納晴高速某特大橋托架預(yù)壓施工技術(shù)

納晴高速某特大橋托架預(yù)壓施工技術(shù)

摘要:托架是剛構(gòu)橋0號(hào)塊施工時(shí)的重要臨時(shí)措施，對(duì)托架預(yù)壓進(jìn)行監(jiān)控是0號(hào)塊施工質(zhì)量的重要保證，進(jìn)而為主梁線形提供基礎(chǔ)性保障。本文以納晴高速某特大橋0#梁段托架施工技術(shù)為例，通過(guò)有限元建模對(duì)托架受力進(jìn)行分析，驗(yàn)證托架設(shè)計(jì)是否能滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，為指導(dǎo)剛構(gòu)橋托架施工提供理論支持，并通過(guò)對(duì)剛構(gòu)橋0#塊采用墩頂設(shè)置反力架并通過(guò)墩頂預(yù)植的精軋螺紋錨固鋼棒、錨墊板、雙拼錨固螺母鎖緊抱死，之后油泵加壓提供動(dòng)力的千斤頂頂升反力架，從而反向?qū)ν屑艿刃┘雍奢d進(jìn)行預(yù)壓，托架預(yù)壓能更好驗(yàn)證托架的穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度及焊接質(zhì)量，確保施工安全。該方式有效的驗(yàn)證了托架的安全性，節(jié)約的施工成本得到了建設(shè)單位以及相鄰標(biāo)段施工單位的高度評(píng)價(jià)，并得以在項(xiàng)目全線范圍內(nèi)大力推廣應(yīng)用。[1]Keys:托架預(yù)壓;高墩;連續(xù)剛構(gòu);反力架1、工程概況某特大橋上部結(jié)構(gòu)為：5×40mT梁+（81+150+81）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)+16×40mT梁橋橋梁全長(zhǎng)1167.6m。墩大橋主墩為6、7號(hào)，6號(hào)墩墩柱高度為78m、7號(hào)墩墩柱高度為108m。全橋共計(jì)4個(gè)0號(hào)梁段結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)相同。0號(hào)段結(jié)構(gòu)尺寸為：長(zhǎng)度13m、頂板寬12.8m，底板寬6.5m，懸臂長(zhǎng)度3.15m。翼緣板端部厚20cm,根部厚90cm。箱梁根部梁高（梁高均以裸箱梁橫向中心箱梁頂面到箱梁底面的距離計(jì)）為9.2m、底板厚度為1.2m、腹板厚度為0.9m。結(jié)合主墩墩柱及0號(hào)段構(gòu)造尺寸，某特大橋0號(hào)墩托架搭設(shè)方案為：在主墩接近封頂前，主墩兩端0.5m包邊混凝土位置預(yù)留1.4m不澆筑封頂，作為0號(hào)墩托架主承重梁的安裝平臺(tái)。預(yù)留平臺(tái)位置安放高20cm砂箱，單個(gè)0號(hào)段設(shè)置8個(gè)砂箱。在砂箱上安裝15m雙I56a工字鋼鋼箱作為托架的主承重梁；橫向安裝15mI45a工字鋼為分配梁，懸挑段分配梁間距為0.45m，主墩間分配梁間距0.65m。在分配梁上鋪10×10cm木方，間距30cm，上設(shè)楔形骨架，以15mm復(fù)合竹膠板作為0號(hào)墩底板模板。于翼緣投影處分配梁上設(shè)I20a工字鋼過(guò)梁，用于0號(hào)段翼緣板支架搭設(shè)，過(guò)梁間距為0.9m。翼緣板支架搭設(shè)采用盤扣式鋼管支架，支架立桿間距0.6×0.6m，在保證支架底與支架頂均有橫桿的前提下，其余橫桿步距以1.5m為主，接近支架頂端時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整橫桿布局考慮到0＃塊高度較高，故分兩次進(jìn)行澆筑，第一次澆筑底板和部分腹板，澆筑高度4.5m，第二次澆筑剩余腹板及頂板。[2]2、托架有限元分析本次托架計(jì)算采用Midas/Civil有限元計(jì)算軟件，建立托架有限元模型，分兩次澆筑施工步驟，對(duì)托架進(jìn)行受力及穩(wěn)定分析，計(jì)算結(jié)果用于優(yōu)化施工方案及指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。荷載及材料性能取值采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，強(qiáng)度驗(yàn)算采用承載能力極限狀態(tài)，剛度驗(yàn)算采用正常使用極限狀態(tài)。表2-1材料參數(shù)項(xiàng)目型號(hào)材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)Ix(cm4)A(cm2)容重(kg/m3)抗拉壓彎抗剪承重梁I56aQ235205120656001357850分配梁I45a32241102.4過(guò)梁I20a237035.6懸挑段底板厚度為1~1.6m，腹板厚度為0.9~1.3m；墩間底板厚度1.2m，腹板厚度為0.9m，以線性荷載計(jì)算；墩頂箱體重量由墩柱承擔(dān)，故不參與計(jì)算。荷載分布關(guān)于墩柱中線對(duì)稱分布。表2-2荷載參數(shù)工況荷載名稱作用位置單位荷載值分項(xiàng)系數(shù)第一次澆筑底板懸挑投影kN/m226~41.61.2墩間31.21.2楔形骨架、模板底板投影位置0.71.2腹板懸挑投影85.31.2墩間85.81.2人群機(jī)具荷載均布2.51.4澆筑及振搗荷載均布21.4托架自重軟件自動(dòng)計(jì)算（1.05倍）1.2第二次澆筑翼緣橫橋向0~2.3m2.3~3.15kN/m25.2~1313~23.41.2人群機(jī)具荷載均布kN/m22.51.4澆筑及振搗荷載均布kN/m221.4支架自重軟件自動(dòng)計(jì)算1.2上表分項(xiàng)系數(shù)為承載能力極限狀態(tài)，正常使用極限狀態(tài)分項(xiàng)系數(shù)均為1。0#梁段立面圖Midas/Civil托架建模表2-3托架模型應(yīng)力計(jì)算結(jié)果部位工況組合應(yīng)力剪應(yīng)力承重梁第一次澆筑111.357.8第二次澆筑44.531.4分配梁第一次澆筑120.237.9第二次澆筑71.519.4過(guò)梁第一次澆筑37.913.5第二次澆筑6427.2許用應(yīng)力205120結(jié)論均滿足規(guī)范要求由上表可得，第一次澆筑最大組合應(yīng)力出現(xiàn)于墩中分配梁中心處，其值為120.3Mpa＜[σ]=205MPa；第二次澆筑最大組合應(yīng)力出現(xiàn)于過(guò)梁與分配梁搭接處，其值為71.5Mpa＜[σ]=205MPa。最大組合應(yīng)力值均小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，滿足規(guī)范要求。由上表可得，第一次澆筑最大剪應(yīng)力出現(xiàn)于分配梁于承重梁搭接處，其值為57.8Mpa＜[τ]=120MPa；第二次澆筑最大剪應(yīng)力出現(xiàn)于分配梁于承重梁搭接處，其值為31.4Mpa＜[τ]=120MPa。最大組合應(yīng)力值均小于強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，滿足規(guī)范要求。表2-4托架模型變形量計(jì)算結(jié)果部位工況模型最大變形量允許變形量承重梁第一次澆筑4.914.0第二次澆筑4.27.9分配梁第一次澆筑15.417.0第二次澆筑19.320.4結(jié)論均滿足規(guī)范要求由上表計(jì)算可知，第一次澆筑最大Z向變形出現(xiàn)于分配梁跨中，其值為15.4mm＜[v]=l/400=6800mm/400=17.0mm，承重梁最大Z向變形為4.9mm＜[v]=5600mm/400=14.0mm。第二次澆筑最大Z向變形出現(xiàn)于分配梁端部，其值為19.3mm＜[v]=2l/400=2x4080mm/400=20.4mm（懸臂l為懸臂長(zhǎng)度的兩倍），過(guò)梁最大Z向變形為(16.0-11.8)=4.2mm＜[v]=l/400=3175/400=7.9mm，滿足設(shè)計(jì)要求。3、托架預(yù)壓監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行剛構(gòu)橋預(yù)壓的主要目的是驗(yàn)證托架的穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度及焊接質(zhì)量，確保施工安全；測(cè)量托架的彈性變形指導(dǎo)梁體標(biāo)高控制，并檢驗(yàn)理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果是否一致；通過(guò)托架預(yù)壓措施模擬箱梁荷載情況，測(cè)量托架變形情況，確保梁體不因托架變形而產(chǎn)生開裂；消除托架非彈性變形，保證箱梁的線形。托架預(yù)壓實(shí)際荷載從底?！v向分配梁→橫向分配梁→托架→墩身過(guò)程，預(yù)壓荷載取值混凝土重、調(diào)坡支架荷載、模板（外模、內(nèi)模）荷載、振搗產(chǎn)生的荷載、施工人員、機(jī)具荷載。監(jiān)測(cè)人員采用精密水準(zhǔn)儀對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形觀測(cè)，且采用同一儀器、同一測(cè)量人員進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)對(duì)其托架進(jìn)行監(jiān)測(cè)可知，托架加載至120%時(shí)最大彈性變