32+48+32m 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工設(shè)計(jì)及應(yīng)用

薛戰(zhàn)龍 靳建華

（中鐵十五局集團(tuán)公司，河南 洛陽(yáng) 471013）

1 工程概況

京滬高鐵淮河特大橋DK781+833-DK832+348段共有五聯(lián)32+48+32m 現(xiàn)澆箱梁，位于蚌埠市固鎮(zhèn)縣境內(nèi)。上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用碗扣式滿堂支架施工，箱梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，箱梁底寬5.4米，頂寬12.0米，翼緣板長(zhǎng)2.65米。箱梁頂板厚度為30cm，底板厚度為47.5cm，中腹板厚度為67cm，箱梁在墩頂頂板厚度由30cm 漸變成65cm，腹板厚度由67cm 漸變成110cm～130cm，箱梁設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力采用 1×7－15.24－1860－GB/T5223-2003 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，抗拉極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)為1860Mpa，彈性模量為195000MPa。

2 施工設(shè)計(jì)

32+48+32米現(xiàn)澆連續(xù)梁采用碗扣式滿堂支架施工，梁體一次澆筑成型。主要施工設(shè)計(jì)

2.1 滿堂支架設(shè)計(jì)

支架立桿跨中段設(shè)置0.6m×0.6m 和0.6m×0.9m，在距墩中心前后4米范圍內(nèi)立桿步距加密為0.3米，支架設(shè)計(jì)寬度14米。每根立桿上下均設(shè)置可調(diào)頂托和底托，底托下墊枕木，底托上放置方木，橫橋向采用0.1×0.15m 大方木，縱橋向采用0.1×0.1m 小方木；橫桿步距為1.2米，在立桿頂部和底部均不小于三排加密為0.6米。為了加強(qiáng)支架整體穩(wěn)定性，在碗扣支架搭設(shè)后，采用扣件式鋼管架設(shè)置剪刀撐，其中順橋向左右兩側(cè)各設(shè)一道，橫橋向每3 排設(shè)置一道，剪刀撐保證與地面夾角為45°～60°。剪刀撐扣件間距不大于2米。

2.2 受力計(jì)算

為確保支架整體穩(wěn)定性，按最不利受力原則，對(duì)一般支架和門洞支架進(jìn)行受力檢算。

2.2.1 一般支架受力計(jì)算

2.2.1.1 梁體荷載計(jì)算

計(jì)算梁體自重26KN/m3；模板及施工產(chǎn)生的荷載10 KN/m3。梁跨中部砼截面積分A、B、C 三部分計(jì)算，各面積為：A=2.09m2,B=3.81m2,C=0.79m2；B處均布荷載109.06KN/m2最大；

經(jīng)分析箱梁底腹板下支架受力最不利，對(duì)其進(jìn)行檢算。

2.2.1.2 方木受力及撓度驗(yàn)算

橫橋向采用方木，規(guī)格為0.1×0.15m，跨度為l2=0.6m米，間距為l1=0.6m；

計(jì)算需要的截面模量為：W=M/(1.2×[δw])；原則上提高 1.2 倍。

0.15×0.1m 方木的截面模量為：0.152×0.1/6=0.375×10－3m3

撓度：I=bh3/12=0.1×0.153/12＝28.1×10－6m4

f＝5ql24/384EI=0.4mm

2.2.1.3 支架受力計(jì)算

鋼管外徑為48mm，壁厚3.5mm，則回轉(zhuǎn)半徑為15.78mm，截面積為489mm2，偏安全考慮采用橫桿步距為1.2米計(jì)算，長(zhǎng)細(xì)比λ＝l/i＝1200/15.78=76.046，查表的縱向彎曲系數(shù)ф=0.676，則 [N]=фA[σ]=0.676×489×215＝71.07KN

支架自重按支架排距 0.6m×0.6m 或0.9m×0.6，橫桿步距0.6m 或1.2m，架高按10m 計(jì)算，則支架自重約為：0.038KN/m。N=65.44*0.6+0.745+0.038*10=24.394 KN<[N]滿足要求。

2.3 地基承載力計(jì)算

采用最不利荷載的B段進(jìn)行驗(yàn)算，縱向長(zhǎng)度按1.2米，寬度按4 排立桿間距進(jìn)行驗(yàn)算。

N=1.2(118.87+1.09+0.72+0.73+1.84+1.24+5)=166.92(KN)

A=1.2×1.8=2.16m2

δ=N/A=166.92/2.16=77.28KPa≤[δ]（實(shí)測(cè)原狀土地基承載力均不小于120KPa）。

滿足要求。

2.2.2 便道門洞受力計(jì)算

便道門洞設(shè)置凈寬度為4.0米，高度不小于4米，滿足便道通行要求，洞口兩邊立柱設(shè)計(jì)成每組間距橫向?yàn)?.6 m 或0.9m，每組立桿設(shè)3 根，立桿縱向間距為0.3cm，橫向水平桿步距1.2m，每個(gè)面上設(shè)有斜撐。鋼管上安裝落架裝置上下托，在上托上橫向用10×15cm 的方木平鋪，橫向跨門洞用17 根I40 工字鋼。工字鋼上采用一般段進(jìn)行支架設(shè)置，門洞上部支架和工字鋼之間墊方木增大摩擦力，門洞立柱支架在施工時(shí)和兩側(cè)支架用鋼管扣緊成整體。

梁體荷載計(jì)算梁體自重：每延米自重：272.9KN/m，其他荷載按梁體自重的20%考慮。

工字鋼受力應(yīng)力及撓度計(jì)算：由于便道和線路正交，梁體總寬12米，工字鋼搭設(shè)則需搭設(shè)17片，在受力計(jì)算時(shí)因考慮到腹板底部工字鋼受力最大，B段受力是否滿足要求即可。計(jì)算跨徑按5.0 m 計(jì)算，荷載重量按5.5m梁長(zhǎng)計(jì)算，則B段5.5m 箱梁包括模板等自重為99.06×1.2 ×5.5 ＝653.80N。每延米工字鋼承載的重量（按計(jì)算跨徑5.0米平均）為：

q =653.80/4/5.0=32.69KN/m

工字鋼承受的最大彎矩為：

Mmax=ql2/8=32.69KN/m×5.02m2/8=102.16 KN·m

a、I32b 工字鋼的I=11626cm4,Wx=726,7c m3,則

σ =Mmax/Wx=102.16KN·m/726.7cm3=140.6 MPa＜215MPa=［σ］ 滿足要求

故I32bcm 工字鋼的強(qiáng)度是安全的。

b、I32b 工字鋼的最大撓度為

fmax=5q l4/384EI=5*32.69KN/m*5.04m4/384*11626cm4*2.1*105N/mm2=10.9mm＜1/400*5000=12.5mm=［f］

滿足要求

所以I32b 工字鋼的承載力及撓度是滿足要求的。

立桿受力計(jì)算

A、靜載計(jì)算

每片工字鋼承受的荷載為163.45KN，其他荷載按受載的20%計(jì)算，則工字鋼端頭立柱承受荷載為98.07KN。

即每根立桿所受荷載為 p＝98.07 ÷3＝32.69KN<[N] 滿足要求

2.3 支架施工

現(xiàn)澆梁采用滿堂支架施工，支架由碗扣架拼成，該施工工藝根據(jù)荷載重量計(jì)算出支架的密度和用量，施工時(shí)支架底軟土清除后，碾壓密實(shí)，砼作為支架基礎(chǔ)，在堤壩斜面上挖臺(tái)階，并采用現(xiàn)澆30cm 厚C20 砼作為支架基礎(chǔ)，臺(tái)階立面采用現(xiàn)澆30cm 厚的砼擋墻，使得整個(gè)支架基礎(chǔ)形成整體，支架底座周圍挖好排水溝。

2.4 支架預(yù)壓

模板由底模、側(cè)模及內(nèi)模組成，側(cè)模采用定型鋼模，底模、端模均采用模板廠家特別定做的2.44×1.22×0.015m 的高質(zhì)量竹膠板板。

底模鋪設(shè)完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，應(yīng)進(jìn)行配重預(yù)壓以檢查支架承重能力，減小和消除支架的非彈性變形和地基不均勻沉降從而確保混凝土箱梁的澆筑質(zhì)量。支架預(yù)壓應(yīng)按照梁端、腹板及其它區(qū)域分區(qū)域進(jìn)行，以保證預(yù)壓荷載值與梁體實(shí)際荷載相符合。每縱橋向設(shè)置5 道沉降觀測(cè)斷面，即在墩（臺(tái)）中心處、1/4 跨、跨中、3/4 跨共計(jì)5 道，每道觀測(cè)斷面在箱梁的腹板頂面、箱梁中斷面布設(shè)3個(gè)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)，加載后每天檢測(cè)兩次支架沉降量，待沉降量連續(xù)3 晝夜不超過2mm，認(rèn)為支架穩(wěn)定，經(jīng)檢測(cè)合格后方可卸載。卸載后，整理記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算出梁柱式支架彈性變形值和非彈性變形值，及實(shí)際使用的施工預(yù)拱度和箱梁底立模標(biāo)高。

2.5 預(yù)拱度的設(shè)置

箱梁施工時(shí)，由于跨度大，必須經(jīng)嚴(yán)密計(jì)算和施工中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出較準(zhǔn)確的預(yù)拱度。主要考慮以下幾個(gè)方面：地基沉降量、枕（方）木及其他材料變形各受力件的變形及其它縱向架的撓度、箱梁的自重。預(yù)拱度最大值設(shè)置在梁的跨中位置，并按二次拋物線法分配。

2.6 鋼絞線安裝

預(yù)應(yīng)力管道安裝。波紋管的安裝以箱梁為基準(zhǔn)，定出波紋管的位置，由預(yù)應(yīng)力定位鋼筋定位，采用每隔50cm 一道進(jìn)行固定，接頭外用膠布纏牢，在管道的高點(diǎn)設(shè)置排氣孔，以UPVC 管引出頂板30cm 并封口，防止異物進(jìn)入。

鋼絞線穿束。進(jìn)場(chǎng)合格的鋼絞線。下料過程中先將切口處兩側(cè)綁扎，再進(jìn)行切斷。下料長(zhǎng)度=（固定端錨具厚度+5cm）+孔道長(zhǎng)度+張拉端錨具厚度+[千斤頂?shù)拈L(zhǎng)度（包括工具錨、限位板）+5～10cm]。一般以不小于工作長(zhǎng)度+2×700mm 為宜。用砂輪切割機(jī)切斷。鋼絞線穿束時(shí)必須編束編號(hào)，每間隔5米用綁絲理順，綁扎牢固，防止互相纏繞。鋼絞線由穿束機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)逐根進(jìn)行穿束，人工輔助。澆筑混凝土?xí)r經(jīng)常來(lái)回地敲擊鋼絞束的兩個(gè)端頭，防止漏漿堵塞管道。

2.7 混凝土澆注

混凝土澆筑順序。混凝土由拌合站集中拌合，采用4臺(tái)泵車入模，箱梁混凝土澆筑采用縱向分段、水平分層、橫向?qū)ΨQ、自下而上、全斷面連續(xù)從一端頭向另一端頭澆筑，分3 批次前后平行流水作業(yè)。第一批澆筑底板，從頂板天窗輸入到底板澆筑，當(dāng)澆筑3～6m 長(zhǎng)度后，合上內(nèi)模底板，合上內(nèi)模頂板，緊跟著第二批澆筑腹板，當(dāng)腹板澆筑長(zhǎng)度達(dá)3～6m 后開始第三批澆筑頂板及翼板，就這樣保持三批澆筑相隔有2m 的左右的平行作業(yè)，期間每層作業(yè)時(shí)間控制在60min。混凝土澆筑應(yīng)按順序、一定的厚度和方向分層進(jìn)行，分層厚度為30cm，必須注意在下層混凝土初凝或重塑前澆筑完上層混凝土。防止產(chǎn)生施工縫。

混凝土振搗。混凝土振搗以插入式振動(dòng)棒振搗為主輔附著式振動(dòng)器配合。上下層同時(shí)澆筑時(shí)，上層與下層前后澆筑距離應(yīng)保持1.5m以上。振搗采用插入式振動(dòng)棒，移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)棒作用半徑的1.5倍，并與側(cè)模保持5～10cm 的距離。振搗時(shí)插入下層混凝土5～10cm，每一處振完后應(yīng)徐徐提出振動(dòng)棒。振搗時(shí)避免振動(dòng)棒模板，鋼筋等；對(duì)每一振動(dòng)部位必須振到該部位混凝土密實(shí)為止。在澆筑過程中應(yīng)安排各工種檢查鋼筋、支架及模板的變化，遇到情況及時(shí)處理。澆筑時(shí)需注意在每跨的1/4處留出1.0m(橫向)×0.8m(縱向)的人孔，人孔四角外側(cè)需增加鋼筋補(bǔ)強(qiáng)，待內(nèi)模拆出補(bǔ)上鋼筋后，補(bǔ)上人孔混凝土的澆筑。在澆筑過程中應(yīng)安排各工種檢查鋼筋、支架及模板的變化，遇到情況及時(shí)處理。

混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)采用上鋪編織物灑水自然養(yǎng)護(hù)方法。在頂、底板混凝土澆筑一段完畢后（二次趕壓抹平搓毛后），及時(shí)用土工布或者麻袋覆蓋，防止頂、底板混凝土出現(xiàn)表面風(fēng)縮裂紋，約4h 后曬水養(yǎng)生。混凝土灑水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間為10天，每次灑水以保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤(rùn)狀態(tài)為度。

2.8 預(yù)應(yīng)力的張拉、孔道壓漿、封錨

千斤頂與壓力表配套標(biāo)定，配套使用壓力配套張拉設(shè)備初次使用前，或使用達(dá)到1個(gè)月或200次，或使用過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，須進(jìn)行校正，校正系數(shù)不得大于1.05。千斤頂張拉噸位應(yīng)為張拉力的1.5倍，且不得小于1.2倍。與千斤頂配套的壓力表選擇防振型產(chǎn)品，表面最大讀數(shù)應(yīng)為張拉力的1.5－2.0倍。精度不低于1.0級(jí)。

鋼束 M1、M2、M3、M4 進(jìn)行預(yù)張拉時(shí)，梁體砼強(qiáng)度（同條件養(yǎng)生的試件強(qiáng)度）達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，張拉力為500MPa。鋼束終張拉時(shí)砼強(qiáng)度及彈性模量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值的85%，且齡期不少于7天。

2.8.1 管道摩阻試驗(yàn)

在第一批索張拉前，應(yīng)進(jìn)行管道摩阻試驗(yàn)，以檢查實(shí)際損失值與理論計(jì)算值的差別，以確保有效預(yù)應(yīng)力值。具體測(cè)試方法是直接在梁體待測(cè)孔道上安裝測(cè)力傳感器與千斤頂，一端為張拉端，另一端固定。張拉端進(jìn)行分級(jí)張拉，逐級(jí)增壓張拉到設(shè)計(jì)噸位（錨外控制應(yīng)力），并記錄每級(jí)張拉時(shí)主動(dòng)端與被動(dòng)端測(cè)力傳感器讀數(shù)等。將數(shù)據(jù)按P2=P1×e-(kl+uθ)進(jìn)行二元線性回歸，求得偏差系數(shù)和摩阻系數(shù)。

2.8.2 張拉程序

初張拉：調(diào)整錨圈墊板及千斤頂位置，使孔道錨具和千斤頂三者之間軸線相吻合。箱梁兩側(cè)千斤頂對(duì)稱，千斤頂分級(jí)同步進(jìn)行。

理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算：鋼絞線理論伸長(zhǎng)值有孔道內(nèi)鋼絞線伸長(zhǎng)值L1 和梁體預(yù)應(yīng)力鋼絞線鋼絞線孔道出口至千斤頂工具夾片錨固處伸長(zhǎng)量L2組成。可以運(yùn)用

進(jìn)行理論值計(jì)算，即△L=L1+L2

實(shí)際伸長(zhǎng)值的計(jì)算：[(σk-0.2σk(初應(yīng)力))伸長(zhǎng)值-工具錨具內(nèi)縮值-千斤頂長(zhǎng)度段鋼絞線延伸值]/0.8

張拉：預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用張拉應(yīng)力和鋼絞線伸長(zhǎng)值雙控方法，主要以應(yīng)力控制為主。張拉采用兩端輪流分級(jí)加載，加載至100%σk時(shí)靜停5分鐘，測(cè)量自初應(yīng)力20%σk～100%σk的鋼絲伸長(zhǎng)量，為保證張拉時(shí)應(yīng)力的有效傳遞和應(yīng)力與伸長(zhǎng)量基本同步，進(jìn)行多級(jí)分別張拉，并加上初應(yīng)力的推算伸長(zhǎng)值作為實(shí)際伸長(zhǎng)值，并與理論伸長(zhǎng)值比較，如不在+6%允許偏差范圍內(nèi)，應(yīng)及時(shí)查明原因，調(diào)整計(jì)算伸長(zhǎng)量再進(jìn)行張拉。

錨固：預(yù)應(yīng)力筋在張拉控制力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固。預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長(zhǎng)度應(yīng)不小于3cm,錨具應(yīng)用封端混凝土保護(hù)。錨固完畢并經(jīng)檢驗(yàn)合格后用砂輪機(jī)切割端頭多余的預(yù)應(yīng)力筋。

2.8.3 孔道壓漿

張拉完成后48h 內(nèi)進(jìn)行管道壓漿，為了確保孔道內(nèi)水泥漿飽滿，采用二次壓漿法，再次壓漿的間隔時(shí)間宜為30～45min。壓漿前用對(duì)預(yù)應(yīng)力筋和管道無(wú)腐蝕作用的中性洗滌劑或皂液水沖洗預(yù)應(yīng)力孔道，并使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的所有積水排出。并達(dá)到壓漿孔排出與規(guī)定稠度相同的漿為止。壓漿后從檢查孔抽查壓漿的密實(shí)情況。壓漿過程中及壓漿后48小時(shí)內(nèi)結(jié)構(gòu)物砼溫度不低于5℃。

2.8.4 封錨

待孔道內(nèi)水泥漿凝固后，將封錨斷面混凝土鑿毛，然后按設(shè)計(jì)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，立模澆注與梁體同標(biāo)號(hào)的混凝土。為確保梁體底部槽口封 錨混凝土表面顏色與梁體底面一致，封錨模板擬采用與梁體底模相同的模板，并采用與梁體混凝土相同配合比的混凝土進(jìn)行灌注，利用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，并采用敲擊底模的方法協(xié)助進(jìn)行振搗，以確保邊角地方的砼密實(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

32+48+32m 連續(xù)現(xiàn)澆箱梁不是跨現(xiàn)有道路就是跨水域及大壩，給支架設(shè)計(jì)和施工增加了難度，加上梁體本身施工難度較大，鋼筋密集，混凝土一次性澆注量比較多，張拉較難控制，本文通過詳細(xì)論述，為同類工程提供了借鑒。

[1]張飛，錢治華.現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工質(zhì)量控制[J].工程與建設(shè)，2009-04-15.