高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究.pdf

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高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究1 高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究2 高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究3 高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究4 高墩连续刚构梁0 块托架反力架同步预压技术研究5
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———文章编号:10094539(2018)增1008605・桥梁工程・高墩连续刚构梁0}}块托架反力架同步预压技术研究田伟(中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁大连116033)摘要:山区峡谷陡坡地段高墩0#块施工具有施工高度较高、场地狭小、施工环境复杂等特点,结合现场实际情况,采用三角托架法现浇施工,其上设置的托架必须满足强度、刚度、稳定性要求,为了检验托架的安全可靠性并得出0#块立模标高,必须对托架进行预压。以刷把溪大桥连续刚构梁0#块施工为载体,对其0#块托架采用千斤顶配合反力架的形式进行同步预压,取得了成功,可为今后类似条件下山区高速峡谷陡坡地段高墩0#块托架预压施工提供良好的借鉴。关键词:高墩连续刚构梁0#块托架反力架同步预压中图分类号:U445.3文献标识码:A—DOI:10.3969/j.issn.10094539.2018.S1.024ResearchonSynchronousPreloadingTechnologyfor0{|}BlockBracketCounterforceFrameofHigh--pierContinuousRigid--frameBeamTianWei(ChinaRailwayConstructionBridgeEngineeringBureauGroup“1EngineeringCo.Ltd.,DalianLiaoning116033,China)Abstract:Theconstructionofhighpier0}}blockinsteepslopesectioninmountainandcanyonareahasthecharacteristicsofhighconstructionheight,narrowsiteandcomplexconstructionenvironment.Combinedwiththeactualsituationonthespot,thetrianglebracketmethodisusedin——castinplaceconstruction.Thebracketinstalledonitmustmeettherequirementsofstrength,stiffnessandstability.Inordertoverifythesafetyandreliabilityofthebracketandgettheformworkelevationof0#block.itisnecessaryforprepressingthebracket.Withtheconstructionof0}}blockforcontinuousrigidframebeamofShuabaxiBridgeasthecarrier,thebracketofits0#block"ispreloadedwithjackandcounterforceframe,whichhasachievedsuccess.Itcouldprovideagoodreferencefortheconstructionof0}}blockbracketinhighpierandsteepslopesectionofmountainandcanyonareawithahighspeedinthefuture.Keywords:highpier;continuousrigidframebeam;0#bockbracket;counterforceframesynchronouspreloading1工程概况刷把溪大桥位于湖北省恩施市龙凤坝镇境内,是新建银川至北海高速公路建始(陇里)至恩施(罗针田)段内的一座分幅式桥梁,主桥上部结构为(左幅(55+100+55)m,右幅(58+100+58)m)三向预——收稿日期:20180302基金项目:中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司科技研究开发计划项目(131201603)作者简介:田伟(1985一),男,工程师,主要从事桥梁施工管理和技术研究。应力混凝土连续刚构箱梁,箱梁采用单箱单室截面,箱梁顶宽12m,底宽6.5m,顶板悬臂长度2.75m,箱梁根部高度5.6in,跨中高度2.5in,箱梁根部底板厚100cm,跨中底板厚30cm,箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁顶设有横坡,箱梁分段长度依次为10m长0号段+8×3.5in+4X4in,边、中跨合龙段长均采用2in,左幅边跨现浇段长3.84m,右幅边跨现浇段长6.84in。连续刚构左右幅1#~2#主墩采用空心薄壁墩,86铁道建篱技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018f增7J万方数据・桥梁工程・—————————————————————————————————————————————_一主墩最高达63m,最低为47m。0#块采用墩旁三角托架现浇法施工¨。,主梁1#~12#节段采用菱形挂篮悬臂对称浇筑施工,合龙段利用吊架施工,边跨采用钢管支架法现浇施工。由于受施工高度较高、施工环境复杂等影响,托架设计施工需满足安全可靠、安拆便捷、重量轻便等要求,0#块托架的施工成为本桥施工的重难‘点2】。为确保托架的安全可靠,消除托架的非弹性变形,确定托架的实际弹性变形,为O#块立模标高提供数据,必须采用合理的方式对托架进行‘预压31。2托架预压方案的确定刷把溪大桥主墩高度较大,墩身高度为47~63m,桥面窄,梁体混凝土方量较大,且施工现场地形条件“”复杂,属于V峡谷斜地形,墩身位于陡崖斜坡上,施工作业面有限。传统的配重堆载预压(堆载预∞压、水箱预压)H]、预应力等效荷载预压o等预压方式,常常会受到地形条件、材料周转、施工作业面及施工工期等方面因素的制约,存在操作不方便、预压周期长且安全风险大等特点。结合现场实际施工条件及各方面的综合考虑,最终选用千斤顶配合反力架的形式进行托架预压,此托架预压施力体系主要由反力架、千斤顶、预埋精轧螺纹钢及分配梁3托架预压方案及工艺流程3.1托架预压方案0刑央托架预压采用千斤顶配合反力架的形式进行,两侧整体对称同步顶升预压,反力架采用型钢加工成的桁架经连接杆连接而成,每个桁架长10m,共加工4片桁架组拼成2组,反力架的每片桁架位于对应托架的正上方,利用预埋在墩顶的,1,32精轧螺纹钢进行固定,在托架预压中心位置设置双拼140b横向分配梁,在分配梁对应的每片托架上设置一个千斤顶,共设置8个150t千斤顶,利用一个油泵同时控制8个千斤顶,通过设置在反力架与托架之间的千斤顶进行反压,从而完成对托架同步分级预压及数据观测工作。3.2托架预压工艺流程H1托架安装、检查一反力架加工、安装一托架横梁安装_千斤顶安装一初始观测一加载至预压荷载60%(静载30min观测)一加载至预压荷载100%(静载30rain观测)_÷加载至预压荷载120%(静载2h观测)-÷观测(每隔30min观测一次,连续3次变形值在1mm以内认为稳定)一卸载施工荷载的100%(静载30min观测)一卸载施工荷载的60%(静载30min观测)_卸载完成(观测)一拆除千斤顶、反力架等预压材料。等组成㈣。o#块托架预压施力体系见图1。4托架预压施工技术要点11t_一.9燃【∥、止黼、双140襄:U//////:一帖塑么缝∥丝心荔彩预埋精{满螺纹铜图10撇托架预压施力体系(单位:m此预压方式具有操作方便、安全风险低、模拟等效荷载效果较好、劳动强度低、节约成本、加载预压及卸载过程所需时间短等优点,对于复杂山区高速公路建设而言,能有效缩短工期及降低施工安全风险,对于快速施工十分重要。铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY4.1托架检查检验o#块托架系统各构件,尤其是主受力结构的加工、安装质量,重点是检验杆件的焊接质量、预埋精轧螺纹钢的锚固情况和各杆件的栓接质量(斜撑与横杆连接、杆件与预埋件的连接)。4.2预压荷载的确定4.2.1预压荷载刷把溪大桥0#块单侧长度为5rfl,墩身纵桥向长度为4.5nl,现只对悬臂段2.75m进行加载预压,总吨位为182.5t(混凝土重量),单侧悬臂段自重(含砼、支架、横梁及模板)为107.4t。4.2.2预压荷载换算旧。91由于箱梁纵向为变截面,横向分布不均匀,计算时纵向选取最大截面进行计算(悬臂根部),横向分为翼缘板部分、顶底板部分和腹板部分。取单片2018f增1J万方数据・桥梁工程・托架计算,考虑最不利加载情况。悬臂段最大截面见图2,截面荷载分布见图3。图2悬臂段最大截面尺寸(单位:cm)50.4】5.6…川JlJJ15.6r彳T订f,丽硼图3截面荷载分布(单位:kN/m2)由荷载分布图可知,腹板下的托架处承受荷载最大,荷载可由下式计算:F=1.2XF恒载+1.4×F活载=831.2kN4.2.3实际预压荷载为保证现浇梁施工的安全,均按照腹板处托架所受力进行预压,即每个托架的所受的集中荷载为831.2kN,拟在每侧悬臂段采用4台DYGl50千斤顶顶压,每台千斤顶的所受的最大控制力997.4kN。4.2.4反力位置确定为更好地模拟预压受力情况,千斤顶反力点的位置设置在悬臂段的重心位置,即为距悬臂段根部1.285m处。4.3千斤顶选用及标定为了保证8台DYGl50千斤顶同步均匀分级加载(卸载),选择一拖八同步电动液压千斤顶。千斤顶及配套油表经国家授权的法定计量技术机构进行标定,依据标定报告给出的回归方程计算出各级加载时的油表读数。4.4预压反力系统安装4.4.1精轧螺纹钢筋设置反力架利用预埋在墩顶的精轧螺纹钢进行固定,作为预压反力架的受力系统。,1,32精轧螺纹钢在每侧距墩边19.8cm处预埋,前后两根相距35.2cm,预埋中心线与桁架的中心线一致,同时也与预压托架的中心线一致,每侧墩顶设置8根,共设置16根。墩顶预埋件布置见图4。精轧螺纹钢埋人墩身的深度,根据受拉构件钢筋最小锚固长度45d埋设,计算埋深得144cm,按钢筋与混凝土的粘结力计算锚固深度,取螺纹钢筋与混凝土的粘结强度为45’kg/cm孔10,单根精轧螺纹钢筋力为738.3kN,计算埋深得163cm,最终确定为170cm。铁道建筑技术为了增大保险系数,在埋入敦身内的∞2精轧螺纹钢下端安装配套的JLM.32锚具和垫片。4.4.2反力架加工、安反力架采用型钢加工成的桁架经连接杆连接而成,共加工4片桁架,组成2组反力架。桁架结构由上部水平杆、下部水平杆、斜撑和立杆组成,桁架高度为1.98in,图4墩顶预埋件平面布置(单位:Cm)宽度为25cm,上下水平杆由[40槽钢抱方通过连接钢板焊接而成,斜撑及腹杆由[18槽钢抱方通过连接钢板焊接而成,水平杆与斜撑及立杆之间两侧采用钢板贴角焊接,加工而成的桁架通过横联连接成反力架结构,横联结构采用[18槽钢焊接而成。反力架各受力杆件采用的型钢与托架受力结构相同,经验算强度、刚度均能满足要求。采用塔吊将组装完成的2组反力架分别吊至安装位置后,为将集中力均匀分散传递给墩身,在反力架底下放3组双拼122工字钢,第一组距离墩边37.5cm,墩顶中间设置~组,每组长度为6.5m,在第一组双拼工字钢前后利用两根预埋的精轧螺纹钢将反力架进行锚固固定,精轧螺纹钢上端采用扁担梁形式,为了增大墩身表面的承压力在锚固位置处的双拼工字钢下预埋16mm厚钢板。4.4.3千斤顶安装托架安装完成后,在距离墩身1.285in处设置双拼140b横向分配梁,将已标定完成的千斤顶安放在托架对应的横向分配梁上,确保千斤顶中心、横梁中线、托架中线一致,保证加载的准确性。将千斤顶与油泵连接进行顶升反压,事先检查油泵的工作性能,特别是确保油泵内有足够的液压油,确保其能够正常工作。4.5预压观测点设置0}}块托架安装完成后,在每片托架的悬臂段和根部中心位置分别设置2个变形观测点,采用红油漆做好标记,共布置16个测点,在预压过程中对测RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018{增1》万方数据・桥粱工程・点进行变形观测,分级记录变形数据。预压观测点布置见图5。\托自托架///\彦。寸口么一一托剁//墩爹\托§夕身托架///彭\托#一∥\/\。寸一‘’////,//・/托剁\预差/磊/-囊..777Ⅷ7蠢羞蓉梁/s图预压观测点布置.预压加载方法预压采用两侧整体对称同步分级加载,每一级加载持荷,加载到最大预压重量的,持荷后,每观测一次,观测到连续3次变形值在l内方可认为支架稳定,即可认为加载完成。加载数据见表1,现场托架预压见图。图现场托架预压表1O揿单侧悬臂段加载数据项目060%100%120%加载时间120加载重量O●831.2预压采用一台油泵控制8个液压千斤顶进行分级加载,必须严格按照加载程序进行,分级加载重量及持荷时间必须严格控制,每加载完成一级,进行观测数据采集分析及结构安全检查后,方可进行下一级加载。每一级加载过程中必须安排专人对托架结构、反力架结构进行检查,检查托架的变形情况、与预埋件的锚固情况、反力架的变形情况、墩顶预埋精轧螺纹钢的锚固情况、各构件的焊缝情况及杆件连接情况,如托架变形过大、杆件连接松动及异常响声等现象的出现¨1|,立即停止加载,消除隐患后方可继续加载,必须确保加载的安全。.预压加载观测托架预压过程进行水准测量,要求必须在加载钐}道建兢技术£-O前、每级加载卸载过程中及卸载后,记录观测变形数据。预压完毕后,计算出托架的弹性变形数据、非弹性变形数据,为正确设置预拱度提供可靠的数据,从而确定0#块模板立模标高。由于施工作业面有限,预压前设置好水准控制点,保证能够全部观测到预压观测点,数据观测确保准确。.预压卸载方法当托架变形稳定后方可进行卸载。卸载顺序与加载顺序相反,每一级持荷,卸载数据见表2。表O荆央单侧悬臂段卸载数据项目120%loo%loo%O卸载时间卸载重量●831.2●0卸载过程中,安排专人对托架及反力架各部位行检查,发现异常,停止作业,采取相应措施后方可继续卸载。托架预压卸载完成后,安排专人对杆件及预埋件进行检查,特别是杆件焊缝及连接部位,发现问题及时处理,确保托架结构的安全可靠¨2|,并在施I:过程中定期对托架进行检查。5托架预压质量安全控制要点(1)严格控制托架预埋件的安装位置,保证两侧预埋件对称,中心位置一致。()托架、反力架加工完成后,严格检查各部件的规格尺寸,符合图纸要求,尤其严格检查横杆、斜撑的焊接质量,保证焊缝的质量满足要求。(3)托架上预压横梁位置必须放置准确,保证预压荷载施加的有效性。(4)预埋精轧螺纹钢预埋位置必须准确,预埋前测量进行放样定位,按位置预埋固定好,保证浇筑混凝土时不产生位移,托架对拉的精轧螺纹钢安装后需施加.坑。预压力,墩顶预埋精轧螺纹钢必须满足预埋深度并且下端设置锚具及垫板。(5)反压设备采用一拖八同步液压千斤顶,保证预压的同步性。()预压必须按照方案要求进行,加压顺序、加载重量及静载时间必须符合要求。()托架变形观测,必须采用电子水准仪进行观测,必要时进行换手观测,确保数据的准确性。f增7J万方数据・桥梁工程・(8)每一级加载及卸载时,对托架、反力架及预埋件进行检查,发现异常,立即停止,查明原因采取措施后方可继续进行预压。(9)每一级加载及卸载时,对托架、反力架及预埋件进行检查,发现异常,立即停止,查明原因采取措施后方可继续进行预压。(10)施工人员必须严格遵守安全规则,高空作业必须佩戴安全帽,系安全带,穿防滑鞋。(11)预压时,预压作业范围内无关人员撤离施工现场,在施工区域设置警戒线。6预压效果根据预压观测数据计算得出:2#墩左幅大里程方向托架弹性变形为4mm,非弹性变形3mm;2拌墩左幅小里程方向托架弹性变形为3mm,非弹性变形3mm;2蝴右幅大里程方向托架弹性变形为4mm,非弹性变形为3mm;2#墩右幅小里程方向托架弹性变形为6mm,非弹性变形为4mm。将弹性变形值与监控单位给出的预拱度叠加计算出0#块立模标高,进行模板的安装。预压结束后对托架及反力架进行检查,各杆件均未变形。0#块混凝土浇筑完成后经第三方监控单位监测,桥面标高符合设计规范要求,顶板、腹板未见有裂缝,说明反力架同步预压技术是可行的,且整个预压时间为2d,缩短了预压周期,达到了预期效果。7结束语刷把溪大桥0#块托架成功预压完成,取得了良(上接第75页)[6]张科辉.现浇连续梁钢管柱贝雷梁组合支架应用设计—[J].铁道建筑技术,2015(8):1822.[7]王永胜.贝雷支架原位现浇铁路简支箱梁施工技术—[J].铁道建筑技术,2009(8):3942.[8]柯鹏.现浇混凝土箱梁墩梁式支架计算分析[J].黑龙—江交通科技,2016,39(1):6869.[9]隋君华,魏海龙.变截面现浇箱梁组合式支架设计—[J].黑龙江交通科技,2015(4):103104.[10]张字,郝本峰,赵冬,等.城市高架桥现浇箱梁支撑体—系设计及施工[J].桥梁建设,2012(S1):148152.铁道建筑技术好效果,托架预压采用的反力架同步预压技术具有操作简捷、安全可靠、节约成本、预压效果好、预压时间短等优点,此施工技术的成功应用,可为今后类似工程的施工提供有益的参考。参考文献[1]徐瑜,王欣.0#块三角托架施工法浅谈[J].科协论—坛,2013(10):1617.[2]徐芳.主跨192m连续刚构桥O#块托架设计与施工[J].铁道建筑技术,2016(4):38.[3]徐金生.高墩连续刚构桥o#块托架设计与施工[J].公路与汽运,2013(4):185.[4]康嘉升.浅析悬浇梁0_}}块托架反力预压技术的应用[J].福建交通科技,2015(2):49.[5]赵希青.预应力等效荷载法在支架预压施工中的应用—[J].价值工程,2016(18):118119.[6]陈勇.高墩o}}块托架反力架法预压的设计及应用[J].—中国新技术新产品,2016(11):8990.[7]李红强.连续梁0号块托架活动式反拉加载预压施工技术研究[J].铁道建筑技术,2017(8):44.[8]中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规范:,ffG/'r—F50201l[s].北京:人民交通出版社,2011:21.[9]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北—京:人民交通出版社,2001:172176.[10]张立敏,曹秀丽.浅谈钢筋与混凝土的粘结力[J].经济技术协作信息,2004(9):60.[11]刘文学.连续刚构托架预压技术[J].科技传播,2011(24):145.[12]张铠.试论千斤顶反压加载法预压托架技术[J].工程技术(全文版),2016(11):230.“—”———”—+一-+-一+-+・}一-F-・P-P[11]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北—京:人民交通出版社,2001:360370.[12]中交公路规划设计院有限公司.公路桥涵地基与基础设计规范:JTG—D632007[S].北京:人民交通出版—社,2007:2023.[13]苏宏阳,郦锁林.基础工程施工手册[M].北京:中国—计划出版社,2002:537552.[14]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范:JGJ—1662008[s].北京:—中国建筑工业出版社,2008:1233.[15]中国工程建设标准化协会.建筑结构荷载规范:GB5009——2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012:814.只AfLW强yCONS7-RUC丁『0NTECH~0LoGY2018f增TJ万方数据
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