鱼腹式预应力砼连续箱梁底模的施工与控制技术

摘要:南京赛虹桥桥梁断面设计为鱼腹式形式,且以桥面中心线为旋转轴,靠旋转梁体来实现桥面横坡。由于鱼腹曲线倾斜,给原本比较复杂的施工又增加了一定难度。文章就梁体底模的测量控制和支撑体系施工技术进行了介绍。

关键词:鱼腹式箱梁;测量控制;模板支撑体系;施工技术

中图分类号:U443文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0167-02

一、工程概况

南京赛虹桥交通枢纽位于南京市主城南部,是南京市主城区“外环+井字”型快速路网布局中的重要组成部分,地理位置十分重要。我公司承建该工程的B2标,桥长3006延米。

该桥上部梁体为预应力砼鱼腹式连续梁,梁宽分别为8米、9米、9.5米、13.5米、17米、21.5米。横断面上鱼腹部分基本一致,梁宽主要由梁底直线段的长度来调整的。以8米桥宽为例。桥面在平曲线段设超高,桥面横坡+2%～-4%变化,超高变化段设于缓和曲线上,按三次抛物线渐变。桥面横坡是靠梁体倾斜来实现的,梁体倾斜以桥面中心线为旋转轴。梁底与支座间用调平楔形块调平。

二、施工与控制的关键

该桥在外观及线形上,施工与控制的关键是箱梁底模。底模是否满足鱼腹线形结构尺寸要求和平纵曲线要求及梁体倾斜实现桥面横坡的要求,是该桥能否达到设计预期效果的关键所在。准确控制鱼腹式梁底模各特征点高程和为满足结构需要所采取的模板支撑体系是施工中必须解决好的两大问题。

三、测量控制问题

通过采用先简单后复杂的方法进行模式转化,进而使看似复杂的问题简单化。现以8.0米桥宽为例(其它类同)进行说明:

(一)横坡i=0%时

假设桥面横坡i=0%,可以根据断面结构图1的几何关系计算出梁底各结构特征点距梁底水平线之间的垂直距离,若梁底水平线高程H已知,则可求出各结构特征点相应的高程。结构特征点为:梁底直线与圆曲线切点,过圆曲线切线交点竖向方向与梁底直线的交点、两圆曲线切点、圆曲线与翼板直线切点。各特征点距梁底水平线的垂直距离分别为h1、h2、h3、h4,h5。根据图1几何关系计算

h1=0cmh2=R200-R2200-70.82=12.951cm

h3=70.82-(125.8-70.8)2=44.583cm

h4=(135-20)-(R316.7-R2316.7-1122)=94.534cm

h5=135-20=115cm

各结构特征点高程见表1:

(二)横坡为i时

桥面横坡的形成是通过梁体绕线路(桥面处)中心线旋转来实现的。由于梁体旋转,梁体结构中心线与线路中心线在梁底产生水平径向偏移,偏移量为P=hi(h为梁高+桥面层厚,该桥H=1.44米,i为横坡,很小,2%～4%, Sinα≈tgα=i)。梁底各结构特征点距梁底结构中心O的水平距离L、梁底各结构特征点距梁底水平线(过O点)的高度hL都应在表1的基础上修正。

1.距离修正。梁底横断面各结构特征点距梁底结构中心O的水平距离应修正为L±hLi(hL为表1中梁底各结构特征点距O点水平距离为L时对应的高度)。上坡段取“-”,下坡段取“+”。以A点为例,A点距O点的水平距离OB,由于i很小,OB≈OC=OD-DC=273-94.534i cm

2.高程修正。桥面横坡为i时,梁底横断面各结构特征点高程应在表1高程基础上加减一个距离与横坡i的乘积,距离为3.2.1中的L±hLi,高程修正为:Z=H+hL-(L±hLi)i。即上坡段:Z=H+hL+(L-hLi)i;下坡段:Z=H+hL-(L+hLi)i。以A点为例,A点高程为:ZA=H+AB=H+AC+CB=H+AD/cosarctgi+OCsinarctgi≈H+AD+OCi=H+94.534+(273-94.534i)i(由于i很小,cosarctgi≈1, sinarctgi≈i)。

3.梁底各结构点高程。

综上所述,当横坡为i时,以上距离、高程修正后,表1可修正为表2。

表2梁底各结构特征点高程(横坡为i)

注:表2中“距离”为梁底各结构特征点距结构中心O的水平距离。

4.施工测量。表2主要做为对梁底各结构特征点检查和验收的依据,施工中采用预弯定型钢管,如弯制准确,一个断面不必去测11个点,简化成只要控制三点:结构中心、两侧端点即可完成对全断面的控制。施工前根据线路中心线的曲线要素及径向偏移量P=hi,放出梁底结构中心线,应注意的是径向偏移量P随i的变化而变化。以梁底结构中心线为放样基准线,根据表2便可计算出梁底各结构特征点的高程。表2高程一栏中hLi2一项中,当i取定值时,hL取115cm时为最大值。若i=2%,hLi2=115×0.022=0.046cm,因此该项可忽略。为便捷计算,可在EXC电子表格中输入相应公式,计算时只要输入各桩号的h、i值即可迅速计算出各结构特征点高程。

四、模板支撑体系

(一)模板与支撑体系确定

为满足箱梁鱼腹式断面要求,外模板采用12mm厚覆面竹胶板,尺寸:1.2m×2.4m,竹胶板长方向沿桥梁横向布置,纵背肋采用5×10cm方木,@=20cm,横肋为φ48×3.5预弯钢管,@=90cm,同支架纵向间距。在支架小于15m高度时,支架采用满布式WDJ碗扣式钢管柱式支架型式,上部为适应鱼腹式变化,采用普通扣件式钢管调整,钢管与碗扣立柱用扣件联结。碗扣立杆通过下承托调整立杆高度。根据上部荷载情况,立柱纵向步距取0.9米,横向步距梁底直线段位置处取0.6米,翼缘板位置处取0.9米,水平杆层高1.2米,单根立杆允许承受荷载3kN。

(二)支架设计检算

1.WDJ碗扣支架立杆受力检算(高度小于15m)。WDJ碗扣支架立杆为主受力杆件,立杆为Φ48×3.5mm,面积A=489mm2,[σ]=205MPa箱室底部步距0.6×0.9m,腹板及横梁根据箱梁断面变化步距为:0.9×0.9m及0.6×0.6m,层间高度1.2m,按最不利荷载横梁处检算。由于篇幅所限,计算过程不再赘述。强度σ=61.35MPa1.3,稳定性82.46Mpa

2.模板及肋木检算。模板采用12mm厚覆面竹胶板,纵木间距200mm。按最不利荷载点横梁或腹板处检算,取线荷载,按三跨连续梁模式计算,应力σ=6.2MPa

纵肋木为5×10cm方木,间距200mm,支架横肋间距900mm,按二跨连续梁计算,σ=11.11MPa

横肋采用φ48×3.5钢管,按三跨连续梁计算,σ= 66.33MPa

五、施工要点

1.支架搭设前,测量放线尤为重要,放出预弯钢管结构中心线,考虑方木及竹胶板厚度,结构中心线与线路中心线水平径向偏移量应为P=(1.44+0.1+0.012)i=1.552 i。每排支架沿结构中心向两侧必须径向布置方可保证上部梁体线形。

2.保证梁体鱼腹线型是否满足设计,关键取决于预管钢管的弯制质量。弯制时应保证大样准确,该大样应按照其上纵向方木厚度及竹胶板厚度进行放大。预弯时注意保证在一个平面上,否则影响梁体线形。

3.预弯钢管定位后的可调性很小,一旦底模铺好便无法调整。支架施工过程控制最为关键。安设预弯钢管时应定位精确,每5m搭设标准断面,在带线搭设其间部分。带线时,可带三条线,即一个断面的结构中心线、两侧端线。高程控制时也应注意将10cm厚方木、1.2cm厚竹胶板的厚度、预留拱度考虑进去。

作者简介:孙亚军(1977-),男,江苏泗阳人,江苏环宇交通工程有限公司泗阳分公司交通工程师,造价师,研究方向:道路桥梁施工管理;周成帅(1976-),男,江苏泗阳人,江苏环宇交通工程有限公司沭阳分公司交通工程师,二级建造师,研究方向:道路桥梁建设施工管理。