桥梁现浇支架工程施工方案设计

桥梁现浇支架工程施工方案设计
摘要：桥梁现浇支架坍塌事故应急预案交通工程施工是一项责任重大、影响面广、危险性大的行业，各类突发性和不可预测的重大伤亡事故时有发生，事故所造成的人员伤亡和财产损失，因此，如何做好现浇支架施工方案设计是防患事故的关键。本文例举的工程结合现场资源配置、工期十分紧张及桥梁特点，对现浇支架进行详细的设计以确保了施工过程中的安全。
关键词：现浇支架；工程施工；设计方案

采用现浇支架施工是近几年兴起的一种适用于预应力混凝土连续梁桥的新的施工工艺，相对于60年代所创建的悬臂浇筑、悬臂拼装施工方法和70年代的逐跨施工、顶推施工、导梁拼装施工和转体施工等方法具有结构合理、材料用量省、不需预制场地、工序程序化、质量可靠和整体性好等诸多突出优点，特别是对于中小跨径连续梁桥，该工艺方法为施工现代化创造了优良的条件，值得大力推广和应用。
1工程概况
1.1工程范围
瓯江特大桥是甬台温铁路Ⅳ标的重点控制性工程之一，也是全线的控制性工程之一。中心里程为：DK262+058.93,全长6244.34米。孔跨布置形式为：（1×24m+3×32m）简支箱梁+(48+80+48)m连续梁+（4×32m+1×24m +22×32m+1×24m+10×32m+2×24m+50×32m）简支箱梁+(70+3×120+70)m连续梁+（51×32m）简支箱梁+(48+80+48)m连续梁+（4×32m+1×24m）简支箱梁+(32+48+32)m连续梁+（1×24m+10×32m+2×24m）简支箱梁，全桥共计177孔。32m、24m简支箱梁分别为154孔、9孔，计163孔，其中瓯江主孔以北（即0#台～97#墩）有94孔，主孔以南（即102#墩～177#台）有69孔，简支箱梁均为整孔双线结构。32m简支箱梁梁体重900t、梁体混凝土体积为315.2m3，24m简支箱梁梁体重650t、梁体混凝土体积为245m3。
1.2地形、地貌
瓯江特大桥跨越瓯江，瓯江北0#台～6#墩处在马岙村,6#墩～12#墩处在后杨村，12#墩～48#墩处在张堡一村，48#墩～70#墩处在五星村。70#墩～101#墩处于漫滩或水中。101#墩～153#墩位于双屿镇，103#墩～177#台位于下岙村。沿途主要经过水稻田、鱼塘、瓯江滩地，施工场地回填工作量大。跨越较多的既有线路：135#墩～136#墩跨104国道，153#墩～156#墩跨金温高速，161#墩～164#墩跨金温铁路。经过的主要为滨海平原区，地势平坦。
1.3气象
本区域属亚热带季风气候区，全年温暖湿润，雨量充沛，四季分明。多年平均气温19.7℃，极端最高气温39.3℃，极端最低气温-4.5℃。多年平均降雨量1708mm，形成流域洪水的主要原因是暴雨、梅雨暴雨和台风暴雨都会形成流域性大洪水。设计风速25m/s。
1.4本桥主要工程特点
1.4.1主桥河道为潮汐河流,基础采用大直径φ2.5m，孔深85m超长钻孔灌注桩的深水基础，高桩承台，施工难度大。
1.4.2桥址处流塑状软弱覆盖层厚度大稳定性差，密实卵石层厚度达40m，含量高、粒径大，局部含大漂石，主桥钻孔桩难度大、周期长。
1.4.3桥梁平面交叉及城区拆迁控制点多
本桥4#～7#墩处(48+80+48)m连续梁跨越新104国道；97#～102#墩(70+3-120+70)m连续梁跨瓯江主航道；153#～156#墩(48+80+48)m连续梁上跨金丽温高速公路；161#～164#墩(32+48+32)m连续梁跨金温铁路，且多处跨越老104国道和市区公路，城区拆迁难点多达14处，特别是：瓯北第四小学、廊桥宾馆等。
1.4.5控制性工期紧
根据合同要求和总体铺轨计划安排，瓯江特大桥铺轨开始时间为2008年5月1日，按规定线下结构完成日期应为2008年2月29日前。
2现浇支架选型及设计计算要点
2.1支架选型
支架型式的选用条件支架型式的选用，应结合现场设备及施工条件与盖梁的高度，还应考虑经济成本尽量能就地取材，并应保证现浇盖梁的施工质量和操作安全。
自落地支柱可采用钢管、型钢或门式架等，根据施工设备状况及荷载经计算选用；无论采用何种支架，施工时都应按计算挠度值设预拱度，并应搭设足够宽度的操作面（一般每边不小于1m）和周边护栏（高度不小于1.2m）；各种支架的护栏边，都应满挂密目安全网，以防止高空坠落。
2.2现浇支架计算要点
各种支架的计算要点支架设计时，计算承受的荷载包括：模板自重、新浇筑钢筋混凝土重量、施工人员和运输工具重量、倾倒和振捣混凝土产生的荷载及支架自重等。
2.3.1纵横粱的设计计算各种支架中，模板下、支架顶的纵横梁的设计计算大同小异，一般可将之当作简支梁计算。 设计计算时，先初选构件类型（如方木、槽钢或工字钢等），再根据最大弯矩或最大剪力的数据，选择构件型号及截面，验算构件的挠度、弯曲强度和抗剪强度。
2.3.2自落地支柱的计算自落地支柱可当作两端简支的轴心受压构件计算，先初选构件类型（如钢管、型钢或门式架等），再根据最大轴力的数据，按计算值选择构件型号及截面，最后验算抗压稳定性和水平联系杆的竖向间距（即水平联系杆的道数），并按构造要求设计扫地杆、剪刀撑、抛撑和缆风绳等。如盖梁离地面高度较大，所在地区基本风力较大，则应考虑风荷载，并核算选择抛撑和缆风绳。
2.3.3抱箍的计算抱箍所能承受的荷载可由抱箍与墩柱之问的摩擦力平衡，其摩擦系数μ由墩柱面的平整度和粗糙程度而定，一般可取为μ=0.3—0.5.设计时应选择拧紧螺栓的数量，并验算其抗剪强度，同时应验算抱箍钢板的局部抗剪强度和抗挤压强度。
2.3.4托架钢锭的计算预埋托架的设计，除选择计算纵横梁外，还应对埋设的钢锭的规格和截面积进行计算，核实其最大弯、剪力和支座处挠度。支架型式的选用，应结合现场设备及施工条件与盖梁的高度，还应保证现浇盖梁的施工质量和操作安全。
3现浇支架施工方案设计
3.1总体施工方案概述
根据本桥现场具体情况和总体工期要求，并考虑全桥简支箱梁与主桥(70+3x120+70)m连续梁同步作业，考虑6台移动模架造桥机同步分段施工，同时，0#～4#、18#～22#墩设计变更后箱梁、上行式移动模架起始跨需要现浇支架施工，其余正进行跨径设计变更墩位可能采用现浇支架施工。
本工程所用的现浇支架，在现浇位的承台上组拼。现浇支架施工全过程中，均由50t履带吊机或25t汽车吊机辅助作业。
梁体混凝土在混凝土工厂拌制，混凝土搅拌运输车运输，混凝土输送泵泵送入模。瓯江桥南、北岸各设一座混凝土工厂。
南北岸梁体钢筋分别在南北岸的钢筋车间加工成型，汽车运输至现浇工点，由汽车吊配合人工搬运上桥，在支架上就地绑扎安装。
3.2现浇支架结构概况
3.2.1概述
支架采用贝雷梁支承模板，实现对混凝土箱梁原位现浇。具有设备造价相对低、操作方便、占用施工场地少、节约制架设备投资等特点。
3.2.2主要构造及功能
3.2.2.1主要构造
现浇支架自下而上由钢管立柱、分配梁、贝雷梁、模板分配梁及底模、侧模及支撑、梯子平台等组成。
3.2.2.2各主要部件功能
1）钢管立柱
钢管立柱起着将支架荷载和施工工作荷载传到基础的作用。钢管立柱桩顶设置分配梁共同受力，钢管立柱间采用连接系连接。立柱上平面支承着分配梁，下部支承在承台上。
2）分配梁
分配梁起着将支架荷载和施工工作荷载分配到钢管立柱上同时受力的作用。分配梁采用2根槽30b断续焊接成整体，安装时同时焊接加劲板将分配梁与立柱连接成整体。
3）贝雷梁
主梁由两层叠合在一起的贝雷梁组成，两层贝雷梁之间采用U型螺栓联接，用于承受制梁时的工作载荷，完成简支梁的浇注。贝雷梁采用水平花窗及竖向花窗连接，加强自身抗扭能力。在贝雷梁支撑位置，设置加强立柱辅助贝雷梁受力
4）模板分配梁及底模
底模承受绝大部分混凝土梁的自重，通过模板分配梁将载荷传递给贝雷梁，然后再传递到基础上。底模采用垫块调节标高及表面平整度。
5）侧模及支撑
侧模是根据简支箱梁的梁型特点而设计的。中间侧模板均为标准模板，可进行互换。侧模的焊接拼装质量满足铁路规范的相关要求，容易拆除。所有支撑都可以根据实际情况调节其长度，调节范围为0～300mm。
6）梯子平台
为方便施工作业，特设有供人操作的梯子平台。从立柱到贝雷梁上平面。主梁设有平台。在现浇混凝土梁前端还专门设有供张拉作业的工作平台。各梯子、平台均与主体结构有效连接。
3.3模板与支架的施工及质量控制
3.3.1 支架搭设与质量控制
（1）基础处理由于现浇箱粱在施工过程中荷载较大且菏泽地区为河道为潮汐河流，土质较差，因此在搭设支架前对地基进行了如下处理：首先把施工区域内的淤泥、杂物及泥浆池中的泥浆清理干净，分层换填好土并压实，压实度按90%控制。局部处理合格，整体整平后，再分层填土压实。压实度按93%控制。最上层填50cm厚的三七灰土，分2层碾压成型，压实度不低于93%.
（2）支架搭设在处理合格后的地基土上横向铺一层10cm×10cm方木（也可铺设一层5 cm厚的木板）。底部用水泥砂浆找平。支架采用WDJ碗扣式支架，支架底部垫150mm×210mm×8mm钢板，支架底部承托均座在方木上，根据上述计算，支撑体系顺桥向间距严格按120cm、横桥向间距严格按90cm控制，对于横梁及箱梁边腹板处支架进行加密，即横向间距不变，纵向间距按60cm控制。横杆上下层的间距按不大于120cm控制，且每根立杆至少要有2层横杆连接。为增强大架体系的稳定性，顺桥向每4.5m设1道通长剪刀撑。横向每隔3跨没1道剪刀撑，剪刀撑与碗扣支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于85%控制。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。为便于调节支架顶部高度，在支架顶部设置了可调顶托，顶托上面横向分布一层10cm×10cm方木，调节可调顶托高度使方木均匀受力，在横向方木上满布10cm×10cm方木，间距为20cm，并把钯钉固定牢靠，可调顶托调整高度严格控制在30cm以内。以确保架子顶自由端的稳定。
3.3.2 模板施工质量控制
（1）铺设底模板底模板采用10mm优质竹胶模板，铺设时，模板牢固打在方木上，模板与模板之间用海棉条填塞。底模板铺设计完成后，清除模板表面外露海绵条，竹胶板的纵向拼缝下面必须设置通长方木，确保模板拼缝质量。为了检查支架的—承载能力，减小和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量，在支设模板前对支撑体系进行预压。预压材料为砂袋，最大荷载为设计荷载的1.2倍，分段加载，预压48h，预压时每跨5个断面，每个断面5个点，每6h观测1次。观测的方法是采用水准仪倒尺测量，测加载前标高为Δ1，加载后标高为Δ2，卸载后标高为Δ3.根据观测结果绘制出沉降曲线。由于地基处理是采用局部换填土，整平压实后，再用50cm灰土分层压实，压实度达93%以上，所以地基变形很小。2d观测值小于1mm，故可忽略。在以后的观测中，采用在观测点处的纵（或横）方木上钉一向下长木条，对应地基上固定一向上木条，在两木条重合处任意断面做横线。加载后，横线之间的相对位移即为支架本身的弹塑性变形值。预压后，通过可调承托精确调整底模板标高。其标高设定时应考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的挠度、支架受载后产生的弹性变形和非弹性变形、支架基础的沉降、张拉以后的反拱等因素。
（2）支设侧模和翼缘模板在支设完成底模板后支设侧模板和翼缘模板，其支撑采用10cm×10cm方木，制作支撑框架顺桥向每隔1.0m设1个支撑，同时，在两支撑之间加装方木。一头紧靠于侧模上，另一头用碗扣扣于支架上，为了使支撑成为整体共同作用，在翼缘板支撑方木下，设2道纵向钢管，连接各支撑。
（3）支设内模内模采用3cm厚板材，按照图纸箱室尺寸制作，同时为保证箱梁底板中部混凝土浇注密实，在内模底板每隔1.5m左右设1个振捣孔，在内模顶每隔2m左右设1个天窗。并在混凝土浇注到箱梁顶板前将其封闭。
4结语
经过后来的施工实践证明，上述模板、支架的设汁方法和施工控制措施是科学的、合理的，在类似现浇支架的施工中可以借鉴。

参考文献
国家和铁道部的适用于本标段的设计施工规范、规程、规则、规定、质量检验与验收标准等
《客运专线铁路桥涵工程质量验收暂行标准》（铁建设［2005］160号）
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）
《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）
《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）
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