濟(jì)徐路 AK1+641.036匝道橋現(xiàn)澆箱梁的施工

燕慶軍 趙立新

(泰安市公路局，山東泰安 271000)

1 工程概況

濟(jì)徐公路AK1+641.036匝道橋，跨徑布置為左幅:3×30+(24.9+30+24.9)+(30+2 ×35+30)+3 ×30+(22.5+30+22.5)+(2×30+25)，右幅:3×30+3×30+(30+2×35+30)+(24.9+30+24.9)+(22.5+30+22.5)+(25+2 ×30)。結(jié)構(gòu)類型為:上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土(后張)連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用肋板臺(tái)，橋墩采用柱式墩，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)。梁體混凝土等級(jí)為C50。左幅橋?qū)?.25 m，右幅橋?qū)?2.25 m。荷載等級(jí):公路—Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)行車速度120 km/h。為保證施工質(zhì)量合格，安全可靠，施工方法為滿堂支架現(xiàn)澆施工，跨濟(jì)廣高速處采用螺旋鋼管支撐工字鋼門(mén)洞結(jié)構(gòu)，保證箱梁模板下濟(jì)廣高速的通行空間。施工起止日期:2010.04.21 ～2011.09.30。

2 施工步驟

1)跨濟(jì)廣高速公路門(mén)洞的設(shè)置。2)墩身施工完畢后，安裝第三聯(lián)支架并進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為120%。3)安裝第三聯(lián)模板，進(jìn)行混凝土施工。待混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%及不少于5 d齡期后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束(筋)的張拉及孔道灌漿。4)拆除第三聯(lián)模板支架，進(jìn)行其他各聯(lián)的施工。5)橋面系施工。

3 具體施工過(guò)程

3.1 支架

除第三聯(lián)跨濟(jì)廣高速部分采用螺旋鋼管工字鋼門(mén)洞外，其他部分采用滿堂碗扣支架，底板部分沿橋縱向步距90 cm，橫向步距60 cm，在墩柱兩側(cè)3 m范圍內(nèi)按60 cm×60 cm布設(shè)，翼板底部按90 cm×90 cm布設(shè)。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境條件，跨濟(jì)廣高速第三聯(lián)高速路段采用螺旋鋼管支撐工字鋼作為門(mén)洞跨路。設(shè)置機(jī)動(dòng)車門(mén)洞2個(gè)，門(mén)洞凈寬8 m，高5 m，保證車輛通行順暢。在8號(hào)墩兩側(cè)設(shè)置門(mén)洞，門(mén)洞上縱向設(shè)置雙拼50a工字鋼縱梁。箱梁底板與高速路面間最低處凈高6.2 m，施工空間高度:6.2－5－0.4=0.8 m，方木竹膠板厚度:0.012+0.15+0.1=0.262 ＜0.8 m，滿足施工需要。門(mén)洞兩側(cè)采用外徑630 mm，壁厚8 mm螺旋鋼管作為立柱，立柱間距4 m。鋼管柱通過(guò)法蘭盤(pán)與預(yù)埋在條形基礎(chǔ)里的φ20螺栓連接。鋼管立柱上縱梁采用雙拼50a工字鋼，橫梁采用45a工字鋼，橫梁工字鋼中心間距40 cm。地面用C20混凝土澆筑截面130 cm×60 cm條形基礎(chǔ)底座。濟(jì)廣高速邊坡部分采取開(kāi)臺(tái)階、澆筑混凝土臺(tái)座方式搭設(shè)支架。

3.1.1 滿堂支架部分計(jì)算

1)荷載計(jì)算。

a.從橫斷面尺寸來(lái)看，AK1+641.036匝道橋第三聯(lián)箱梁為最重荷載。AK1+641.036匝道橋右幅第三聯(lián)箱梁自重:梁底寬8.25 m，長(zhǎng)130 m(30+35+35+30)，箱梁底總面積為8.25 ×130=1072.5 m2，箱梁混凝土方量 1092.59 m3，每平方米的重量為1092.59 ×2.6/1072.5=2.65 t/m2;AK1+641.036 匝道橋左幅第三聯(lián)箱梁自重:梁底寬5.45 m，長(zhǎng)130 m(30+35+35+30)，箱梁底總面積為5.45 ×130=708.5 m2，箱梁混凝土方量 684.31 m3，每平方米的重量為 684.31 ×2.6/708.5=2.51 t/m2。以右幅每平方米的重量2.65 t/m2作為計(jì)算荷載。

b.模板自重:竹膠板容重9.0 kN/m2，厚12 mm，每平方米的重量為:

外模板:130 ×(8.25+2 ×2+2×1.6)×0.012×0.9/1072.5=0.02 t/m2;

內(nèi)模板:130 ×(3.125+0.538+0.88+0.538)×2 ×2 ×0.012×0.9/1072.5=0.027 t/m2。

c.方木自重:方木容重7.5 kN/m2，每平方米的重量為:

大橫桿方木:(12.25/0.6 ×130 ×0.15 ×0.15)×0.75/1072.5=0.042 t/m2;

小橫桿方木:(130/0.3 ×12.25 ×0.10 ×0.10)×0.75/1072.5=0.037 t/m2。

d.支架自重:支架重量0.0384 kN/m2，每平方米的重量為:

立桿:(130/0.6)×(8.25/0.9+4)×8 ×0.00384/1072.5=0.082 t/m2;

橫桿:［130/0.6 ×8.25+(8.25/0.9+4)×130］× (8/0.6)×0.00384/1072.5=0.167 t/m2。

考慮扣件的重量和箱梁內(nèi)支架重量，支架高度均取8 m。

e.施工荷載:取 2.5 kN/m2。

f.傾倒與振搗荷載:取2 kN/m2。

g.其他荷載(張拉施工):取2 kN/m2。

門(mén)洞頂每平方米的總重量:2.65+0.047+0.079+0.25+0.2+0.2=3.43 t/m2。

滿堂支架每平方米的總重量:2.65+0.047+0.079+0.249+0.25+0.2+0.2=3.68 t/m2。

2)碗扣支架承載力驗(yàn)算。

荷載按1.2倍的系數(shù)考慮，則每平方米的重量為3.68×1.2=4.42 t，支架采用多功能碗扣式支架，沿橋縱向步距90 cm，橫向步距實(shí)腹段60 cm，在墩柱兩側(cè)3 m范圍內(nèi)按60 cm×60 cm布設(shè)。每根立桿受正向壓力為:4.42 ×0.6 ×0.9=2.39 t，安全系數(shù)按1.3 考慮，則每根立桿受正向壓力為:2.39 ×1.3=3.1 t，小于碗扣式支架立桿允許承載力4.0 t(廠家提供)，符合要求。

3)模板強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。

方木間距按60 cm×30 cm排列，荷載按1.2倍的系數(shù)考慮，計(jì)算荷載 q=3.68 ×1.2=4.42 t/m2。

竹膠板模板抗彎截面系數(shù):Wxo=bh2/6=0.6 ×0.0122/6=1.44 ×10－5m3。

慣性矩:Ixo=bh3/12=0.6 ×0.0123/12=0.0864 ×10－6m3。

板承受線荷載:q=0.6 ×3.68=2.21 t/m。

板跨中彎矩:M=ql2/8=2.21 ×0.32/8=0.025 t·m。

彎拉應(yīng)力:σ =M/Wxo=0.025/(1.44 ×10－5)=17.36 MPa＜［σ］=66.9 MPa(廠家提供)。

竹膠板彈性模量:E=7.9×104MPa。

撓度 =0.137/400 ＜0.3/400。

模板強(qiáng)度和剛度都滿足施工要求。

4)大、小橫桿方木驗(yàn)算。

a.小橫桿橫向方木(10 cm ×10 cm)，長(zhǎng) 4 m，間距為0.3 m。木材［σ］=11 MPa，E=1.1 ×104MPa。

I=bh3/12=10 ×103/12=833.3 cm4。

W=bh2/6=10 ×102/6=166.67 cm3。

Q總=4.42 ×9.8=43.32 kN/m2。

M=Q總L2/8=43.32 ×0.3 ×0.62/8=0.58 kN·m。

σ =M/W=0.58/(166.67 × 10－6)=3.48 MPa ＜ ［σ］=11 MPa，強(qiáng)度符合。

δ=5Q總L4/(384EI)=5 ×43.32 ×0.3 ×0.64/(384 ×1.1 ×104×833.3 ×10－8)=0.24 mm。

δ/L=0.24/(0.6 ×103)=1/2500 ＜［1/400］，剛度符合。

b.大橫桿縱向方木(10 cm ×15 cm)，長(zhǎng)4 m，間距為0.6 m。

木材［σ］=11 MPa，E=1.1 ×104MPa。

I=bh3/12=10 ×153/12=2812.5 cm4。

W=bh2/6=10 ×152/6=375 cm3。

Q總=4.42 ×9.8=43.32 kN/m2。

M=Q總L2/8=43.32 ×0.6 ×0.62/8=1.17 kN·m。

σ =M/W=1.17/(3.75 ×10－6)=3.12 MPa ＜［σ］=13 MPa，強(qiáng)度符合。

δ=5Q總L4/(384EI)=5 ×43.32 ×0.6 ×0.64/(384 ×1.1 ×104×2812.5 ×10－8)=0.14 mm。

δ/L=0.14/(0.6 ×103)=1/4286 ＜［1/400］，剛度符合。

5)碗扣節(jié)點(diǎn)承載力驗(yàn)算。

立桿承受大橫桿傳遞來(lái)的荷載:

Pc=Q總L/2=43.32 ×0.6 ×0.6/2=7.8 kN≤Qb=60 kN。

節(jié)點(diǎn)承載力滿足要求。

6)支架穩(wěn)定性驗(yàn)算。

對(duì)于碗扣支架鋼管(φ48 mm，壁厚3.5 mm)，中間橫桿間距0.9 m。

I=π(D4－d4)/64=π(4.84－4.14)/64=12.18 cm4。

根據(jù)歐拉公式:

［Pcr］=π2EI/(μH)2=π2×2.1 ×105×12.18/(1 ×0.9)2=99 kN＞40 kN。

符合穩(wěn)定性要求。

3.1.2 門(mén)洞布置及驗(yàn)算

1)右幅:門(mén)洞頂荷載計(jì)算:受力面積 s=(8+0.63)×12.25/sin41°=161 m2，荷載按 1.2 倍的系數(shù)考慮，計(jì)算荷載 q1=3.43 ×1.2=4.12 t/m2，門(mén)洞頂工字鋼荷載 q2= ［(12.25/tan41°)×4 ×0.093654+(12.25/tan41°)/0.4 ×8.6 ×0.08042］/140=0.21 t/m2，q=q1+q2=4.12+0.21=4.33 t，P=Sq=161 ×4.33=697 t。

螺旋鋼管外徑630 mm，壁厚8 mm，Q235抗拉強(qiáng)度是(38－47)kg/mm2，而鋼管的受壓面積:S=(630－8)×3.14×10=19531 mm2。

壓力P/受壓面積S=壓強(qiáng)σ(塑性材料抗拉與抗壓取同樣數(shù)據(jù))。

則:P1=Sσ =19531 ×38=742 t，P2=19531 ×47=918 t，取中值:800 t。

螺旋鋼管受力驗(yàn)算:門(mén)洞底下拱2×(1+15/4)=9.5，取10 根立柱，每根承載697/10=69.7 t＜800 t，滿足要求。

穩(wěn)定性驗(yàn)算:

φ630×8 mm鋼管的面積A=19531 mm2，鋼管回轉(zhuǎn)半徑為:

查GB 50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，得φ=0.946。

［N］=φA［ó］=0.946×18840×215/1000=3832 kN ＞N=683 kN，滿足要求。

2)箱梁底部螺旋鋼管立柱間距4 m，其上設(shè)置雙排50a工字鋼。工字鋼承受線荷載:697/［(12.25/sin41°)× 4］=9.3 t/m，Ix=46470 cm4，Wx=1860 cm3。

強(qiáng)度符合。

3)門(mén)洞頂工字鋼荷載計(jì)算:門(mén)洞頂按中—中40 cm間距布置45a工字鋼。工字鋼自重:0.08042 t/m，共(12.25/cos41°)/0.4=42 根。每根線荷載 (161 ×4.12)/(42 ×8.6)+0.08042=1.92 t。

強(qiáng)度符合。

門(mén)洞頂鋪設(shè)竹膠板形成平面，竹膠板上設(shè)置15 cm×15 cm方木，長(zhǎng)4 m，間距60 cm，其上布設(shè)10 cm×10 cm方木，長(zhǎng)4 m，間距為30 cm。方木上鋪竹膠板。左幅單位荷載小于右幅，左幅機(jī)動(dòng)車門(mén)洞支架布置同右幅布置，驗(yàn)算略。

3.2 底模施工

底模施工中應(yīng)先在縱梁上放出中心線和兩外緣線，并測(cè)出三條線的高度，定出方木的頂面高程，側(cè)模分段制作拼裝成整體，每段模板采用10 cm×10 cm的方木制作成符合設(shè)計(jì)的幾何框架。

3.3 預(yù)壓

為保證結(jié)構(gòu)混凝土的施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)設(shè)好的支架進(jìn)行預(yù)壓，根據(jù)預(yù)壓結(jié)果，調(diào)整底板標(biāo)高。

3.4 鋼筋施工

1)鋼筋加工與安裝。2)預(yù)應(yīng)力筋及預(yù)應(yīng)力管道設(shè)置。

3.5 混凝土的施工

1)混凝土拌和與運(yùn)輸。2)混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作。3)箱梁混凝土澆筑。箱梁澆筑分兩次進(jìn)行:依次澆筑底板、腹板，然后澆筑頂板?；炷恋默F(xiàn)場(chǎng)振搗嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。

3.6 預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿

1)準(zhǔn)備工作。2)預(yù)應(yīng)力張拉。張拉分級(jí)程序:0→初應(yīng)力15%(σcon)→30%(σcon)→100%(σcon)持荷2 min→錨固。3)壓漿操作:根據(jù)要求壓漿采用真空壓漿工藝。

4 結(jié)語(yǔ)

濟(jì)徐路AK1+641.036匝道橋現(xiàn)澆箱梁的施工重點(diǎn)在于上跨濟(jì)菏高速公路，該橋的施工，著重控制了跨路門(mén)洞的布設(shè)和安全管理等工作。通過(guò)以上對(duì)該橋施工過(guò)程的介紹，希望能對(duì)相關(guān)跨路現(xiàn)澆橋梁的施工有所幫助。