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一种新型门式墩悬浮支架结构体系研究
摘要:在混凝土门式墩简支梁跨越时,需架设悬浮托架形成模板支撑系统。依托湖州特大桥左单线工程,通过改变横梁与斜杆的连接位置,从而改变受力点,可以满足不同桥墩设计和不同桥墩门式简支梁跨度的支撑,达到降低施工成本,消除场地地形及墩身高度限制的目的。
关键词:门式墩托架;悬浮支架;
1.引言
近年来,随着我国铁路事业的快速发展,铁路桥梁也变得越来越复杂,混凝土门式墩简支梁成为跨越山谷、河流、现有铁路线和公路的主要构筑物,而混凝土门式墩横梁的浇筑是整个施工过程的关键,常规门式墩桥施工过程由于高度大,危险源多,穿越环境复杂,在地面无法直接到达,若在地面施工支架则易对其他工程产生影响的问题且成本投入大,施工安全风险高。设计一种新型门式墩支架施工体系对于消除场地地形及墩身高度限制、控制成本及安全管理显得尤为重要。
2.新结构的优点
1)采用悬浮支架施工时,不受地形地貌和桥梁高度等的限制,可以节省桥下空间,可适用于不同墩身结构、不同跨度门式墩施工;
2)与传统钢管架相比所耗钢材较少,安装和施工周期短,需要的施工空间小,节省了大量的人力物力,易于改造和运输,施工成本低,施工效率高;
3)构件可工厂化加工,构件精度高、质量可靠,结构整体性好。
4)结构制作、安装及拆卸过程简单,在施工现场安装时仅用锚筋与套筒连接,避免了焊接过程中难以保证焊接质量而带来的安全和质量风险,也便于工人操作。
3.适用范围
适用于不同墩身结构、不同跨度混凝土门式墩施工。
4.工装原理
利用墩身预埋件及牛腿作为结构受力支撑点,分配梁、横梁及斜撑作为主受力结构,共同组成支架体系,对两墩柱之间施加预应力,抵消悬浮支架对墩身造成的负弯矩,保证结构施工安全。
5.工装组成
本支架系统主要由墩身预埋件、夹片式锚固体系、悬浮支架和模板体系组成,墩身预埋件及悬浮支架可工厂加工制作,夹片、锚具等成品购买即可,模板采用木模或者钢模。
6.使用说明
6.1墩身预埋件安装
墩身预埋件包含牛腿预埋件及预应力孔道两种。牛腿预埋件包含定位钢板、钢筋连接套筒、钢筋等组成,可工厂制作,安装精度高、质量可靠,根据支撑点位的不同,预埋件分为A、B两种共12个,8个位于墩身内侧,4个位于墩身外侧,墩身施工时对套筒采用土工布进行封堵,以免水泥浆进入堵塞孔道;预应力孔道使用普通钢管即可,预埋于墩身内部,材料成本投入低且易购买,墩身施工时两端采用土工布封堵。
6.2牛腿安装
对应墩身牛腿预埋件,支撑牛腿亦分为两种共12个,牛腿由钢板、工字钢组、角撑及套筒螺栓构成,钢板、工字钢组、角撑之间应采用贯通焊缝焊平,可全部采用工厂加工而成。墩身施工完成后对预埋件表面浮浆、杂物等进行清理,经检查无误后使用吊车安装对应牛腿,采用套筒螺栓进行连接,扭矩不小于260N·m。
6.3悬浮支架安装
悬浮支架主要由斜撑、横梁、分配梁及底模系统构成,牛腿安装完成后,利用牛腿作为支撑点安装悬浮支架。牛腿A顶部安装4根纵向双拼36a#工字钢作为横梁支撑分配梁,纵向分配梁上安装横梁,横梁分为内外横梁两种,分别由双拼40a#工字钢拼接而成,内横梁与斜撑连接点使用铰接,可工厂加工,外横梁可现场拼接而成。内外横梁安装时提前在分配梁做好位置标识,内横梁与斜撑可提前场下拼接而成,利用吊车进行安装,横梁安装于分配梁上后斜撑下支点焊接于牛腿B上,外横梁直接使用吊车吊装固定于分配梁上即可。
托架结构安装完成后,混凝土横梁底平模处采用分层依次纵铺I20工字钢间距500mm,横铺I20工字钢间距800mm,纵铺I10工字钢间距250mm,横铺10*10cm方木间距250mm,最后安装15mm厚竹胶板形成底模系统。
6.4夹片式锚固体系安装
为抵消悬浮支架对墩身造成的负弯矩,特对两墩柱之间施加预应力,墩身施工时应提前预埋预应力管道,横梁与墩身缝隙采用硬木楔紧后施加预应力,预应力筋采用15.2-1860-GB/T5224-2014预应力钢绞线,根据上部结构的重量可对预应力值进行调整。
7.应用情况
在新建沪苏湖铁路湖州特大桥左单线24#、31-33#墩混凝土门式墩施工中应用了该结构体系,经现场预压,支架总体变形量小于1cm,预压重量为最大施工荷载的1.1倍,支架设计安全系数大于2,符合设计及验标要求。该支架体系主要构件工厂制作,安装精度高、质量可靠,支架结构简单、安拆方便,材料、人工、机械投入少,施工工期短、效率高,材料可周转使用,且桥下空间占用少,施工干扰小。
8.效益分析
传统支架体系为梁柱式结构,需对场地进行处理,常规使用钢管桩或者钻孔桩形式,费用投入大、施工影响范围广,易对跨越结构造成影响。使用该结构体系,避免了场地处理,结构形式简单,安拆方便,费用投入少、工效高、施工影响小。
参考文献
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