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1、软土地基现浇连续箱梁满堂红支架预压施工刘锐浩(广东冠粤路桥有限公司广东广州)摘要:通过广珠西线高速公路石洲互通立交主线桥的施工实践,介绍在软土地基上采用满堂红支架施工现浇箱梁,对箱梁支架进行全仿真预压并取得沉降观测规律以指导普通现浇连续箱梁施工,防止因地基和支架的非弹性变形和不均匀沉降而影响结构受力的一种施工方法。关键词:软土地基; 现浇连续箱梁; 支架预压; 反拱度预设; 施工中图分类号:U + 5 文献标识码:B 文章编号:1004 2954 (2003) 10 0034 02广珠西线高速公路石洲互通立交主线桥长756m ,宽33 m(双向6 车道) ,上部结构为连续箱梁,全桥共分8 联,
2、其中第3 联、6 联及第2 联右幅为预应力混凝土连续箱梁,其余为普通钢筋混凝土现浇连续箱梁。该桥地处广东省珠江三角洲冲积平原,场地地层第四系地层由填筑土(Qme) 、种植土(Qpd) 、海陆交互沉积层(Qmc) 和残积层(Qel) 组成,其中海陆交互沉积层为淤泥质土,分布在地表下1152317 m ,呈软塑流塑状态,容许承载力仅在4060 kPa ,属典型软土地基。图1 右二联平面布置(单位:cm)在软土地基上搭设满堂红支架现浇连续箱梁,关键是要处理好地基的非弹性变形和支架的稳定性问题,保证现浇箱梁不因发生局部位移和变形而影响结构受力。1 方案设计设计要求现浇箱梁支架必须按100 %箱梁自重对
3、一联各跨同时进行预压,禁止采用移动荷载逐跨压载。本工程主线桥现浇箱梁混凝土为16 550 m3 ,换算成等载预压重为413 750 kN ,若完全按图纸要求进行施工,投入巨大,工期冗长,难以满足业主对工程的总体要求。因此,根据各联箱梁施工其地基性质和支架搭设方法大同小异的具体情况,拟定以右二联支架预压做试验。通过荷载当量对箱梁施工过程进行全仿真预压,科学布点,严密监控,取得第一手支架沉降资料并整理总结出规律,用来指导后续现浇箱梁满堂红支架施工。(1) 当量荷载计算右二联全长83 m ,桥跨组合为26 m + 34 m + 23 m ,其平面如图1 所示。每跨根据截面型式的不同,可分成、和三种截
4、面进行荷载计算, 截面为端、中横隔梁处,是实心部分,计算简易; 截面则可通过、截面荷载数据内插得到。在此以最为复杂的截面(图2) 为例,说明计算方法。现浇箱梁混凝土浇筑一般分2 次:先浇筑底板和腹板,安装内模和顶板钢筋后再浇筑顶板混凝土。因此,荷载计算分2 期:一期和二期,据此计算出截面当量荷载见表1。34 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN 2003 (10)图2 主线右二联断面恒载分区计算示意(单位:cm)表1 截面当量荷载参数kPa荷载1 区,9 区2 区,8 区3 区,7 区4 区,6 区5 区一期二期一期二期一期二期一期二期一期二期主梁恒载0 615 16 201
5、56 512 1014 12158 22156 512 1014模板荷载0 110 110 110 110 110 110 110 110 110外荷合计0 715 17 21156 612 1114 13158 23156 612 1114同时计算出区一期荷载为3112 kPa ,二期荷载为13 kPa 。区一期荷载为14142 kPa ,二期荷载为911 kPa 。(2) 加载物选定区和区采用钢筋堆载,横桥向摆放, 区中的2区、4 区、6 区、8 区采用型钢堆载,纵桥向摆放, 区中的1 区、3 区、5 区、7 区、9 区则采用编织袋砂包堆载。图3 沉降观测点布设平面示意图4 沉降观测网布设
6、(单位:cm)(3) 沉降观测点布设为了掌握加载后地基和支架的变形情况,需要在预压前先布好沉降观测网。沉降观测点布设在2 个层面:一层在地基木板上,一层在箱梁底模板上,上、下2 层测点一一对应在同一垂直线上。测点沿纵桥向分别在墩中心线处、L/ 8 、2L/ 8、3L/ 8、4L/ 8、5L/ 8、6L/ 8 和7L/ 8 跨处布设,横桥向则在跨中和2个外腹板处设点,从而形成一个立体沉降观测网,如图3、图4所示。2 实施(1) 地基处理在桥位平面投影外移1 m 处挖沟, 排走桥位地表水, 填筑厚50 cm 的山碴泥或细砂作工作垫层, 整平后用压路机碾压, 检测密实度达到90 %以上。在工作层上再
7、填上厚20 cm 的石粉或钢渣,整平碾压密实后就完成地基处理工作。(2) 支架搭设支架采用门式钢支架,行距为0161001914 m ,列距为01500160 m ,搭设方法同一般地基上的现浇箱梁支架,然后在支架上铺装箱梁底模。(3) 加载和观测加载前先测出观测网各点初始数据,接着加上各区一期荷载,加载后立即再观测,得出施加一期荷载后的瞬间沉降;施加二期荷载前再观测,然后施加二期荷载并立即观测,观测工作在随后一直进行,加载后前3d 每天观测1 次,3 d 后则每2 d 观测1 次,一直到沉降趋于稳定。3 卸载并观测在地基沉降稳定后就可卸载,卸载后必须再观测1 次,卸载前后的差值可认为是支架的弹
8、性变形,在安装箱梁底模时设预拱度以消除之。铁4 现浇箱梁卸载后调整底模预拱度,按正常程序进行钢筋安装和混凝土浇筑,并做好相应的沉降观测。结果表明,支架经过按箱梁100 %自重预压后,可有效地消除地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形,保证箱梁结构按图成型。5 应用整个右二联支架预压过程历时21 d ,虽然预压后效果明显,但是,假如主线双幅桥共16 联箱梁都按此方法施工的话,需要投入大量的周转材料和耗费大量的时间,可操作性太差。沉降观测数据表明,加载后支架和地基的沉降存在一定规律,形成一条下挠的曲线(图5) ,可通过设反拱度以消除之。在随后的多联现浇箱梁施工中,得出下面经验公式fmax = L/ 1 000 + 5式中fmax 跨中预设反拱度;L 桥跨跨度。至今已完成13 联箱梁的现浇施工,结果证明这种方法是可行的。6 结论在软土地基上采用搭设满堂红支架现浇箱梁时,可选取其中一联进行支架预压,并合理布设沉降观测网,测出支架预压全过程的沉降数据,绘出曲线。以此为参考,设置其他各联的底模板预拱度,可有效消除因地基和支架的非弹性变形而引起的影响,既满足成型后的连续箱梁结构受力,又缩短了工期,经济又可行。