大尺寸T型蓋梁托架設(shè)計及關(guān)鍵施工技術(shù)

韋寶黎，鄭 健

(廣西路橋工程集團有限公司,廣西 南寧 530200)

0 引言

伴隨著我國經(jīng)濟水平的提高,為滿足人民日益增長的出行需求,在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)及施工裝備快速發(fā)展的背景下,T型梁橋憑借著經(jīng)濟適用、結(jié)構(gòu)簡單、受力明確及施工便捷等良好優(yōu)點在國內(nèi)高速公路項目建設(shè)中得到了大量應(yīng)用[1-2]。傳統(tǒng)的T型梁橋施工多采用梁片工廠預(yù)制,現(xiàn)澆T型蓋梁,架橋機現(xiàn)場架設(shè)的方式[3]。對于整個施工過程而言,T型蓋梁現(xiàn)澆施工質(zhì)量控制難度大,特別是大尺寸結(jié)構(gòu),有必要引起足夠的重視[4]。

為解決現(xiàn)有大尺寸T型蓋梁施工中存在的不足,本文依托某高速建設(shè)項目對T型蓋梁的托架設(shè)計、結(jié)構(gòu)驗算及現(xiàn)場施工關(guān)鍵技術(shù)進行了探討。

1 工程背景

某橋為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋,橋面結(jié)構(gòu)先簡支后連續(xù)。荷載等級為公路-Ⅰ級,橋面凈寬11.5 m。大橋跨徑組合為:左幅橋跨組合(5×30+3×40+3×40+3×40+4×40+4×30+4×30) m,全長920 m;右幅橋跨組合(5×30+5×30+5×30+4×40+4×40+4×40+2×30) m,全長1 003 m。大橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制T梁,最大梁長40 m,梁高2.5 m。下部結(jié)構(gòu)采用T型蓋梁+柱式墩的形式。

2.糧油食品人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新建設(shè)。江西工貿(mào)職院糧食工程技術(shù)專業(yè)為江西省首批人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)專業(yè)，為糧油食品人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。借鑒糧食工程技術(shù)專業(yè)的成功經(jīng)驗，利用協(xié)同創(chuàng)新中心實踐平臺，江西工貿(mào)職院與國家級南昌小藍經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)簽訂校地合作協(xié)議，根據(jù)就業(yè)崗位需求，校企雙方共同選拔學(xué)生、共同確立培養(yǎng)目標、共同制定培養(yǎng)方案、共同組織教學(xué)，實現(xiàn)食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)和糧油儲藏與檢測技術(shù)專業(yè)學(xué)生訂單式培養(yǎng)。

黨的十九大報告指出：“文化是一個國家、一個民族的靈魂。文化興國運興，文化強民族強?！雹凇饵h的十九大報告輔導(dǎo)讀本》，40頁，北京，人民出版社，2017。我國與世界強國陸軍之間的差距，表面上看是裝備技術(shù)，根本上講是軍事文化。大力培育與建設(shè)強大現(xiàn)代化新型陸軍相適應(yīng)的文化軟實力，是贏得軍事競爭主動的關(guān)鍵所在，是形成部隊強大戰(zhàn)斗力的重要因素，也是破解矛盾問題的根本途徑。

托架結(jié)構(gòu)采用容許應(yīng)力法進行驗算,其中荷載組合為1.0恒載+1.0活載,主要材料設(shè)計指標如表1所示。

模型結(jié)構(gòu)自重由程序根據(jù)設(shè)定的截面和尺寸自行計算,活載部分考慮為:鋼筋混凝土荷載26 kN/m3;施工人員機具荷載2.5 kN/m2;振搗混凝土荷載2.0 kN/m2;傾倒混凝土荷載2.0 kN/m2;組合鋼模板荷載0.75 kN/m2。

2 T型蓋梁托架設(shè)計

1．2 方法 采用分層隨機整群抽樣的方法。以內(nèi)蒙古、江蘇、安徽、山東、湖南、廣西、重慶、甘肅8?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）為抽樣框，將各省內(nèi)的所有縣（市、區(qū)）按自身經(jīng)濟水平分為3層，采用系統(tǒng)抽樣方法在每層中抽取一個縣；采用隨機法，在每個縣抽取一所城市和一所農(nóng)村小學(xué)；在每個年級隨機抽取2～3個班的學(xué)生作為研究對象。

現(xiàn)澆T型蓋梁托架采用鋼棒和斜腿相結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式,設(shè)計140 mm的鋼棒穿于墩身預(yù)留孔內(nèi),主梁采用雙拼Ⅰ50a的工字梁截面并直接架在鋼棒上,自墩身往外在主梁上按25 cm間距布置Ⅰ32a的分配梁作為蓋梁底模鋪設(shè)的平臺。為滿足蓋梁現(xiàn)澆的作業(yè)需求,主縱梁和分配梁兩側(cè)均預(yù)留1 m寬度的作業(yè)平臺。

為減小主縱梁懸臂端的變形,在蓋梁擋塊內(nèi)邊緣下方對應(yīng)的主縱梁處設(shè)置斜腿支撐點,并與主縱梁成45°夾角,斜腿另一端與墩身預(yù)埋鋼板焊接。斜腿采用雙拼Ⅰ25a工字梁截面,并采用C20a的槽鋼作為橫聯(lián)加強斜腿的穩(wěn)定性。托架結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 T型蓋梁托架結(jié)構(gòu)驗算

3.1 結(jié)構(gòu)整體建模

利用有限元程序Midas/civil建立托架仿真分析模型,其中鋼棒、主縱梁、主梁分配梁及斜腿均采用空間梁單元模擬,鋼棒材料采用Q345,其余均為Q235,模型容重按78.5 kN/m3取值。分配梁與主縱梁間采用彈性連接模擬;主縱梁與鋼棒間采用剛性連接;鋼棒與墩身接觸處固結(jié)處理。整個托架結(jié)構(gòu)共計離散節(jié)點數(shù)1 972個,單元數(shù)1 926,有限元模型如圖3所示。

薄殼蛋不同分量圖像如圖5所示。得到蛋黃輪廓外形后，提取蛋黃的主要特征參數(shù)，包括蛋黃面積與周長和蛋黃拐點數(shù)等特征。提取蛋黃拐點數(shù)目時，雞蛋輪廓較平滑，少棱角，所以拐點曲率與非拐點的曲率差別較小，因此使用基于角度的曲率值判斷會造成較大的誤差；而距離檢測法[5-7]是利用離散點的歐式距離的比值來反映圖像拐點的特征，較梯度檢測法[8-9]更具有抗噪能力，因此選用距離檢測法檢測蛋黃觀點數(shù)目。

3.2 主要材料設(shè)計指標

大橋最大T型蓋梁長19.58 m,寬4.2 m,高3.4 m,墩身為矩形空心墩,橫斷面如圖1所示。

表1 主要材料設(shè)計指標

3.3 Q235構(gòu)件計算分析

在恒載和活載荷載組合作用下,Q235構(gòu)件(主縱梁、分配梁、斜腿及橫聯(lián))最大組合應(yīng)力和剪切應(yīng)力如圖4所示。

依托在中國、亞洲、澳洲、歐洲、美洲成立的五大研發(fā)中心，聚力斐雪派克、GE Appliances、海爾、卡薩帝、統(tǒng)帥五大頂級廚電品牌，相信未來海爾會推出更多行業(yè)領(lǐng)先的廚電產(chǎn)品，滿足不同用戶的個性化、多樣化需求，創(chuàng)造出更加舒適、更加健康的廚房環(huán)境。

由圖4可得,Q235構(gòu)件最大組合應(yīng)力為138.0 MPa,發(fā)生在斜腿頂部位置;最大剪應(yīng)力為34.8 MPa,發(fā)生在主梁與斜腿連接處;可見Q235構(gòu)件最大組合應(yīng)力和剪應(yīng)力均滿足小于145 MPa和185 MPa的要求,Q235構(gòu)件應(yīng)力驗算滿足要求。

3.4 140 mm鋼棒計算分析

T型現(xiàn)澆蓋梁工藝流程如圖8所示。

由圖5可得,鋼棒最大組合應(yīng)力為106.3 MPa,最大剪應(yīng)力為28.9 MPa,應(yīng)力驗算均滿足最大組合應(yīng)力和剪應(yīng)力小于210 MPa和120 MPa的要求,由此可見鋼棒安全冗余度較高,后續(xù)施工可對其尺寸進一步優(yōu)化。

3.5 托架變形分析

為了防止施工過程托架產(chǎn)生失穩(wěn)破壞,需對其進行屈曲分析。利用Midas/civil有限元程序計算得到托架結(jié)構(gòu)在恒載和活載荷載組合作用下一階彈性穩(wěn)定系數(shù)為4.9,表現(xiàn)為分配梁局部失穩(wěn),失穩(wěn)模態(tài)如圖7所示,一階彈性穩(wěn)定系數(shù)滿足不小于4的要求,托架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性滿足要求。

3.6 托架屈曲分析

除了對托架結(jié)構(gòu)強度進行分析,其施工過程中剛度也需滿足要求。經(jīng)計算分析,在恒載和活載荷載組合作用下,托架結(jié)構(gòu)最大變形發(fā)生在分配梁位置,如圖6所示,最大變形量為9.1 mm,小于其最大允許相對撓度4 116/400=10.3 mm,托架結(jié)構(gòu)剛度滿足施工要求。

綜合上述驗算分析,該托架結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足要求,T型蓋梁按此托架方案施工安全可行。

4 T型蓋梁關(guān)鍵施工技術(shù)

在恒載和活載荷載組合作用下,Q345構(gòu)件(鋼棒)最大組合應(yīng)力和剪切應(yīng)力如圖5所示。

1)預(yù)埋件安裝。測量精確放樣出pvc管和預(yù)埋鋼板的安裝位置,pvc管兩端用透明膠封堵,并使用φ10或以上鋼筋進行加固處理。預(yù)埋鋼板焊接C22錨固鋼筋,焊腳高度不小于10 mm,要求預(yù)埋鋼板板面平整,預(yù)埋板低于混凝土面1 cm,便于后續(xù)墩身裝修。預(yù)埋件加工和安裝如圖9,圖10所示。

2)托架安裝。預(yù)埋PVC管節(jié)段混凝土養(yǎng)護7 d后,且混凝土強度達到70%以上,安裝鋼棒。鋼棒上安裝座子、墊鐵或沙箱,用以根據(jù)蓋梁橫坡和標高調(diào)節(jié)主梁安裝標高。分配梁按25 cm間距布置在主梁上,要求自墩身往外數(shù)第2根～第4根分配梁與主梁點焊固定。為增加托架穩(wěn)定性,分別在蓋梁擋塊對應(yīng)的主梁位置以及預(yù)埋鋼板處焊接斜腿,斜腿與主梁支撐點前后位置的2根分配梁亦要求點焊固定。托架安裝如圖11所示。

3)鋼筋制作與安裝。蓋梁倒角位置設(shè)計專用支撐架,安裝蓋梁底模并調(diào)整標高后,開始安裝蓋梁鋼筋骨架。鋼筋骨架片在鋼筋加工廠集中加工,采用在地面劃線定位的方式準確制作骨架片。蓋梁骨架片運至現(xiàn)場后,用吊車進行安裝,安裝時采用定位梳齒板控制骨架片間距以及混凝土墊塊控制保護層厚度,過程注意預(yù)埋安裝支座墊石鋼筋。鋼筋骨架片制作與安裝如圖12所示。

4)模板安裝。蓋梁側(cè)模采用組合鋼模板,面板厚度不小于6 mm,組合模板之間通過螺栓連接?，F(xiàn)場根據(jù)測量放樣的結(jié)構(gòu)邊線安裝側(cè)模和端模,并通過對拉桿固定。模板連接處采用雙面膠貼縫,并用泡沫膠將拉桿孔封堵密實,防止漏漿。

“雙身份”。現(xiàn)代學(xué)徒制中，學(xué)生具有雙重身份，既是職業(yè)學(xué)校的學(xué)生，又是企業(yè)的學(xué)徒，并且以學(xué)徒為主。學(xué)生首先要通過企業(yè)訂立 的方式獲得學(xué)徒崗位，具有學(xué)徒身份，進而獲得職業(yè)院校的學(xué)生身份，實現(xiàn)現(xiàn)代學(xué)徒制人才培養(yǎng)模式下的人才成長?！皩W(xué)徒”身份的根本是企業(yè)的學(xué)徒，這樣的界定有利于提高企業(yè)對其教育與培養(yǎng)的主動性和積極性。

5)混凝土澆筑。蓋梁混凝土采用天泵或汽車吊配合串筒澆筑,遵循先兩邊后中間分層澆筑的原則,每層厚度控制為30 cm,如圖13所示。澆筑結(jié)束后及時對蓋梁頂面混凝土進行二次收漿,并用土工布對蓋梁進行覆蓋灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于7 d,澆水的次數(shù)以保持混凝土表面處于溫潤狀態(tài)為宜。

(4) 在處理突發(fā)事件時的應(yīng)急疏散與引導(dǎo)，定向揚聲器的喇叭口必須達到并超過100 dB，以保證對背景噪聲進行壓制及其有效使用。

6)模板及托架拆除。模板及托架拆除程序遵循后支先拆,先支后拆原則。第一階段待混凝土強度達到2.5 MPa以上后拆除側(cè)模和端模;第二階段待混凝土達到100%設(shè)計強度后,松弛墊鐵螺母,將標高降低,汽車吊配合依次拆除蓋梁底模、分配梁和主梁等托架各材料。

5 結(jié)語

本文依托某高速建設(shè)項目的最大T型蓋梁托架進行了針對性設(shè)計以及結(jié)構(gòu)驗算,同時對此類蓋梁施工的關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹?，F(xiàn)場實踐結(jié)果表明:該托架結(jié)構(gòu)強度、剛度及穩(wěn)定性能滿足施工安全要求,較傳統(tǒng)搭設(shè)支架的方式,該結(jié)構(gòu)較好的節(jié)省了材料成本,同時提高了現(xiàn)場的施工效率,確保了蓋梁的施工質(zhì)量。該托架結(jié)構(gòu)形式,可供同類型橋梁借鑒和參考。