客运专线32m整体双线箱梁现浇支架设计与施工

第19卷󰀁第4期石家庄铁道学院学报Vo.l19󰀁No.4

2006年12月JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTEDec.2006

客运专线32m整体双线箱梁现浇支架设计与施工

陈󰀁伟

(同济大学桥梁工程系,上海󰀁200092)󰀁󰀁摘要:介绍了甬台温客运专线整体箱梁支架现浇施工的支架设计及施工过程,包括基础处

理、支架承载力验算、支架预压、变形沉降测量及支架施工过程中的注意事项等内容。

关键词:客运专线;整体箱梁;支架设计;施工技术

中图分类号:U453.5󰀁文献标识码:A󰀁文章编号:10063226(2006)04011004

收稿日期:20060920作者简介:陈伟󰀁男󰀁1972年出生󰀁副教授1󰀁工程概况

甬台温铁路某特大桥中心里程为DK88+687.17,桥长1452.80m,结构为44跨32m简支箱梁。由

于采用双线整体箱梁,箱梁顶宽13.4m,底宽5.74m,箱梁的质量约900,t加上线路坡度均为5.3󰀂下坡、

曲线半径为6000m且位于半径20000m的竖曲线上,箱梁的施工十分困难。结合现场资源配置、工期十

分紧张及桥梁特点,决定采用支架进行现浇施工1~3。但由于先前并无在门式支架上现浇32m客运专线

整体箱梁的经验,对门式支架进行详细的设计以确保施工过程中的安全就显得十分必要。

2󰀁支架设计思路

2.1󰀁选用支架的指标及规格

满堂支架采用可调重型门式支架。门式支架主要是重型门架,调节杆、交叉支撑杆、可调托座、可调

底座及插销等构件组成。门架型号为FBM1019,门架立杆为󰀁57.2 2.5mm钢管,加强杆为󰀁26 2.0

mm,调节杆󰀁48钢管,门架宽度为1m,高度为1.9m。2.2󰀁支架布置

0#~20#墩箱梁支架采用FBM1019型可调重型门式脚手架搭设。根据门式支架的特性,纵向双排间

距是固定的(1.0m),布置时纵向所有间距按1.0m和0.9m交叉布置,在变截面处采用在门式支架中间

加一排钢管加密。箱梁底下横向布置9排,间距为2 45cm+4 100cm+2 45cm,翼板横向采用60

cm+90cm+120cm+120cm间距布置。

3󰀁支架检算

3.1󰀁FBM1019可调重型门式脚手架单榀稳定承载力计算

FBM1019可调重型门式脚手架单榀稳定承载力计算时可参考文献[4],计算时采用的公式为:Nd=󰀂Af。其中,A为单榀门架立杆的截面积,A取856mm2;f为钢材强度设计值,对Q235钢取205N/mm2;󰀂为

轴心受压杆件的稳定系数,按 =kh0/i查表取值。经计算,在本工程的条件下,门式支架的稳定承载力为

89.3kN。

3.2󰀁荷载计算

(1)箱梁自重计算。对客运专线箱梁,由于跨中断面和梁端断面差别较大,而且同一断面在不同的部

位荷载的大小相差很大,因此在荷载计算时,不仅应对跨中断面和梁端断面分别计算,而且在同一断面上也应分区进行计算,以确保荷载计算的准确性,从而保证支架的安全和经济性能。分区的主要依据是根第4期陈伟:客运专线32m整体双线箱梁现浇支架设计与施工111󰀁据砼的分布情况进行,按翼缘悬臂板,腹板和中间顶底板进行分区,共分三大部分。具体分区情况如下:

跨中载面进行分区见图1。各部分面积为:s1=1.18m2,s2=2.25m2,!s3=2.14m2。相应每平米砼

荷载分别为:q1=9.3kN/m2;q2=39kN/m2;q3=16.4kN/m2。梁端截面进行分区见图2。各部分面积

为:s1=1.25m2,s2=3.74m2,!s3=4.4m2。相应的每平米砼荷载:q1=9.85kN/m2;q2=64.83kN/

图1󰀁跨中截面图󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁图2󰀁梁端截面图m2;q3=33.65kN/m2。

(2)施工荷载:按4kN/m2考虑(见文献[3])。

(3)模板及槽钢荷载:按6kN/m2考虑。

(4)脚手架及其附件荷载。梁端NGK=3.624kN,跨中NGK=3.696kN。

(5)荷载组合。计算时分两种情况,不组合风荷载和组合风荷载。不组合风荷载时,计算公式为:N=

1.2!NGK+1.4!NQK。公式中各项的具体含义可参考文献[4]。组合风荷载时其计算公式如下:N=

1.2!NGK+0.85 1.4(!NQK+2Mk/b)。其中,Mk=qkH2/10;Mk为风荷载产生的弯矩标准值;qk为风

线荷载标准值;H为支架高度;B为门架宽度;风荷载标准值wk=0.7uzusw0;uz为风压高度变化系数;us为

风荷载体型系数;uz取值:地面粗糙度为A类,支架高度10m时取1.38,15m时取1.52;12m高时通过内

插法算出:uz=1.436。us取值:0.443。

3.3󰀁门式支架计算结果

对箱梁各个分区下面的支架进行计算,然后和承载力值进行比较,保证结构安全。计算结果如表1。表1󰀁门式支架轴力计算值kN󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

工况箱梁跨中悬挑部分(S1)梁跨中梗肋部分(S2)箱梁跨中底板部分(S3)箱梁梁端悬挑部分(S1)箱梁梁端梗肋部分(S2)箱梁梁端底板部分(S3

)不计风载66.063.167.651.070.455.7计入风载85.883.387.165.481.869.3󰀁󰀁从表1中可以看到,均小于承载力计算值(89.3kN),因此,结构是安全的。另外,从表1中还可以看

到,在沿海地区,由于风荷载较大(基本风压为1kPa),支架结构的安全由考虑风荷载组合的工况控制。

4󰀁支架地基处理及承载力检算

4.1󰀁地基处理

0#台至20#墩原地貌平坦,地基应力为200~400kPa砂夹卵石。地基承载力相对较好,施工时首先清

除支架范围内钻孔桩施工所筑泥浆池内泥浆,并换填砂夹卵石;地表砂夹卵石层采用18t重型压路机碾压压实,确保承载力满足200kPa;浇筑10~15cm厚C15砼,同时在浇筑时预埋抗风缆地锚20只,保证在

台风来临时,支架可以稳固地锚固在地面上。施工时要保证承台四周和泥浆池内回填的砂夹卵石夯实。

4.2󰀁承载力检算

地基承载力验算时,不仅要计算地基的应力,还要计算垫层砼局部受压应力。单根立杆对基础的压

力等于立杆承受的上部传递的压力和支架自重的和。经计算:垫层砼局部受压应力大小为2.1MPa,小于

允许荷载15MPa,是安全的。地基应力为0.13MPa,小于地基允许承载力0.2MPa,也是安全的。

5󰀁支架预压与沉降观测

考虑到箱梁两侧翼缘板区梁体自重较小及方便预压工作的开展,不对其下支架进行布载预压,其下支架变形值可参考其它预压区下支架变形值取定。112󰀁石󰀁家󰀁庄󰀁铁󰀁道󰀁学󰀁院󰀁学󰀁报第19卷

5.1󰀁预压加载及卸载

由于本工程跨数多,工期紧,为方便预压,采用砼块预制件进行预压。预压按砼重量的1.3倍进行,

加载按砼浇筑顺序,分级进行:第一次加载从跨中向两侧、左右对称间隔跳跃加载至梁重量的30%,第二

次加载完成第一层砼预制块(共105块)的均匀堆码,约为梁重的60%;第三次加载完成第二层砼预制块

(共64块)的均匀堆码,约为受力范围内梁重的100%;第四次加载完成第三层砼预制块(共50块)的均匀堆码,约为受力范围内梁重的130%;卸载过程的操作基本与加载过程相反,按步骤依次进行。

5.2󰀁测量点设置及标高测量

在箱梁底模上布置测点,测点布置在底模两侧及中间,顺桥向每一侧共设9点,位置分别为两支点、

1/8、2/8、3/8、4/8、5/8、6/8、7/8处。找强度较好直顺的细铁丝铅垂挂在观测点上,地下设测站,对铅垂丝

上标记标高测量,采用精密水准仪测出各点的初始标高值H1并记录入表格,同时在支架地面及周边设置

观测点查看地基沉降情况。根据分级加载程序,每次布载结束后立即进行观测各测量点的标高值H2,并

做好相应的记录;当连续2次读数不变后,间隔2h才能继续加载。维持布载24h后、分级卸载前测量各

测量点标高值H3。卸载后测量出各测量点标高值H4,此时就可以计算出各观测点的变形如下:

非弹性变形!1=H1-H4。通过试压后,可认为支架、模板、方木等的非弹性变形已经消除。弹性变形!2=H4-H3。根据该弹性变形值,在底模上设置预拱度!2,以使支架变形后梁体线型满足设计要求。另外,

根据H2和H3的差值,可以大体看出持续荷载对支架变形的影响程度。

6󰀁预拱度设置

门式支架现浇砼箱梁,必须设置预拱度。预拱度的设置应考虑以下因素:地基沉降、门式支架的弹性

压缩量、结构之间的非弹性压缩量和结构设计预拱度等。对于地基沉降,该桥0#~20#墩桥跨间地质条件

如下:表层为1~2m厚的密实饱和的细圆砾土,地基承载力250kPa;表层下为中密饱和的粗圆砾土,地基

承载力为400kPa。由于地质条件好,土层密实,在支架预压一次变形后,不再考虑地基的沉降。门式支

架的弹性压缩变形量经计算为6mm,而非弹性压缩量可经过预压来消除。对于弹性压缩变形,可通过门式支架的可调托撑并配合模板下面的木楔来进行预拱度的设置和调整。根据设计技术交底,本桥梁的设

计预拱度最大为225mm,按二次抛物线变化计算各点的设计预拱度,即:!x=!(1-4X2/L2),施工预拱度为支架变形值+设计预拱度,则:对于已进行预压区段,根据如下公式调整各测点底模标高:底模顶面标

高=梁底设计标高+!2+!x。对于没进行预压的区段,参考如下公式调整各测点底模标高:底模顶面标

高=梁底设计标高+!1+!2+!x。

7󰀁支架搭设步骤及要求

7.1󰀁支架搭设流程

首先测量定位。从梁中往桥墩方向搭设门架底座加垫板,搭设第一层支架。第一层支架搭设完毕后

及时调节底座,使之处于水平,并及时设置斜杆,加固后上第二层,依次搭至高度。门架(调节杆)搭设完

毕后安装上可调托架调整水平后在托架安放[12槽钢,捆扎牢固。根据设计及预压估算沉降量,设置拱

度。然后铺设底模,完成后进行预压,预压采用1.2m的立方体砼预制块作配重压载。

7.2󰀁支架搭设和拆除注意事项

搭拆脚手架必须由专业架子工担任,持证上岗。搭拆脚手架时工人必须戴安全帽,系安全带,穿防滑

鞋子。操作层上施工荷载应符合设计要求,不得超载;不得在脚手架上集中堆放模板、钢筋等物件。严禁在脚手架上拉缆风绳或固定、架设砼泵、泵管及起重设备等。六级及六级以上大风和雨、雪、雾天应停止

脚手架的搭设、拆除及施工作业。加固杆、剪刀撑必须与脚手架同步搭设,水平加固杆应设于门架立杆内

侧,剪刀撑应设于门架力杆外侧并连接牢固。剪刀撑应在满堂脚手架外侧周边和内部每隔15m间距设

置,剪刀撑宽度不应大于4个跨距或间距,斜杆与地面倾角宜为45∀~60∀。满堂脚手架高度超过10m时,上下层门架间应设置锁臂,外侧应设置抛撑或缆风绳与地面拉结牢固。脚手架的拆除应在统一指挥