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摘 要:随着我国高速公路的不断发展,无盖梁简支变连续体系将得到越来越广阔应用。本文以S6公路为例介绍了高速公路后张法预制梁无盖粱简支变连续体系特点、支架设计、支架安装及体系转换等,具有一定参考意义。
关键词:高速公路、后张、无盖梁、简支、连续
1.前言
随着我国高速公路的不断发展,简支变连续结构以其优异特性越来越多得到应用,而无盖梁简支变连续体系,是在传统简支变连续体系基础上的一次创新。该体系与传统的结构体系相比,采用可调钢支墩作为简支结构的临时支撑体系,省略了墩顶的盖梁系统,通过现浇横梁及纵向湿接缝将预制梁连接成一个整体。
2.工程概况
上海S6公路位于嘉定区及宝山区,东西走向,双向八车道,全长11.5km,为上海市外环线北环的西延伸工程,西起沈海高速公路-宝安公路立交,分别上跨204国道(沪宜公路)、沪嘉高速公路和浏翔公路后沿高压走廊南侧向东接入外环线北环与西环的相交点。高架桥大多采用预制箱梁无盖简支变连续体系。其中S6公路5标段四片梁标准段共有17联46跨,桥面宽度16.2m,梁中心间距4.05m,跨度24~34m,立柱高度8.6~11.0m。具体断面型式见右图。
3.无盖梁先简支后连续支撑体系设计及特点
由于采用无盖梁设计,预制小箱梁架设时需要搭设临时支墩,且现浇横梁也需要一个施工平台,故考虑将临时支墩设计为支承预制小箱梁和现浇横梁的综合体系。整个临时支墩体系由梁下临时支座、分配梁、标准框架、调节立杆、砂箱五大部分组成,构件之间采用焊接或栓接连接成一个整体,加工安装成型后的支撑体系如右图。临时支座采用型钢加工,安放在分配梁上,支撑梁体并调整纵横坡;分配梁采用工字钢加工,为现浇横梁底模铺设和临时支座安放提供平台;标准框架由工字钢、钢管、槽钢等加工而成,是临时支撑的主体,可多次倒用;调节立杆的长度根据标准框架、墩柱高度等加工成适合不同墩高的模数,调节不同支撑体系的高度;砂箱置于支撑体系底部,提供支撑体系拆除的空间。S6-5工程中标准框架高度均统一选择高度为8.38m,顶端支撑中心间距4.05m,斜杆角度15度,调节立杆高度分为0.5m、1.0m、2.0m三种。
临时支墩设在墩柱顺桥向两侧,采用型钢纵横连接,并与立柱抱箍成支墩平台体系,整个支墩体系安装在设置于承台顶面的砂箱上。为防止由于架梁过程中的偏心受力导致临时支撑体系失稳,在支撑体系上设置型钢U型卡箍卡住立柱,以增加稳定性。U型卡箍和立柱之间采用对口大头楔嵌紧。为保证架梁过程中不受架梁顺序产生偏心受力的影响,在立柱系梁下设两道工字钢抵抗倾覆力,该工字钢通过精轧螺纹钢作吊杆固定于工字钢顶横梁上。采用槽钢和工字钢作为支撑体系纵联,工字钢呈水平与横梁相连,砂箱、标准框架、调节立杆等的边梁下采用槽钢做成井字形包箍卡住立柱,保证支撑体系稳定。
4. 预制箱梁无盖梁先简支后连续施工
4.1支撑体系加工、搭设及验收
临时支墩采用在加工场制作,25t汽车吊配合进行构件加工,钢管与两端法兰板、管座与工字钢横梁间连接均采用满焊。支架采用平板车运至现场进行拼装,同时校核几何尺寸。根据校核结果,对调节块顶面进行精平,然后架立。安装采用2台25t汽车吊、人工配合,按照从下到上的顺序依次为:安装砂箱及纵横联抱箍立柱、钢管调节立杆、抱住立柱的纵横联抱箍及剪刀撑、标准框架及纵联、Ⅰ16工字钢分配梁。分配梁端头上部用Φ16钢筋点焊串联以防倾倒。
梁底钢垫块吊装到I16工字钢分配梁上时,要根据测量的梁端中心位置、标高(对应钢支墩立杆的中心)以及设计纵横坡(钢垫块底部水平,顶部满足纵横坡)准确安放,并与I16工字钢点焊。每片梁端头下垫两个钢垫块。
所有临时支墩体系在搭设完成后,对组件是否齐全、连接点是否牢固、平面位置及顶面标高是否达到要求等进行验收,合格后方可投入使用。
4.2现浇横梁底模板及永久支座安装
10cm×10cm的方木横桥向铺设在I16工字钢上(现浇横梁范围),在支座位置断开留足支座垫块的位置,调平方木。
架梁前进行底模安装,底模板采用15mm厚竹胶板,用铁钉固定在方木上,铺设的同时,复核支座中心位置、标高及支座锚杆孔位置、深度,合格后安装支座(注意支座规格及位移方向),最后安装支座垫块模板与底模封闭。
4.3预压、沉降观测及标高调整
临时支撑体系在承台顶安装完成后,对其进行等载预压,并做好沉降观测工作,记录好数据,稳定后卸载并进行标高调整。
4.4梁体架设
架梁选用两台200t的履带吊抬吊进行。运梁车及履带吊通过地埋管线上方时,采用道板加铺厚度5cm的钢板保护。架设过程中在安全位置设置观测点,架设同时观测顶面标高,局部误差进行调整。同时,采用水平靠尺控制边梁挑臂的顺接。
4.5现浇横梁及湿接缝施工
施工顺序:中横梁及主梁接头钢筋→与中横梁两侧负弯矩束同长度范围内的桥面板湿接缝底模及钢筋→边横梁钢筋/中横梁纵向顶板负弯矩波纹管与主梁顶板波纹管连接/中→边横梁侧模→中、边横梁砼与中横梁两侧负弯矩束同长度范围内的桥面板湿接缝砼浇筑及砼养生→拆除横梁侧模、端模和负弯矩范围的湿接缝底模→张拉顶板全部负弯矩束和部分横梁钢束并压浆→完成中隔板、剩余部分桥面板湿接缝砼浇注及砼养生→张拉剩余横梁钢束并压浆,完成体系转换。
4.6支撑体系拆除
梁底支撑体系及横梁底模在整联张拉压浆完成后开始拆除。拆除前,解除砂箱约束并放掉内部粗砂,留出作业空间,注意在此过程中力求做到同步卸落。对梁下临时支座用吊机配合人工进行拆除。然后将横梁底模、分配梁依次吊放到地面。最后开始拆除支墩体系,拆除顺序与安装顺序相反。在解除纵向型钢联系前,先用四条缆风索临时固定标准框架的两端,两台吊机分别吊住另一侧标准框架的两端,解开纵向联系,两台吊机将标准框架整体徐徐放倒,然后同此法拆除另一侧,分解后运至下一工作面。
5.质量控制
高速公路无盖梁先简支后连续施工重点控制预制梁质量、后连续预应力控制是常规控制质量要求,本文中重点体现的是无盖梁施工。因此,临时支架是现场控制要点,重点检查各构件的质量情况,检查过程执行《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205_2001)等规范,重点关注临时支撑体系加工及安装偏差。
6.结论
由于后张法预制梁无盖粱先简支后连续施工现阶段使用不是很广泛,可参考经验少。通过系统综合方案比选,采用可调节采用型钢支撑系统作为梁体架设及后浇横梁的临时承重结构,既解决了高空作业难题,同时使构件可工厂化、装配化加工,工程安全质量得到保证,对类似工程有借鉴意义。
关键词:高速公路、后张、无盖梁、简支、连续
1.前言
随着我国高速公路的不断发展,简支变连续结构以其优异特性越来越多得到应用,而无盖梁简支变连续体系,是在传统简支变连续体系基础上的一次创新。该体系与传统的结构体系相比,采用可调钢支墩作为简支结构的临时支撑体系,省略了墩顶的盖梁系统,通过现浇横梁及纵向湿接缝将预制梁连接成一个整体。
2.工程概况
上海S6公路位于嘉定区及宝山区,东西走向,双向八车道,全长11.5km,为上海市外环线北环的西延伸工程,西起沈海高速公路-宝安公路立交,分别上跨204国道(沪宜公路)、沪嘉高速公路和浏翔公路后沿高压走廊南侧向东接入外环线北环与西环的相交点。高架桥大多采用预制箱梁无盖简支变连续体系。其中S6公路5标段四片梁标准段共有17联46跨,桥面宽度16.2m,梁中心间距4.05m,跨度24~34m,立柱高度8.6~11.0m。具体断面型式见右图。
3.无盖梁先简支后连续支撑体系设计及特点
由于采用无盖梁设计,预制小箱梁架设时需要搭设临时支墩,且现浇横梁也需要一个施工平台,故考虑将临时支墩设计为支承预制小箱梁和现浇横梁的综合体系。整个临时支墩体系由梁下临时支座、分配梁、标准框架、调节立杆、砂箱五大部分组成,构件之间采用焊接或栓接连接成一个整体,加工安装成型后的支撑体系如右图。临时支座采用型钢加工,安放在分配梁上,支撑梁体并调整纵横坡;分配梁采用工字钢加工,为现浇横梁底模铺设和临时支座安放提供平台;标准框架由工字钢、钢管、槽钢等加工而成,是临时支撑的主体,可多次倒用;调节立杆的长度根据标准框架、墩柱高度等加工成适合不同墩高的模数,调节不同支撑体系的高度;砂箱置于支撑体系底部,提供支撑体系拆除的空间。S6-5工程中标准框架高度均统一选择高度为8.38m,顶端支撑中心间距4.05m,斜杆角度15度,调节立杆高度分为0.5m、1.0m、2.0m三种。
临时支墩设在墩柱顺桥向两侧,采用型钢纵横连接,并与立柱抱箍成支墩平台体系,整个支墩体系安装在设置于承台顶面的砂箱上。为防止由于架梁过程中的偏心受力导致临时支撑体系失稳,在支撑体系上设置型钢U型卡箍卡住立柱,以增加稳定性。U型卡箍和立柱之间采用对口大头楔嵌紧。为保证架梁过程中不受架梁顺序产生偏心受力的影响,在立柱系梁下设两道工字钢抵抗倾覆力,该工字钢通过精轧螺纹钢作吊杆固定于工字钢顶横梁上。采用槽钢和工字钢作为支撑体系纵联,工字钢呈水平与横梁相连,砂箱、标准框架、调节立杆等的边梁下采用槽钢做成井字形包箍卡住立柱,保证支撑体系稳定。
4. 预制箱梁无盖梁先简支后连续施工
4.1支撑体系加工、搭设及验收
临时支墩采用在加工场制作,25t汽车吊配合进行构件加工,钢管与两端法兰板、管座与工字钢横梁间连接均采用满焊。支架采用平板车运至现场进行拼装,同时校核几何尺寸。根据校核结果,对调节块顶面进行精平,然后架立。安装采用2台25t汽车吊、人工配合,按照从下到上的顺序依次为:安装砂箱及纵横联抱箍立柱、钢管调节立杆、抱住立柱的纵横联抱箍及剪刀撑、标准框架及纵联、Ⅰ16工字钢分配梁。分配梁端头上部用Φ16钢筋点焊串联以防倾倒。
梁底钢垫块吊装到I16工字钢分配梁上时,要根据测量的梁端中心位置、标高(对应钢支墩立杆的中心)以及设计纵横坡(钢垫块底部水平,顶部满足纵横坡)准确安放,并与I16工字钢点焊。每片梁端头下垫两个钢垫块。
所有临时支墩体系在搭设完成后,对组件是否齐全、连接点是否牢固、平面位置及顶面标高是否达到要求等进行验收,合格后方可投入使用。
4.2现浇横梁底模板及永久支座安装
10cm×10cm的方木横桥向铺设在I16工字钢上(现浇横梁范围),在支座位置断开留足支座垫块的位置,调平方木。
架梁前进行底模安装,底模板采用15mm厚竹胶板,用铁钉固定在方木上,铺设的同时,复核支座中心位置、标高及支座锚杆孔位置、深度,合格后安装支座(注意支座规格及位移方向),最后安装支座垫块模板与底模封闭。
4.3预压、沉降观测及标高调整
临时支撑体系在承台顶安装完成后,对其进行等载预压,并做好沉降观测工作,记录好数据,稳定后卸载并进行标高调整。
4.4梁体架设
架梁选用两台200t的履带吊抬吊进行。运梁车及履带吊通过地埋管线上方时,采用道板加铺厚度5cm的钢板保护。架设过程中在安全位置设置观测点,架设同时观测顶面标高,局部误差进行调整。同时,采用水平靠尺控制边梁挑臂的顺接。
4.5现浇横梁及湿接缝施工
施工顺序:中横梁及主梁接头钢筋→与中横梁两侧负弯矩束同长度范围内的桥面板湿接缝底模及钢筋→边横梁钢筋/中横梁纵向顶板负弯矩波纹管与主梁顶板波纹管连接/中→边横梁侧模→中、边横梁砼与中横梁两侧负弯矩束同长度范围内的桥面板湿接缝砼浇筑及砼养生→拆除横梁侧模、端模和负弯矩范围的湿接缝底模→张拉顶板全部负弯矩束和部分横梁钢束并压浆→完成中隔板、剩余部分桥面板湿接缝砼浇注及砼养生→张拉剩余横梁钢束并压浆,完成体系转换。
4.6支撑体系拆除
梁底支撑体系及横梁底模在整联张拉压浆完成后开始拆除。拆除前,解除砂箱约束并放掉内部粗砂,留出作业空间,注意在此过程中力求做到同步卸落。对梁下临时支座用吊机配合人工进行拆除。然后将横梁底模、分配梁依次吊放到地面。最后开始拆除支墩体系,拆除顺序与安装顺序相反。在解除纵向型钢联系前,先用四条缆风索临时固定标准框架的两端,两台吊机分别吊住另一侧标准框架的两端,解开纵向联系,两台吊机将标准框架整体徐徐放倒,然后同此法拆除另一侧,分解后运至下一工作面。
5.质量控制
高速公路无盖梁先简支后连续施工重点控制预制梁质量、后连续预应力控制是常规控制质量要求,本文中重点体现的是无盖梁施工。因此,临时支架是现场控制要点,重点检查各构件的质量情况,检查过程执行《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205_2001)等规范,重点关注临时支撑体系加工及安装偏差。
6.结论
由于后张法预制梁无盖粱先简支后连续施工现阶段使用不是很广泛,可参考经验少。通过系统综合方案比选,采用可调节采用型钢支撑系统作为梁体架设及后浇横梁的临时承重结构,既解决了高空作业难题,同时使构件可工厂化、装配化加工,工程安全质量得到保证,对类似工程有借鉴意义。