高腳水庫大橋懸臂梁施工零號塊臨時固結措施

1 工程概述

1.1 橋梁概述

重慶江北機場南聯(lián)絡道工程高腳水庫大橋為三跨變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁橋,雙幅布置,橋跨布置為42m+75m+42m+35m,總長202m。橋面設3%縱坡。

在P1、P2、P3號墩處,墩梁采用盆式橡膠支座聯(lián)接,墩身為現(xiàn)澆矩形墩,基礎為樁接承臺,A0、A4號橋臺采用重力式U型橋臺。

主橋上部結構為單箱單室箱形斷面,單幅橋寬12.8m,箱底寬7.8m,兩側翼板懸挑2.5m。0#塊長9m,全橋兩幅共4個T型懸臂梁段,每個T型懸臂梁段共有8對節(jié)段需采取掛籃對稱懸澆施工,節(jié)段長度從根部到跨中分別為4×3.75m+4×4.25m。懸臂澆筑節(jié)段最大控制重量為139.2T。

1.2 臨時固結簡述

高腳水庫大橋成橋后是連續(xù)箱梁結構,橋墩與箱梁采用盆式支座連接。設計要求在懸臂施工時,橋墩與箱梁形成臨時固結。所以在施工中采用鋼管柱預埋在承臺上,留置預埋件在橋墩上,鋼管柱與橋墩預埋件焊接形成一個整體,保障了鋼管柱整體的穩(wěn)定性,增大鋼管柱抗扭能力。鋼管柱頂部澆筑在0號塊中,承臺、鋼管柱、0號塊形成一個剛性結構體。

同時,在順截面雙面埋置Ф40精軋螺紋鋼,單面19根,合計38根。

鋼管柱和埋置精軋螺紋鋼同時作為懸臂施工的臨時固結支撐體系。

1.3 臨時固結體系簡圖（圖1）

2 臨時支撐施工方案選擇

本橋箱梁懸澆施工時需設置臨時錨固措施,根據(jù)高腳水庫大橋施工圖設計圖紙,本次驗算考慮最大懸臂情況下不平衡荷載20T作為計算依據(jù)。本次計算由于P2#墩高度較大,達27m,加上荷載較大,選定在蓋梁與主梁間埋設Ф40精軋螺紋鋼的同時,采取在P1和P2墩兩側各設置大鋼管立柱作支撐,上部設3I50b連接,型鋼與梁底間設楔形鋼墊塊確保與混凝土箱梁底密貼。

本次施工方案計算考慮Ф40精軋螺紋鋼抵抗主梁不平衡荷載,采用大鋼管立柱作支撐為確保因精軋螺紋鋼銹蝕導致強度降低、施工中鋼筋埋設不豎直等因素后,作為二次支撐體系,大鋼管立柱支撐亦能確保橋墩順向變形,以確保主梁安全施工。

高腳水庫大橋全橋懸臂梁施工,均同時采用預埋精軋螺紋鋼和鋼管柱兩種方式作為臨時支撐體系,做到萬無一失,確保了工程施工的安全。

3 臨時支撐體系計算

3.1 體系一

本次驗算考慮最大懸臂情況下不平衡荷載20T作為計算依據(jù)。最大懸臂距精軋螺紋鋼支點一距離35.35m,兩支點間距離為2.3m。計算公式根據(jù)20T不平衡重量產生拉力和壓力計算。F1為受拉力,F2為受壓力。

F1+F2=20(T)

20X(2.3+35.35)=F2X2.3

得：拉桿F1=307T；壓桿F2=327T。

鋼筋：fsd=fsd’=280MPa。

預埋鋼筋面積：As=19X20X20X3.14=23864mm2。

鋼筋拉應力為：σ=F2/As=327X104/23864=137MPa。

σ

3.2 體系二

采用大鋼管立柱作支撐，為確保因精軋螺紋鋼銹蝕導致強度降低、施工中鋼筋埋設不豎直的因素后,作為二次支撐體系,大鋼管立柱支撐亦能確保橋墩順向變形,以確保主梁安全施工(如圖4所示)。

3.2.1 計算假定及參數(shù)

大鋼管立柱按平面剛架進行計算,柱腳處理成固定絞結構。立柱及橫聯(lián)橫梁斷面按實際截面輸入。

支架材料材質:大鋼管立柱、分配梁及碗扣鋼管為A3鋼,容許軸向應力140MPa,容許彎應力145MPa,彈模210000MPa。

3.2.2 支撐控制計算工況

以8#塊澆筑完成后,為支架最大受力工況。支架受箱梁混凝土全部荷載、掛籃及模板、支架自重和最大不平衡荷載20T,這個工況控制支架設計。

3.2.3 計算結論

主梁混凝土采用C55高強混凝土（表1）。

表1

1-8#塊共重886.05t。

按設計要求,最大不平衡重不超過塊件的底板荷載。1#塊底板重：底板厚平均0.55m×6.3×3.75×2.6=33.8t；8#塊底板重：底板厚平均0.27m×6.8×4.25×2.6=20.3t

由于澆8#塊時為最不利工況,故最大不平衡重取20t。

每只掛籃按55T計算。

3.2.4 支撐受力計算

（1）受力圖示簡化如圖5所示。

（2）臨時支撐反力計算如下:

計算公式根據(jù)彎矩和合力的方程聯(lián)合求解,求出A點和B點支座反力

（3）列表計算（表2）。

表2

（4）立柱校核。

由表2可知,單側支撐最大豎向力Nmax=13480kN;

橫聯(lián)每10m一道,L=10m,λ=25.4,查表Φ=0.95

滿足受力要求。(1.3為臨時結構容許應力增大系數(shù))

（5）支撐整體受力校核。

Φ800X12鋼管截面參數(shù):A=296.9cm2,

橫聯(lián)每10m一道,L=10m,λ=25.4,查表Φ=0.95

(1.3為臨時結構容許應力增大系數(shù))

4 結語

本臨時固結措施采用預埋精軋螺紋鋼與大鋼管立柱方案相結合方式,既解決了主梁傾覆,又避免了橋墩變形過大等施工過程中難題。受力計算選用兩種體系獨立受力的最不利狀態(tài),為施工中質量安全的控制做到了200%的保障。

臨時固結體系在邊跨合攏后,中跨合攏前解除。拆除鋼管柱和精扎螺紋鋼方法比較常規(guī),安全隱患較小,按照鋼結構拆除的常規(guī)方法即行。該措施切實可行,可以為今后在同類橋梁施工中提供經驗。