混凝土梁桥整孔现浇施工方案优选研究

冯 刚

（中铁十八局集团第五工程有限公司， 天津 300450）

1 引言

在交通网中， 公路建设有着较大的占比。 而在公路网中， 桥梁结构物所占比例也在不断提高。 其中， 因具备较好的灵活性以及适应性， 整孔现浇混凝土梁桥得到较为广泛的应用［1］。 对于桥梁建设而言， 施工方案的选取与其质量有着较大的联系， 不恰当的施工方案往往会导致项目出现较为严重的损失。 基于此， 对桥梁的施工方案进行比选非常有必要。

2 工程概况

某高速公路全长36km， 按照六车道标准，100km/h 的速度进行设计。 本文以该高速公路某桥梁为研究对象， 该桥梁有着1500m 的长度， 上部结构为双幅预应力混凝土连续箱梁， 箱梁参数如表1 所示。

表1 连续箱梁?参数表

该项目具体施工时， 在设计上相比于采用移动模架法进行施工时所具备的施工工期长， 投入大等缺点， 确定其以现浇支架法进行施工时更具优势， 因此在具体施工时选用现浇支架法进行施工。 为便于后续分析， 本文将针对其某跨开展方案的设计和比选， 该跨具有13m 以及15m 的桥墩高度， 具体所对比的方案有： 满堂支架法以及梁式支架法。

通过对各种方案在设计和技术上的分析比较， 在成本上对各方案进行分析， 综合比选出兼具技术和经济性的施工方案。

3 两种施工方案的对比

3.1 梁式支架

对于跨度较大的现浇箱梁支架而言， 在两墩之间仅进行少量支点的设置或者不设置支点的方式， 能够在较大程度上使地基处理的工作量得到减小， 因此， 在施工时拟定以梁式支架进行施工［2-3］。 基于对梁体重量以及跨度等方面的考虑，拟定使用以2×17.94m 布置两跨的连续梁支架，为能够使跨度尽可能提高， 使其跨中挠度尽可能降低， 本方案以双层贝雷梁结构作为主梁， 并在承台上设置φ630×8mm 的钢管柱， 以使其具有较大的中支点受力， 以钻孔灌注桩作为其基础形式， 为便于拆卸支架， 将砂箱设置在立柱上。

将HN150×400 的分配梁设置在中支点以及边支点钢管柱上， 将2I40a 型钢组设置到边支点钢管上， 以双层不加强的普通贝雷梁按照0.9m的间距作为纵向主梁， 为确保桁架组具备足够的横向稳定性， 使用标准的支撑架进行连接。 具体布置如图1 所示。

图1 箱梁支架总体布置图

为便于计算分析， 本文以有限元分析软件Midas Civil 对该支架进行建模分析。 具体如下图2 所示。 鉴于该支架为临时结构， 故以容许应力法对其进行计算分析； 对于Q235B 型钢材料而言， 基于相关标准， 对于临时结构的Q235B 型钢能够使其容许应力增加30%， 故以140mpa 作为容许正应力， 以85mpa 作为容许剪应力， 同理， 对于贝雷梁结构， 则以273mpa 作为其容许正应力， 以158npa 作为其容许剪应力。

图2 梁式支架整体计算模型

将I14 型钢以0.3m 的间距布置到贝雷梁顶部位置， 在该I14 型钢上以均布荷载或梯形荷载的方式布设上部荷载， 具体为：

梁体混凝土荷载： 基于对梁体横断面尺寸的考虑， 以分区方式对梁体顶底板等进行计算， 以26KN/m3作为新浇筑钢筋混凝土的荷载标准值；

对于模板和支撑架自重荷载： 基于对支架施工方式等的考虑， 以1KN/m2作为模板的自重标准值；

施工荷载： 以1KN/m2作为设备人员荷载，以1KN/m2作为混凝土荷载。

因篇幅有限， 本文仅列出部分数据。 计算结果如表2 所示。

表2 结构计算结果

可知， 该梁式结构符合要求， 具有一定的可行性。

该梁式结构的具体施工步骤为： 泥浆制备-施工钻孔灌注桩-施工钢管以及相应分配梁-安装贝雷梁以及顶部分配梁-搭设模板-安装相关钢筋-进行混凝土的浇筑以及压浆-拆除支架。 自搭设支架起， 到将该支架拆除， 共需要35 天的工期。 具体材料用量如表3 所示。

表3 一孔支架工程数量表

3.2 满堂支架

针对该项目小于20m 墩高的特点， 拟定以碗扣式满堂支架进行施工。 以φ48×3.5mm 的钢管作为碗扣支架立杆， 对于其总桥向而言， 以0.6m 的间距布置箱梁端部， 以0.9m 间距布置其中部； 对于其横桥向布置而言， 以0.9m 间距布置其翼缘板， 以0.3m 布置其腹板， 以0.6m 布置其底板； 对于其竖向布置而言， 以1.2m 步距进行设置［4］。

基于现场调研结果， 其腹板处具有150kpa以下的地基承载力， 其余位置则具有120kpa 以下的地基承载力。 根据项目所处地质条件， 将较为软弱的地基挖除后进行换填处理， 采用厚度为50cm 的宕渣以及厚度为30cm 的碎石垫层进行换填， 并采用分层碾压的方式进行施工， 在其承载力满足标准之后， 采用15cm 厚度的C20 混凝土进行浇筑施工， 并将排水沟布设在其两侧位置，以避免降水对其产生影响。

图3 碗扣式满堂支架布置图

其具体荷载的取值为： 26KN/m3的混凝土荷载； 0.5KN/m2的模板重量； 1KN/m2的设备及人员荷载； 0.42KN/m2的风荷载竖向力。 将其结构划分如图4 所示， 并对其结构进行计算， 所得结果如表4 所示。

图4 跨中截面荷载条分示意图

表4 各部位单根立杆受力计算结果

可知该方案各结构受力均满足要求， 技术上存在一定的可行性。

该方案施工流程为： 软基处理→换填地基→分层浇筑和碾压→铺筑碎石垫层， 并进行碾压→检测地基承载力→浇筑混凝土垫层-搭设支架，模板以及绑扎钢筋， 安装预应力管道→混凝土的浇筑， 张拉预应力钢筋→拆除支架［5］。 自搭设完支架到将其拆除， 共需要37 天的时间。 材料用量如表5 所示。

表5 一孔支架工程数量表

为便于对拟定方案进行比选， 本文仅给出结构不同处的材料用量， 其余同种材料因不处于比选范围， 故不列出。

4 结语

基于上述分析可知， 两种方案在技术上均存在一定的可行性， 因此， 为优选出最佳方案，本文建议从经济性对其进行分析。 具体如表6 所示。

表6 各方案经济性对比图

对所拟定方案进行技术和经济上的对比分析可知， 所拟定方案所采用的都是常规的支架设计， 具有较为简单的结构， 以及较好的稳定性。技术上而言两种方案均可行， 而从经济上对比可知， 梁式支架兼具技术性以及经济性， 因此应优选梁式支架作为施工方案。