1 工程概况
沈大与大庄高速公路连接线工程第三合同段大连湾特大桥上部跨越金窑铁路部分为45 m-I-70 m+45 rn三跨(118号~121号墩)一联预应力钢筋混凝土单箱单室变截面连续箱梁结构,按左右双幅布置,主跨径为70 m,两个边跨径为45 m。箱梁纵向分0号段、悬臂浇筑段(1号~8号)、合龙段(9号)及边跨现浇段,其中0号段长10 ITI,悬臂纵向分段长度为2.5 m+3×3.5 m+4×4.0 m(见图1)。连续箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系。该桥原定采用对称平衡悬臂逐段浇筑法施工,但是由于119号,120号两主墩在金窑铁路站内施工,其工程进展缓慢,至2007年4月末才将119号,120号两主墩施工完,根据现有挂篮数量,若按原施工方案则一定延误工期;但要再进场两套挂篮,一则又花费大笔资金,二则由于挂篮的订购、制作及进场占用时间,未必能达到工期要求。根据现场的实际情况,工作人员提出了改用“单悬臂施工方法”
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2 单悬臂施工方法简介
单悬臂施工方法是指大跨度连续箱梁一端用支架方法浇筑施工而另一端用挂篮浇筑施工的方法。这种施工方法适用于工期不紧的情况下,当其中一端箱梁梁底距地面高度较低,且无铁路、河道影响时,可采用逐段落地支架代替挂篮施工技术,其优点是同整跨满堂支架施工相比,既节省了大量支架,又可满足适当的通行要求,更主要的是减少投入挂篮的数量,简易、方便又节约资金,为施工单位取得较好的经济效益。此种施工方法的受力比较复杂,不仅包括连续梁在0号块底部承受l临时支座反力和主墩周围的临时支架支撑力,还包括在一端落地支架作用在连续梁端部梁块的支撑力,配重块重量、位置与另一端的挂篮相对应,其受力
分析如图2所示。由于落地支架承受部分箱梁自身重量,因此对控制箱梁的变形、挠度更加有利
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3 单悬臂施工控制要点
3.1 施工工艺流程
施工工艺流程见图3。
3.2 施工控制要点
1)边跨与中跨预浇梁段的立模标高必须同时调整。2)配重块的总重量要与挂篮重量相等。配重块安放位置距边跨梁段端部0.5 m~1 In,两侧2 m距离,按两排摆放,配重块底部垫方木或厚木板,以使箱梁整体受力。3)边跨梁段浇筑完后,在其强度达到80%(养生3 d)前,此时不能移动中跨挂篮或浇筑中跨悬浇块,否则边跨的新浇梁段与旧梁段之间可能出现横向裂缝。4)每节段悬浇束张拉完毕后,再拆除边跨梁段下的底模。此时T构的受力形式为双悬臂。中跨挂篮移动时,必须与边跨的配重块同时对称进行。5)正常监控工况分为“空模状态,混凝土浇筑完,预应力张拉完”三种,以往T构的前后梁段按工况种类同时进行施工控制;但在“单悬臂施工法”中由于T构边跨、中跨的梁段分两次浇筑,为有效控制箱梁的标高和线性,T构的前后梁段按工况种类分别进行施工控制
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4 施工过程计算与分析
4.1 施工过程计算
以如下施工过程阶段为例进行分析计算,如图4所示。
假设边跨6号段为支架现浇段,挂篮位置在中跨5号段靠右端位置,压重块在边跨5号段靠左端位置,用Midas进行有限元模拟分析计算,挂篮以及压重块用集中力模拟,支架用只受压桁架单元模拟,桥墩与主梁刚性连接,假设施工过程中系统整体降温15℃ ,主梁截面温差8℃ ,计算模型如图5所示。由于压重块与挂篮在T构上的力的作用点不同,压重块作用点偏向已浇块件,而挂篮偏向于待浇块件,造成了主跨和边跨两端的变形不对称(见图6);由于温差而产生的箱梁变位因素对已浇段混凝土的影响,使边跨已浇段梁端出现3.3 cm的上位移(见表1)。
4.2 现象分析
如果按正常的支架立模,由于降温的影响,箱梁边跨已浇段混凝土梁端将出现3.3 CITI的上翘,造成梁端与支架脱空,而当温度升高时,这几公分的上翘会随着温度的升高而消失,已浇段梁端随着温度的升高和降低产生上下的挠动;现浇段由于混凝土还有没达到强度以及有支架的支撑,现浇段混凝土不会随已浇段的变形而产生上下的挠动,这使得新老块件混凝土接缝处在新浇混凝土达到一定强度前就开始受力。而悬臂梁的悬臂越长,变形也就会越大,新老混凝土接缝处就越容易开裂。
4.3 解决方法
对于这种现象,我们在温度最低,当已浇段混凝土向上变形的位移最大时,在支架上垫上~些小垫片,这样,当温度升高时,即使已浇段混凝土有向下变形的趋势,因为混凝土与支架的完全接触,这样的变形也会被克制,保证了现浇段混凝土受力的安全。
5 结语
沈大与大庄高速公路连接线工程第三合同段运用单悬臂施工法已经在原定工期顺利完工,主梁的线形也得到了较好的控制,由温差而产生的箱梁变位因素对新浇段梁体混凝土的影响得到了很好的克服。单悬臂施工方法在此工程中的成功运用,不仅满足了桥下净空通行的要求,而且还节省了挂篮的投资,为施工单位取得了一定的经济效益,为今后类似的大跨度连续箱梁的施工提供了宝贵的经验。
参考文献:
[1] 田和斌.浅淡变截面连续箱粱逐段单悬臂浇筑施工[J].北方交通,2008(5):153—154.
[2] 雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000。
[3] 范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996