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摘要:本文通过结合欧洲黑山共和国南北高速Jabuka桥工程实例,来介绍在东欧地区进行现浇梁组合钢管支架预压施工的关键技术及注意事项。同时,为后续类似国际工程提供参及借鉴。
关键词:东欧地区;组合钢管支架;预压
1工程概况
黑山BAR港至北部城市BOLJARE(毗邻塞尔维亚)高速公路主干道是由黑山交通和海事部主导建设的重点基础公路项目,建成后将并入国际公路交通网。路线长40.871km,其中Jabuka桥为现浇实心板梁桥,左右幅共53跨,标准跨径28m,最大纵坡4%;桥面宽9.9m,最大横坡为4%。板梁截面如图1,梁部施工采用大钢管组合支架施工。
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图1Jabuka桥梁截面示意图(图示标高单位均为m,其余则为cm,下同)
2现浇支架结构
梁部现浇支架为大钢管组合支架,即:大螺旋钢管立柱+321贝雷梁+碗扣支架(调横、纵坡用),墩旁支架立柱设计采用φ630mm×10mm钢管,中支墩立柱设计采用φ720mm×8mm,平联剪刀撑采用UPN280mm槽钢,承重梁为双拼IPE500工字钢。支架横断面图如图2。
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图二2Jabuka桥现浇支架横断面图(左图:墩旁支架;右图中支墩支架)
3预压目的
(1)通过预压检验支架结构安全,测量支架弹性变形及非弹性变形数据;
(2)通过预压检验地基承载力,测量地基弹性变形及非弹性变形数据;
(3)为后续梁部底模安装提供预抬参考值;
(4)验证支架搭设工艺及质量。
4预压方案比选与确定
4.1方案比选原则
(1)Jabuka桥相关设计文件以及欧洲地区相关规范;
(2)能节约工期且要求能节约成本、实施简单以及预压过程中的安全性;
(3)实际现场的施工环境以及设备进出场的难以程度。
4.2方案比选
根据项目情况,施工可采用砂袋法、水袋法、钢筋法。根据项目的特点主要从工期、技术难点、经济性进行方案比选,详见表1。
表1方案比选
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4.3碎石原材饱水率测量
预压材料采用台背回填料—级配碎石。在原材中用混凝土试模取样,量取10组进行称量,并分别计数为
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。然后模拟雨后碎石吸水量:将10组样本浸泡水中10min,然后取出沥干,待试模底部无水流时及时称量,并分别计数为
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。保水增长率为P。计算如下:
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(1)
求得P=8%。支架预压设计按照设计梁重的1.2倍荷载设计,预压重量按照设计梁重的1.1倍进行,因此支架在预压过程中突遇大雨情况,则荷载为1.18倍梁重<1.2倍梁重(梁截面为实心板梁,模板与支架同时投入,故不计模板荷载),结构安全。
5预压重量确定
支架预压荷载计算公式如下:
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(2)
其中:
G:为支架荷载加载总重量;
K:荷载系数,取1.1;
S:梁截面面积,取7.11m²
L:压载长度;取30m;
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:梁部混凝土设计容重,取2.6T/m³;
故,本次压载总重量为610T。
6测点布置
结合现场支架实际情况,测点布置共7个断面,每个断面设5个测点,均设置在梁部底模上。为便于观测,将测点通过φ3mm钢丝绳下挂10kg重物(圆柱形混凝土预制块),下引至地面,然后利用水准仪进行沉降值观测。支架墩旁支架基础为承台,测点不做考虑,中支墩基础为独立条形基础,在自基础四角设置4个测点。
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图3测点纵向布置图
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图4测点布置设置图(左图为梁部布测点布置、右图为基础测点布置)
7预压步骤及关键控制点
7.1施工步骤
(1)施工前编写施工方法申明,并且报送监理审批;
(2)材料、设备准备,测点基础数据测量;
(3)分级加载,共分4级加载:即0.5倍设计梁重→0.8倍设计梁重→1.0倍设计梁重→1.1倍设计梁重;
(4)卸载(预数据达到满足设计要求后进行);
(5)向监理报批支架预压测量报告。
7.2关键控制点
(1)施工前,支架设计需要纳入施工设计图中(主设计文件)且需取得当地SRP(专家委员会,下同)审批通过,按照欧洲法律规定组织人员对支架进行验收,验收合格各方签字同意后方可进行预压施工。其中验收内容主要包含:支架材料材质、结构尺寸、安全设施、防护措施、连接稳定性等内容;
(2)施工期间,宜在天气较稳定:晴朗、无雨、少风(5级风以下)期间进行;
(3)预压材料装袋时,使用专用容器辅助装袋,每袋均使用电子秤进行秤量,并标记编号,确保加载重量满足设计要求;
(4)预压过程中指派专人进行支架焊缝外观变形、碗扣松动情况检查;
(5)加载顺序:先横向,再纵向,由低至高,逐层依次码放。同时由支架上下人员对加载数量、及重量进行双重记录,确保加载数量真实。分级加载及数量如图5;
(6)每级加载完成后,应该停止下一级加载,并每间隔12小时观测一次,当支架顶部监测点12小时内平均沉降量小于2mm时,可进行下一级加载。加载过程应由测量全程观测;
(7)当荷载全部加载完毕后72h内的沉降量平均值小于1mm则判定为合格。
(8)每级荷载加载完毕后,应用防雨布对砂袋和原材进行覆盖;
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图5每米荷载加载示意图(颜色代表不同加载级别)
(9)加载时应注意轻拿轻放,防止较大冲击力作用于支架;
(10)卸载时,由高至低逐层依次进行,完全卸载6小时后,观测基础及支架回弹值;
(11)预压记录由监理签认。
8预压结果
8.1数据处理
由于翼缘部位面板按照偏差大,且面板与方木之间间隙大,故而测点数据离散大,不具备参考价值,对底板三个点求平均值绘出折线图如图6,底板实际预压数据与计算模型数据基本吻合,该预压方法达到预期要求。根据监理的要求,预压数据需要提交设计院分析确认方可进入下一步程序。
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图6支架预压各断面沉降折线图(支架顶部)
8.2结论
基础在整个预压过程中平均沉降差值<1mm,故而该基础稳定可靠;从预压折线图中可以看出最大值为3cm,最小值为2cm,该两点间距为6.5m,其变形值为1/650<1/400,而且顶托方木单根长度为4.5m,支架顺桥向二次抛物线设置困难,故而对后续支架采取整体预抬,其余预抬参考值为2cm。
9总结
本次预压共耗时10天,现对Jabuka桥左2桥第11跨(S11→S10)支架预压施工总结主要如下:
1支架预压前,应根据当地法律完成相关流程,即其结构设计文件应得到SRP审批,并向监理报批支架预压MS(方法申明)及支架验收报告;
2预压材料采用砂带法需合理组织施工,巧妙的利用预压时间间隙,即利用白天时间进行加载工作,晚上时间持荷工作,以达到节约施工成本,降低施工安全风险的目的;
3预压材料应通过现场试验的方法确定其饱水率,加载过程中对每袋进行精确统计,确保加载荷载在安全设计范围内;
4根据预压数据同设计单位分析支架及地基的弹性变形及非弹性变形,绘制支架预压折线图或支架反拱线,并报监理审批。
5同结构形式、同地质条件情况的支架无需对每跨预压,单跨预压数据可用于指导后续跨施工。
参考文献
[1]黑山南北高速公路项目相关设计文件
[2]监理审批通过的欧洲特殊技术条款
[3]合同中规定采用的欧洲规范
[4]业主文件
[5]刘瑞浩.软土地基现浇连续箱梁满堂红支架预压施工[J].铁道设计标准,2003,(10)
[6]鲁又铭.浅析现浇连续箱梁支架预压施工技术[J].工程技术,2015,(11)