济徐路 AK1+641.036匝道桥现浇箱梁的施工

燕庆军 赵立新

(泰安市公路局，山东泰安 271000)

1 工程概况

济徐公路AK1+641.036匝道桥，跨径布置为左幅:3×30+(24.9+30+24.9)+(30+2 ×35+30)+3 ×30+(22.5+30+22.5)+(2×30+25)，右幅:3×30+3×30+(30+2×35+30)+(24.9+30+24.9)+(22.5+30+22.5)+(25+2 ×30)。结构类型为:上部结构采用预应力混凝土(后张)连续箱梁，下部结构桥台采用肋板台，桥墩采用柱式墩，墩台采用桩基础。梁体混凝土等级为C50。左幅桥宽8.25 m，右幅桥宽12.25 m。荷载等级:公路—Ⅰ级，设计行车速度120 km/h。为保证施工质量合格，安全可靠，施工方法为满堂支架现浇施工，跨济广高速处采用螺旋钢管支撑工字钢门洞结构，保证箱梁模板下济广高速的通行空间。施工起止日期:2010.04.21 ～2011.09.30。

2 施工步骤

1)跨济广高速公路门洞的设置。2)墩身施工完毕后，安装第三联支架并进行预压，预压重量为120%。3)安装第三联模板，进行混凝土施工。待混凝土实际强度达到设计强度的95%及不少于5 d龄期后，进行预应力钢束(筋)的张拉及孔道灌浆。4)拆除第三联模板支架，进行其他各联的施工。5)桥面系施工。

3 具体施工过程

3.1 支架

除第三联跨济广高速部分采用螺旋钢管工字钢门洞外，其他部分采用满堂碗扣支架，底板部分沿桥纵向步距90 cm，横向步距60 cm，在墩柱两侧3 m范围内按60 cm×60 cm布设，翼板底部按90 cm×90 cm布设。根据施工现场的施工环境条件，跨济广高速第三联高速路段采用螺旋钢管支撑工字钢作为门洞跨路。设置机动车门洞2个，门洞净宽8 m，高5 m，保证车辆通行顺畅。在8号墩两侧设置门洞，门洞上纵向设置双拼50a工字钢纵梁。箱梁底板与高速路面间最低处净高6.2 m，施工空间高度:6.2－5－0.4=0.8 m，方木竹胶板厚度:0.012+0.15+0.1=0.262 ＜0.8 m，满足施工需要。门洞两侧采用外径630 mm，壁厚8 mm螺旋钢管作为立柱，立柱间距4 m。钢管柱通过法兰盘与预埋在条形基础里的φ20螺栓连接。钢管立柱上纵梁采用双拼50a工字钢，横梁采用45a工字钢，横梁工字钢中心间距40 cm。地面用C20混凝土浇筑截面130 cm×60 cm条形基础底座。济广高速边坡部分采取开台阶、浇筑混凝土台座方式搭设支架。

3.1.1 满堂支架部分计算

1)荷载计算。

a.从横断面尺寸来看，AK1+641.036匝道桥第三联箱梁为最重荷载。AK1+641.036匝道桥右幅第三联箱梁自重:梁底宽8.25 m，长130 m(30+35+35+30)，箱梁底总面积为8.25 ×130=1072.5 m2，箱梁混凝土方量 1092.59 m3，每平方米的重量为1092.59 ×2.6/1072.5=2.65 t/m2;AK1+641.036 匝道桥左幅第三联箱梁自重:梁底宽5.45 m，长130 m(30+35+35+30)，箱梁底总面积为5.45 ×130=708.5 m2，箱梁混凝土方量 684.31 m3，每平方米的重量为 684.31 ×2.6/708.5=2.51 t/m2。以右幅每平方米的重量2.65 t/m2作为计算荷载。

b.模板自重:竹胶板容重9.0 kN/m2，厚12 mm，每平方米的重量为:

外模板:130 ×(8.25+2 ×2+2×1.6)×0.012×0.9/1072.5=0.02 t/m2;

内模板:130 ×(3.125+0.538+0.88+0.538)×2 ×2 ×0.012×0.9/1072.5=0.027 t/m2。

c.方木自重:方木容重7.5 kN/m2，每平方米的重量为:

大横杆方木:(12.25/0.6 ×130 ×0.15 ×0.15)×0.75/1072.5=0.042 t/m2;

小横杆方木:(130/0.3 ×12.25 ×0.10 ×0.10)×0.75/1072.5=0.037 t/m2。

d.支架自重:支架重量0.0384 kN/m2，每平方米的重量为:

立杆:(130/0.6)×(8.25/0.9+4)×8 ×0.00384/1072.5=0.082 t/m2;

横杆:［130/0.6 ×8.25+(8.25/0.9+4)×130］× (8/0.6)×0.00384/1072.5=0.167 t/m2。

考虑扣件的重量和箱梁内支架重量，支架高度均取8 m。

e.施工荷载:取 2.5 kN/m2。

f.倾倒与振捣荷载:取2 kN/m2。

g.其他荷载(张拉施工):取2 kN/m2。

门洞顶每平方米的总重量:2.65+0.047+0.079+0.25+0.2+0.2=3.43 t/m2。

满堂支架每平方米的总重量:2.65+0.047+0.079+0.249+0.25+0.2+0.2=3.68 t/m2。

2)碗扣支架承载力验算。

荷载按1.2倍的系数考虑，则每平方米的重量为3.68×1.2=4.42 t，支架采用多功能碗扣式支架，沿桥纵向步距90 cm，横向步距实腹段60 cm，在墩柱两侧3 m范围内按60 cm×60 cm布设。每根立杆受正向压力为:4.42 ×0.6 ×0.9=2.39 t，安全系数按1.3 考虑，则每根立杆受正向压力为:2.39 ×1.3=3.1 t，小于碗扣式支架立杆允许承载力4.0 t(厂家提供)，符合要求。

3)模板强度、刚度验算。

方木间距按60 cm×30 cm排列，荷载按1.2倍的系数考虑，计算荷载 q=3.68 ×1.2=4.42 t/m2。

竹胶板模板抗弯截面系数:Wxo=bh2/6=0.6 ×0.0122/6=1.44 ×10－5m3。

惯性矩:Ixo=bh3/12=0.6 ×0.0123/12=0.0864 ×10－6m3。

板承受线荷载:q=0.6 ×3.68=2.21 t/m。

板跨中弯矩:M=ql2/8=2.21 ×0.32/8=0.025 t·m。

弯拉应力:σ =M/Wxo=0.025/(1.44 ×10－5)=17.36 MPa＜［σ］=66.9 MPa(厂家提供)。

竹胶板弹性模量:E=7.9×104MPa。

挠度 =0.137/400 ＜0.3/400。

模板强度和刚度都满足施工要求。

4)大、小横杆方木验算。

a.小横杆横向方木(10 cm ×10 cm)，长 4 m，间距为0.3 m。木材［σ］=11 MPa，E=1.1 ×104MPa。

I=bh3/12=10 ×103/12=833.3 cm4。

W=bh2/6=10 ×102/6=166.67 cm3。

Q总=4.42 ×9.8=43.32 kN/m2。

M=Q总L2/8=43.32 ×0.3 ×0.62/8=0.58 kN·m。

σ =M/W=0.58/(166.67 × 10－6)=3.48 MPa ＜ ［σ］=11 MPa，强度符合。

δ=5Q总L4/(384EI)=5 ×43.32 ×0.3 ×0.64/(384 ×1.1 ×104×833.3 ×10－8)=0.24 mm。

δ/L=0.24/(0.6 ×103)=1/2500 ＜［1/400］，刚度符合。

b.大横杆纵向方木(10 cm ×15 cm)，长4 m，间距为0.6 m。

木材［σ］=11 MPa，E=1.1 ×104MPa。

I=bh3/12=10 ×153/12=2812.5 cm4。

W=bh2/6=10 ×152/6=375 cm3。

Q总=4.42 ×9.8=43.32 kN/m2。

M=Q总L2/8=43.32 ×0.6 ×0.62/8=1.17 kN·m。

σ =M/W=1.17/(3.75 ×10－6)=3.12 MPa ＜［σ］=13 MPa，强度符合。

δ=5Q总L4/(384EI)=5 ×43.32 ×0.6 ×0.64/(384 ×1.1 ×104×2812.5 ×10－8)=0.14 mm。

δ/L=0.14/(0.6 ×103)=1/4286 ＜［1/400］，刚度符合。

5)碗扣节点承载力验算。

立杆承受大横杆传递来的荷载:

Pc=Q总L/2=43.32 ×0.6 ×0.6/2=7.8 kN≤Qb=60 kN。

节点承载力满足要求。

6)支架稳定性验算。

对于碗扣支架钢管(φ48 mm，壁厚3.5 mm)，中间横杆间距0.9 m。

I=π(D4－d4)/64=π(4.84－4.14)/64=12.18 cm4。

根据欧拉公式:

［Pcr］=π2EI/(μH)2=π2×2.1 ×105×12.18/(1 ×0.9)2=99 kN＞40 kN。

符合稳定性要求。

3.1.2 门洞布置及验算

1)右幅:门洞顶荷载计算:受力面积 s=(8+0.63)×12.25/sin41°=161 m2，荷载按 1.2 倍的系数考虑，计算荷载 q1=3.43 ×1.2=4.12 t/m2，门洞顶工字钢荷载 q2= ［(12.25/tan41°)×4 ×0.093654+(12.25/tan41°)/0.4 ×8.6 ×0.08042］/140=0.21 t/m2，q=q1+q2=4.12+0.21=4.33 t，P=Sq=161 ×4.33=697 t。

螺旋钢管外径630 mm，壁厚8 mm，Q235抗拉强度是(38－47)kg/mm2，而钢管的受压面积:S=(630－8)×3.14×10=19531 mm2。

压力P/受压面积S=压强σ(塑性材料抗拉与抗压取同样数据)。

则:P1=Sσ =19531 ×38=742 t，P2=19531 ×47=918 t，取中值:800 t。

螺旋钢管受力验算:门洞底下拱2×(1+15/4)=9.5，取10 根立柱，每根承载697/10=69.7 t＜800 t，满足要求。

稳定性验算:

φ630×8 mm钢管的面积A=19531 mm2，钢管回转半径为:

查GB 50017-2003钢结构设计规范，得φ=0.946。

［N］=φA［ó］=0.946×18840×215/1000=3832 kN ＞N=683 kN，满足要求。

2)箱梁底部螺旋钢管立柱间距4 m，其上设置双排50a工字钢。工字钢承受线荷载:697/［(12.25/sin41°)× 4］=9.3 t/m，Ix=46470 cm4，Wx=1860 cm3。

强度符合。

3)门洞顶工字钢荷载计算:门洞顶按中—中40 cm间距布置45a工字钢。工字钢自重:0.08042 t/m，共(12.25/cos41°)/0.4=42 根。每根线荷载 (161 ×4.12)/(42 ×8.6)+0.08042=1.92 t。

强度符合。

门洞顶铺设竹胶板形成平面，竹胶板上设置15 cm×15 cm方木，长4 m，间距60 cm，其上布设10 cm×10 cm方木，长4 m，间距为30 cm。方木上铺竹胶板。左幅单位荷载小于右幅，左幅机动车门洞支架布置同右幅布置，验算略。

3.2 底模施工

底模施工中应先在纵梁上放出中心线和两外缘线，并测出三条线的高度，定出方木的顶面高程，侧模分段制作拼装成整体，每段模板采用10 cm×10 cm的方木制作成符合设计的几何框架。

3.3 预压

为保证结构混凝土的施工质量，应对设好的支架进行预压，根据预压结果，调整底板标高。

3.4 钢筋施工

1)钢筋加工与安装。2)预应力筋及预应力管道设置。

3.5 混凝土的施工

1)混凝土拌和与运输。2)混凝土浇筑前的准备工作。3)箱梁混凝土浇筑。箱梁浇筑分两次进行:依次浇筑底板、腹板，然后浇筑顶板。混凝土的现场振捣严格按照规范进行。

3.6 预应力张拉及压浆

1)准备工作。2)预应力张拉。张拉分级程序:0→初应力15%(σcon)→30%(σcon)→100%(σcon)持荷2 min→锚固。3)压浆操作:根据要求压浆采用真空压浆工艺。

4 结语

济徐路AK1+641.036匝道桥现浇箱梁的施工重点在于上跨济菏高速公路，该桥的施工，着重控制了跨路门洞的布设和安全管理等工作。通过以上对该桥施工过程的介绍，希望能对相关跨路现浇桥梁的施工有所帮助。