剪刀撑, 斜立柱设拉杆与竖柱连接。支点位置设机械千斤顶调节主梁标高。方案图示见图2。

方案3的主梁受力与方案2相同, 使用单排单层贝雷梁即可满足抗弯、抗剪及变形要求。为保证其稳定, 两侧各取双排单层贝雷梁形成1组后加剪刀撑组合成主梁, 其主支撑结构杆件验算如下:

压杆拟采用Φ 325 mm钢管, D=325 mm, d=313 mm, undefinedkN。

两端铰支:undefined。查表:φ=0.671, [σ]=140 MPa, 压杆稳定的, [σ]st=[σ]·φ=140×0.671=93.94 (MPa) , [N]st=[σ]st·A=93.94×6 013.0=564 861.2 (N) , [N]st/NFE=564 861.2/396 072=1.426, 故斜杆能够满足使用要求。

竖杆:undefined。查表:φ=0.770, [σ]=140 MPa, 则:

[σ]st=[σ]·φ=140×0.770=107.8 (MPa) , [N]st=[σ]st·A=107.8×6 013.0=648 201.4 (N) , [N]st/N=648 201.4/438 581=1.478, 故竖杆满足使用要求。

此方案的优点在于支撑架结构自成体系, 盖梁荷载通过支撑架立柱传递至底座后全部由承台承担, 不需要进行软基处理, 可满足河涌地区悬臂盖梁的施工要求。但由于支撑架结构自身平衡及受荷过程中对各部分钢结构连接的要求较高, 支撑架的加工制作和安装有一定的难度。

4 确定方案

经对各方案的技术经济比较, 该桥梁选用方案2与方案3作为下构软基区实施性方案。经对各路段外支承部位进行地基静载试验及沉降观测, 地基承载力及沉降满足施工要求的, 采用方案2改进后的预制扩大基础外支承;同时设计制作方案3整体式托架10 m、7.5 m高的各1套, 用于河涌地区及承载力较差的软基路段。两个方案的主梁均为3跨连续梁结构, 受力结构类似, 主梁单层双排贝雷架为1组, 两组为1套, 单组采用贝雷销拼接, 型钢剪刀撑由M 20螺杆连接单套主梁成立体结构, 千斤顶调节主梁高度。方案2立柱主支撑部分采用预埋地脚螺栓固定, 横向剪刀撑及斜向风缆稳定。方案3立柱主支撑采用法兰螺栓连接, 型钢焊接底座铰接, 纵、横向剪刀撑及拉杆稳定, 由机加工车间制作后整体吊装。其制作及安装顺序为:箱形钢底座→底座横、纵向系梁→竖向支撑立柱→立柱横向连接及剪刀撑安装→支撑斜柱安装→斜柱拉杆安装→纵向水平连接梁安装→千斤顶安装→支点横向水平梁→主纵向贝雷梁→横向分配梁→底模桁架→底模板。

5 结语

双悬臂盖梁 篇5

1 工程概况

某大桥下部结构为桩基础, 独柱盖梁共有20个, 基本上分布于河道之中, 由于地形限制以及河中大小石块遍布, 墩柱较高, 如采用满堂支架支撑法施工, 由于满堂支架对地基承载力要求较高, 地基处理成本巨大;且工期紧迫, 需投入大量支架周转, 材料成本同样巨大。后经多次方案比选, 决定采用抱箍法施工盖梁。

独柱盖梁采用双抱箍法施工。钢抱箍形式见图1所示。

2 抱箍法的力学原理

抱箍法的力学原理是利用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生静摩擦力, 来支撑抱箍以上施工支架、盖梁自重以及其他荷载的重量。抱箍的形式必须根据墩柱的大小、间距、盖梁的大小确定。

⑴箍身的结构形式。抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴。由于墩柱截面不可能绝对圆, 各墩柱的不圆度是不同的, 即使同一墩柱的不同截面其不圆度也千差万别。因此, 为适应各种不圆度的墩身, 抱箍的箍身宜采用不设环向加劲的柔性箍身, 即用不设加劲板的钢板作箍身。这样, 在施加预拉力时, 由于箍身是柔性的, 容易与墩柱密贴。在施工当中, 为保证密贴的效果更加明显, 一般在抱箍与柱子之间垫以橡胶带。

⑵连接板上螺栓的排列。抱箍上的连接螺栓, 其预拉力必须能够保证抱箍与墩柱间的摩擦力能可靠地传递荷载。因此, 要有足够数量的螺栓来保证预拉力。如果单从连接板和箍身受力来考虑, 连接板上的螺栓在竖向上最好布置成一排。但这样一来, 箍身高度势必较大。尤其是盖梁荷载很大时, 需要的螺栓较多, 抱箍的高度将很大, 将加大抱箍的投入, 且过高的抱箍也会给施工带来不便。因此, 只要采用厚度足够的连接板并为其设置必要的加劲板, 一般均将连接板上的螺栓在竖向上布置成两排。这样做在技术上是可行的, 实践也证明是成功的。

3 施工技术

3.1 工艺流程

抱箍法盖梁施工流程见图2。

3.2 模板设计

盖梁双抱箍法主要依靠抱箍与墩柱之间的摩阻力支撑盖梁混凝土、钢筋以及其他荷载。每个盖梁在墩柱上部和下部设2个抱箍, 钢抱箍形式见图1。采用2块半圆弧型钢板 (板厚t=10mm) 制成, M24的高强螺栓连接, 抱箍两侧焊接支撑板用以支撑盖梁, 为保证支撑板的强度, 每块支撑板下焊接3块加固板, 支撑板和加固板均用20mm厚钢板。抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力, 是主要的支承受力结构。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力, 同时对墩柱混凝土面保护, 在墩柱与抱箍之间设一层5mm厚的橡胶垫, 纵梁与抱箍之间采用U型螺栓连接。根据计算的抱箍安装高程, 用墨线或铅笔在墩柱上进行标识。抱箍上设2根40-b型工字钢做为水平承力构件 (即钢支撑横担) , 工字钢放在支撑板上。每根工字钢底设有4根槽钢作为斜撑, 每个斜撑由2根160mm的槽钢叠焊在一起, 用高强螺栓和钢销固定于下抱箍和横梁工字钢上, 盖梁支撑形式见图3。盖梁工字钢支撑水平放置, 盖梁钢支撑横担, 其横向坡度由方木和三角木楔进行调整。底模卸落时, 卸除三角木楔抽出方木即可卸落底模。抱箍法盖梁施工工艺见图3。

3.3 钢支撑预压

采用此方法施工第一个盖梁时, 必须对钢支撑作预压实验, 以确保其安全性。将钢支撑安装好之后, 铺上底模板, 对其进行预压。预压重量采用1.2倍的重量系数进行计算。预压之前在底模四周用水准仪测量6点, 预压3d后, 测量点位的变化情况, 如果所测数据趋于稳定, 不再变化, 抱箍下沉量不大于5mm时, 即可卸载, 预压完成。

3.4 钢筋加工及模板安装

盖梁所用钢筋必须按要求进行取样做原材料实验, 符合要求后方可用于相应部位。钢筋加工严格按照《公路桥涵施工技术规范》中关于钢筋加工的技术规范进行操作。在钢筋加工场地根据设计图纸放出盖梁钢筋的骨架大样, 按照大样加工各个型号的钢筋。盖梁骨架钢筋在钢筋加工场地先拼装焊接成骨架片后, 再组装成一个整体的盖梁钢筋, 并将砂浆垫块绑扎在盖梁钢筋上, 加工完成后, 经监理工程师验收合格, 用16t汽车吊将盖梁钢筋吊装到盖梁模板上, 然后在盖梁模板上对钢筋进行定位。定位完成, 将加工好的波纹管按照图纸设计尺寸用直径8mm钢筋U型卡固定在盖梁主筋上。波纹管安装完成后, 经施工、技术人员仔细检查, 发现沙眼和小的孔洞, 采取了处理措施, 即将20cm长的波纹管从中间剪开, 包裹在孔洞处, 用透明胶带将此处缠裹结实, 确保不漏浆。

3.5 盖梁混凝土施工

盖梁混凝土在搅拌站集中搅拌, 使用混凝土罐车运输。混凝土运到场地后, 使用16t汽车吊提升料斗将混凝土放入盖梁模型内。混凝土施工从墩顶开始向盖梁两侧水平进行。盖梁混凝土每层厚30cm, 用插入式振捣器进行振捣。振捣时, 振动棒至少要插入下层混凝土5~10cm, 棒头距离模板5~10cm, 避免振动棒碰撞模板及预埋件, 尤其不能碰撞波纹管, 以防止其移位。

3.6 拆模

当盖梁混凝土强度达到50%后, 拆除盖梁侧模。混凝土强度达到75%方可拆除承重底模。拆底模时, 然后将千斤顶同时下降, 使底模、40-b型工字钢顺势下降。再人工拆除底模, 汽车吊下底模, 拆除操作平台的护栏, 然后依次吊下工字钢、千斤顶, 再松开钢抱箍紧固螺栓, 将钢抱箍吊至地面。

4 质量保证措施

施工中, 以《公路工程质量检验评定标准》、施工技术规范、施工设计图纸为标准, 强化施工生产中的质量控制和过程控制, 加强施工管理工作, 确保工程质量。具体采取了以下措施:

4.1 进场材料质量

所有进场原材料必须满足施工及设计要求。钢筋、水泥必须有质量检验合格证, 所有进场原材料如钢筋、水泥、外加剂、砂、石料均须抽样检查, 经试验室检验, 满足规范要求和施工规定后方可投入使用, 不合格的材料坚决不能进场。

4.2 钢筋加工安装质量

钢筋下料严格按技术交底及施工图纸进行。钢筋安装要符合《公路桥涵施工技术规范》要求, 受力筋间距及分布筋间距满足规范要求。钢筋绑扎要结实, 焊接时, 焊缝要饱满, 并满足搭接长度要求。

4.3 混凝土质量

混凝土要严格按配合比搅拌、运输, 浇筑过程中, 严格控制施工时间, 保证混凝土的强度及和易性, 保证施工的连续性和盖梁的整体性。

4.4 施工质量

严格按照技术规范要求进行施工。立模型时, 严格按照施工控制点进行, 模板立好后, 用全站仪检查各个角点的位置, 确保盖梁结构尺寸及混凝土保护层满足设计和规范要求;浇注混凝土前, 保证墩顶湿润;混凝土浇筑要连续, 振捣要及时、密实;现场施工管理人员要对每道工序进行严格检查, 施工人员要树立起质量意识, 自觉按照规范施工, 做到层层落实, 层层把关, 杜绝质量事故隐患。

5 结语

盖梁抱箍法克服了预埋型钢牛腿或后穿牛腿法对墩柱质量的影响, 盖梁施工质量高、周期短;采用螺栓连接两半抱箍, 且不需设置砂筒, 施工效率高;同直径的墩柱盖梁可周转使用, 大大降低了工程成本。

摘要：首先介绍了悬臂抱箍法受力原理, 并以某大桥独柱盖梁为例, 着重探讨了盖梁抱箍法的施工技术及质量控制措施。可为类似工程施工提供参考。

关键词：盖梁,抱箍法,施工工艺,质量措施

参考文献

[1]陈敏杰.桥梁施工[M].北京:中国铁道出版社, 1999.

[2]第一公路工程总公司.桥涵:上册[M].北京:人民交通出版社, 2000.

[3]JTJ041—2000公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2000.

浅谈独柱盖梁双抱箍法施工 篇6

有些桥梁墩柱分布在河道两边, 由于地形限制及河中淤泥深浅不一, 地基处理非常困难, 采取满堂支架和两端贝雷架支撑已经不能满足施工要求, 经各项比选, 独柱盖梁宜采用双抱箍法施工。

2 施工工艺

施工顺序为:安装抱箍2个→上抱箍安装纵向工字刚2片→斜撑穿销栓一端与工字钢连接一端与下抱箍连接→在工字钢上安装横向工字钢→试压 (测量标高下沉2mm以内) →安装底模→测量放样→绑扎钢筋→安装侧模板→安装预应力波纹管锚垫板→浇筑混凝土→强度达30%拆模→养护→7d强度达到90%穿束钢绞线→张拉压浆→封锚→强度达100%按规范要求一次拆除抱箍支架。

3 抱箍的结构要求

3.1 抱箍高度宜为50厘米;3.2抱箍紧贴立柱的钢板 (圆弧板) 与三角加强板宜采用10mm钢板加工, 螺栓承压板宜采用20mm钢板加工;3.3抱箍立面宜采用三层水平三角加强钢板, 三角圆弧钢板的尺寸25x25cm;3.4圆弧板与承压板宜采用单面坡口焊接, 上下两层三角板与承压板和圆弧板采用单面焊, 中间的三角钢板与承压板和圆弧板采用双面焊连接;3.5高强螺栓紧固时需反复多次, 直到每个螺栓的终拧力矩达到500KN;3.6设计抱箍时要保证两个半圆弧安装后两块承压板相距2cm;3.7为增大抱箍与立柱之间的摩阻力, 在抱箍圆弧板与立柱混凝土之间需垫麻布, 一定要保证厚度一致, 确保受力均匀。

4 抱箍受力检算

4.1 螺栓数目计算。

抱箍体需承受的竖向压力为N。抱箍所受的竖向压力由M24的高强螺栓的抗剪力产生, 查《路桥施工计算手册》第426页:M24螺栓的允许承载力:

式中:P——高强螺栓的预拉力, 取225kN;

μ——摩擦系数, 取0.3;

n——传力接触面数目, 取1;

K——安全系数, 取1.5。

螺栓数目m计算:

4.2 螺栓轴向受拉计算。

砼与钢之间设一层橡胶, 按橡胶与钢之间的摩擦系数取μ=0.3计算, 抱箍产生的压力Pb=N/μ由高强螺栓承担。抱箍的压力由13条M24的高强螺栓的拉力产生。即每条螺栓拉力为

查《路桥施工计算手册》第427页高强螺栓轴心受拉应力σ=N1 (1-0.4n1/n) /A

式中:N1——轴心力

n1——所有螺栓数目, 取:13个

n——所计算截面 (最外列螺栓处) 上高强螺栓数目

A——高强螺栓截面积, A=4.52cm2

σ=N1 (1-0.4n1/n) /A<[σ]=140MPa (规范允许的轴心受拉应力) 即可。

4.3 螺栓施工扭距测定。

本设计采用高强螺栓连接进行抱箍连接时, 其扭矩大小关系到抱箍与墩柱的摩擦力的大小。需要实地测定螺栓的杆轴向的施工拉力。经测力扳手测定, 螺栓的扭矩值均达到0.75KN·m, 则依据TBJ214~92《铁路钢桥高强螺栓连接施工规定》中第4.3.2条确定施工拉力为:P=T/K/D<[N] (高强螺栓的设计预拉力) 即可

4.4 摩擦力试验。

在墩柱底部铺平方木, 上铺I56C工字钢, 将千斤顶对称置于墩柱两侧, 千斤顶采用YDC250型, 千斤顶、油泵、油表必须标定, 将抱箍安装在墩柱上并置于千斤顶上, 螺栓紧固后, 用千斤顶将抱箍同步上顶, 达到抱箍刚刚上移为止, 据以测定抱箍的摩擦力。经三组试验测定其摩擦力依次为:108.2T、108.8T、108.6T

取平均摩擦力F= (108.2+108.6+108.8) /3=108.5T

则抱箍的承载力为:F>N (竖向总压力) 即可。

5 预压控制

在第一片盖梁施工时必须对工字钢支撑作预压试验, 以确保其安全性。将钢支撑安装好后铺上底模, 对其进行预压, 预压重量为1.2倍的重量系数进行计算, 预压前在底模四周测6个点, 预压48小时后, 测量点位变化情况。数据趋于稳定。不再变化, 抱箍下沉量不大于2mm时即可卸载, 预压完成。

6 钢筋加工模板安装

盖梁所用钢筋按要求进行原材试验, 符合要求后方可用于相应部位。钢筋加工按《桥规》进行操作, 按照图纸在钢筋加工场放出骨架大样, 按大样加工各种型号钢筋, 先拼装焊接成骨架片后, 再组装成一个整体盖梁钢筋, 用吊车将盖梁钢筋吊装到盖梁模板上, 在盖梁底模板上对钢筋定位, 穿加工好的波纹管和锚垫板。安装侧模, 对接缝处贴上止浆带, 以防漏浆。

7 盖梁砼施工

浇筑混凝土前, 应对模板、钢筋和预埋件进行检查, 符合设计要求后, 方可进行砼浇注。关键点:在每层混凝土浇筑过程中, 随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣。振动棒振动移动间距不超过振动棒作用半径的1.5倍;振捣过程中, 振动棒与模板间距保持5-10cm, 并避免碰撞钢筋, 不得直接或间接地通过钢筋施加振动, 对每一振动部位, 必须振动到该部位混凝土密实为止。浇注完毕, 要进行收浆。

8 预应力体系施工工艺

张拉:a.准备工作:张拉前要对混凝土构件的强度进行检核, 强度必须通过压混凝土试件确定, 强度达到设计规定方可张拉, 且混凝土龄期不小于7d, 方可张拉。b.张拉控制:施加预应力应采用张拉力与伸长量双控。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时, 实际伸长量值与理论伸长量值的误差应控制在±6%以内。c.张拉完成后按规范规定时间内进行压浆和封端。

9 拆模和养护

混凝土浇筑完成20小时后, 拆除模板, 拆除的模板必须立即进行清理和修饰, 养护时间不少于规范规定时间。

10 质量和安全保证措施

10.1 严格按照ISO9001-2000质量标准, 推行全面质量管理, 实行质量责任制, 并制定质量奖惩措施, 使质量责任落实到人, 建立全面的质量管理体系, 严格过程控制, 切实贯彻“三检”制度。为保证工程施工质量, 关键工序必须进行三检:班组自检、交接检、施工员复检。预应力盖梁施工的关键工序是:模板安装、钢筋制做和安装、主筋焊接、混凝土灌注、预应力张拉压浆、养生。10.2做好现场质量控制记录文件的管理工作, 各种记录在施工过程中及时填写报监理工程师审核签证。10.3施工使用的模板、抱箍、斜撑等必须具有设计的强度、刚度和稳定性, 应保证模板不发生变化, 经监理工程师检查认可后才能进行砼的浇筑。10.4施工操作人员必须戴安全帽, 系好安全保险带, 模板吊装和砼浇筑时吊车重臂下严禁站人。

11 环境保护和文明施工

11.1 注重环境保护及文明施工意识的教育。11.2原材料、机械、设备等摆放有序、不乱停、乱放。

结束语

采用双抱箍和斜撑支架施工, 对地基不稳定地段, 施工效率大有提高, 同直径墩柱盖梁可周转使用, 大大降低工程成本。

摘要：结合工程实际, 谈谈独柱盖梁双抱箍法施工。