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摘要:本文以32+48+32m连续梁为实例,阐述了连续梁合拢施工及结构体系转换的相关要点及相关临时结构的计算。
关键词:合拢段 刚性骨架 约束解除 体系转换
在连续梁施工的整个过程中,合拢段的施工是连续梁施工和体系转换的重要环节,合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线型,控制合拢段的施工误差。在连续梁的施工过程中,在没有进行合拢前,各独立T构处于负弯矩状态,随着连续梁的合拢,梁体也依次转化成各个不同的受力状态,直至连续梁成桥。
本文以沈丹客专太子河特大桥32+48+32m连续梁为例。边跨合拢段长1.5m,高3.05m,中跨合拢段长1.5m,高3.05m。本桥设计给出的合拢顺序是:先边跨合拢,后中跨合拢。边跨合拢段混凝土浇筑后,使悬臂T构变为单悬臂简支结构;然后中跨合拢后,使两个简支结构形成一个连续梁,完成两次体系转换。
合拢段因混凝土浇筑后,气温的变化会引起梁体的伸缩变形,同时梁体左右日照温度不同还会引起梁的扭曲变形,需对合拢段进行临时锁定。合拢段临时锁定要抵抗温度应力、T构两端不平衡弯矩等多种外力,保证悬臂T构施工安全和合拢段不出现裂纹。
边跨合拢段锁定采用“刚性骨架+张拉临时钢束”方案,边跨合拢段锁定时,先焊接刚性骨架锁定,然后完成临时钢束的张拉。刚性骨架连接钢板应在合拢段两侧节段施工时提前预埋。
刚性骨架设计:刚性连接采用内外刚性连接,外刚性连接为4组纵向双56c工字钢,工字钢两端焊接在边跨现浇段和边跨6#段梁端顶板顶面、底板顶面的预埋钢板上,顶板、底板处的预埋钢板各4块,预埋钢板长70cm、宽50cm、厚2cm的钢板上,施工时预埋钢板顶面与混凝土顶面一平。内刚性连接设8根纵向20a工字钢,其中顶板4根,底板4根,20a工字钢两端焊接在边跨现浇段及边跨6#段端部截面顶板、底板的预埋钢板上,预埋4块20cm长、20cm宽、2cm厚的钢板,钢板外面与对应梁端混凝土截面一平。
假定合拢段长度不变,锁定骨架支撑力能够抵消梁体温度变形引起的支座或模板体系产生的摩擦阻力即可。边跨木模板与混凝土的摩擦系数取0.15。
N=Gμ
式中N——合拢口刚性骨架所受压力。
G——边跨现浇段重力。
μ——木模与混凝土的摩擦系数,取0.15。
N=Gμ=0.15×260.47×9.8=382.8909kN。
其中,G为边跨现浇段梁段的自重。
升温计算:外刚性连接在钢板上焊缝长度60cm,为保证焊缝牢固,每个骨架与预埋钢板的焊缝均采用四周满焊,焊缝厚度6mm,4组外刚性连接所承受的最大力为:600×6×160×8×2/1000=9216kN;8根内刚性连接所能承受最大的压力为:3550×8×210/1000=5964KN,4组刚性连接所能承受的最大压力为15180KN>N=382.8909kN,满足要求。
降温计算:合拢段温度拉应力由刚性连接、梁体纵向钢筋和临时张拉钢束抵抗。
混凝土的允许裂缝宽度0.2mm,则刚性连接抵抗温度应力为:0.2×2.1×105×(15800×8+3550×8)/2000=
3250800N=3250.8KN>N=382.8909kN,满足要求。
故边跨合拢段不需进行临时预应力束张拉,但为保证边跨合拢段施工时梁体的整体稳定,张拉底板2束B1、2束B4和6束顶板钢束T8张拉至600KN。
刚性骨架施工:
①刚性骨架安装必须按照方案图严格执行,确保安装质量,所有焊缝必须全部满焊,且焊缝厚度不小于6mm。②刚性骨架的锁定应在边跨合拢段混凝土浇筑前的某一天与合拢温度相近的温度时间完成,且尽量缩短锁定焊接时间,实际施工时可提前将合拢口一侧的刚性骨架焊接好,以缩短锁定时间。③刚性骨架A钢板预埋件,应在6#段和支架现浇段施工时安装好,定位准确。
混凝土的浇筑注意事项:
①合拢段混凝土浇筑前3天应连续观测(6小时一次)合拢口高程变化、合拢段长度变化情况,确定温度变化与高程、合拢口长度之间的关系,确定混凝土的浇筑时间。②合拢段混凝土浇筑时间,应选择在当天温度最低且浇筑完毕后温度缓慢上升的时候进行,合拢段混凝土应尽快完成浇筑。
按照设计要求,中跨合拢段临时刚性连接构造安装完成、临时张拉中跨合拢钢束后,解除非固定墩的支座约束。临时支墩的拆除必须遵循以下几点:
①临时支墩拆除前,应在中跨墩顶、1/2悬臂处、悬臂端分别设置3个观测点,用以监控拆除作业时观测点的高程和位移变化情况,发现问题,应立即停止拆除作业,查明原因,采取措施后方可继续作业。②临时固结的拆除时间为边跨合拢束张拉完毕、中跨合拢段刚性骨架焊接之后。③临时固结的拆除应遵循“同时、对称”的原则,主墩旁的四根临时固结应同步进行拆除作业。四个临时固结与梁体应基本在同一时刻与梁体解除(确保靠近边跨方向的临时支墩比中跨方向的稍早拆除),同侧的临时支墩应在同一时刻与梁体解除固结。④临时支墩拆除时,先解除临时支墩顶与梁体的固结,然后再拔除临时支墩。实际施工时,可采取先将临时支墩顶钢筋剥出,用氧气乙炔烧断,然后再用风镐将临时支墩混凝土与梁体剥离。临时支墩凿除作业时,应注意保护好梁体混凝土不受损伤。
中墩支座临时约束的解除为中跨合拢段刚性连接焊接完成后,严禁用电焊或氧气乙炔割除的方式。
关键词:合拢段 刚性骨架 约束解除 体系转换
在连续梁施工的整个过程中,合拢段的施工是连续梁施工和体系转换的重要环节,合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线型,控制合拢段的施工误差。在连续梁的施工过程中,在没有进行合拢前,各独立T构处于负弯矩状态,随着连续梁的合拢,梁体也依次转化成各个不同的受力状态,直至连续梁成桥。
本文以沈丹客专太子河特大桥32+48+32m连续梁为例。边跨合拢段长1.5m,高3.05m,中跨合拢段长1.5m,高3.05m。本桥设计给出的合拢顺序是:先边跨合拢,后中跨合拢。边跨合拢段混凝土浇筑后,使悬臂T构变为单悬臂简支结构;然后中跨合拢后,使两个简支结构形成一个连续梁,完成两次体系转换。
合拢段因混凝土浇筑后,气温的变化会引起梁体的伸缩变形,同时梁体左右日照温度不同还会引起梁的扭曲变形,需对合拢段进行临时锁定。合拢段临时锁定要抵抗温度应力、T构两端不平衡弯矩等多种外力,保证悬臂T构施工安全和合拢段不出现裂纹。
边跨合拢段锁定采用“刚性骨架+张拉临时钢束”方案,边跨合拢段锁定时,先焊接刚性骨架锁定,然后完成临时钢束的张拉。刚性骨架连接钢板应在合拢段两侧节段施工时提前预埋。
刚性骨架设计:刚性连接采用内外刚性连接,外刚性连接为4组纵向双56c工字钢,工字钢两端焊接在边跨现浇段和边跨6#段梁端顶板顶面、底板顶面的预埋钢板上,顶板、底板处的预埋钢板各4块,预埋钢板长70cm、宽50cm、厚2cm的钢板上,施工时预埋钢板顶面与混凝土顶面一平。内刚性连接设8根纵向20a工字钢,其中顶板4根,底板4根,20a工字钢两端焊接在边跨现浇段及边跨6#段端部截面顶板、底板的预埋钢板上,预埋4块20cm长、20cm宽、2cm厚的钢板,钢板外面与对应梁端混凝土截面一平。
假定合拢段长度不变,锁定骨架支撑力能够抵消梁体温度变形引起的支座或模板体系产生的摩擦阻力即可。边跨木模板与混凝土的摩擦系数取0.15。
N=Gμ
式中N——合拢口刚性骨架所受压力。
G——边跨现浇段重力。
μ——木模与混凝土的摩擦系数,取0.15。
N=Gμ=0.15×260.47×9.8=382.8909kN。
其中,G为边跨现浇段梁段的自重。
升温计算:外刚性连接在钢板上焊缝长度60cm,为保证焊缝牢固,每个骨架与预埋钢板的焊缝均采用四周满焊,焊缝厚度6mm,4组外刚性连接所承受的最大力为:600×6×160×8×2/1000=9216kN;8根内刚性连接所能承受最大的压力为:3550×8×210/1000=5964KN,4组刚性连接所能承受的最大压力为15180KN>N=382.8909kN,满足要求。
降温计算:合拢段温度拉应力由刚性连接、梁体纵向钢筋和临时张拉钢束抵抗。
混凝土的允许裂缝宽度0.2mm,则刚性连接抵抗温度应力为:0.2×2.1×105×(15800×8+3550×8)/2000=
3250800N=3250.8KN>N=382.8909kN,满足要求。
故边跨合拢段不需进行临时预应力束张拉,但为保证边跨合拢段施工时梁体的整体稳定,张拉底板2束B1、2束B4和6束顶板钢束T8张拉至600KN。
刚性骨架施工:
①刚性骨架安装必须按照方案图严格执行,确保安装质量,所有焊缝必须全部满焊,且焊缝厚度不小于6mm。②刚性骨架的锁定应在边跨合拢段混凝土浇筑前的某一天与合拢温度相近的温度时间完成,且尽量缩短锁定焊接时间,实际施工时可提前将合拢口一侧的刚性骨架焊接好,以缩短锁定时间。③刚性骨架A钢板预埋件,应在6#段和支架现浇段施工时安装好,定位准确。
混凝土的浇筑注意事项:
①合拢段混凝土浇筑前3天应连续观测(6小时一次)合拢口高程变化、合拢段长度变化情况,确定温度变化与高程、合拢口长度之间的关系,确定混凝土的浇筑时间。②合拢段混凝土浇筑时间,应选择在当天温度最低且浇筑完毕后温度缓慢上升的时候进行,合拢段混凝土应尽快完成浇筑。
按照设计要求,中跨合拢段临时刚性连接构造安装完成、临时张拉中跨合拢钢束后,解除非固定墩的支座约束。临时支墩的拆除必须遵循以下几点:
①临时支墩拆除前,应在中跨墩顶、1/2悬臂处、悬臂端分别设置3个观测点,用以监控拆除作业时观测点的高程和位移变化情况,发现问题,应立即停止拆除作业,查明原因,采取措施后方可继续作业。②临时固结的拆除时间为边跨合拢束张拉完毕、中跨合拢段刚性骨架焊接之后。③临时固结的拆除应遵循“同时、对称”的原则,主墩旁的四根临时固结应同步进行拆除作业。四个临时固结与梁体应基本在同一时刻与梁体解除(确保靠近边跨方向的临时支墩比中跨方向的稍早拆除),同侧的临时支墩应在同一时刻与梁体解除固结。④临时支墩拆除时,先解除临时支墩顶与梁体的固结,然后再拔除临时支墩。实际施工时,可采取先将临时支墩顶钢筋剥出,用氧气乙炔烧断,然后再用风镐将临时支墩混凝土与梁体剥离。临时支墩凿除作业时,应注意保护好梁体混凝土不受损伤。
中墩支座临时约束的解除为中跨合拢段刚性连接焊接完成后,严禁用电焊或氧气乙炔割除的方式。