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1、现浇箱梁施工技术摘 要：本文以景婺黄（常）高速公路景白分离立交桥为例对后张法预应力连续箱梁的施工进行了阐 述。关键词：地基及基础 支架预压内模钢绞线张拉压浆1工程概况景白立交桥为分离式立交桥，位于湘糊镇，被交公路为308省道。左右线采用错空反对称布置，即左线全桥布置为20+30+35+45+30+20米等截面连续箱梁，右线全桥布置为 20+30+45+35+30+20米等截面连续 箱梁，桥梁全长187米上部结构为等截面预应力连续箱梁，箱梁为单箱双室结构，梁高为2.4米，顶板厚为22厘米，底板厚为20厘米，腹板厚一般为 40厘米支撑处腹板局部加厚，顶板宽 13米，底板宽9米, 两侧翼缘板长各2米
2、，设有纵向预应力。2改线由于景白立交桥跨越 206国道，过往车辆比较多，行车密集，考虑施工和行车安全，采用改路施工方 案。改路采用开山渣回填到同景白路标高后铺碎石。3地基及基础整座桥横跨308国道，公路两侧桥位所处均为稻田地，表层为亚砂层和亚粘土，下部岩层为全风化千枚板岩层，地下水位埋深3米左右，土的天然含水量高达28%表层压缩性高，均匀性差，强度低，软土的容许承载力一般为 80Kpa左右。如何进行软土地基处理，保证地基有足够的承载力，避免因沉降过大和沉降不均匀引起连续箱梁横隔 梁墩顶负弯矩区产生裂缝，以及如何控制连续箱梁施工标高是本工程的关键所在。地基处理首先平整施工场地，清除地表杂土。根据
3、施工需要，采用压路机碾压密实地面后对基础地面 进行40cm厚3#灰土换填处理，保证支架基础具有一定的承载能力和抗沉陷能力，同时在固化层外侧挖好排水沟，做好地表排水，防止长时间浸泡地基造成翻浆冒泥，顶面浇注15cm厚C20素砼。3.1 地基承载力验算在施工时，为了确保万无一失，做到心中有数，我们决定在浇注顶面混凝土前对地基承载力进行标准 贯入试验，根据标准贯入试验数据，绘制出贯击数N和深度的关系曲线；依据关系曲线和允许承载力表，分析地基承载力满足要求。再把基础认定为刚性基础，验算上述方案是否满足要求；其验算过程如下：3.2 基础顶面平均附加应力计算 地基土层在上部荷载作用下发生压缩变形，上部荷载
4、包括支撑体系重量、上部箱梁钢筋砼重量、施工 时的产生动载以及等。根据本标段上部箱梁的结构特征，箱梁的结构断面相似，此处仅取上行桥箱梁为例 进行分析。3.3 附加应力计算（ 1）主梁每延米自重 +拟定的模板、支架自重 +施工静荷载 +混凝土浇筑的冲击力，则：p 静 +动=47.8 KN/m2 X 14.4m=688.4KN/m（ 2 ）每延米基础顶面荷载N=k1X k2（ p 动 +p 静）=1 .1 X 1.5 X 688.4=1135.9KN其中： K1 为不均匀系数，取为 1.1 。K2 为安全系数为 1.5 。3.4 基础底面附加应力计算基础认为是刚性，扩散角为 0 =45。，则基础的受
5、力计算宽度b=13.0 +0.4 Xtan45X 2=13.8m基顶压力视为均匀扩散；每延米灰土 G=13.8X 0.4X 20=110.4KN/m 因此，基础底面附加应力为：p 0= （ N+G /A=（1135.9KN/ 延米X 1m+110.4KN/延米X 1m）- 14.4=86.5Kpa v fkN每延米基顶面压力G每延米回填的土石方自重F每延米地基受力面积fk 地基承载力标准值，砂性土取 120kpa。根据以上验算，所选方案满足施工要求。 地基承载力满足要求。4 支架的选取和搭设4.1 支架的选取回填处理地段的地基虽被处理好 ,但整体上稳定时间短，不宜承受较大跨径支架（如型钢支架
6、）所产生的集中力，而满堂式碗扣支架则可以很好地将荷载分散开。传统的满堂式支架大多采用万能杆件、木支架或48mm的钢管（黑管）及扣件等材料搭设而成。而碗扣支架与之相比则有单个杆件轻、由人工操作、极少使用吊机、拆卸轻便、快捷、周转灵活、承载力高 等优点。所以在讨论比选之后，决定采用碗扣式支架作为连续箱梁施工的支撑，纵向（顺桥向 ）排距选择0.6m，横向碗扣支架间距 0.9m。4.2 支架选取方案的验算根据现浇梁自重、模板重、支架自重及施工荷载计算出所需基础承载力，并以此为处理地基的依据。经过计算符合要求，基础处理好后，即可按预定方案搭设支架。（1）现浇预应力连续梁体的自重：按钢筋砼的容重r=26K
7、N/m3及其体积确定，梁体断面采用最大尺寸为控制尺寸。（ 2）满堂支架的自重：本合同段现浇梁的桥墩高度最高为 7.0 米左右，我们以 7.0 米高度为例考虑， 其计算方法如下：搭设满堂碗扣支架现浇连续梁时，其主要荷载有以下几种： 支架、支承架及模板荷载 :碗扣支架顺桥向距离按 60厘米，横桥向按 90厘米布设，按7.0m高计算，每一层均设水平横杆和纵 向连接杆 （以 45 米跨径为例计算 ）。a. 支架计算顺桥向排数45十0.6+仁76排横桥向列数 17列，16X 0.9=14.413满足要求1292X 7=9044 副总数量为:76 X 17=1292副根据墩高及实际地面标高，除去顶托、模板
8、、方木等可摆放七层支架。共为:所有支架的质量：16 X 9044=144704 kg产生的力：碗扣架=144704X 10- 1000=1447KN每延米碗扣支架质量为16 kkob. 连接杆计算顺桥向：45 X 17=765m横桥向：15.3 X 76=1163m按7层对应8层连接碗扣支架计算所有连接钢管的质量：(765+1163) X 8 X 3.97=61233.28 kg产生的力：P连接钢管=61233.28 X 10十1000=612.33KN每米连接杆质量为 3.97 kko11.1 Zii-fc纵桥向平面示意图杆件连接见图1o|_二;箱 梁横桥向平面示意图图1杆件连接示意c. 顶
9、托计算托撑采用可调范围为0500伽，每根重量为6.45 kk所有托撑质量：1292 X 2X 6.75=17442 kg产生的力 P 顶托=17442 X 10- 1000=174.42KNd. 方木计算第一层方木采用10 cmX 15 cm ,第二层方木采用 5 cmX 7 cm第一层:8KN/m3X 0.10mX 0.15 m X 45mX 17 列=91.8KN第二层:45 - 0.3=150 排8KN/m3X 0.05mX 0.07 X 14.4 X 150 =60.48KN方木产生的力 P方木=60.48+91.8=152.28KNe. 模板计算覆膜竹胶合模板，模板厚 18mm模板总
10、面积801 m21m2计算自重集度为 0.14KN/m2拉杆、芯模支撑等按每平米10.4kg计算模板产生的力 P模板=(0.14+10.4 X 10- 1000) X 80仁 195.4KN 支架与模板产生的力：P1=1447+612.33+174.42+152.28+195.4=2581.43KN现浇砼自重产生的荷载：按有关规定采用26KN/m3砼的数量：967.5 m3，自重为：P2=967.5 X 26=25155KN施工人员及设备荷载：按照有关规定采用1.0KN/m2。振捣混凝土产生的荷载：按有关规定采用2KN/m2倾倒混凝土产生的荷载：按有关规定采用2KN/m2每平方米总荷载：P =
11、(P1+P2) - (45 X 14.4)+P4+P5+P6=(2581.43+25155) - 648+1.0+2+2=47.8KN/ m2荷载主要是通过支架、枕木传递到地基上，下面检算支架对地基的要求：每根竖杆底所承受的力：47.8 - 1292 X 2+( 45 X 14.4 ) =12.0KN每根竖杆与地面接触的面积为:0.2m X 0.9m (保守计算)故要求的地基承载力为：12.0 + 0.18=66.7KN/m2=66.7 KpaC20混凝土土的容许承载力为200Kpa,因此本方案可行。4.3支架的搭设根据设计要求，第一次搭设102m第二次搭设78m,为了便于施工和消除两次浇注时
12、在施工缝处出现错台，第一次搭设108m=搭设时在支架部分适当设纵向和横向剪刀撑，确保支架的稳定性。在墩柱处采用 钢管搭设成井字架，并用钢管与碗口满堂支架连接形成一个整体，以保证支架的稳定性。为保证施工完毕后结构尺寸的准确，支架应预留施工预拱度。施工预拱度主要由以下几个因素确定：(1) 支架受施工荷载引起的弹性变形；(2) 受载后由于杆件按头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；(3) 支架基础在受载后的沉陷。本工程连续箱梁支架安装见图2。图2 连续箱梁支架纵向安装示意由于箱梁分联较长，一次浇注成型比较困难，不易施工，故每联分两次浇注，其内模支护如下见图3。内模碗扣式支撑12m覆模竹胶板内模图
13、3桥梁模板断面示意图4.4 支架安装要点（1）支架立柱前必须保证地基有足够的承载力，立柱底端设垫木来分散和传递压力；（2）支架安装必须预留施工预拱度。4.5 支架安装必须预留施工预拱度支架预留拱度计算公式为：f=f1+f2+f3 ，其中fl :地基弹性变形，f2 :支架弹性变形，根据堆载预压 计算为f2=12mm f3 :梁体扰度预留拱度最大值设置在跨中位置，并按抛物线形式向两侧立柱位置分配， 算得各点处的预留拱度值后用碗口支架顶托进行调整。5堆载预压5.1 目的为消除支架在搭设时接缝处的非弹性变形和地基的非弹性沉陷而获得稳定的支架，应逐孔进行预压。 为获得支架在荷载作用下的弹性变形数据，确定
14、合理的施工预拱度，使箱梁在卸落支架后获得符合设计的 标高和外形，应进行沉降观测。5.2 堆载支架预压时因考虑到堆载的物品和施工过程中工人的操作误差等因素，则取1.1的不均匀系数，用编织袋装砂作预压材料，砂袋的堆积高度按梁体自重分布曲线图变化取值，从而使预压荷载的分布与梁体荷 载的分布相吻合。5.3 监测点布设在堆载区设置系统测量点，其分布跨中、1/4处、1/8处、每跨两端，每个断面的底板边线、底板中线处各布置一个监测点，同时相应地在地基础上设置监测点，在支架基础上对应地再布设观测点（见图4）。图4观测点示意5.4 监测方法为了找出支架在上部荷载作用下的塑性、弹性变形，观测时间为满载测一次，满载后6h测一次，满载后12h测一次，满载后24h测一次，满载后36h测一次，直到沉降稳定为止，卸载后，根据所观测的标 高数据计算出塑性沉降和弹性沉降。一般弹性变形会随着卸载逐步恢复到原位。根据弹性变形预留预拱度 以消除弹性变形引起的结构物变形。控制预压时间最主要的因素是沉降速度。只有当沉降稳定后，才能停止预压。一般认定连续三天沉降 不超过3mm即沉降已稳定沉降观测一直持续到整个箱梁浇注完毕，特别注意砼浇注时支架的沉降，若浇注时，支架沉降超
