曲線橋支架法施工技術(shù)

曲線橋支架法施工技術(shù)【內(nèi)容提要】本文通過XX國道XX鐵路立交橋匝道橋連續(xù)箱梁施工，介紹了曲線橋混凝土現(xiàn)澆梁的支架設(shè)計、演算、模板安裝、鋼筋加工及安裝、大體積混凝土澆筑等施工工藝。工程簡介XX國道XX鐵路立交橋匝道橋分A、B兩線，匝道橋位于半徑74.379m的曲線上，為小半徑曲線橋。匝道橋連續(xù)梁為現(xiàn)澆砼箱梁，在墩頂橫向張拉。匝道標準跨徑20m，每匝道分3聯(lián)，每聯(lián)跨徑為3×20m、4×20m、4×20m，全長220m。箱梁梁高1.6m，寬9m，為單箱單室、斜腹板。支架施工支架基礎(chǔ)施工支架基礎(chǔ)采用砼硬化基礎(chǔ)，基礎(chǔ)處理方式為：支架下地基壓實后填４0㎝山皮石墊層碾壓整型，并做1.5%排水橫坡，在基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)30㎝×30㎝排水溝。其上澆筑5-7cm混凝土。具體結(jié)構(gòu)層（見圖1）。圖1支架基礎(chǔ)處理結(jié)構(gòu)圖支架形式匝道橋支架采用碗扣式滿堂支架，支架立桿間距按90cm，步距按60支架搭設(shè)完成，在現(xiàn)澆砼箱梁施工前，對支架進行相當(dāng)于1.2倍箱梁自重的荷載預(yù)壓，以檢驗支架的承載能力，減少和消除支架體系的非彈性變形及地基的沉降。支架壓重材料采用相應(yīng)重量的砂袋，并按箱梁結(jié)構(gòu)形式合理布置砂袋數(shù)量，待消除支架非彈性變形量及壓縮穩(wěn)定后測出彈性變形量，即完成支架壓重施工。撤除壓重砂袋后，設(shè)置支架施工預(yù)留拱度，調(diào)整支架底模高程，并開始箱梁施工。支架壓重情況分析①在原地面以上墊30cm-40cm的礫料壓實，復(fù)壓之后澆筑5cm-7cmC15砼。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗和參考地基承載參數(shù)，取支架下基座沉降值為②碗扣式支架為使用較成熟的支架形式，其壓縮及撓度值（彈性變形）依經(jīng)驗取5㎜。③非彈性變形主要表現(xiàn)在底模木楔塊上，因木楔及方木間接觸面少，其變形值較小，可通過經(jīng)驗公式推算和一次壓重情況確定。以標準跨計算，取其非彈性變形為5㎜。預(yù)拱度設(shè)置：現(xiàn)澆砼箱梁支架預(yù)拱度理論計算與設(shè)置序號項目計算及取值備注1支架卸載后由上部構(gòu)造自重及活載一半產(chǎn)生的豎向撓度f1按圖紙設(shè)計設(shè)置2支架在荷載作用下的彈性壓縮f2=5mm通過計算縱梁撓度和立柱壓縮值得出3支架在荷載作用下的非彈性壓縮f3=5mm主要據(jù)底模抄墊情況得出4支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷f4=5m以橋位地質(zhì)及地基受力情況計算5預(yù)拱度f=f1+f2+f3+f46預(yù)拱度值設(shè)置fx=4f*x*(L-x)/L2按二次拋物線法分配現(xiàn)澆砼箱梁支架壓重后預(yù)拱度設(shè)置序號項目計算及取值備注1支架卸載后由上部構(gòu)造自重及活載一半產(chǎn)生的豎向撓度f1按圖紙設(shè)計設(shè)置2支架在荷載作用下的彈性壓縮f2壓重卸載后底模測量值與壓重時測量值之差3支架在荷載作用下的非彈性壓縮f3壓重卸載后支架高程測量與壓重前測量值之差，扣除基底沉陷值4支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷f4基座壓重前后高差5預(yù)拱度f=f1+f2+f3+f46預(yù)拱度值設(shè)置fx=4f*x*(L-x)/L2按二次拋物線法分配碗扣式支架布置形式與驗算支架材料選用和質(zhì)量要求①本工程支架為現(xiàn)澆砼連續(xù)箱梁承重用，選用碗扣式支架，現(xiàn)澆砼箱梁底模、側(cè)模均采用2.44×1.22m清水板。②支架桿件規(guī)格為φ50×3.5㎜，為定型產(chǎn)品，且有產(chǎn)品合格證。桿件的連接楔口和端部切口應(yīng)平整，禁止使用有明顯變形、裂紋和嚴重銹蝕的桿件。桿件應(yīng)涂刷防銹漆作防腐處理，并定期復(fù)涂以保持完好。③應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《鋼管腳手架扣件》（GB15831）的規(guī)定選用，連接楔口選用與桿件管徑相配套的鍛鑄件，嚴禁使用不合格的桿件?，F(xiàn)澆砼箱梁支架布置形式本工程現(xiàn)澆砼箱梁支架采用滿堂式支架，待支架基礎(chǔ)砼澆筑完成后，測出支架基礎(chǔ)的地面標高，然后根據(jù)梁底標高計算出每段支架的凈高（注意考慮支架頂方木及模板高度），畫出支架的布置形式。在布置支架時要根據(jù)梁底的縱、橫坡，考慮頂托的可調(diào)高度。如圖2、圖3所示：圖2碗扣式支架橫橋向布置示意圖3碗扣式支架縱向布置示意圖支架驗算非墩臺蓋梁碗扣式支架桿件驗算根據(jù)建筑施工安全技術(shù)規(guī)范，模板支架主要驗算立桿穩(wěn)定性。非墩臺蓋梁處（標準斷面）腕扣式支架步距（立桿）采用60㎝，縱距、橫距采用90㎝。支架荷載計算梁體鋼筋混凝土自重取25×5.268/7.75=17KN/m2（根據(jù)設(shè)計圖紙計算側(cè)模也承擔(dān)了一部荷載）模板及方子自重取1.5KN/㎡（根據(jù)模板結(jié)構(gòu)形式計算）支架自重0.057×9=0.57KN施工人員、機具重量及內(nèi)箱取2KN/㎡（根據(jù)施工實際情況確定）混凝土灌注振搗取0.2KN/㎡總荷載（17+1.5）×1.2+（2+0.2）×1.4=25.3KN/㎡第3項支架自重直接作用于立桿軸線，支架上托是4m的方子由此按四跨等跨連續(xù)梁計算，均布荷載q=25.3×0.9=22.8KN/m簡圖如下：查《路橋計算手側(cè)》附表2-10立桿軸力R=（0.607+0.536）×22.8×0.9+0.57=24KN<40KN圖中最大彎距處撓度fmax=0.632×ql4/（100EI）（2）、桿件（鋼管）截面特性外直徑φ50㎜，壁厚3.5㎜，截面積A=5.11㎝2，慣性矩I=13.90㎝4，回轉(zhuǎn)半徑r=1.65㎝。（3）、立桿自由計算長度L=步距+2a=60㎝+2×30㎝=120㎝a---模板支架立桿伸出頂層水平桿中心線至模板支撐點長度取30㎝（4）、立桿穩(wěn)定性計算長細比λ=L/i=120cm/1.65㎝=72.73查表知折減系數(shù)φ=0.773N/φA=（24×103）/（0.773×5.11×10-4）=60.8Mpa<f=165Mpa結(jié)論：立桿穩(wěn)定性滿足結(jié)構(gòu)要求（5）、15㎝×15㎝木方撓度計算（支架頂托上使用的橫梁）查資料知東北落葉松彈性模量為：E=11×XXMpa截面慣性距I=1/12bh3=1/12×15㎝×(15㎝)3=4218.8cm4最大彎距處撓度fmax=0.632×ql4/（100EI）=0.632×22.8×103N/m×(0.9m)4/（100×11×108N/m2×4218.8×10-8m4）=2mm結(jié)論：15㎝×15㎝木方在組合荷載作用下滿足結(jié)構(gòu)要求墩臺蓋梁處腕扣式支架驗算根據(jù)建筑施工安全技術(shù)規(guī)范，模板支架主要檢算立桿穩(wěn)定性。墩臺蓋梁處支架步距（立桿）為60㎝、縱距為90㎝、橫距為90㎝。支架荷載計算a)梁體鋼筋混凝土自重取25×6.217/7.75=20.1KN/m2（根據(jù)設(shè)計圖紙計算側(cè)模也承擔(dān)了一部荷載）b)模板及方子自重取1.5KN/㎡（根據(jù)模板結(jié)構(gòu)形式計算）c)支架自重0.057×9=0.57KNd)施工人員、機具重量及內(nèi)箱取2KN/㎡（根據(jù)施工實際情況確定）e)混凝土灌注振搗取0.2KN/㎡總荷載（20.1+1.5）×1.2+（2+0.2）×1.4=29KN/㎡第3項支架自重直接作用于立桿軸線，支架上托是4m的方子由此按四跨等跨連續(xù)梁計算，方子橫鋪時均布荷載q=29×0.9=26.1KN/m簡圖如下：查《路橋計算手側(cè)》附表2-10立桿軸力R=（0.607+0.536）×26.1×0.9+0.57=27.4KN<40KN圖中最大彎距處撓度fmax=0.632×ql4/（100EI）桿件（鋼管）截面特性外直徑φ50㎜，壁厚3.5㎜，截面積A=5.11㎝2，慣性矩I=13.90㎝4，回轉(zhuǎn)半徑r=1.65㎝。立桿自由計算長度L=步距+2a=60㎝+2×30㎝=120㎝a---模板支架立桿伸出頂層水平桿中心線至模板支撐點長度取30㎝立桿穩(wěn)定性計算長細比λ=L/i=120cm/1.65㎝=72.73查表知折減系數(shù)φ=0.773N/φA=（27.4×103）/（0.773×5.11×10-4）=69.4Mpa<f=165Mpa結(jié)論：立桿穩(wěn)定性滿足結(jié)構(gòu)要求15㎝×15㎝木方撓度計算（支架頂托上使用的橫梁）查資料知東北落葉松彈性模量為：E=11×103Mpa=1.1×105N/㎝2截面慣性距I=1/12bh3=1/12×15㎝×(15㎝)3=4218.7cm4最大彎距處撓度fmax=0.632×ql4/（100EI）=0.632×261N/cm×(90cm)4/（100×1.1×105N/㎝2×4218.7㎝4）=0.2㎝＜L/400=0.225㎝結(jié)論：15㎝×15㎝木方在組合荷載作用下滿足結(jié)構(gòu)要求支架預(yù)壓施工方案為保證現(xiàn)澆砼箱梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，碗扣式支架搭設(shè)完成后必須進行預(yù)壓處理，以消除支架、木質(zhì)楔形塊、模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，同時取得支架彈性變形的實際數(shù)值，作為梁體底模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考。在施工箱梁前需進行支架預(yù)壓和地基壓縮試驗。橋跨堆載預(yù)壓前，在橋跨底板上布置沉降觀測點，按每箱室測設(shè)三個橫斷面；沉降觀測點于底板同斷面按每2.0m間距布置、翼板底上共布置四點。預(yù)壓方法依據(jù)箱梁砼重量分布情況，在搭好的支架上堆放與梁跨荷載等重的砂袋等（梁跨荷載統(tǒng)一考慮安全系數(shù)為1.2），預(yù)壓時間視支架地面沉降量定，我單位取A匝道第二聯(lián)第一跨進行預(yù)壓，梁跨預(yù)壓時間為4天。如圖4圖4預(yù)壓示意圖碗扣式支架施工方案：測量放樣平面測量：首先在硬化支架基礎(chǔ)上測設(shè)出橋梁各跨支架的邊線。按支架平面布置圖所示的排數(shù)和列數(shù)搭設(shè)支架,搭設(shè)時注意支架的邊線。頂面標高測量：支架搭設(shè)完成后按支架布置形式在支架頂先橫橋向鋪設(shè)15×15cm方木，15×15cm方木鋪設(shè)完成后，用全站儀每5m一點測出梁底邊線，再根據(jù)5m邊線點的位置在橫桿上綁扎木條，然后再木條上測出梁底每個5m點處的標高，根據(jù)5m點標高將15×15cm方木標高調(diào)整到位。15×15cm方木的標高用頂托進行調(diào)整。支架尺寸①立桿的步距采用0.6m，橫桿的縱、橫距均采用0.9m；桿件采用LG120、LG180、LG240、LG300及HG90五種形式。②為保證其穩(wěn)定，上下托高度必須控制在30cm以內(nèi)。搭設(shè)順序及搭設(shè)方法①在支架地基上測出邊線，按支架平面布置圖所示的縱、橫排數(shù)搭設(shè)支架。②架體搭設(shè)之前由測量班將每個墩柱頂處的上托標高線測出，標記在墩柱上。然后在每跨間掛上線繩，按支架布置形式搭設(shè)支架，根據(jù)線繩的高度檢驗支架上拖是否滿足要求。在上、下托不能調(diào)節(jié)時即斷開，斷開的地方用腳手架連接成一整體。如有上、下托進行調(diào)整及換立桿均不能滿足高度要求的，采用預(yù)制墊塊調(diào)節(jié)高度。每段架體第一層橫桿在一條水平線上。③在兩個豎直方向設(shè)置剪刀撐。剪刀撐采用φ48mm普通鋼管，萬向卡扣聯(lián)結(jié)普通鋼管和碗扣支架立桿。順橋向豎直面每個腹板下各設(shè)一排，橫橋向豎直面每隔5排立桿布置一排。剪刀撐與碗扣立桿聯(lián)結(jié)要牢固。模板施工模板主要包括底模、側(cè)模以及內(nèi)模。底模匝道橋底模采用大塊清水板貼面，6×9cm方木立放墊底的施工工藝。此工藝可減少模板接縫，增加底模表面光潔度，提高砼的外觀質(zhì)量。由于采用清水板施工，為防止底模和側(cè)模接縫處漏漿，在施工時考慮將側(cè)模立于底模之上。支架搭設(shè)完成后，在頂托上橫橋向鋪設(shè)15×15cm方木，方木接頭相互交錯布置。底模用大塊清水板下鋪6×9cm方木墊底，6×9cm方木順橋向立放直接鋪在15×15cm方木上。6×9cm方木的鋪設(shè)寬度等于底模的寬度。方木間距在腹板下5cm,其他位置間距10cm。模板拼接時保證拼縫平順。為防止漏漿，在兩塊模板拼縫間夾貼雙面膠，拼縫表面用原子灰密封。梁底用木楔調(diào)整以保證底模線形。在鋪設(shè)底模前先放置好支座，并在支座位置處根據(jù)梁底的楔塊尺寸在底模上開孔，在開孔處支立梁底楔塊的模板，楔塊的底模根據(jù)預(yù)埋鋼板的尺寸也開孔，預(yù)埋鋼板與楔塊的底模用高強砂漿密封。底模的調(diào)整、拆卸采用可調(diào)頂托完成。施工時由于側(cè)模要立于底模之上，故底模應(yīng)寬于設(shè)計寬度。在施工時，可根據(jù)側(cè)模形式，確定每側(cè)底模寬出的大小，在本工程中側(cè)模清水板下為6×9cm方木立放，計10.5cm厚，施工時考慮每側(cè)底模大于設(shè)計10.5cm(為方便側(cè)模桁架定位)。由于橋梁為曲線，為了美觀及方便施工，我們將模板縱向拼縫設(shè)計在橋梁中心線上，這樣可保證中心線兩側(cè)模板寬度相等，然后根據(jù)半徑及梁底寬度，在CAD圖形上模擬每塊底模內(nèi)外尺寸，在施工中，我們根據(jù)清水板尺寸在CAD圖形上，模擬出底模的尺寸，根據(jù)模擬將底模清水板裁成兩種統(tǒng)一尺寸，然后進行拼接，既有利于模板的倒運，有可以保證橋梁的線性。（見圖5）圖5匝道箱梁底模尺寸圖側(cè)模本工程側(cè)模采用清水板，為確保箱梁線性，我們利用角鋼及槽鋼加工了如圖6所示桁架，桁架在箱梁標準段每90cm設(shè)一道，加厚段每70cm設(shè)置一道。桁架上先鋪設(shè)6×9cm方木，再鋪設(shè)清水板。圖6側(cè)模桁架圖側(cè)模及翼緣板模板安裝：在底模鋪設(shè)完成后，對箱梁的側(cè)面邊線位置進行放樣，確定出底模邊線的準確位置。然后立桁架，桁架距邊線的位置留出6×9cm方木及清水板的距離(實際施工調(diào)整時，可用小塊清水板下訂30cm長6×9cm距邊線量出)。桁架安放完成后，進行標高調(diào)整，調(diào)整時先用全站儀每5m一點測出箱梁邊線的位置，再測出每個5m點桁架的標高，在兩點之間拉線調(diào)整中間桁架高度。為方便拆除桁架，標高可用木楔子進行調(diào)整。標高調(diào)整完成后再其上鋪設(shè)6×9cm方木（見圖7），方木用鐵線綁扎在桁架上。為了保證箱梁線性，將6×9cm用鐵線綁扎在固定好桁架上，最后在6×9cm方木上釘清水板。兩桁架上、下口之間用拉桿進行連接。在底模、側(cè)模及翼緣板模板安裝完成后，清除模板上雜物，用清水將模板拭擦干凈，待水跡完全晾干后，涂模板漆（圖8）。圖7圖8內(nèi)模在綁扎完底板、腹板鋼筋后即可安裝內(nèi)模。內(nèi)模采用木板做成箱型，分塊吊拼成型。表面用五彩布包裹防止漏漿，安裝時先測量放樣，各節(jié)內(nèi)模之間若有空隙，需用木條塞滿。由于匝道橋為曲線橋，在內(nèi)模制作時，考慮以直代曲的方法進行施工。在設(shè)計內(nèi)模時根據(jù)圖紙設(shè)計半徑及位置，在CAD上對內(nèi)模進行模擬，要確保內(nèi)模安裝后腹板的厚度偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。同時為了避免內(nèi)模拼裝縫隙，將內(nèi)模制作成楔形，具體見圖9。圖9芯模尺寸模擬圖鋼筋施工鋼筋檢驗鋼筋必須按不同種類、等級、牌號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家分批驗收、分別堆放，不得混雜，且應(yīng)立標牌以示識別。鋼筋在運輸、儲存過程中，應(yīng)避免銹蝕和污染，并堆置在鋼筋棚內(nèi)。對進場的每一批鋼筋，均按相關(guān)規(guī)范進行有關(guān)力學(xué)性能試驗，不合格的鋼筋不得用于施工中。鋼筋加工一般鋼筋加工鋼筋制作主要是彎筋和焊接，受力筋直徑較粗的采用鋼筋彎曲機，直徑較小的鋼筋采用人工彎制。由于連續(xù)箱梁中頂板、腹板、底板的受力筋較長，采用分段加工，再運到橋上焊接成形。鋼筋的焊接采用雙面搭接焊，焊接接頭要求滿足設(shè)計及規(guī)范要求。鋼筋加工必須按設(shè)計圖紙尺寸進行下料，其彎制尺寸要滿足規(guī)范要求。粗鋼筋焊接前必須先經(jīng)過焊接試驗，待全部合格后方可批量生產(chǎn)。彎制好的鋼筋要分類、編號、整齊有序堆放，并加以遮蓋。鋼筋綁扎前由測量人員復(fù)測模板的平面位置及高程，，無誤后方進行鋼筋綁扎。骨架鋼筋加工腹板鋼筋骨架由于腹板鋼筋骨架較長，故在骨架加工前先將骨架進行分段，分段即要滿足規(guī)范的搭接要求，又要便于施工吊裝。在本工程施工中，我們根據(jù)每個鋼筋骨架的設(shè)計位置，根據(jù)軸線半徑，計算出每個鋼筋骨架所在的半徑，然后在CAD圖上繪制出每個鋼筋骨架的平面位置，由于箱梁為曲線斜腹板，故每片鋼筋骨架長短及彎起筋位置均不相同。根據(jù)CAD圖形，我們量出每片骨架的長度并根據(jù)吊裝進行分段，分段時注意斷開點的位置即要滿足規(guī)范的錯開，又要滿足吊裝（每段30m左右）。為了保證鋼筋骨架的線性及彎起筋的位置，在施工中我們根據(jù)軸線半徑、箱梁骨架的高度、腹板的角度做成了如圖10所示胎膜，再根據(jù)骨架分段長度在胎膜曲面上進行骨架的制作，這樣即保證了鋼筋骨架線性及彎起筋位置的準確，又大大提高鋼筋加工及安裝質(zhì)量，確保了橋梁的施工質(zhì)量。施工時應(yīng)注意，由于鋼筋骨架安裝時由一定的誤差，故骨架分段后，在加工時每端頭預(yù)留出10～20cm鋼筋，以防止安裝完成后，由于安裝誤差，造成骨架搭接長度不夠。圖10鋼筋骨架加工胎膜橫隔梁鋼筋骨架由于橫隔梁為橫向張拉，在隔梁兩端有P錨和錨墊板，為了保證橫隔梁鋼筋骨架的尺寸及錨墊板位置的準確，將橫隔梁鋼筋根據(jù)錨槽尺寸進行彎制（施工時注意保護層預(yù)留，如圖11所示）。這樣既保證了橫隔梁鋼筋的位置及尺寸，又保證了錨墊板的位置的準確。圖11鋼筋安裝鋼筋安裝順序鋼筋布置按設(shè)計圖紙，待箱梁底模施工完畢，安裝側(cè)模后，進行測量放線，準確定出箱梁邊緣輪廓線，腹板、橫梁及橫隔梁的位置。綁扎時先鋪設(shè)底板底層鋼筋，然后吊裝腹板鋼筋骨架，穿腹板箍筋，腹板鋼筋就位、安裝橫隔梁骨架，預(yù)應(yīng)力孔道及預(yù)應(yīng)力筋安裝，橫膈梁箍筋安裝，綁扎底板頂層鋼筋同時進行預(yù)應(yīng)力孔道定位。為保證鋼筋保護層的厚度，在鋼筋與模板間設(shè)置塑料墊塊，墊塊用綁線與鋼筋扎牢，并互相錯開布置底板鋼筋安裝：分頂、底兩層。安裝底板鋼筋時，先在底模上畫出底板外邊緣，使底板鋼筋保證保護層厚度，先鋪底層橫向鋼筋，鋪完橫向筋后再鋪縱向筋。由于縱向筋較長，采用分段安裝時，兩單元筋應(yīng)同心焊接，縱向筋與橋方向平行，可以以底板外邊緣為準，定出縱向筋的位置。鋪底板頂層時，先架設(shè)架立筋，再鋪橫向筋，使底板鋼筋能形成一個封閉的整體。綁扎時，鋼筋上鋪腳手板，防止鋼筋變形。腹板鋼筋安裝：匝道橋受力筋在鋼筋場地加工成骨架，每段20m～30m，吊裝時將骨架與有足夠剛度的鋼管架綁扎在一起以保證骨架的完整不變形，吊裝采用16噸吊車（見圖12）。首先將單元骨架立于底板底層鋼筋，以底板外邊緣為準，按其間距將骨架固定在底板底層鋼筋上，再將另一單元骨架立于底板底層鋼筋上，與前一單元骨架連接焊好，連接采用雙面幫條焊，幫條長度不小于10d。以此工序循環(huán)，完成骨架連接。綁扎鋼筋時采用腳手架做支架，將鋼筋骨架支起，再將箍筋套好，箍筋彎鉤的疊合處，沿橋向置于上面并錯開布置按間距綁扎。橫隔梁板鋼筋安裝：在橫隔梁安裝中，以支座中心線為中點，按