浅析观音寺东公路桥盖梁及耳背墙施工

摘要：南水北调中线工程公路桥建筑物较为常见，桥梁的核心构件盖梁和耳背墙是公路桥施工的重要组成部分，其施工方案的合理性与科学性对整体质量起着至关重要的作用。

关键词：公路桥；盖梁；耳背墙；施工

Abstract: Mid-route of South-to-North Water Transfer Project of highway bridge structures are common, bridge beam and ear wall core component is an important part of highway and bridge construction, rationality and the scientific nature of the construction plan plays a crucial role in the overall quality.

Keywords: highway bridge; beam; ear wall; construction

中图分类号：U448.14 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

1工程概况

观音寺东公路桥位于河南省新郑市观音寺村东，为总干渠与县乡公路的路渠交叉建筑物，总干渠设计桩号SH(3)120+998.4。该道路为沥青路面，路面宽6m，路基宽8.5m，桥梁荷载等级为：公路－Ⅱ级。总干渠渠底高程117.146m，一级马道高程126.148m，属挖方渠段。桥位处地面高程128.5m左右，桥上设平坡，路渠夹角73°，渠道斜交开口宽86.27m，桥长按渠道斜开口宽布置，该桥采用跨径30m 预应力混凝土箱梁，共三跨，全长90m，为中桥。下部型式为桩柱式结构。桥梁斜度按17°进行设计，桥面总宽为9m。左、右岸分别采用1.21％、2.21％纵坡与原路面连接，边坡采用总干渠边坡防护方式。地下水为第四系孔隙潜水，地下水位119.82～120.1m。地下水对混凝土无腐蚀性。

2施工准备

为保证盖梁、耳背墙施工质量，在施工前要求对人、机、料进行周密的安排布置及精确组织，严格控制进场原材料质量，提高现场施工技术人员特别是一线操作工人的技术水平。

3盖梁、耳背墙施工质量控制要点

3.1盖梁、耳背墙严格按照施工工艺操作。

3.2满堂脚手支架搭设和支架体系

3.2.1桥墩盖梁支架搭设方案

搭设时施工顺序为：钢管下料—扫地杆—立杆钢垫板—立杆—第一层水平纵横杆。每层水平杆与立杆用扣件紧固后再进行下道水平杆的搭设。根据墩身高度情况搭设一字型斜道，斜道布设于内外立杆之间，宽度1.2m,坡度采用1：3，斜道脚手板每隔40cm设置一根防滑木条，木条厚度为3cm～4cm,同时为在斜道两侧设置防护网，以确保上下施工人员安全。由于桥墩盖梁均离地面比较高，属于高空作业，在四周搭设操作平台并且有安全网进行防护，在浇注时设一人专门指挥吊车以防发生碰撞。

3.2.2现场搭设要求

3.2.2.1 立好立杆后，及时设置扫地杆和第一步大小横杆，扫地杆距基面 20cm，支架未交圈前应随搭设随设置抛撑作临时固定。墩间系梁处必 须按设计要求加密剪刀撑，以便让支架尽量整体受力。

3.2.2.2 架体与各墩柱圈撑牢靠后，随着架体升高，剪刀撑应同步设置。

3.2.2.3 安全网在剪刀撑等设置完毕后设置。

3.2.3技术要求

3.2.3.1相邻立杆接头应错开布置在不同的步距内， 与相邻大横杆的距离 不宜大于步距的三分之一；

3.2.3.2在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑等用的直角扣 件、旋转扣件中心点的相互距离不宜大于 15cm；

3.2.3.3对接扣件的开口应朝上或朝内；

3.2.3.4 各杆件端头伸出扣件边缘的长度不应小于 100mm；

3.2.3.5 立杆的垂直偏差应不大于架高的 1／300；

3.2.3.6 上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵距中， 与相连立 杆的距离不大于纵距的 1/3；

3.2.3.7 安全网应满挂在外排杆件内侧大横杆下方用铁丝把网眼与杆件绑牢。

3.2.3.8 扣件安装应符合下列规定：

3.2.3.8.1扣件规格必须与钢管外径相同；

3.2.3.8.2螺栓拧紧力矩不应小于50kN.M；

3.2.4桥墩盖梁支架安全演算

3.2.4.1底模板下 10×10cm 纵向方木验算

底模下脚手架立杆按照 60cm×60cm 布置，墩间系梁顶部仍按此距离放置，底模下纵向方木按 30cm 中心间距布置，对于纵向方木的验算，取计算跨径为0.6m，由于量按简支梁受力考虑进行验算：

盖梁砼荷载：P1 = 1.5m×24 KN/m3= 36kN/m2

盖梁钢筋荷载：

P2 =（1467.6+1567.1）×9.8×10-3/(8.993×1.8) = 1.84kN /m2

设备及人工荷载：P3 = (8×60+2×25+250)×9.8×10-3/ (8.993×1.8) =0.47 kN /m2

(说明3：假设浇筑时有 8 名工人，60Kg/人；振动棒 2 台，25Kg/台； 其它设备 250Kg)

砼浇筑冲击及振捣荷载：(取砼重量的 25%)

P4 = 0.25×36kN/m2 = 9 kN /m2

则有 P =(P1 + P2 + P3 + P4)= 47.31kN/m2

取 0.2 安全系数，则有 P计=P×1.2=56.77kN/m2

因底模下纵向方木中心间距 0.3m，跨径 0.6m，则有：

q1=P×0.30= 47.31× 0.30 = 14.19kN/m

W = bh2/6 = 10×102/6 =166.667cm3

由梁正应力计算公式得：

σ = q1L2/ 8W =14.19×0.42 ×106/ (8×166.667×103) =4.47Mpa ＜ [σ] = 10Mpa

强度满足要求。

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ = 3Q/2A = 3×14.19×(0.6 /2) ×103/ (2×10×10×102) =0.64 Mpa＜ [τ] = 2Mpa（参考一般木质）

强度满足要求。

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E = 0.1×105 Mpa； I = bh3/12 = 833.333 cm4

fmax=5q1L4/384EI=5×14.19×103×10-3×0.34×1012/(384×833.333×104×0.1×105) = 0.002 mm＜ [f] = 1.5mm（ [f] = L/400=600/400=1.5mm ）

刚度满足要求。

3.2.4.2 顶托上横桥向 10×10cm 方木验算

顶托上横桥向方木跨径为 0.6m，为简化计算，按简支梁受力进行验算， 实际为多跨连续梁受力，取计算跨径为 0.6m，仅验算底模腹板对应位 置即可：

q2=P计×0.3= 56.77× 0.3 = 17.03kN/m

W = bh2/6 = 10×102/6 =166.667 cm3

由梁正应力计算公式得：

σ = q2L2/ 8W =17.03×0.32 ×106/ (8×166.667×103) =4.09Mpa ＜ [σ] = 10Mpa

强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ = 3Q/2A = 3×17.03×103×(0.6/2)/ (2×10×10×102) =0.77Mpa＜ [τ] = 2Mpa（参考一般木质）

强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E = 0.1×105Mpa； I = bh3/12 = 833.333cm4

fmax=5q2L4/384EI=5×17.03×103×10-3×0.34×1012/(384×833.333×104×0.1×105) = 0.0003 mm＜ [f] = 1.5mm（ [f] = L/400=600/400=1.5mm ）

刚度满足要求。

3.2.4.3 立杆强度验算

脚手管（φ48×3.5）立杆的纵向间距为 0.6m，横向间距为 0.6m，因此单根立杆承受区域即为底板0.6m×0.6m 盖梁均布荷载，由横桥向方木集中传至杆顶。现以间距为 0.6m×0.6m 立杆作为受力验算杆件。 则有 P计 = 56.77kN/m2

对于脚手管(φ48×3.5)，：

i ——截面回转半径， i = 1.578 cm

f ——钢材的抗压强度设计值， f=205 MPa

A ——立杆的截面面积， A=4.89cm2 由于大横杆步距为 1.2m，长细比为λ=L/i = 1200 / 15.78 = 76 由长细比查表可得轴心受压构件稳定系数φ= 0.744 ，

则有：

[ N ] = φAf =0.744×489×205 = 74.582 kN

而 Nmax = P计×A =56.77×0.6×0.6 =20.44kN

可见[ N ] ＞ N，抗压强度满足要求。

另由压杆弹性变形计算公式得： （按最大高度 4m 计算）

L = NL/EA = 20.44×103×4×103/(2.1×105×4.89×102) =0.80mm 压缩变形不大

桥墩盖梁钢筋砼自重约64.58吨，按上述间距布置底座，则座盖梁下共有19×4=76根立杆，可承受2280 吨荷载（每根 杆约可承受 30kN） ，安全比值系数为2280/64.58= 35.3，完全满足施 工要求。

经计算，本支架其余杆件受力均能满足规范要求，本处计算过程从略。

3.2.4.4立杆稳定性验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：N/ΦA+MW/W≤f

N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；

f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。

A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。

Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。

i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。

长细比λ＝L/i。

L—水平步距，L＝1.2m。

于是，λ＝L/i＝76，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.829。

MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；

MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10

WK=0.7uz×us×w0

uz—风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38

us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得：us=1.2

w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4 w0=0.8KN/m2

故：WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN

La—立杆纵距0.6m；

h—立杆步距1.2m，

故：MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.85×1.4×0.927×0.6×1.22÷10=0.0953KN

W— 截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：

W=5.08×103mm3

则，N/ΦA+MW/W=23×103/489+0.0953×106/(5.08×103)=65KN/mm2≤f＝205KN/mm2

计算结果说明支架是安全稳定的。

3.2.4.5 地基容许承载力验算

桥墩盖梁支架基础采用15cm厚C20砼垫层，立杆下垫10cm×10cm×0.5cm方木，立杆传来荷载取最大值按N＝20.44KN

a、砼垫层承载力检算：

N/A=20.44×103/(100×100)=2.044MPa

故砼垫层承载力满足要求。

〔σ砼〕――砼设计抗压强度为14 MPa

b、地基承载力检算

砼垫层厚h=200mm,砼刚性角按450考虑，则砼垫层下土表层受力面积：

Ab＝（100＋2×h×tg450）×（100＋2×h×tg450）

＝（100＋2×200×tg450）×（100＋2×200×tg450）

＝2.5×105mm2

地基承载力p=N/ Ab=20.44×103/(2.5×105)

=0.082MPa=82KPa

〔σ土〕＝fk×kb=0.4×400=160KPa

p

3.3 钢筋的绑扎、焊接、安装

3.3.1钢筋进场应具有出厂质量证明书和试验报告单，钢筋表面清洁，平顺无局部弯折。工地试验室按规范要求抽取试样进行性能试验，达到要求后方可使用。钢筋骨架在施工部位直接按照设计图纸和规范要求加工成型。

3.3.2钢筋绑扎根据设计图纸，对钢筋进行下料，主筋采用双面焊接，绑扎钢筋时随时检查钢筋网的尺寸，以保证模板安装顺利,每次钢筋绑扎的搭接长度不小于规范要求，并且将钢筋中上部支撑起来，防止钢筋倾斜。绑扎钢筋严格按图纸中的位置、间距及规范中规定的允许误差进行。

3.3.3钢筋接头一般采用搭接电弧焊连接，要求焊缝饱满，接头焊接处不得有横向裂纹，电焊条类型使用正确

3.3.4为保证盖梁、耳背墙混凝土保护层厚度，在钢筋笼上绑扎足够数量的混凝土垫块。垫块要分布均匀、绑扎牢靠，防止在安装过程中脱落或丢失。

3.3.5盖梁在绑扎钢筋时，注意将支座螺栓孔位置留出，垫石钢筋网片与盖梁钢筋用铁丝绑扎固定。再搭架子绑扎螺旋箍筋。钢筋绑扎完成后必须符合设计及施工规范要求，通过监理工程师的验收后方可进行下道工序施工。

3.4模板支护：以盖梁、挡块为例

3.4.1在桥台桩基顶部及桥墩墩柱顶部放出盖梁的外轮廓线，然后沿轮廓线焊接短钢筋作为模板安装时的控制点，在模板确认加固牢靠后，敲掉作为控制点的短钢筋。

3.4.2 盖梁模板加固牢固以后，根据挡块轮廓尺寸量出边界，然后用方木和对拉丝进行挡块模板加固，确保在施工过程中不变形。

3.4.3模板板面之间平整，接缝严密，符合结构尺寸、线形及外形的要求。钢筋绑扎完成以后根据底模板支立侧模板，侧模板高度必须满足盖梁、耳背墙高度。侧模接缝处粘贴双层海绵或双面胶带，模板的底板粘贴双层海绵条或双面胶带。

3.4.4为保证模板的顺利拆除，模板上均匀涂抹好机油或脱模剂。

3.4.5模板在支设完成后，在模板上做好盖梁顶面高程的标记。

3.5混凝土浇筑

由于本桥属于预制箱梁结构，因此在混凝土浇筑顺序上要进行合理的安排，先浇筑盖梁、支座垫石、挡块混凝土，再进行耳墙、背墙混凝土浇筑。混凝土浇筑前应将模板内杂物清理干净，对凿毛后的混凝土面进行湿润。混凝土由标段搅拌站统一供应，由罐车运至现场，混凝土浇筑采用吊车吊吊罐进行。桥台盖梁及耳背墙采用溜槽进行混凝土浇筑。盖梁、耳背墙混凝土必须采用同一牌号水泥拌制，浇筑时混凝土坍落度50mm-70mm，为此混凝土出料口的坍落度应根据不同运距、气温等情况进行调节，减少坍落度的损失及不均匀性。拌制混凝土前，依据设计配合比调整好施工配合比，保证原材料计量准确。浇筑过程中，混凝土布料要均匀，分层施工，每层厚度控制在30cm以内。浇筑一旦开始，必须连续进行，以防造成施工冷缝。混凝土振捣人员和拌和人员必须固定，不能随意更换。浇筑过程中，应设专人检查模板的稳固情况，并认真做好混凝土的振捣，防止欠振、漏振，避免过振。作用半径为30cm以内的插人式振动棒，每次移动距离宜为50cm～60cm，每层插人下层深度5cm～10cm。在混凝土的浇注和振捣过程中混凝土浆不可避免地要溅到模板上，混凝土脱模后，由于溅点凝结不牢而脱落，形成麻面现象，而影响混凝土外观质量。

3.6拆模养生

盖梁、耳背墙浇筑完毕后立即用塑料布进行覆盖， 12小时后达到拆模要求时进行拆模。待拆模完毕后立即用塑料薄膜进行整体包裹，以保证拆模后混凝土本身所具有的水热不流失。若当时气温较低则在塑料薄膜外面用棉毡布及保温被覆盖保温保养，保温棉被外面用塑料布进行缠绕保温；若当时气温较高则及时进行洒水养护。养生时间不低于7天。拆模时应避免重撬、硬砸，以致损伤盖梁、耳背墙砼外表。