1、80m 长变截面现浇箱梁的施工运用谭林【摘 要】以宁夏孟营高速公路车行天桥现浇箱梁施工为例，介绍了变截面现浇连续箱梁的施工方法。【关键词】 变截面 现浇箱梁 1 工程简介宁夏孟家湾至营盘水高速公路起自宁夏回族自冶区中卫市迎水桥镇孟家湾村，终点位于迎水桥镇营盘水村（宁甘界） ，为不影响当地人的正常生活秩序，在孟营高速路基 4 合同段共设计 2 座相同的车行天桥，车行天桥下部采用板式墩、桩基础、柱式台，上部采用 15+25+25+15 的现浇式变截面钢筋混凝土连续箱形梁。桥宽 8 米，桥长 80 米。箱梁采用单箱单室截面，箱梁梁高 11.50m。底板厚0.2m，顶板厚 0.15m，腹板宽 0.40
2、m0.50m。箱梁采用 C40 混凝土，共 272.6m32 施工方法2.1 现浇箱梁施工方法：现浇箱梁支架采用满堂式碗扣支架，搭设满堂支架时，地基需进行硬化处理。碗扣支架上搭设纵横方木，箱梁底模板及侧模板采用厚 15mm 厚的高强度竹胶板，箱室内模采用木模板。箱梁砼浇筑采用二次浇筑法，第一次浇筑至腹板与翼缘板连接处，第二次浇筑顶板。2.2 现浇箱梁施工顺序：地基处理支架搭设顶托安装纵横梁安装模板安装加载预压卸载、调整箱梁底模梁体施工箱梁钢筋绑扎箱梁侧模、芯模安装箱梁第一次混凝土浇筑箱梁第二次混凝土浇筑箱梁模板拆除脚手架拆除1)地基处理因天桥范围内地基为原状砂土,在将原地面进行整平、压实后，再
3、铺设 300mm 厚砂砾碾压密实、压实度达到 93%以上，最后浇筑 100mm 厚 C15 混凝土，要求混凝土面高出路基面层 200mm，并做出 3%横坡，便于排水。在混凝土硬化处理过的地基范围四周挖设 5050cm 的排水沟，排水沟与路基排水沟连通，将雨水引进排水沟，防止雨水浸泡地基，避免碗扣支架产生不均匀沉降。因桥墩承台基础和桥台承台基础承台高差为4.5m，并且桩基为摩擦桩，为保证摩擦桩周边土不被扰动，在桥墩与桥台之间采用片石砌筑 300mm 厚挡土墙。2）支架搭设变截面钢筋砼连续箱形梁采用满堂支架，现浇法施工。满堂式支架安装车行天桥现浇箱梁为单幅 4 跨整体施工，支撑方式采用满堂式碗扣脚
4、手架。碗扣脚手架采用 WDJ式脚手架，架杆外径 4.8cm，壁厚 0.35cm，内径4.1cm。脚手架顺桥向纵向间距 0.9m，横隔板处纵向间距 0.6m，横桥向横向间距梁底为 0.9m，翼缘板底为 1.2m，纵横水平杆竖向间距 1.2m。考虑支架的整体稳定性，在纵横向布置斜向钢管剪力撑。支架搭设要求：根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时一般先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。立杆和横杆安装完毕后，安装斜撑杆，保证支架的稳定性。斜撑通过扣件与碗扣支架连接，安装时尽量布置在框架结点上。满堂支架搭设完毕后，测量高程，确定每根顶托的
5、高度（每根顶托的高度按其位置处梁底高减构造模板厚度和方木楞、木楔的厚度计算） ，保证整个支架的高度一致并满足设计要求。施工预拱度的确定与设置在支架上浇筑连续箱梁时，在施工中和卸架后，上部构造要发生一定的下沉和挠度，为保证上部构造在卸架后能达到设计要求的外形，在支架、模板施工时设置合适的预拱度。在确定预拱度时，主要考虑了以下因素：A、 由结构自重及活载一半所引起的弹性挠度1；根据设计图纸给出的数值（中跨施工预拱度为1.5cm） 。B、 支架在承荷后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形 2；C、 支架承受施工荷载引起的弹性变形 3；D、 支架基础在受载后的非弹性沉陷 4；E、 超静定
6、结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度 5。纵向预拱度的设置，最大值为梁跨的中间，桥台支座处、桥墩与箱梁固结处为测定的支架弹性形变值，按二次抛物线计算确定。另外，为确保箱梁施工质量，在浇筑前对全桥采用吨袋进行等载预压以消除其不可恢复得变形，并观测其弹性变形值，根据该值对上述预拱度数值进行修正以确定更适当的预拱度。支架设计与验算：A 荷载计算：模板自重：a=0.1KN/m2 方木自重：b=7.5KN/m2；钢筋砼自重：c=10.81KN/m2； 施工荷载： d=1.5KN/m2；振捣荷载：e=2.0KN/m2；施工总面积：808=640m2，组合风载 N=1.21.1（NG1K+NG2K+
7、 NQK）=1.21.1（0.038nH 0+0.1+0.05*30+10.81+1.5+2）=21.04KN/m2每根立杆承受荷载力：P=qa=21.040.90.6=11.36KN30KN可见立杆承载力满足要求。B 地基承载力验算:计算公式： p = N/ A f每根立杆支架底座下枕木受力面积：A = 1/n a b =1 /3 0.2 2 = 0.13 m2P = N/ A = 11.36/0.13=87.38Kpa考虑到本桥脚手架处于路基碎石土上,系数K 取低值为0.4 则：f K = P/ K= 87.38/ 0. 4 = 218.45Kpa所以,地基承载力必须大于218.45 Kp
8、a，因此原有地基不能满足承载力要求。需要换填砂砾。C 立杆验算：48 钢管支架立杆计算,钢管支架间距 60*90cm壁厚 3.5mm, A=4.89cm2、Ix =12.19cm4，Wx =5.08cm3，回旋半径 Rx =1.579cma、活荷载 Q=（1.5+2）*0.6*0.9=1.89KNb、静荷载 G=（10.81+1.5+0.1）*0.6*0.9=6.7KNc、设计荷载 q=（YG*G+YQ*Q）=6.71.2+1.891.4=10.69KNd、A=（d12-d22）/4=489.3mm2e、钢管回转半径 I=1/4*d12+d22=15.79mmf、 长细比 =1600/15.7
9、9=101.4 查表得 =0.582=N/A=1069/0.582*4.89=375.6=1600Kg/cm2符合要求。3)顶托安装为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安装。根据梁底高程变化决定横桥向控制断面间距，顺桥向设左、中、右三个控制点，精确调出顶托标高。然后用明显的标记标明顶托伸出量，以便校验。最后再用拉线内插方法，依次调出每个顶托的标高，顶托伸出量一般控制在 30cm 以内为宜。4)纵横梁安装顶托标高调整完毕后，在其上安放 1015cm的方木纵梁，在纵梁上间距 40 cm 安放 1010cm的方木横梁，横梁长度随桥梁宽度而定，比顶板一边各宽出至
10、少 50cm，以支撑外模支架及检查人员行走。安装纵横方木时，应注意横向方木的接头位置与纵向方木的接头错开，且在任何相邻两根横向方木接头不在同一平面上。A 纵梁强度计算纵梁为 1015cm 方木，跨径为 0.9m，间距为0.9m。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.10.152/6=3.7510-4m3截面惯性矩：I=bh3/12=0.10.153/12=2.8110-5m40.9m 长纵梁上承担 3 根横梁重量为：0.10.10.67.53=0.135KN横梁施加在纵梁上的均布荷载为：0.1350.9=0.15KN/m作用在纵梁上的均布荷载为：q=(a+b+c+d+e)0.9+0.15=21.91
11、0.9+0.15=19.87KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=19.870.92/8=2.01KNm落叶松容许抗弯应力=14.5MPa，弹性模量 E=11103MPa1、 纵梁弯拉应力：=M/W=2.0110 3/3.7510-4=5.36MPa=14.5MPa纵梁弯拉应力满足要求。2、纵梁挠度：f=5qL4/384EI=(519.870.94)/(384111062.8110-5)=0.27mmL/400=2.25mm纵梁弯拉应力满足要求。综上，纵梁强度满足要求。B 横梁强度计算横梁为 1010cm 方木，跨径为 0.9m，中对中间距为 0.4m。截面抵抗矩：W=bh2/6=0.10.1
12、2/6=1.6710-4m3截面惯性矩：I= bh3/12=0.10.13/12=8.3310-6m4作用在横梁上的均布荷载为：q=(a+b+c+d+e) 0.4=(21.91+0.1)0.4=8.8KN/m跨中最大弯矩：M=qL2/8=8.80.92/8=0.891KNm落叶松容许抗弯应力=14.5MPa，弹性模量 E=11103MPa1、 横梁弯拉应力：=M/W=0.89110 3/1.6710-4=5.34MPa=14.5MPa横梁弯拉应力满足要求。2、横梁挠度：f=5qL4/384EI=(58.80.94)/(384111068.3310-6)=0.82mmL/400=2.25mm横梁
13、弯拉应力满足要求。综上，横梁强度满足要求。纵梁强度计算5）模板安装底模安装底模板采用 1.5cm 厚高强度竹胶板，模板在预压结束后进行全面的涂刷脱模剂。底板横坡按设计图纸规定的 2%横坡，横向宽度要大于梁底宽度，梁底两侧模板要各超出梁底边线不小于 5cm，以利于在底模上支立侧模。模板之间连接部位采用海绵胶条以防漏浆，模板之间的错台不超过 1mm。模板拼接缝要纵横成线，避免出现错缝现象。待底模安装完毕后，进行等荷预压。在预压结束后，进行平面放样 ，全面测量底板纵横向标高，纵横向间隔 5m 检测一点，根据测量结果将底模板调整到设计标高。底板标高调整完毕后，再次检测标高，若标高不符合要求进行二次调整
14、。侧模板和翼缘板模板安装侧模板和翼缘板模板采用 1.5cm 厚竹胶板，根据测量放样定出箱梁底板边缘线，在底模板上弹上墨线，然后安装侧模板。侧模板与底模板接缝处粘贴海绵胶条防止漏浆。在侧模板外侧背设方木背肋，用钢管及扣件与支架连接，用以支撑固定侧模板。翼缘板底模板安装与箱梁底板模板安装相同，外侧挡板安装与侧模板安装相同。挡板模板安装完毕后，全面检测标高和线型，确保翼缘板线型美观。6）预压在铺好底模后必须进行支架预压，用测量仪器检查支架的下沉情况，对支架模板的高度进行调整，消除支架的非弹性变形，抵消支架的弹性变形。加载预压在整桥进行，预压方式采用编织袋装砂土，堆码在底模上。预压重量按计算荷载的 5
15、0%100%分两次逐级加载。也就是说吨袋分两层布设，先铺设第一层，全部完成后再铺第二层。预压时中跨底模板上设 4 个观测点。预压观测每天上午准时对观测点进行观测 1 次，采用水准仪测量。测加载前标高为1，加载后标高为2，卸载后标高为3，加载后观测 7 天，最后 3 天下沉均5mm 后，不再观测，开始卸载。根据观测结果绘制出沉降曲线。在预压前、后和预压过程中，用仪器随时观测跨中、1/4 梁跨位置的变形，并检查支架各扣件的受力情况，验证、校核施工预拱度设置值的可靠性和确定支架预拱度设置的合理值。模板调整在支架预压完成后，重新标定桥梁中心轴线，对箱梁的底模板平面位置进行放样。预压后通过调顶托精确调整
16、底模板标高，其标高设定时考虑设置预拱度。预拱度设置要考虑梁自重所产生的拱度，下沉曲线与预留拱叠加，为成型后梁体底模标高。7）梁体施工模板模板采用 2440*1220*12 竹胶板，木模板在施工现场制作，模板面要平整、光滑，模板拼缝严密，接缝处贴双面胶带，保证浇筑混凝土时不漏浆。确保板底面混凝土美观，线条流畅。箱梁芯模采用木模模板安装完毕后，对其平面位置，板面标高、拼缝位置进行检查。在绑扎钢筋前需将模板内的杂物清理干净，涂刷脱模剂。箱梁钢筋所有进场钢筋在具备质保书和试验合格后，才能投入使用，钢筋表面清洁，无油渍锈蚀，按设计要求配料加工，现场按种类、规格堆放。钢筋的级别、规格，加工尺寸符合设计要求
17、。钢筋骨架在钢筋棚内加工后现场安装成型。钢筋安装，在主梁钢筋绑扎完毕后再进行底板钢筋绑扎，然后将内模组合拼装固定，在第一次混凝土施工完成后，将预制盖板安装后开始绑扎顶板钢筋。钢筋绑扎前，先在模板上划出中心线，然后从中心线向两边排列。在绑扎时要注意铁丝头往内弯，不得伸入保护层内，放置底部受力钢筋需设置规定厚度的垫块，同一截面钢筋接头不超过50%，相邻接头应错开30d并大于50cm。骨架主筋，骨架钢筋，骨架与斜筋焊接采用单面焊，焊缝长度10d，焊缝饱满。施工缝的设置根据图纸要求，本工程混凝土分两次施工，第一次施工至安装预制板的位置，待芯模模板拆除完毕，再安装预制板，然后再进行桥面顶板和翼缘板施工。
18、需对预留施工缝的位置进行凿毛、清洗处理后方可进行下道工序施工。箱梁砼施工砼采用商品混凝土，平均运距约 6km，由 3 辆搅拌运输车车运至现场后采用两台吊车辅助浇注，插入式振捣器振捣。梁体砼浇注顺序：底板、腹板。浇筑梁体混凝土时，由墩、台两端开始向跨中方向同时进行。 混凝土浇筑应注意以下事项：a、混凝土浇筑前，用人工及吹风机将模板内杂物清除干净，对支架、模板、钢筋进行全面检查，同时对吊车、拌合站、罐车、发电机和振捣棒等机械设备进行检查，确保万无一失。b、混凝土浇筑应对称纵向中心线，先中心，后两侧对称浇筑。混凝土分层厚度为 30cm，浇注过程中，随时检查混凝土的坍落度。c、混凝土振捣采用插入式振动
19、棒，移动间距不应超过振动棒作用半径的 1.5 倍，作用半径约为振动棒半径的 89 倍。d、振动棒振捣时与侧模保持 510cm 的距离，避免振捣棒接触模板。振捣上层混凝土时，振捣棒要插入下层混凝土 10cm 左右。对每一振动部位振捣至混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面平坦、泛浆为止，避免漏振或过振，每一处振完后应徐徐提出振动棒。e、在混凝土浇筑过程中安排专人跟踪检查支架和模板的情况，模板若出现漏浆现象，要用海绵条进行填塞。在浇筑混凝土前，在 L/2，L/4 截面位置的底模板下挂垂线，每截面分左边、左中、中线、右中、右边设五道垂线。垂线下系钢筋棍，在地面对应位置埋设钢筋棍，在两根钢筋棍交错位置划上标
20、记线，以此来观测混凝土浇筑过程中底板沉降情况，若发生异常情况，立即停止浇筑混凝土，查明原因后再继续施工。f、第一次浇筑混凝土，浇注至腹板顶部时，做好施工缝。混凝土高度略高出设计腹板顶部 1cm左右，将顶面的水泥浆和松散砼凿除掉，露出坚硬的混凝土粗糙面，用水冲洗干净。g、第二次浇筑箱梁顶板混凝土时，在 L/2,L/4墩顶等断面处，从内侧向外侧间距 5m 布设钢筋桩，将钢筋桩焊在顶层钢筋上，使顶端标高为顶板标高，以此办法来控制顶板砼浇筑标高及横坡度。混凝土经压实整平后,要进行人工抹面，抹面时要架设木板，不得踩砼面，以免影响平整度。待抹面后约半小时左右，采用抹光机再次进行抹面整平，最后再人工进行收浆
21、抹面。混凝土收浆抹面后进行人工拉毛，采用钢丝刷横桥向拉毛，深度控制在 12mm。要掌握好拉毛时间，早了带浆严重，影响平整度，晚了则拉毛深度不够，一般凭经验掌握，在砼表面用手指压时有轻微硬感时拉毛为宜。分两次进行抹面。第一次抹面对混凝土进行找平，在混凝土接近终凝、表面无泌水时，进行二次抹面收光。然后横桥向进行拉毛处理。h、混凝土养生采用土工布覆盖洒水养生，保证混凝土表面始终处于湿润状态，养生时间不少于7 天。用于控制拆模时间的混凝土强度试块放置在箱梁上进行同条件养生。养生期内，桥面严禁堆放材料。拆除模板和支架模板、支架的拆除时间根据模板部位和混凝土所达到的强度而定。箱梁底板、翼板及支架，必须在混凝土强度达到设计强度的 100%时，方能卸架拆模。支架的卸落应按程序进行。卸落量开始宜小，逐次增大，每次卸落均由跨中开始，纵向应对称、均衡，横向应同步平行，遵循先翼缘板后底板的原则。碗扣式支架自上而下依次卸落。卸架后的支架应堆放整齐，以方便以后的施工。结束语80m 变截面现浇箱梁的施工，防止梁体下沉和变形时整个施工的重点，也是难点，因此做好支架的搭设、预压和混凝土施工的过程控制就是关键。
