钢-砼叠合梁现浇桥面板自撑式悬臂支架施工技术研究

发表时间:2020/7/21   来源:《城镇建设》2020年第10期   作者:丁志鹏 吴明义 李春雨
[导读] 目前,我国经济飞速发展,高速公路工程日新月异
        摘要:目前,我国经济飞速发展,高速公路工程日新月异。在修建新的高速公路时,难免遇到跨越既有道路、需进行跨线施工钢箱梁的情况。传统跨线钢箱梁施工悬臂端时,通常采用吊模施工,但是吊模系统在安装时,耗费的时间,人力和机械较多,并且施工中易掉落杂物,存在模板、混凝土等大型构件掉落的风险,给下方过往人员和既有道路的通行造成极大的安全隐患。自撑式悬臂模板支架体系,要解决传统的钢箱梁悬臂端施工时耗费的时间,人力和机械较多以及存在模板、混凝土等大型构件掉落风险的技术问题。
        关键词:跨线;叠合梁;自撑式;支架
        本文结合石家庄市井陉县石太北枢纽互通AK0+746.865匝道桥第八联、CK0+483.483匝道桥第五联钢-砼叠合梁施工,对现浇钢-砼叠合梁桥面板自撑式悬臂支架施工技术进行论述。
        1、工程概况
        本工程为太行山高速的重要组成部分,建设里程147.5公里,其中主线起自井陉县小作镇南石门村东与京昆石太高速相交,经井陉矿区、井陉、元氏,终点位于赞皇县南峪村南石家庄邢台市界,将结束赞皇不通高速公路的历史。本工程跨越京昆高速AK0+746.865匝道桥第八联处于21#桥墩与23#桥墩之间,跨径为35m+35m,梁高1.86m,桥面板悬挑臂1.5m,桥面全宽12.5m。CK0+483.483匝道桥第五联处于12#墩与14#墩之间,跨径为40m+40m,梁高2.17m,桥面板悬挑臂1.5m,桥面全宽12.5m。钢-砼叠合梁顶板为现浇C50钢纤维混凝土,AK0+746.865匝道桥钢结构部分为两片1.4m高钢箱梁,CK0+483.483匝道桥钢结构部分为两片1.7m高钢箱梁,均通过小横梁横向连接。钢箱梁厂家分段制作、现场分段吊装。
        2、桥面板混凝土支撑式悬臂支架施工方法
        2.1 自撑式悬臂直接结构形式 
        悬臂支架安装后,可以横向延伸出250cm宽度的空间,外部50cm铺设施工便道,横梁的右端有竖向插接口,方便护栏的安装。悬臂支架竖向高度为87cm。下部与主弦杆形成稳定受力的闭合三角形。三角形内部又设有三道加强弦杆,增强支撑受力。杆件接口处用内衬角板加固。在直角处有螺栓盒、连接孔,可与钢箱梁翼板进行螺栓连接连接;下部顶角处有直径4.5cm加强孔,用于放置可调节的顶丝,与钢箱梁腹板形成横向支撑。
        2.2 自撑式悬臂支架安全复核              
        悬臂支架按照安装时每60cm一道;顶层钢筋混凝土最大厚度40cm;钢筋混凝土密度采用2700kg/m3;支架上竹木模板将重量做均布荷载。采用的连接螺栓为10.9G高强螺栓。
         钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如, 性能等级10.9级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到:
        (1)螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级;
        (2)螺栓材质的屈强比值为0.9;
        (3)螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级(900N/mm.mm)
        螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa。(螺栓为各向同性材料)
        螺栓抗剪强度和抗拉强度的关系:不同的材料这个比例不一样.通常的钢材 大约τ=0.6~0.7σ,很多材料力学书中 有标:炭钢等塑性材料取 0.5-0.6 ,铸铁等脆性材料 0.6-0.8 ,本三角悬臂支架构件计算时取安全系数高点,保险值0.6。

       
        受力计算:

        螺栓允许安全剪切应力远大于支架满负荷状态下的实际剪切应力,所以剪切力为安全状态。
        2.3 准备工作
         (1)在悬臂支架安装前,务必再次检查所有支架的完好性,虽然出厂前都已经进行检修和检测,但是不能排除运输、搬倒过程中的碰撞与挤压。2钢混叠合梁的翼缘板上提前用磁力钻在距离钢箱梁腹板15cm—20cm的地方打出直径22mm的一排孔洞,3 准备10.9G的高强螺栓及配套的同样个数的垫片。4 施工人员进行高空作业安全教育,配备相应的安全装备。
       
        2.4 安装施工 
        (1)安装时需要三个人组成一个班组,甲一个人进行材料供应,乙、丙两个人进行安装。
        (2)当甲把悬臂支架和螺栓等物搬运到跟前后,首先把顶丝临时固定在下顶角支撑孔上,必要时在顶丝底板上包扎土工布。
        (3)有乙拿带钩的绳索拉住支架中部帮助丙进行支架就位。
        (4)丙拿螺栓自下而上穿过悬臂支架的螺栓盒、钢箱梁翼板、螺栓垫片、螺母,并及时用手上好,不要太紧。
        (5)根据计算的翼缘板外侧标高调整顶丝长短,从而调整翼缘板的横坡和标高,调整完毕后紧固螺栓即可。调整时在A空间放置两块条形木板,作业人员可以在里面交叉前行。
        (6)在三角支架上摆放方木或大板,其上平铺竹胶板。为防止方木、模板侧滑,在最外侧方木或木板处根据情况安装间距不等的扣件。7 一般在200cm处预留塑性变形+弹性变形2cm。
        2.5 拆卸支架:
        (1)悬臂支架的拆除务必要确信现浇翼缘板混凝土强度达到要求强度,否则会引起翼缘板的变形加大或其他更严重的后果。
        (2)同样在A空间进入一施工人员,先用手锤敲击顶丝,使其松动,解除满负荷状态。
        (3)桥面上人员用带钩的绳索绑好悬臂支架的外部交叉点,防止滑脱。
        (4)下面人员用专用扳手从下面松开螺栓,收集到随身袋子中。
        (5)桥面人员将悬臂支架用绳索拽到桥面,然后拆除顶丝附件。
        (6)当桥下人员后退到一个木板长度时,用同样的方式将木板、竹胶板分段拽到桥面上。
        2.6 安全事项
        (1)所有施工人员必须进行技术交底、安全操作培训,配备安全措施必须的安全装备。
        (2)施工过程一定要有技术人员进行现场监督查看,随时处理可能发生的事件。
        (3)对于桥下的地面状况,通行车辆要随时观察,尽量避免车辆通行时操作,免生意外。
        (4)桥下有火车同行、有高压线路通过的,要做好安全预案。施工时务必小心,避免杂物坠落。
        3、结论
        自撑式悬臂模板支架施工方法桥面板吊模施工方法确保了悬臂端混凝土浇筑过程中均衡受力,变形对称、均匀,且均处于设计允许范围内,对结构体不利影响最小,保证了钢-砼叠合梁桥面板悬臂端施工质量和桥面板浇注养护质量。悬臂支架可以在桥面制作,整体安装在钢箱梁上,并且支架结构与钢箱梁的连接以螺栓连接为主,减小了施工过程中下方既有道路的安全隐患,减少了焊接料的使用,对现场文明施工情况有较大的改善。大大降低了施工构件及杂物掉落的可能性,且留出了施工便道、防护栏杆铺设空间,施工安全性得到加强,且大大改善了工人施工条件。
        施工快,工期短;所有安装、调试、拆卸全部在桥面上由人工完成,不用地面上机械辅助;相较于吊模施工,省去了吊模体系安装过程中横梁、纵梁、拉杆、支腿的安装时间,且由于模板安装全部位于桥面上方,工作环境大大改善,在模板安装速度方面减少至少一半的时间,加载后支架结构和主体钢箱梁的沉降相同,不用预压,因此在工期上大大缩短。
        参考文献:
        [1]    冯虎,张作涛. 钢-砼叠合梁现浇桥面板吊模施工技术案例分析[J]. 价值工程,2013,(29):104-105
        [2]    杜 瑞 廖 佳 钢—砼叠合梁现浇桥面板吊模施工技术研究[J]. 建筑工程技术与设计
        [3]    《公路桥涵施工技术规范》 (JTG TF50-2011)
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