浅议高墩柱连续箱梁支架施工技术

摘要:随着我国高速公路的飞速发展,桥梁结构形式越来越多,施工难度日趋加大,技术含量逐渐增高。文章结合本人施工经验，介绍了高墩柱连续箱梁支架在桥梁施工中的应用，并从支架预压和预拱度控制两个方面，对支架施工控制作重点探讨。

关键词:高速公路；桥梁结构；高墩柱；连续箱梁

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

1前言

随着高速交通、轨道交通、市政建设的发展,无支架施工技术等得到了很好的发展,但就地支架浇筑施工技术以其施工简单可靠、适应能力强、材料设备一次性投入可多次周转等优点,在桥梁施工领域仍得到广泛的应用,是连续箱梁桥的主要施工方法之一。混凝土桥连续箱梁支架浇筑施工工艺变化,主要体现在支承系统――支架结构变化上,尤其是在高墩柱的条件下,合理选择浇筑支架,是保证工程进度、质量、安全、效益的关键环节。

2支架选择

2.1支架材料的选择

从材料上看,梁桥浇筑支架主要有木(竹)支架和钢支架两种。随着桥梁发展和环保意识增强,加上木(竹)支架资源的不足和其跨越能力差、易腐朽等缺陷,目前钢材成为桥梁施工支架主要结构,材料主要有钢管脚手架(扣件式和碗扣式)、(五)军用梁、贝雷梁、万能杆件、钢管、型钢及其组合构件等类型。

随着桥梁标准化施工的推广,使用装配式构件搭建高墩柱混凝土连续箱梁浇筑支架是常用方法和手段。对采用何种装配式构件作为支架材料,不同企业都根据各自的习惯、资源状况、技术水平等有所不同。铁路系统由于历史沿革,一般使用万能杆件、军用墩和军用梁等较多;交通、市政施工企业,使用钢管柱、贝雷梁、型钢等搭设支架较为常见。随着建设施工领域市场经济发展、人才流动、技术信息交流,这种习惯区别也越来越小了。从近年采用支架施工的规模、影响较大的桥梁来看,使用钢管柱、贝雷梁支架已经逐渐成为桥梁高支架施工主流。

2.2支架结构的选择

结构电算技术的发展与推广,也为高墩柱连续箱梁现浇支架的设计、优化提供了基础,进一步保障了支架的安全可靠性、成本最小化。不同的支架材料、形式,支架搭设方法有所不同,工程成本、周转工期等的差异也较大。同时,对于不同的工程,其现场条件、施工队伍技术水平、资源状况也不尽相同。因此,在技术可行的前提下,还需针对特定的工程,进行经济技术综合必选,才能获得最优的支架方案。

3支架预压

3.1预压目的

各种支架在安装完成、铺设底模后,一般应进行预压。尤其是对于高墩柱支架,通过预压达到以下目的:

(1)检查在各种工况时的构件应力、应变实测值与理论值的差异。

(2)检验支架及基础是否满足受力要求,挠度变形是否在容许范围内。

(3)消除构件交接部位、卸落设备的间隙和非弹性变形。

(4)消除支架基础非弹性变形。

(5)实测支架各处挠度变形量,为设置施工预拱度提供依据。

3.2预压方法

常用的支架预压方法主要有以下几种:

(1)堆载预压法:用沙袋、钢筋、型钢等材料模拟施工荷载的分布和重量,施加在支架上进行预压。本方法就地取材,但施工加载、卸载速度慢,易导致荷载分布不均。

(2)水袋预压法:利用胶皮制作的水袋模拟施工荷载的分布和重量,施加在支架上进行预压。水袋的大小和布置根据荷载分布情况而定,先将空水袋在支架上摆放好,后根据荷载要求通水加载,卸载时只需放水即可。本方法加载、卸载速度快,支架受力均匀,但水袋层叠不宜超过3层,且应充分注意加、泄水时对支架基础不利的影响,做好排水疏导。

(3)吊架(箱)预压法:将均布梁体荷载模拟成支架结构受力最不利处的集中荷载,在该位置设置反力吊架(箱),在吊架内堆载或在吊箱内注水达到支架预压的目的。

(4)反力预压法:同上法将均布梁体荷载模拟成支架结构受力最不利处的集中荷载,在该位置设置反力梁,用预应力筋(精轧螺纹钢筋或钢绞线)与地锚或墩台基础连接,千斤顶反拉预应力筋,使支架受力,达到预压目的。本方法需提早考虑,以便在基础施工时施工地锚设施或其预埋件。但模拟荷载与实际情况出入较大,需加大安全系数。

3.3预压程序

一般按照理论荷载的50%、80%、100%、120%进行逐级加载。一般在主梁纵向布置多个观测点(跨中、1/4跨、1/8跨等处)进行观测,有的还视需要在关键构件的关键点上安装应力、应变计。

预压施工时采用分级加载,加载至50%、120%后停止加载,进行12h的支架沉降、变位连续观测,在各分级荷载施加、观测完成且无异常情况方可进行下一级荷载的施加。全部加载完成后以12h为1个观测单位进行连续观测,若连续2天观测支架沉降、变位均小于1mm则可认为地基沉降基本稳定,此时可以卸载。卸载后,测量再次对测点进行观测。

预压结束后,及时整理预压中的原始数据,计算出支架弹性变形量和非弹性变形量,绘制沉降量与时间(t―e)关系曲线图,为立模预拱度提供数据。并根据预压结果及时对底模标高进行调整,进行箱梁钢筋及混凝土施工。在箱梁混凝土施工时,对预压观测点要继续进行观测。

4支架预拱度控制

有研究表明:影响支架沉降及变形的主要因素有:支架在荷载作用下的弹性压缩和非弹性压缩、支架基底在荷载作用下的非弹性压缩。影响支架变形的主要因素是支架基底非弹性变形和构件间的空隙。但上述结论是以矮支架为工程背景,忽略立柱的竖向压缩为前提得出的,该结论对高墩柱支架显然是不适合的。对其成果分析后表明,高墩柱连续箱梁支架预拱度取值由以下部分决定:

(1)支架基础非弹性变形。它与基础结构、支撑面状况和荷载大小有关,基础越好,支架非弹性变形越小。

(2)支架构件间间隙大小。它与构件加工、安装质量、构件竖向组合层数有关,构件加工质量越好,构件安装的吻合度越好,间隙就越小。竖向层数越多,连接间隙误差累计量也越大。

(3)支架竖向弹性压缩。它与支架高度、材料和结构有关。一般可简化为在荷载作用下立柱的弹性压缩来计算。

(4)支架水平梁系挠度。主要指横梁及纵梁挠度,可按施工荷载计算。分配梁及模板挠度变形量较小,在模板设计中按规范要求,通过调整分配梁及背肋间距即可。

(5)混凝土收缩、徐变及温度变化产生的支架挠度。这在超静定结构的拱桥施工支架中关注较多,在梁桥支架中考虑较少。尽管如此,我们还是应充分关注此变化对高支架稳定性的影响。

5结束语

高墩柱连续箱梁支架是高速公路和城市高架建设较多采用的形式,特别是在山区的高速公路和城市高架的建设中被广泛采用。高墩柱连续箱梁现浇支架的选择,应结合工程的具体特点,进行必要的技术经济对比,选择最适合特定工程的支架方案,切忌生搬硬套。除支架构件加工、搭设施工控制外,高墩柱连续箱梁现浇支架的预压至关重要,预压方法的多种选择也为施工方案优化提供了可能。同时,高墩柱连续箱梁现浇支架的预拱度控制有别于矮支架,还需通过理论计算、预压和混凝土浇筑过程测量数据进行综合分析,确定合理的预拱度,保证施工质量。