本站原创摘 要：文章介绍大跨度变截面预应力箱梁分段施工中,支架模板、混凝土浇筑以及预应力的施工技术.
关 键 词 ：支架设计,混凝土浇筑,预应力施工
中图分类号：U448.215 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0139-02
1.工程概况
石鼓山人行廊桥工程位于石鼓山东侧横跨渭河,是一座人行景观桥.全长675.23 m,共分三联,第一联与第三联为引桥部分,第二联为主桥部分.其中引桥部分第一联为5×35 m预应力混凝土连续箱梁,第三联为32.5 m预应力混凝土简支箱梁,均采用单箱单室截面,梁高为1.8 m,底板宽度为4 m,桥面宽度为6.5 m.第二联主桥部分上部为43.13+5×78.63+29.7 m变截面预应力混凝土连续箱梁根部梁高4.5m,底板厚0.65 m；跨中梁高2.0 m,底板厚0.25 m,梁高和底板均按1.8次抛物线变化.
桥梁下部结构为柱式桥墩结构,引桥部分为独柱无盖梁,主桥部分为双柱加盖梁,基础采用钻孔灌注桩,桩顶设置承台.
第二联上部结构采用C55混凝土,纵向预应力钢束采用фs15.2,钢绞线标准强度fpk等于1860 MPa,箱梁竖向预应力采用JL32高强度精轧螺纹钢,标准强度930 MPa,沿腹板双肢布置.
2.主桥箱梁支架设计
设计要求仅在施工梁段设支架支撑,该段钢束张拉后,即可以拆除该段支架.但考虑到梁体的稳定性,施工中我们采取墩梁临时固结措施,该跨梁体一旦合拢,临时固结即可拆除.基于此方案,我们对支架进行设计验算.由于主桥位于拦河坝实体处,支架基础条件优良,因此我们的支架验算不包括基础承载力验算.
2.1 荷载计算
由设计图纸中箱梁各段重量可以看出,0号块最大为219.84 t,1号块次之为154.01 t,但由于0号块段位于盖梁顶处,故不需要进行支架验算,我们取1号块段处的荷载值进行支架验算.
①箱梁荷载.1号块长6.5 m,重量154.01 t,取安全系数r等于1.2,以全部重量的1.2倍作用于底板上计算单位面积的压力（只考虑底板,不考虑两侧翼缘板则更加安全）.F1等于1 540.1×1.2/（4×6.5）等于71.08 kN/m2.
②施工荷载：取F2等于2.5 kN/m2.
③振捣混凝土产生的荷载：取F3等于2.0 kN/m2.
④箱梁芯模：取F4等于1.5 kN/m2.
⑤竹胶板：取F5等于0.1 kN/m2.
⑥方木：取F6等于7.5 kN/m3.
2.2 支架受力计算
在１号块处支架排距取0.6×0.6 m,步距取1.2 m,横梁为10×10 cm的方木,跨径为0.6 m,间距为0.6 m,纵梁为10×10 cm的方木,跨径为0.6 m,中对中间距为0.2 m.碗扣支架立杆设计承载力30 kN/根.
①立杆承重计算.每根立杆承受砼和模板以及施工荷载的重量为：N1等于0.6×0.6×（71.08+2.5+2.0+1.5+0.1）等于27.78 kN；纵梁施加在每根立杆重量：N2等于0.6×3×0.1×0.1×7.5等于0.135 kN；横梁施加在每根立杆重量：N3等于0.6×0.1×0.1×7.5等于0.045kN；每根立杆总承重：N等于N1+N2+N3等于27.78+0.135+0.045等于27.96 kN<30 kN.则立杆承重满足要求.
②支架稳定性验算.立杆长细比λ等于L/i等于1200/（0.25×）等于77.由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数φ等于0.732,立杆截面积A等于π×（242-20.52）等于489mm2,由钢材容许应力表查得容许应力[σ]等于145 MPa,则立杆轴向容许荷载[N]等于[σ]×φ×A等于145×0.732×489等于51.9 kN>27.92 kN.所以,支架稳定性满足要求.
③构造措施.支架四周设剪刀撑,内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑,横向剪刀撑间距不大于5 m.
3.主桥箱梁模板设计
从经济角度考虑,我们选择了竹胶板镜面板作为主桥箱梁模板.
3.1 底模组成
箱梁底模采用高强度竹胶板,板厚t等于15 mm,面板尺寸为1.2 m×2.4 m,面板直接钉在纵桥向的方木上,方木间距为200 mm,所以验算模板强度采用b等于200 mm平面竹胶板.
①模板的力学性能及截面几何特性.弹性模量 E等于0.1×105 MPa；截面惯性矩 I等于bh3/12等于20×1.53/12等于5.625 cm4；截面抵抗矩 W等于bh2/6等于20×1.52/6等于7.5cm4；截面积 A等于20×1.5等于30 cm2；容许拉应力 [σ]等于11 MPa.
②模板受力计算.取1#块段的荷载组合进行受力计算：F等于F1+F2+F3+F4等于71.08+2.5+2.0+1.5等于77.8kN/m2,q等于F×b等于77.8×0.2等于15.56 kN/m,跨中最大弯矩M中等于（qL2）/8 等于15.56×0.22/8等于0.0778 kN·m,弯矩拉应力σ等于M中/W等于0.0778×103/7.5等于10.37MPa<[σ]=11MPa,竹胶板的弯曲拉应力满足要求；挠度验算：竹胶板可看作多跨等跨连续梁,按均布载荷作用连续梁进行计算,最大挠度为f =qL4/（150EI）=（15.56×0.24×103）/（150×0.1×1011×5.625×10-8）=0.0003 m=0.3 mm,规范容许挠度[f]=L/500=200/500=
0.4 mm,则f<[f],挠度满足要求.
综上所述,底模竹胶板受力满足要求.
3.2 外模结构
箱梁外侧模板固定在竖向100×100 mm方木上,由于主桥根部箱梁截面较高,腹板底部压力大,无法使用传统的反拉杆加斜支撑来顶紧箱梁腹板外模.为此我们采用了对拉杆,将箱梁腹板的外模与内模对拉,从而固定腹板外模,竖向方木的间距外模仍取20 cm,对拉杆直径为16 mm,间距为0.6×0.6 m,对拉杆承载力约为6 t/根,且外侧模承受的荷载小于底模,故其承载力也满足要求.箱梁翼缘板面板固定在横向50×100 mm方木上,方木间距为30 cm,箱梁腹板两侧支架升高后,将翼缘板面板顶紧.由于荷载较小,故可不进行承载力计算.