小半径曲线现浇梁抱箍不落地支架施工技术

 
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1、背景


    蓝田南枢纽互通立交,该互通存在一现浇群,共计22联,结构形式、立交关系和桥址区地质水文情况复杂。其中H匝道桥第5~7联曲线半径R=60m,桥面宽9.25m,梁底距地面最高达25m以上,且桥址位于辋峪河河道及漫滩,河道有常流水。

  该现浇梁高宽比接近3,常规满堂支架法不符合稳定性要求,且桥址区位于河道,施工正值当地汛期,存在架体不稳定及洪水冲刷等较大安全隐患。项目经过工艺优化,采用了抱箍+贝雷片组合的不落地支架体系进行施工,顺利渡过了西安市百年一遇的雨季,并经受住辋峪河多次超大流量的洪水冲击,安全渡过汛期,解决了复杂不良地质、地形条件下落地支架施工困难的问题。

2、工艺原理

(1)支架体系概述

  蓝田南枢纽立交 H 匝道桥现浇箱梁不落地支架体系由支撑体系、主横梁、贝雷梁、盘扣支架及分配梁等部分组成。上下支架应使用组合爬梯

(2)支撑体系

  支架支撑采用双抱箍,上、下层抱箍分别高 900mm、350mm,厚16mm,耳板长350mm,厚 20mm,上抱箍两侧各采用24 个M30 高强螺栓连接;下抱箍两侧各采用12 个M30 高强螺栓连接。

(3)上部结构

  抱箍耳板上设双拼I56a工字钢主横梁,该现浇曲线半径R=60m,属小曲线半径,由于角度问题采用常规单层主横梁往往无法保证与其上贝雷片节点相互衔接,故本支架体系通过三层主横梁结构可将任意小半径曲线主横梁调整至与贝雷片相互垂直,实现两者所有节点衔接。最上层主横梁上设321 型贝雷梁,贝雷片上端设I14 分配梁,分配梁上放置盘扣支架底托,盘扣支架顶托内放置I12.6工字钢上铺设10×10cm方木;方木上铺15mm 竹胶板;钢支架系统横桥向布置如下图所示:

3、操作要点

(1)测量放样:现场测出两墩柱中点和柱顶标高,同时计算出现浇梁施工期间的支撑体系的总高度和各部分支撑的高度,利于施工时按各部情况调整支架的标高,满足施工要求。

(2)抱箍施工:为保证抱箍效用,宜进行抱箍支承力检查。使用千斤顶对抱箍进行反推模拟抱箍受力以验证抱箍能产生足够的摩擦力,确保抱箍安全可靠。施工中对抱箍进行重点监控。

  进行抱箍紧固时,对每个高强螺栓平行施加预拉力,都均匀拧到相似的坚固程度,观察抱箍与墩柱的结合面,防止由于不均匀拧紧高强度螺栓引起墩柱受到偏压,造成施工隐患。

   图 5 抱箍牛腿平面示意图

(3)主横梁施工:在抱箍上安装主横梁,主横梁分为三层,最下层主横梁座于抱箍耳板上,采用双拼工字钢I56a,最下层工字钢与抱箍间和三层主横梁之间均采用点焊连接以保证稳定性。布设按纵向工字钢、贝雷梁与主横梁受力位置确定,两片工字钢对焊成Ⅱ型,安装采用吊车,专人指挥操作。


图6 三层主横梁安装图

(4)贝雷梁施工:纵向主梁由标准贝雷片组成桁架式钢梁,每组采用双排、三排单层加强结构。横桥中部为三排,其余为双排。安装时先在桥下将贝雷片用 90cm或 45cm定型花窗连接,纵向拼装至指定长后,使用汽车式起重机将拼装好的贝雷桁架吊至测量放样确定出的主梁位置,全部主梁安装就位后,用∠7.5×5mm角钢“门”焊接在下横梁上来固定主梁。


  图9 贝雷梁、分配梁连接示意图

 图10 现场安装分配梁图

(6)盘扣式支架施工:贝雷梁上部采用盘扣式支架,盘扣支架立杆外径48mm,壁厚3.2mm。纵横水平杆步距为 1m,其余参数按照相关规范落实,横向方木标高达到要求后即可进行预压作业。为防止端部悬空横梁发生跷跷板现象,端部悬空横梁上方继续搭设盘扣支架,且抵住已施工桥梁底部,可有效防止支架端部上翘,保证支架稳定。


因盘扣支架立于工字钢上,施加荷载后纵梁会产生下挠,产生位移过程中对支架稳定性不利,建议使用顶托倒扣形式代替底托或采用卡扣限位底托以保证支架稳定性。

4、技术创新点

  (1)提出了一种抱箍+贝雷片的不落地支架体系,减少桥址区施工条件的限制,适用范围广,桥址区地质条件复杂,跨河、跨路、有通航、通车需求等项目均可应用,且无需进行地基处理及场地硬化工序,减少钢材用量,节约经济效益。

  (2)解决了小半径曲线桥梁由于角度问题无法保证主横梁与其上贝雷片分配梁节点无法相互衔接的问题,通过设置三层主横梁实现了各种角度调整,使得任意曲线半径桥梁节点衔接,提高支架整体稳定性。

5、效益

  (1)材料成本

  1)钢材用量:在单联长度18m、桥高22m、桥面宽度为9.25m 时,满堂支架与本文支架体系钢材用量基本一致(约130t),运用该技术钢材用量不随支架高度变化而变化,高度越高该工艺越节约钢材,每增加1m 则传统落地支撑体系增加钢材约4t。该现浇箱梁最大高度25m,采用抱箍不落地支架体系每联钢材用量为130t,采用传统落地支撑体系每联钢材用量为142t;项目现浇箱梁施工成本为支架体系钢材租赁费,每天每吨钢材租赁费为10 元,故不落地支架每联成本1300 元/天;传统落地支撑体系成本中每联钢材租赁费用 1420元/天,H 匝道桥第5~7 联现浇箱梁施工工期为150 天,则节约钢材租赁费用为1.8万元。

  2)传统落地支架需场地硬化,地质条件较差时,需对地基进行处理,H 匝道桥部分现浇箱梁位于河道漫滩上,临近河道处需设置挡墙防护,结合项目现场实际情况,共计约16.7 万。

  综上,采用抱箍不落地支架技术共计节约经济效益18.5 万元。

6、推广应用前景

  该技术在西安外环项目成功运用,其研究所形成的施工工艺、安全和质量控制标准可应用于同类型桥梁施工,可用于各种半径曲线,不受桥址区地质条件限制,提高了工效,有助于缩短项目工期,该工艺在提升施工组织、安全管理、质量控制等方面的水平,具有一定理论意义和工程实用价值。


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