9.3.3 悬吊模架法桥面板施工关键技术
1.悬吊模架法施工技术
现有桥面板施工技术大多以落地满堂支架法进行施工,材料用量多,地基处理要求高,费时费工,施工成本高;再者桥面板荷载由钢箱梁与满堂支架二者共同受力,容易产生不均匀沉降,因此考虑利用钢箱梁纵、横梁悬吊模架法施工技术施工桥面板,桥面板荷载全部由钢箱梁承担,在一个受力体系内完成,克服了桥面板施工靠满堂支架与钢箱梁二者受力的不利因素,保证了施工质量,降低了施工成本。
1)翼缘板悬吊模架法施工技术
钢箱梁翼缘板悬臂须现浇混凝土宽度1.125 m,墩顶处厚度40 cm,墩顶以外通过15 cm厚倒角过渡到边部25 cm板厚。经方案论证优选,采用悬臂端悬吊模架法施工技术。悬吊装置尾部采用顶、压、另一端部悬挂模板的技术方案,即采用双拼[12槽钢长200 cm的吊模承重梁(纵向间距150 cm)横桥向布置,在钢梁剪力钉内外两排位置采用φ48×3.5钢管做承重梁支撑,并在承重梁内侧端部采用中20U型螺栓做拉杆,悬吊部位采用3道φ20螺杆做吊杆,吊杆顶端穿过承重梁设中φ48×3.5钢管锚固,吊杆下端采用双φ48×3.5钢管悬吊蝴蝶卡锁定,在下端钢管上铺设断面6 cm×8 cm方木(间距30 cm)纵向背肋,在方木上铺设20 mm厚竹胶板做模板,组成翼缘板悬吊架模系统。其荷载传递自上向下为:顶端悬挂钢管→吊模承重梁→吊杆→竹胶板→纵向方木背勒→横向钢管。
2)悬吊模架法体系受力验算
(1)荷载分类及计算。
①永久荷载(荷载分项系数取1.2)。
钢筋混凝土比重取26 kN/m3,结构高度0.40 m,均厚0.28 m。模板及支撑木方的自重:根据《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 166—2016),模板及木方的自重取0.50 kN/m2。配件自重:脚手板自重标准值统一取0.35 kN/m2;操作层的栏杆与挡脚板自重标准值统一取0.14 kN/m2。
②可变荷载(荷载分项系数取1.4)。
人员及施工设备荷载取2.5 kN/m2;倾倒混凝土产生的冲击荷载取4 kN/m2;振捣混凝土时产生的荷载取2.0 kN/m2。
(2)荷载效应组合计算。
支撑材料:底模为竹胶板,板底铺设方木,断面为6 cm×8 cm,板下净距30 cm,方木下为φ48×3.5钢管。
荷载系数取值:静载系数1.2,活载系数1.4。
静载:q1(翼缘板)=26×0.28(均厚)kN/m2=7.28 kN/m2;q2(支架、模板系统自重)=(0.35+0.14+1.1)kN/m2=1.5 kN/m2。
活载:q3(人员及施工设备荷载)取2.5 kN/m2;q4(倾倒混凝土产生的冲击荷载)取4 kN/m2。
荷载效应组合计算:Q(翼缘板)=1.2×(q1+q2)+1.4×(q3+q4)=[1.2×(7.28+1.5)+1.4×(2.5+4)]kN/m2=19.636 kN/m2。
双拼[12跨径取距离1.325 m,间距取最大值1 m,按简支梁体系验算。
(3)翼缘板悬吊架模受力验算。
吊架按1 m间距布置,每个吊架布置3根吊杆,悬臂板下荷载为:
G1=(7.28+1.5)kN/m2×1.25 m×1 m/3=3.7 kN——计算刚度用;
G2=19.636 kN/m2×1.25 m×1 m/3=8.2 kN——计算强度用。
计算结果总结如下。
支点反力:Fmax=65 kN。变形:δmax=2.5 mm≤L/400=1125/400 mm=2.8 mm,满足要求。剪切应力:τmax=34 MPa<[τ]=125 MPa,满足要求。组合应力:σmax=156 MPa<[σ]=215 MPa,满足要求。各类杆件受力验算均满足施工要求。此种悬吊模架体系技术新颖,结构简单,节省材料,降低了成本。依靠钢箱梁承受翼缘板悬臂端混凝土施工,避免了碗扣式满堂支架体系施工造成的不均匀沉降问题,保证了施工质量。
3)中缝悬托模架施工技术
两钢箱梁中缝悬浇施工利用钢箱梁自身受力,采用[12号长280 cm双拼槽钢作为承重梁,布设于钢箱梁纵梁一侧的小横梁与小横梁间下翼缘板上,利用钢箱梁下翼缘板钢板顶面做支撑,安装纵向承重梁横向间距100 cm,在承重梁上安装钢管支架底托,搭设φ48×3.5竖向钢管支架,在钢管顶部设[12分配梁,在分配梁上铺设间距30 cm的6 cm×8 cm方木做背肋,其上铺设15 mm厚竹胶板,按照孔口四周向上倒角15 cm过渡,组成中缝悬托模架体系现浇混凝土底模施工。其模架施工结构技术新颖,节省材料,方便施工,安全可靠。
4)钢箱梁内顶模架施工技术
在钢箱梁内顶口搭设普通钢管支架,铺设15 mm厚竹胶板,背肋采用间距30 cm的6 cm×8 cm方木。模架设计时考虑钢筋混凝土荷载、模架自重、施工荷载要求。
2.支架预压
支架预压采用小砂袋法进行,设计板厚25 cm,每平米混凝土及钢筋自重约0.824 t,按照1.1倍自重进行预压,砂袋采用人工配合吊车进行加载。边部翼缘板及箱间板位置每平米堆放0.91 t砂袋。支架预压目的是消除支架的非弹性变形和方木等的变形,从而获得支架在荷载作用下的弹性变形数据,确定合理的施工预拱度,以使箱梁在卸落支架后获得符合设计标高和线形。
3.桥面板钢筋安装及混凝土浇筑
首先浇筑墩顶内置式盖梁部分混凝土,强度达到设计强度后,吊装绑焊桥面板钢筋完成,检验钢筋安装施工质量,浇筑桥面板无收缩混凝土。混凝土浇筑顺序为先浇筑跨中部分,由跨中向墩顶逐步浇筑,墩顶前、后5m范围预留不浇筑,待桥面板混凝土强度达到设计强度的90%,拆除钢箱梁安装时的钢管临时墩支架后,由钢箱梁全部承担桥梁荷载,再浇筑墩顶预留部分桥面板混凝土,完成第一次桥梁受力体系转换。
4.支架拆除
人工拆除吊架系统、底模、侧模板。用作钢箱梁安装的临时墩支架拆除由两端向跨中逐步进行,以逐步拆除5—6跨、9—8跨,再拆除6—7跨、8—7跨的顺序,切割人员对称同步切割支墩顶钢垫块拆除,使钢桥全部荷载由6、7、8号墩顶钢支墩承担。吊车起吊拆除工字钢横梁、钢管,拆除混凝土基础。