桥梁内箱模板支架设计与整体安装技术

2016-03-05 /2547

1 工程概况

海青铁路跨荣乌高速公路特大桥主跨,位于平度市灰埠镇下刘家村。该桥为钢管混凝土系杆拱结构,计算跨径64 m,梁长65.5 m。主梁采用箱形截面,拱肋为钢管混凝土结构,哑铃形断面,属刚性系梁和刚性拱。

主梁采用等高度、单箱双室,箱梁顶宽10.3 m,底宽7.6 m,梁高2.5 m。全桥标准内箱20个,内箱尺寸4.5 m×3.3 m×1.9 m;4个梁端变截面模板,长5.55 m×宽3.3 m×高1.2 m。模板胁梗多,拼装难度较大。

2 技术难点及方案选择

2.1 技术难点

1) 模板结构尺寸较大且形状复杂、腹肋较多;

2) 大型内箱模板整体吊装难度大,安装定位精度要求高;

3) 支架体系支撑不规则形状模板,对脚手架的搭设以及布置要求高;

4) 对于该桥施工质量、安全及工期要求均非常高,在计算模型的选择过程中,应细致、全面考虑脚手架搭设及模板支设的安全性、可操作性和美观性。

2.2 方案对比

方案选择阶段主要考虑桥上组装与桥下先制作再整体吊装两种方案。桥上组装的优点是受气候影响较小、吊装模板安全,但组模质量差、施工速度慢、工序复杂;整体吊装的优点是施工简便、易于掌握、拼模质量好、施工速度快,缺点是整体吊装受气候因素影响较大。

2.3 方案选择

经研究论证,最终决定采用大型内箱桥下整体组装、与内箱支架系统组成整体,以适应整体吊装的稳定性,并保证架体有较强的整体稳定性。

3 内模与支架设计

3.1 内模板支撑体系搭设

5) 确定分块组装顺序,先顶盖、再上梗胁、后侧模与下梗胁。

4 内模拼装与支架体系搭设

4.1 支架搭设

选择地面平整且塔吊能辐射的范围作为模板支架组装场地。首选摆放支架底托调至设计高度,搭设立杆、纵横向水平杆用直角扣件锁紧,立杆安装上托调至设计高度,纵横向水平杆两端每隔一跨安装丝托作为加固模板支撑,待模板精确定位后搭设斜杆支撑上梗胁。

4.2 内模拼装

内模支架上托摆放主肋(方木100 mm×100 mm)纵桥向布置,其次安装内模上盖确定准确位置,再次安装侧模与过人洞口模板,最后安装上梗肋模板,用2寸钢钉装订模板接缝处,组装牢固。模板组装示意见图2。

5 支架体系受力验算

式中:q1为箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载,按均布荷载计算,偏于安全取q1=1.0 kPa;q2为箱梁自重荷载,新浇混凝土密度取2600 kg/m3,q2=8.8 kPa;q3为施工人员、施工材料和机具荷载,按均布荷载计算,当计算模板及直接支承模板的小棱时均布荷载可取2.5 kPa,当计算直接支承小棱的方木时均布荷载可取1.5 kPa,当计算支架立柱及其他承载构件时均布荷载可取1.0 kPa;q4为倾倒混凝土产生的竖向荷载,取2.0 kPa;q5为振捣混凝土产生的竖向荷载,对底板取2.0 kPa。

内模支架顶板范围内,最大分布荷载:

Q=1.2×ΣNGK+1.4×ΣNQK=1.2×9.8+1.4×5.5=19.46kN/m2


碗扣立杆布置900 mm×900 mm,步距1200 mm,则单根立杆受力为:

0.9×0.9×19.46=15.76 kN<30 kN 强度满足要求

根据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式[2]

内模吊装与精确安装

6.1 吊耳设置

吊耳设在内箱纵向1/4、横向1/4处,共4个吊点,保证重心平衡,吊耳用φ16圆钢制作,下端锁扣在内模支架水平杆上,每个吊耳锁扣1根6 m吊带。吊耳如图3所示。

6.2 内模吊装

吊装前底板上焊φ20钢筋立柱作为内模临时支点,在外模板对拉杆螺栓孔位置打孔,并与内模对拉杆位置相对应,内模的精确位置通过对拉杆位置确定的。

在没有大风的情况下进行吊装,用塔吊轻轻吊起模板4个吊点确保平衡,模板吊至桥面后人工配合安放至临时支撑点位置,吊装完成。

图4  高大内箱整体吊装

6.3 模板精确定位

4 高大内箱整体吊装

平面及高程位置由事先确定好的螺栓孔来定位。用人水平移动模板找平面位置,塔吊辅助调标高。模板精确定位不但速度快而且位置准又省工。

7 混凝土浇筑与内模拆除

7.1 混凝土浇筑

混凝土采用大中型自动计量拌和站集中拌和,2台大功率汽车输送泵、5台混凝土搅拌运输车运输,浇注时每台输送泵用多套串筒配合下料。

1) 灌注顺序。2台汽车输送泵布置在2个主墩处,成约90o夹角相对布置,以避免2台泵车施工时相互干扰。混凝土施工先从腹板下料浇筑底板,确保下梗肋混凝土密实,顶板开有天窗可直接浇筑底板中间位置混凝土,浇注底板混凝土至梗肋以上约30 cm时轻振密实,停止灌注约2 h(混凝土不得初凝)。开始浇注腹板两侧,要严格对称水平分层浇注,每层灌注宜为30~40 cm。翼板悬臂较长,为避免由于模板支架变形而产生混凝土裂缝,顶板采用由外向内浇筑顺序。每次浇注均应一次连续浇筑完毕,中间不得中断。先浇注墩支点横隔梁混凝土,向边跨、中跨方向从低向高全断面整体灌注施工,以防发生不均匀沉降裂缝。

2) 混凝土振捣。混凝土以插入式振捣为主,腹板和横隔板在内模位置开天窗辅助振捣,天窗的间距为1.5 m左右一个,混凝土浇注到此位置后将天窗用组合模板固定。对钢筋和波纹管密集处辅以小型30型振动棒进行振捣。插入振捣厚度以30 cm为宜,要垂直等距离插入到下一层5~10 cm左右,振动半径不得超过60 cm。混凝土的现场振捣严格按照规范进行,要求表面泛浆,不再冒气泡,混凝土不再下沉为止。捣固混凝土时应避免振捣棒与波纹管接触,混凝土捣固后,要立即对管道进行检查。未振完前,禁止操作人员在混凝土表面上走动,否则会引起管道下垂,促使混凝土“搁空”、“假实”现象发生。

3) 施工缝处理。在第1次混凝土浇注至标高8 h后即进行凿毛处理,凿除浮浆和浮碴至新鲜面。在下次混凝土浇注前,将表面清理干净,并洒适量水后,进行湿润,防止混凝土接合面出现干缩裂缝。

4)养护。混凝土浇注施工完毕后,在混凝土外露面覆盖一层毛毡并在整个混凝土面洒水保证毛毡含水湿润,再在毛毡上面依次覆盖上一层干毛毡。拆模完成后应对混凝土表面洒水养护,养护时间不小于7 d。梁体张拉检查用的试件,要存放在梁顶上与其同条件养护。

7.2 内模拆除

支架内模拆除混凝土强度不低于设计强度的70%,环境温度、表面温度与芯部温度差不得超过25 ℃。

5 混凝土浇筑成型后箱内情况

拆除时应按顺序由上而下、一步一清,不准上下同时作业。拆除脚手架斜杆,应先拆中间扣,再拆两头扣,由中间操作人往下杆子;拆除模板支架严禁猛撬、硬砸或大面积撬落和拉倒。完工前,不得留下松动和悬挂的模板,拆下的模板应及时运送到指定地点集中堆放。采用内箱模板整体安装,混凝土一次性浇筑后的箱内情况如图5所示。

8 结束语

1) 高大内箱模板整体性吊装与支架体系组拼,易于掌握,劳动强度低,经济效益好。

2) 内箱整体性施工,由于可以提前制作整体模板,故可节约大量的时间和资金,具有较好的经济效益(见表1)。

3) 采用内箱模板整体安装施工技术,箱内混凝土浇筑过程中减少了水平接缝,提高了混凝土的内在质量和外观质量,同类型桥梁线路混凝土施工值得借鉴。

参考文献(References)

[1] TB10413—2004—2,铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

TB10413—2004—2Standard for constructional quality acceptance of railway bridge and culvert engineering[S].

[2] ISBN《木结构设计规范》中国建筑工业,2006-03-01 2(GB50005-2006-03-01 2)

[3] 中国工程建设标准化协会组织 译,《钢结构设计规范》中国建筑工业出版社ISBN,出版时间:2006-09-01(50017)

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部,《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中国建筑工业出版社,(JGJ130-2011)

[5] 中华人民共和国铁道部,《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》中国铁道出版社石家庄铁道大学发行分部(TB 10110—2011)

[1] in three groups of limited company" acceptance standard for construction quality of railway bridge and culvert project " China Railway Publishing House ( TB10413-2004-2 )

China Association for engineering construction standardization organization" code for design of steel structure " China Building Industry Press ISBNpublication date:2006-09-01( 50017 Edition )

[2]Wood atructural design specification
[3]China Association for Engineerng Construction Standardization Organization

[4] of the peoples Republic of China Ministry of housing and urban-rural construction" construction fastener type steel pipe scaffold safety technical specifications. " China Building Industry Press( JGJ130-2011 )

[5] of the peoples Republic of China Ministry of railways" railway concrete beam by stand method " technical specification for the construction of Chinese Railway Press of Shijiazhuang Railway University Division issued ( TB 10110 - 2011 )