南憩亭大橋主跨箱梁支架設(shè)計與施工
2017-09-04
1 工程概況及特點
南通市江海大道西段南憩亭大橋跨越通揚運河，為三幅單聯(lián)變截面連續(xù)箱梁，橋梁長140m，主墩頂處梁高3.8m，邊墩頂及跨中位置梁高2m。橋面橫寬75.5m（21m+33.5m+21m），橋梁縱向跨徑為40m+60m+40m。
橋位處箱梁施工期間地面標(biāo)高在+5.0m左右，地下水位+2.0m左右，橋位處通揚運河水深約4m，水位在+1.5～3.0m之間，河水流速較小，河床以下土層主要為粉砂、粉質(zhì)粘土、細(xì)沙等土層。
本橋施工重難點主要如下：
?。?）跨運河箱梁施工過程中受航道交通的影響大，水上支架結(jié)構(gòu)防撞安全及水上通行安全風(fēng)險高。
（2）橋梁總寬度大，作業(yè)點集中，相互干擾大。
?。?）為滿足通航要求，支架跨度較大，支架剛度要求高，而通航凈高受到嚴(yán)重限制。
?。?）本橋施工工期極為緊張且根據(jù)設(shè)計要求箱梁分兩次進(jìn)行澆筑（先澆筑底腹板，在澆筑頂板），施工工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制難度高。
2 支架設(shè)計
2.1 設(shè)計考慮因素
箱梁現(xiàn)澆支架需考慮以下因素：
?。?）支架本身應(yīng)具有足夠的強度、剛度、整體穩(wěn)定性。
?。?）支架門洞尺寸應(yīng)滿足通航要求及能滿足支架防撞要求。
?。?）有可靠的落架措施及方便拆除。
2.2 支架荷載取值
參照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011相關(guān)要求，支架設(shè)計荷載取值如下：
?。?）鋼筋砼容重：26kN/m3
?。?）模板荷載：1kN/ m2
（3）施工荷載：2.5kN/m2
?。?）碗口支架自重：1.5kN/m2（碗扣支架高度按3m考慮）。
2.3 支架結(jié)構(gòu)計算
綜合現(xiàn)場實際情況，擬定采用鋼管樁+分配梁+貝雷桁結(jié)構(gòu)作為南憩亭大橋60m主跨支架，40m邊跨位于河堤兩側(cè)，采用常規(guī)碗扣式支架。本文著重介紹主跨支架設(shè)計。主跨支架布置見下圖：
?。?）支架支墩
本支架采用打入式鋼管樁基礎(chǔ)，在進(jìn)行支墩設(shè)計計算時，需考慮以下兩個方面因素：①鋼管樁自身承載能力，計算時按照軸向壓桿考慮，②管樁與土層摩阻力，根據(jù)各土層樁側(cè)摩阻力按照規(guī)范公式計算。
通過計算，支架立柱最大受力1265kN，支架立柱采用φ820×10鋼管樁，入土深度18m。
?。?）分配梁及主梁
本支架鋼管樁上方設(shè)置橫向分配梁，橫向分配梁上方設(shè)置縱向貝雷桁主梁。在進(jìn)行分配梁設(shè)計選型時，分配梁在荷載作用下強度（正應(yīng)力及切應(yīng)力）、剛度需滿足規(guī)范要求。
通過計算，橫向分配梁采用2H588型鋼，通航區(qū)域上方貝雷跨度較大，為保證支架滿足剛度要求，同時為避免侵占通航凈高，采用加強型貝雷桁。
（3）落架裝置
為方便箱梁施工完成后順利拆除模板及支架，支架需有可靠的落架裝置。
本支架在邊孔貝雷桁上方設(shè)置高度約3m高的碗扣支架，拆模時通過調(diào)整頂托螺桿就可實現(xiàn)模板與梁體分離。另外，在通航區(qū)域兩側(cè)管樁樁頂設(shè)置砂筒。在砂筒內(nèi)填充干燥均勻細(xì)砂并進(jìn)行壓實。在進(jìn)行落架時，只需從砂筒預(yù)留孔中將細(xì)砂漏出即可順利落架。
?。?）防撞結(jié)構(gòu)設(shè)置
支架防撞結(jié)構(gòu)需自成體系，不可與支架受力構(gòu)件或其他結(jié)構(gòu)（如棧橋）相連。
本支架在管樁立柱外側(cè)（靠近河道中心方向）設(shè)置一排管樁，并在管樁中填充砂石以提高防撞能力。
3 支架施工
3.1 支架搭設(shè)
?。?）管樁插打
鋼管樁插打采用震動打樁錘振動下沉，鋼管樁打入深度以入土深度和貫入度雙控制。樁在入土前應(yīng)在樁架或樁上做好尺寸標(biāo)注，以便在施工中觀測、紀(jì)錄。
鋼管樁下沉過程中，應(yīng)隨時觀察其貫入度，當(dāng)貫入度小于5cm/錘時停振分析原因，或用其它輔助方法下沉，禁止強震久震樁。插入一定深度后如打不進(jìn)或樁有回彈現(xiàn)象，可能是樁碰到孤石等障礙，這時應(yīng)慢慢往下打，等穿過障礙后再恢復(fù)到正常速度。打樁工程中安排專人觀測和檢查樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜應(yīng)立即糾偏。停錘時，以樁尖標(biāo)高為控制依據(jù)。若鋼管樁達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，但貫入度異常時，則須連續(xù)沉樁。為防止“假極限”或“吸入”現(xiàn)象，沉樁時，應(yīng)休息一天時間再復(fù)打。現(xiàn)場應(yīng)確保鋼管樁的入土深度，并視設(shè)計樁尖處的貫入度適當(dāng)調(diào)整鋼管樁樁底標(biāo)高。
?。?）管樁樁帽、連接系及樁頂分配梁安裝
鋼管樁插打到位后，將鋼管樁樁頂打樁錘咬卡部分整齊切除至設(shè)計位置。樁帽與鋼管樁緊密對接，校正直線度與垂直度，對口的間隙為2mm。樁帽頂面要修理，保證其平整度。樁間連接系按圖紙設(shè)計進(jìn)行安裝焊接，位置準(zhǔn)確、焊接牢固，保證施工質(zhì)量。分配梁居中平放與樁帽上，分配梁與樁帽間三角板滿焊連接，焊縫高度大于8mm，焊縫飽滿。
對于中間通航孔支架，每根鋼管樁樁帽中央設(shè)置一個砂筒，砂筒要求在樁帽居中放置，與底部樁帽和頂部橫向分配梁均臨時焊接固定。砂筒安裝前進(jìn)行預(yù)壓，以保證砂筒內(nèi)砂密實，從而減少壓縮變形量。
樁頂分配梁安裝完成后，吊裝擺放縱向加強貝雷桁架。貝雷桁架在吊裝之前預(yù)先組拼好，貝雷桁拼裝時可用枕木搭成拼裝平臺。為便于吊裝，貝雷桁分段預(yù)拼，桿件的拼裝和銷子的連接均須嚴(yán)格按照圖紙施工。拼裝完畢后，應(yīng)仔細(xì)檢查貝雷片數(shù)量及銷子的連接情況，合格后方能架設(shè)。貝雷桁安裝時利用測量儀器在樁頂分配梁上精確標(biāo)示出中心線，準(zhǔn)確擺放。為保證貝雷桁架的橫向穩(wěn)定性，需在樁頂分配梁處貝雷桁下弦設(shè)置限位槽鋼，并在貝雷桁外側(cè)設(shè)置斜撐，對貝雷桁進(jìn)行橫向限位。
