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纵向支撑膺架施工技术研究

1工程概况

下台子柳河特大桥跨越京承铁路、358省道、寿王坟专用线三条既有铁路及公路,根据咨询图要求,净宽×净高分别为9.88m×7.25m、10m×5m、9.88m×6.55m。根据现场已有材料及实际情况,分析后决定采用防护膺架对其进行安全防护,操作步骤为:分别在道路两侧设置Φ600mm螺旋管立柱,在螺旋管立柱上搭设Ⅰ28型钢作为纵梁(型钢在支点处须与螺旋管焊接固定);然后纵梁上按50cm间距铺设Ⅰ28型钢作为横梁;最后在横梁上铺设4mm厚的钢板及15mm厚的竹胶板。螺旋管立柱基础采用1m宽的预制钢筋混凝土条形基础。

2工艺原理

墩顶纵向支撑膺架法支架,构件纵梁所采用的是长度为33m的国产321贝雷梁,贝雷梁的端支点是现浇简支梁两端的框架墩盖梁顶面,贝雷梁的跨中支点实质是一道临时门式墩,需设置在距贝雷梁一端15m处。其中在第5、第6片贝雷桁架,也就是跨中临时门式墩上部不插入销钉,这样的贝雷梁结构属于不等跨简支梁结构,相应的承载力可满足相关要求,同时结构相对简单,易安装,工作完成后也容易拆除。若将其应用在连续结构中,还能避免临时墩反力设计超过应有范围[1]。剪力可对纵梁加以控制,若有富足的弯矩,贝雷桁架用量会随之增加,造成一定的浪费,使支墩容易发生纵向扰动。为了保证两不等跨贝雷纵梁具有相等刚度,应对贝雷纵梁上下弦杆进行加强。在现浇简支梁两侧翼缘板的下边需设置12组贝雷梁纵梁,每侧设置6组。为了方便支架的拆除,贝雷梁和跨中临门式墩顶以及盖梁顶需设置沙箱。构件现浇简支梁支架横梁要应用长度为10m的型钢,具体设置位置为直腹杆节点两侧。跨中临时门式墩支柱构件需应用到四肢格构式钢管柱。四肢格构式钢管柱的具体参数为:管柱的高度为22.27m,分肢钢管采用426×8mm的钢管,缀条采用L100×8角钢,构件钢管柱基础采用的是钻孔桩基础,桩径为1.0m。承台和钢管柱需焊接,采用的是预埋钢板。在钢管柱顶部,需将2组4m长的型钢横梁并排放置,跨中临时门式墩横梁需设置在横梁上部,将13组长度为18m的贝雷梁与现浇轴线方向垂直并排放置。

3墩顶纵向支撑膺架法施工工艺

3.1跨中临时门式墩桩基础施工及钢管柱安装。承台预埋钢板需与钢管柱底部法兰边缘焊接,焊接方式为满焊焊接,焊角必须超过9mm。安装钢管柱的过程必须用到25t汽车,同时加以人工辅助。安装时必须使用全站仪对钢管柱进行垂直方向的检测,竖直度尽量不超过2%。调整好钢管柱的竖直度后,需利用L100×8角钢分别对各肢管进行焊接[2]。3.2跨中临时门式墩。HD200型贝雷梁横梁安装跨中临时门式墩横梁由13组长度为18m的贝雷梁相互拼接而成。在吊装过程中,需分两组进行,其中一组的数量为6组,另一组的数量为7组。吊装两组贝雷梁,放置在中支点钢管柱顶部,然后连接所有贝雷梁形成一个整体,连接的方式是:2组贝雷梁之间用槽钢连接,间隔为3m。为了避免销子在使用过程中因设备振动等其他原因发生脱落,必须将销子锁紧。在拼装贝雷梁组的过程中,需每间隔3m用一道槽钢将其连接成一个整体,连接方向为横向,同时需在贝雷梁桁架的端头和上下面进行支撑架的安装,安装方向为竖向或横向,以进一步保证临时门式墩横向贝雷梁组的稳定性[3]。3.3现浇梁支架纵向贝雷梁及型钢横梁安装。采用12组国产321型贝雷梁构筑现浇梁支架纵向承重梁,每组贝雷梁的长度为33m,一共分2个整体,每个整体包含6组贝雷梁,分别布置在箱梁两侧的翼缘板下方。每个整体的贝雷梁需分两段进行拼装,分别为15m、18m。在拼装过程中,需每间隔3m用一道槽钢将贝雷梁上下横向连接起来,以确保贝雷梁的稳定性。同时,应在每节贝雷桁架的端头和上下面安装支撑架,支撑架的方向为竖向或水平向。拼装工作完成后,需使用吊车进行吊装。要使用25t的汽车对支架型钢横梁进行调运安装,应该严格按照由两端至中间的顺序安装。完成1根的吊装工作后,需使用20mm螺栓将横梁和纵梁紧固连接,确保两侧贝雷梁都处于稳定状态。3.4重量预压。为了使上部现浇箱梁尽可能少受地基沉降以及支架变形的影响,需对现浇梁支架的稳定性进行验证。在支架安装完成后,必须采取一定措施对支架进行预压检测,并对支架在相关预压条件下的弹性变形数据和非弹性变形数据进行记录并加以分析。(1)支架预压在进行支架预压时,预压重量应是梁体自重的120%,预压所需压力主要来自纤维袋装砂。在预压过程中,应根据实际压力的分布进行预压。(2)预压观测预压时,需合理布置观测点,同时采用水准仪测量观测点的标高,同时做好记录。必须严格按照经过设计的箱梁自重逐级加载预压。首先应对跨中部进行加载预压,然后向两侧对称进行加载预压。如果加载的重量已达到梁体自重的30%、60%、100%或120%时,需对每个观测点的沉降情况进行记录并加以分析。预压加载后,应每隔2h观测一次,同时做好相关记录。如果沉降量连续24h不发生改变,那么可判定沉降区域稳定。(3)预拱度设置对预压数据进行分析,然后依据支架实际的沉降变形量,进行梁体的施工预拱设置,及时调整现浇梁底模预拱度,使底模顶面的标高符合相关要求。3.5模板施工。采用钢管或方木进行箱梁侧模加工,按设计圆弧半径将现浇梁侧模并排连接,这样既可以保证模板尺寸的准确性,还可以提高模板背楞的刚度。在模板施工过程中,圆弧半径为75cm的翼缘板过渡圆弧段模板、现浇箱梁腹板需与钢管排架以及现浇梁侧模方木进行固定,采用的是厚度为8mm的竹胶板。截取聚氯乙烯排水管,制成圆弧半径为30cm的底板过渡圆弧段模板和现浇箱梁腹板[4]。制作箱梁内模时要注意,标准节长度需设置为4m。完成预应力管道和底腹板钢筋的安装后,方可拼接内箱梁模板。3.6混凝土工程。需提前在搅拌站进行混凝土的集中搅拌。搅拌必须均匀,随用随拌,然后用混凝土运输车将搅拌均匀的混凝土运送至施工现场,运输过程中仍需不停搅拌,以防止混凝土发生分层[5]。然后利用混凝土泵进行浇筑,需注意采用分层浇筑的方式。3.7支架拆除。不适当地拆除支架很可能导致施工安全问题。为了确保支架拆除工作的安全、顺利完成,施工过程必须严格按照设计方案进行,同时对支架拆除的各个环节进行严格把控。支架拆除的具体顺序为:①落砂箱的安装,在安装落砂箱时,先安装中支点,然后安装端支点;②首次将贝雷梁纵梁向外横向移动60cm;③拆除地板方木以及竹胶板,拆除型钢横梁;④第二次将贝雷梁纵梁向外横向移动55cm,吊除贝雷纵梁;⑤吊除临时门式墩HD200型贝雷梁横梁,拆除门式钢管柱。

4结语

综上所述,在上跨既有线路的桥梁工程施工时,受地形、地势等因素的限制,无法使用架桥机进行架设施工。而使用墩顶纵向支撑膺架进行施工,可充分利用箱梁翼缘板和框架墩墩顶空间,将既有线钢梁作为安全作业平台,实现了安全施工,保证了施工工期,值得类似工程借鉴和参考。

参考文献:

[1]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计规范:GB50010—2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2]顾祥林.混凝土结构基本原理[M].上海:同济大学出版社,2004.

[3]文凯.基于价值工程的上跨既有线现浇简支梁桥施工方案优选研究[D].兰州:兰州交通大学,2016.

[4]薛晓卫.跨既有线现浇箱梁墩顶纵向支撑膺架施工技术探讨[J].黑龙江交通科技,2013,33(4):72,74.

[5]李皓,高晶晶.新建铁路跨既有线施工的安全管理与控制[J].铁道建筑,2010(9):116-117.

作者:杜倩倩 单位:中铁十二局集团第四工程有限公司

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