初探支架现浇变截面连续箱梁设计

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摘要:在支架连续箱梁施工中,不仅要充分的做好施工准备工作,还要了解箱梁移动支架法施工过程中包括的挂篮施工过程中的受力情况,这样才能解决挂篮施工中易出现的箱梁块段底板接缝处高差难以消除等质量通病,使采用移动支架施工的箱梁外观质量比采用挂篮施工的箱梁外观有一个很大的提高。本文探究了支架现浇变截面连续箱梁设计。

关键词:支架现浇变截面 连续箱梁 设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

近年来，随着我国公路事业的不断发展，各类技术也不断发展起来，支架现浇变截面技术越来越多的被采用，尤其在桥梁设计中，一般情况下，我国桥梁建设基本都采用悬臂浇注法施工，但是这种方法有很多缺点，比如工期较长等，随着科技化社会的发展，人们生活节奏加快，为了能有效地适应发展，就必须缩短工期，提高施工质量，利用支架现浇变截面连续箱梁设计方法能有效地提高施工效率。

一、支架现浇技术施工工艺。

1、地基加固处理。通过对地基沉降量计算(验算时应以最大重量块进行计算,通过后其他块也能满足要求),制订可靠的处理方案。在进行施工时,应严格按已批准的方案对支架范围内地基进行加固处理,确保在以后的施工环境中不出现超出允许的沉降量。

2、支架安装。支架安装前要对支架及支架上的纵横梁进行变形计算。通过计算绘制出支架安装施工图,按照施工图进行施工。注意施工时,在主墩两侧同步对称施工,块段支架断开,避免影响现浇段的受力情况。

3、支架预压。采用支架法施工,预压是至关重要的环节。预压所加载重量,应为设计加载重量的120%。加载时应尽可能模拟施工中真正的荷载分布情况加载预压,特别是箱梁腹板部位,应根据其重量进行加载。预压的同时,要对相关高程点进行观测,主要是观测支架各点在加载以及卸载后的弹性变形和非弹性变形。非弹性变形通过预压来消除,弹性变形只能通过高程测量的变化值得出。预压检测过程,一般为连续观测3 d,若在24 h的变化值不大于2 mm,说明支架已稳定。稳定后逐级卸载,并观测卸载过程中的测点高程变化情况,其变化值即为在各级荷载作用下的弹性变形值。

4、预应力混凝土浇筑。混凝土浇筑按由前往后,由两侧腹板向中间对称浇筑的顺序进行,采用水平分层法施工,分层厚度30 cm,一次浇筑完成。齿板、横隔板等钢筋密集处,要加强振捣,确保混凝土密实。浇筑时还应避免振动器碰撞预应力孔道,以防孔道破损而堵塞。混凝土浇筑后,应及时进行养护。梁端部表面在混凝土达到规定强度后,进行凿毛处理,以利于新旧混凝土的接合。

二、主桥箱梁设计。

箱梁构造尺寸：主桥上部结构为35 m+52 m+35 m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，由上、下行分离的两个单箱双室箱形截面组成，腹板形式采用斜腹板，单个箱体顶板宽13.5 m，厚0.25 m，设2%的横坡;底板宽随梁高的增加而减小，跨中宽7.3m，中支点宽6.1 m。底板厚度由0.25 m从跨中至距主墩中心3.5 m范围按二次抛物线变化成0.4 m，横桥向顶底板平行;箱梁根部梁高2.9 m，跨中梁高1.7 m，箱梁梁高从距跨中1.7 m至距主墩中心lm处按二次抛物线变化;腹板厚度为0.5一0.7 m，腹板斜率为2:1;翼缘板悬臂长为2.5m，端部厚0.15 m，根部厚0.5 m,根部倒角半径为1.5 m。除在主墩墩顶设置一道厚2m的横隔板，边跨端部设厚1.3 m的横梁外，其余部位均不设横隔板。2、箱梁预应力全桥仅采用纵向预应力钢束，均为腹板通长束，钢束采用19s15.2钢束，每个腹板布置6束，单幅主桥共计18束;波纹管采用D内==100 mm塑料波纹管，锚具采用YM15-19型锚具;12定位钢筋沿钢束每0.4m设置一道，相邻两道方向相反，并将其两端的弯钩就近钩在箱梁侧壁的钢筋上，用以定位钢束管道，在平曲线段加密至0.2 m以起到防崩钢筋的作用。

三、结构纵向受力分析。

1、技术标准。(1)设计荷载:公路一I级;(2)单幅桥面宽:13.5 m;(3)设计车速:80 km/h o2、主要材料。主梁采用C50混凝土，预应力采用低松弛钢绞线。主要物理指标见表1.

2、设计参数。(1)主要材料及指标:混凝土、钢材、钢绞线等均按规范要求或其它资料要求取值。(2)一期恒载:主梁混凝土重量26 kN/m3，按实际断面计算重量。(3)二期恒载:二期恒载为桥面铺装、防撞护栏等，汇总后的重量48 kN/ m3。(4)活载(含冲击力):按《公路桥涵设计通用规范》(TTG D60-2004)设计车道数取3,3车道加载的横向偏载系数为1.13,3车道加载横向折减系数为0.78，由此计算对单列车道荷载的综合放大系数为0.78x1.15x3=2.6910(5)冲击系数:连续梁负弯矩效应为0.181，正弯矩效应为0.083 0(6)温度影响力(计算3种情况下的温度影响力): a.体系升温25℃; b.体系降温22℃;c.按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)第4.3.10条计算主梁梯度温度。(7)支座沉降:考虑主墩沉降10 mm，边墩沉降5 mm 。

3、主要计算结果。(1)主桥承载能力极限状态验算(见图6)

(2)主桥正常使用极限状态正应力验算(见图7、图8)。

(3)主桥正常使用极限状态主应力验算(见图9)。(4)主桥挠度验算。在汽车作用下，箱梁跨中最大位移为0.70 cm , 最小位移为一1.70 cm, C50混凝土的挠度长期增长系数刀。=1.425，跨中挠度限值阴=L/600=5 200/600=8.67 ( cm)，1.425 x 0.7 x(0.70+1.70 )=2.39(cm )

4、设计细节对比。采用大节段支架现浇由于施工缝数量相对于挂篮悬浇大大减少，故顶板束不能像挂篮悬浇一样可以根据负弯矩的分布逐步锚固在各个施工缝的箱梁加腋处，为避免过于集中的锚固于少数截面而采用大吨位预应力造成局部压应力超限，只能通过沿纵向不同位置设置齿板来锚固。同时由于齿板设置在箱梁腹板外侧会影响结构美观，故大节段支架现浇时顶板束多数需布置在箱梁腹板内侧。大节段支架现浇的腹板束也不能像挂篮悬浇施工一样锚固在各个节段的施工缝上，只能设置通常束一次张拉或者在施工缝上设置连接器分次张拉。此外，由于采用大节段支架现浇导致施工缝减少，给预应力布置带来困难，结构齿板数量和类型均有所增加，要考虑顶、底板齿板位置在空间布置上能够保证千斤顶操作的要求，同时还要尽量使顶、底板预应力束靠近腹板布置，以减少受力途径和避免顶、底板拉裂。综上，预应力配束形式由于施工方法施工工艺的不同而迥然有别，这一点在具体设计时应予以注意。

结语：

支架现浇变截面连续箱梁布跨时，由于其与挂篮悬浇施工工艺的不同，结构受力亦有所区别，通过计算对比表明，其跨径边中比宜为0.650.75，合理的边中比可以使结构受力更加合理，也使钢束布置更为简单。支架现浇变截面连续箱梁抗剪计算过程中发现，由于截面高度的减小，离中支点L/4处剪力计算较难通过，故建议箱梁断面尺寸设计时适当加厚腹板厚度(一般取50 cm较为合适)，一来可以提高结构的抗剪能力，二来可以使腹板束布置时保护层能够得到更好的控制。

参考文献:

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