一种钢箱梁与混凝土箱梁结合处倒序施工方法

一种钢箱梁与混凝土箱梁结合处倒序施工方法

赵磊严沧海

中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司

摘要：墨水湖立交位于武汉市二环线，其中DL4联砼箱梁与ZL7联钢箱梁在ZH521-Y墩柱处采用牛腿衔接，钢箱梁上设牛腿，砼箱梁通过橡胶支座放于钢箱梁牛腿上，正常的施工流程是先安装钢箱梁再施工砼箱梁，但由于工期原因，采用了先施工砼箱梁，再施工钢箱梁的倒序施工，此经验可为类似施工情况提供借鉴。

关键词：钢箱梁混凝土箱梁牛腿支座倒序

引言

目前城市桥梁中大多采用混凝土箱梁，但对于跨径较大的位置、十字路口位置、上跨即有桥梁区域以及地面起伏不平处，桥梁上部结构则常采用钢箱梁，目的是为了不影响交通、施工方便、保证受力性能良好，由于钢箱梁与混凝土箱梁高度有时候差异较大，故会遇到混凝土箱梁架设于钢箱梁的牛腿上的情况，一般的施工方法是先施工钢箱梁，然后再施工混凝土箱梁，而对于特殊情况下，需要先施工混凝土箱梁，再施工钢箱梁，这种特殊情况下的施工经验相当宝贵。

1工程概述

墨水湖立交项目起于墨水湖北路与五麟路交汇处（墩号ZH501），终于墨水湖北路与动物园路交汇处（墩号ZH538），全长1175.6m，包含A、B、C、D四条匝道。其中在ZH521-Y墩柱处DL4联砼箱梁与ZL7联钢箱梁采用牛腿进行衔接，施工顺序为先ZL7联钢箱梁安装，后浇筑DL4联砼箱梁。针对工期紧的特点，项目将施工顺序调整为DL4联砼箱梁需提前进行浇筑，而后进行ZL7联钢箱梁安装的施工方法。

2邻近两联箱梁的结构型式

ZL7联为变截面钢箱梁，梁宽30.6m~36.937m，梁高2.7m，ZH521墩顶钢箱梁截面如图1所示。

图1ZH521墩顶钢箱梁断面图

DL4联为钢筋3×20m混凝土等截面箱梁，梁宽10m，梁高1.5m，截面如图2所示。

图2DL4联混凝土箱梁断面图

3工艺流程

砼箱梁施工→球型支座安放→钢箱梁吊装→橡胶支座安装→千斤顶高程调整→球型支座灌浆→砼箱梁支架拆除及千斤顶回油。

3.1砼箱梁施工

采用满堂支架法施工，立杆纵向间距0.6m，横向间距0.6m，横杆步距1.2m。其中端横梁范围内要求设置不少于5根立杆（2.4m范围）。中横梁范围内要求设置不少于7根立杆（3.6m范围）。支架一般先安装底部立杆及部分横杆，之后逐层往上安装，所有横杆要求同步安装。安装完毕后通过加设斜撑杆增加支架的整体稳定性，斜撑与支架通过扣件连接。支架衔接处搭设图如图3所示：

支架预压以箱梁恒载1.2倍为基准分60%、80%、100%三级进行加载。支架预压完成后，计算预拱度，并采用木屑水平支垫横梁方式设置，同时辅以水准仪精确测量。

模板从道路中线向两边对称铺设。底板纵坡按设计图纸规定设置，梁底水平段模板两侧要与外侧斜腹板模板拼接严密，并确保斜腹板和底板拼接后线形顺畅。

钢筋由加工场通过平板拖车、汽车吊运至箱梁上作业面。绑扎顺序为：底腹板→顶板钢筋。砼浇筑采用汽车泵均衡布料，由低端向高端阶梯式推进,按照“底板→腹板→顶板→翼板”的顺序依次对称分层浇注，分层厚度30cm。

图3支架衔接处搭设图

完成浇筑后预留与钢箱梁衔接一跨支架不拆除（D13至D12），待完成衔接施工后拆除。拆除顺序从D12至D13逐步拆除。钢梁在结合处安装时，须对ZH521横梁拆除1m范围支架，支架局部荷载必然加大，因而对支架进行局部加强。布置图如图4所示：

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图4支架加密

3.2球型支座安放

ZH521-Y墩顶采用QZ-10000SX球型支座，首先在墩顶支座垫石上根据支座的地脚螺栓尺寸和相对距离将四个孔位钻到位，然后将支座放入其中，并调整好相对位置，标高比设计低2cm左右。

3.3钢箱梁吊装

主线桥ZL7联纵向吊装顺序为：先吊装中间的ZL7-7+ZL7-8+ZL7-9拼接的整体钢箱梁→ZL7-6→ZL7-5→ZL7-1→ZL7-2→ZL7-3→ZL7-4(合拢段)→ZL7-15→ZL7-14→ZL7-13→→ZL7-11Z→L7-12(合拢段)→ZL7-10(合拢段)。

横向吊装顺序：由中心向两端吊装。

图5ZL7联钢箱梁分段图

衔接处钢箱梁先下放到大致位置，然后将牛腿慢慢插入砼箱梁下方，再精确定位，下方用两个500T千斤顶临时支撑，使钢箱梁牛腿处标高略低于设计高程，增加砼箱梁与钢箱梁牛腿之间间隙。

图6钢箱梁高程调整

3.4橡胶支座安装

在钢箱梁上提前将橡胶支座位置定位，在砼箱梁上也进行定位复核，将橡胶支座塞入砼箱梁与钢箱梁牛腿之间缝隙处，并安放到位。

图7橡胶支座安装

3.5千斤顶高程调整

用千斤顶将钢箱梁高程调整到设计标高，并辅以钢板进行微调。

3.6球型支座灌浆

球型支座提升至与钢箱梁底部贴平，支座底与支座垫石之间则有2cm左右灌浆缝，通过灌浆料则缝隙填满。

图8支座灌浆

3.7砼箱梁支架拆除及千斤顶回油

支架拆除在灌浆料强度达标后即可拆除，同时千斤顶回油。

4加强处支架计算

4.1单立杆轴向力计算

加强区域竖杆（H=14m，Lx=300mm，Ly=300mm，h=1200mm）：

支架结构自重：

按最不利原则，支架部分拆除后，箱梁荷载全部由加强处立杆承担：

模板系作用荷载：

施工人员及设备荷载：

浇注和振捣荷载：

风荷载：

以上荷载中，与不同时参与组合，风荷按6级风计算。

不组合风荷载时单肢立杆轴向力：

组合风荷载时单肢立杆轴向力：

单肢立杆轴向力应符合：

式中，轴心受压杆件稳定系数，按长细比查规范附录E采用；其中，计算长度为，，；查表可知该系数取为0.488。

横截面积，考虑材料折减，壁厚按3.0mm，实际面积424mm²。

拉、压、弯强度设计值，Q235A钢材取205。

根据上述分析可知：

强度满足设计及规范要求。

4.2立杆稳定性计算

风荷载作用产生的立杆段弯矩计算如下：

前文计算可知，立杆的最大轴向力设计值为，立杆稳定性应满足：

即：

满足设计及规范要求。

4.3扣件抗滑计算

钢管扣件作斜杆时须验算扣件抗滑承载力，应满足：，

式中，自上而下叠加在斜杆最下端处最大内力；

顶端风荷载产生的斜杆内力；

支撑架步数；

扣件抗滑承载力，取8。

图9扣件抗滑计算示意图

斜杆长度范围内最大可能覆盖10个步距高度，风荷按9级风考虑，防风面积按有防风网情形计算，则节点集中荷载在斜杆中产生的内力：

扣件抗滑满足设计及规范要求。

4.4支架基础计算

图10满堂支架基础处理示意图

现浇箱梁下方立杆传递最大荷载为：。按图10所示的地基处理方式计算基础承载力：立杆下垫方木宽度，应力在找平层及碎石层内传递角度按45°考虑，则传递深度与扩散范围，由于：，碎石层底面地基承载力特征值应满足：，综合上述计算分析，取填土整平碾压后承载力特征值不小于100。

5施工注意事项

本次施工测量需全程监控。首先根据砼浇筑完成后测得的高程数据，控制千斤顶行进速率、高度；其次监控支架拆除期间梁顶挠度变化。待灌浆料强度达到90%后，千斤顶进行回油退顶；同时对梁顶高程进行监控。监控12小时一个周期，连续监控3天。

6结语

通过墨水湖立交项目ZL7联与DL4联的倒序施工，总结出了一套倒序施工工艺，并解决了支座安装、高程控制以及支架受力等问题。

参考文献

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