卧龙湖大桥V型支撑现浇梁施工技术.doc

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卧龙湖大桥V型

支撑现浇箱梁施工技术

中铁十四局集团三公司吴春朝

【摘要】卧龙湖大桥0#块现浇长度为20m，其独特的“V”型斜肢与顶部箱梁构成了一个倒三角形，夹角为120○，此类水上现浇结构形式国内少见。

本文介绍了卧龙湖大桥墩顶处箱梁索栓支架施工技术，并对索栓支架六种工况下采用ANSYS软件进行计算（midas进行复核）的荷载取值和组合情况做了说明，进行了分析，对类似结构很有借鉴价值

【关键词】V型支撑索栓支架现浇箱梁施工技术

一、工程概况

卧龙湖大桥为宁常高速公路溧水一标段主线桥，横穿卧龙湖水库，大部分墩位于水中，水库常年水位为15.3m,最高洪水为16.3m，常水位时水深最深达6.0m左右，卧龙湖大桥左右幅分离设计，上部构造采用现浇预应力砼V型支撑连续箱梁，跨径组合为30+12×40+30m，全长547.88m。

全桥14孔一联，箱梁顶宽除右幅第1～3孔宽度由23.055～20.75m过渡外，其余箱梁单幅顶宽均为20.75m，箱梁底宽不加宽段为15.75m，右幅1～3孔为加宽渐变段，横向设计为单箱三室截面。

箱梁距路线中心线10.875m处梁高170㎝，墩顶处梁体总高为716.9㎝，呈空心“”型，梁底设盆式支座。

桥梁下部构造为实体式墩和肋板式桥台，基础为直径1.50m和1.20m嵌岩桩（群桩）。

二、技术难点分析

卧龙水库为南京市溧水县两镇的饮用水源，又兼有泄洪、农田灌溉和淡水养殖，环保要求较高。

根据施工图设计，墩顶处箱梁现浇长度为20m，其独特的“V”型斜肢与顶部箱梁构成了一个倒三角形，夹角为120○，此类水上现浇结构形式国内少见。

墩顶部分两次分开施工，最后连成整体，进行体系转换。

“V”斜肢在未与顶部箱梁形成整体之前，其砼结构自身及承托支架会承受很大的水平力，先行施工的“V”型结构对温度变化、砼徐变及支架变形很敏感，支架的轻微变形很容易导致整体结构变形或发生位移，甚至会导致斜肢根部变形拉裂。

施工难度大，施工要求高，施工方案实施过程中必须切实可行，安全要有保证。

三、索栓支架的设计思路

鉴于设计结构的特殊要求，又受限于地方环保，只有想办法利用已施工的墩台设计一个自平衡支撑体系，由于墩顶箱梁部分结构要求高、砼方量大，斜肢夹角大，水平分力大，很难采用一般的O号块施工的临时托架结构，这样就必须采用一种顶拉结合结构，索栓支架无疑是最理想的结构形式，经过几次优化，形成了以钢桁架结构为曲梁、以索栓为支点的索栓支架结构形式。

四、V型块施工方法

1、支撑体系的组成及安装

支架主梁为13米长【32a型钢，腹杆采用【18a槽钢，索栓为Φ32精轧螺纹。

分配梁采用【20aa型钢，索栓垫梁为两片【32a槽钢

单片桁架通过承台预埋件，利用销子与主梁栓接，桁架相互间距为1.7m共设置10排，采用塔吊安装。

桁架与桁架之间，用10槽钢作剪刀撑,槽钢与主梁用φ25U型螺栓联结。

墩身两侧桁架用φ32精轧螺纹索栓对拉。

支架整体结构见附图：

在墩身浇筑完毕，混凝土达到强度的80%以上时，拆除墩身模板进行墩顶块索栓支架的拼装。

支架安装前，首先将桁架两两利用支撑架拼装好，并对预埋件的位置进行检查，确保无误后，利用塔吊或浮吊进行吊装。

安装时先边后中，对称安装，及时锁定，边桁架片安装时要利用横穿临时支座索栓和墩身拉杆孔设置拉筋进行临时锁定。

中部索栓要等到钢筋绑扎完毕、内模安装后再穿拉锁定。

2、桁片托架拼装及支架搭设注意事项

a、承台施工时必须按照支架索栓设计要求预埋专用预埋件，专用预埋件的顶面标高误差不大于1cm，横向尺寸偏差不大于5cm。

预埋件制作严格按照设计要求，特别是销子孔偏差应不大于2mm。

b、桁架各焊接部位必须满焊，确保能形成整体后受力均匀。

c、I28a工字钢分配梁和[18a槽钢、模板桁架与分配梁接触要严密，接触面如有空隙可根据空隙的大小采用钢板垫稳、垫牢，必要时可采取点焊。

d、支架索栓安装时有专人指挥，严禁碰撞墩身，影响外观质量。

e、为提高支架稳定，支架与墩身要利用墩身拉杆孔锁定。

3、索栓支架预压：

为检验支架承载能力和变形情况，对支架系统进行堆载预压，堆载材料采用砂袋，实心段横隔板和腹板处，为了预压方便适当用钢筋配重预压；预压根据浇筑的顺序分次预压，第一次堆载为斜肢重量（不含根部竖直段砼）和桥面系箱梁左右5.7米重量的1.2倍计1519t，主要是检验支架的承载能力和变形情况，预压重量分布情况（见第一次预压立面图）；第二次堆载为空心倒三角桥面系箱梁重量的1.2倍计390t，检验刚性倒三角的承载能力和变形情况，另外还可消除砂箱压缩变形，（见第二次预压立面图）。

由于采用一般砂袋堆载预压方式不能与支架拉杆实际受力相吻合，我部借助ansys软件对拉杆支架在六种工况下进行了有限元分析，分析出支架结点最大竖向变形量为2mm，预压时在这些位置先设立观察点，用水准仪测高程，观察支架变形量，根据理论分析，支架预压前要设置预拱度，在支架受压稳定后卸载，支架连续三天变形量不大于1mm时视为稳定。

将预压过程中得有关数据与理论数据对比，而后进行合理调整并对拉杆支架进行锁定。

同时安排专门人员将支架各部位重新检查一遍，确保支架各杆件密贴。

见下图

4、混凝土浇筑

⑴砼的设计技术要求：

砼的初凝时间在8小时以上；砼的坍落度为14—16cm；砼的三天强度要达到设计强度的60%以上，七天强度要达到设计强度的90%。

⑵浇筑程序：

砼浇筑采用水平分层的施工方法，考虑砼外观质量，斜腿根部不设砼进料口，只设排气孔，砼在斜腿顶部采用滑槽入模，防止离析。

⑶砼浇注：

选用砼输送泵浇灌，输送管直径为0.2m每小时输送量60方砼。

输送泵浇筑方量大、冲击力大、控制出料口高度，每层厚度20—30cm,严格执行浇注程序，控制连续梁模板与支架发生的变形在允许范围内。

5、支架拆除

支架在墩顶块张拉压浆强度达到设计要求后完毕后拆除，由于支架较高，要搭设作业平台，作业平台利用围堰和承台作基础四周及底部挂设防落网，拆除时要利用导链或吊具牢靠的把支架吊好再松动螺栓，脱离模板后，抽出销子，用10T导链配合把支架平稳地放到准备的船只或浮箱上，然后逐块拆除模板，移运至另外墩位。

四．工况验算加载说明

1．计算模型的建立

建立平面模型，采用ANSYS软件进行计算（midas进行复核）。

2、荷载组合

⑴强度检算：

⑵抗风稳定性计算：

3、荷载确定

A.支架结构承受的主要荷载有：

混凝土荷载，施工人员及机具荷载，振捣混凝土时产生的荷载；风荷载，支架自重等。

具体计算如下：

工况一：

拉杆施加预拉力

1．下侧拉杆10吨，上侧拉杆20吨

2．支架自重（程序自动计入）

工况二：

浇注第一次混凝土（混凝土分段参见施工技术方案）

1.混凝土重量G1：

2.施工人员及机具等荷载G2；

（其中）

3.倾倒砼时的竖向荷载不计。

4.振捣时荷载G3：

（其中）

5.支架自重G5：

计算时自动计入。

工况三：

浇注第二次混凝土

1.混凝土重量G1：

2.施工人员及机具等荷载G2；

（其中）

3.倾倒砼时的竖向荷载不计。

4.振捣时荷载G3：

（其中）

5．支架自重程序自动计入。

工况四：

浇注第三次混凝土

1.混凝土重量G1：

2.施工人员及机具等荷载G2；

（其中）

3.倾倒砼时的竖向荷载不计。

4.振捣时荷载G3：

（其中）

5．支架自重程序自动计入。

工况五：

偏载作用

1．偏载按6吨计（6吨根据施工单位施工方案确定）；

2．支架自重程序自动计入。

工况六：

风载

1．风荷载G4：

2．支架自重程序自动计入。

五、方案特点

1、通过第一次堆载预压并借助计算机计算软件模拟加载简便准确

2、安拆方便，周转快

3、只在出厂前或现场第一个施工进行一次预压检核调整，避免了临时支墩或其它支架施工一次、预压一次的繁琐

4、配套机械使用少，容易满足水中作业的环保要求

参考文献：

《桥涵施工规范》（JTJ041-2000）

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