大体积V撑连续梁0号块分次浇筑施工

·施工技术·　大体积Ｖ撑连续梁０号块分次浇筑施工　三航南京分公司　于光远丁晓军　罗　冲　１工程概况　新建北京至沈阳铁路客运专线京冀段　ＤＫ３２＋２６４．３５　ＤＫ３２＋８０６．３５温榆河特大桥　１２４～１２８号墩，上跨机场北线高速公路及互　通匝道采用（１１０＋１７０＋１７０＋９０）ｍ预应力混　凝土Ｖ撑连续梁结构，连续梁全长５４０　ｍ，截　面采用单箱单室、变高度变截面直腹板形式，　箱梁顶宽１２．６　ｍ，箱梁底宽７．４　ｍ，与跨越互　通匝道净空距离不小于７．５　ｍ。　连续梁０号块顶长４３ｍ、宽１２．６ｍ，斜腿　水平倾角为５５。。Ｖ撑斜腿及底座竖向总高　ｌ０．５ｍ，横桥向宽７．４ｍ，底座长２０ｍ。Ｖ撑底　座高３．０　ｍ。斜腿厚度最薄处为３．９２７　ｍ，与主　梁相交的内外侧均采用圆弧过渡。梁体和Ｖ　撑为Ｃ５５混凝土，封端采用Ｃ５５补偿收缩混　凝土，挡砟墙及人行道栏杆底座采用Ｃ４０混　凝土，防水层的保护层采用Ｃ４０纤维混凝土。　单个Ｖ型支撑结构混凝土方量约为１　３９１　ｍ３，　单个０号块１８８０ｍ３，共计３２７１ｍ０。　２浇筑方案　２．１方案背景　原设计采用Ｖ撑及０号混凝土一次浇　筑成型的方法，但Ｖ撑及０号块一次浇筑体　量大，浇筑周期长，结构受力复杂，大模板支　墩容易变形产生裂缝。为解决Ｖ撑斜腿混凝　土终凝后的强度无法满足横向应力而产生裂　缝等问题，保证结构的安全与质量，对Ｖ撑　及０号块混凝土进行分次浇筑。　２．２分次部位选择　（１）第一次浇筑　Ｖ撑底座混凝土共７８４　ｍ３。２台泵车同　时浇筑，泵车浇筑速度为３０　ｍ３／ｈ，底座约需　要１３ｈ浇筑完成。当沿Ｖ撑斜腿往上浇筑混　凝土时，Ｖ撑斜腿根部的混凝土应已终凝。终　凝的混凝土与模板支架体系一起承受之后混　凝土浇筑时所产生的荷载，随着斜腿及以上　部分混凝土重量Ｇ的增加（图１），斜腿根部　所承受的荷载也不断增加。由此可知，斜腿根　部是混凝土浇筑过程中所承受荷载最大的部　位。为使斜腿根部混凝土强度能够承受混凝　土浇筑过程中产生应力的影响，第一次混凝　土考虑浇筑至底座以上３０　ｃｍ处。　图１斜腿受力示意图　由于Ｖ撑斜腿与水平面存在５５。夹角，　第一次浇筑完成后的预留接触面角度考虑２　种方案：　①采用水平接触面　此方案施工比较方便，混凝土浇筑完成　后利用混凝土的流动性直接抹面整平即可。　但在第二次斜腿浇筑过程中，荷载会对靠近　斜腿外模的部位产生剪力，而接触面与外模　倒角处混凝土厚度很薄。在剪力的作用下易　被破坏，如图２（ａ）所示。　②采用垂直于外模接触面　此方案相比方案①施工稍有不便，在混　凝土浇筑前需在浇筑面位置设置垂直于外模　一，一　的堵头板。但在第二次斜腿浇筑的过程中，接　触面把荷载分解成垂直于外模和平行于外模　的两部分作用力，消除了荷载对接触面与外　模倒角处较薄混凝土的剪力。保证结构的质　量，如图２（ｂ）所示。　（ａ）水平接触面　（ｂ）垂直于外模接触面　图２接触面形式及受力示意图　综合方案①、②，方案②更有利于保证结　构的质量，故第一次混凝土浇筑选择垂直于　外模的截面形式。　（２）第二次浇筑　第一次混凝土浇筑完成后，Ｖ撑斜腿及０　号块底板共计约１　２００ｍ。混凝土。待０号块　底板浇筑完成后继续往上浇筑０号块横隔板　及侧墙，此时Ｖ撑斜腿部分的混凝土已终凝，　开始承受侧墙及中隔板的混凝土施工荷载，　因为Ｖ撑斜腿轴向与水平面成５５。，这部分　荷载会对斜腿的混凝土产生横向应力。Ｖ撑　底板以上部分混凝土方量约ｌ　５００　ｍ３，随着　混凝土的浇筑。斜腿部分所承受的应力会不　断增大，终凝的混凝土强度无法抵消荷载所　产生的横向应力。同时，一次性浇筑２　７００　ｍ。　的混凝土对模板及支架体系会产生较大的竖　向及水平应力，易导致模板及支架的变形从　而产生裂缝．不利于结构体系的安全及混凝　土的质量控制。故第二次混凝土考虑浇筑至　一８—　０号底板倒角上１　ｍ处，如图３所示。　图３第二次浇筑斜腿受力示意图　为减少第三次浇筑的混凝土对第二次浇　筑的混凝土产生的拉、压力，保证两次浇筑混　凝土有效结合并防止产生应力裂缝．在第三　次浇筑前，当第二次混凝土强度到达９５％以　上、弹性模量ｌ０Ｏ％后且混凝土期龄大于５　ｄ，　张拉４束Ｋ预应力筋，张拉力为５０％，见图４。　图４　Ｋ预应力筋位置　（３）第三次浇筑　第三次浇筑剩余部分，即０号块腹板、横　隔板及顶板混凝土。　３可行性分析　３．１工况分析　在混凝土浇筑之前，根据施工顺序．采用　ＡＮＳＹＳ建立空间有限元计算模型进行分析。　有限元模型共分为５个施工阶段进行计算：　（１）工况一　第一次混凝土浇筑完成后。此时强度已　形成。　港工技术与管理２０１８年第１期　（２）工况二　（４）工况四　第二次混凝土浇筑完成后，且强度未形　按张拉设计值的５０％张拉４Ｋ预应力筋，　即张拉力为１　３０２×５∞６＝６５ｌ　ＭＰａ；　（５）工况五　成。按２种荷载值进行计算：①按最保守考　虑，二次浇筑混凝土的重量完全由先行施工　的Ｖ形支撑承受；②按实际投影荷载考虑，　即二次浇筑混凝土的重量由支架和先行施工　的Ｖ形支撑共同承受。　（３）工况三　第三次混凝土浇筑后（强度未形成），且　第三次浇筑在空间有限元计算模型里面均以　面荷载的形式反映（考虑该浇筑部分自重和　施工荷载）。　第二次混凝土浇筑完成后，此时强度已　形成。　表ｌ　位置　外侧　工况一　１．　一３．２计算结果　计算结果详见表１、表２。　各工况下各部位最大应力汇总表　Ｖ撑根部最大应力　内侧　０．０２４　（单位：ＭＰａ）　整体最大应力　拉应力　０．２４０　Ｖ撑顶端最大应力　外侧　内侧　０号块底板最大应力　顶部　底部　压应力　－０．０２４　－０．２４０　一Ｉ计算①　－０．６３３　０．６２３　『计算②　一０．２５６　－０．３４８　—０．６３３　０．６２３　－０．２５６　０．０００　０．１４９　０．７６９　０．１１９　０．７６９　０．１７２　０．１ｌ９　０．１７２　—０．３４８　工况三　工况四　工况五　－０．２４２　－１．７００　－０．１２５　—０．０２０　－０．０９２　－０．２２０　—０．２４２　—０．４５８　０．１８６　０．５２９　—０．１９３　一Ｏ．１８４　０．６１４　０．８７０　－４．２７０　－４．５６０　注：受压为“一”，受拉为“＋”。　表２　各工况下Ｖ撑顶端最大位移　工况　工况一　工况二　的要求。Ｖ撑及０号块分三次浇筑部位及角度　的选择是可行的。　４存在问题及解决措施　Ｖ撑顶端水平位移／ｍｍ　第一次浇筑　０．００９　０．１９０　０．３５０　第二次浇筑　４．１　Ｖ撑斜腿根部拉应力较大　工况三　工况四　工况五　０．１３０　０．０１２　０．０１７　根据工况计算结果（表１）显示，第二次　浇筑混凝土在强度未形成时。Ｖ撑根部内侧　倒角处存在０．６２３　ＭＰａ拉应力，处于最不利　状态（图５）。为抵消该处拉应力的影响，在Ｖ　撑根部内侧倒角处增加倒角配筋．配筋采用　注：第一次浇筑Ｖ撑顶端水平位移为一次浇筑和二次浇筑　结合面位置处位移；第二次浇筑Ｖ撑顶端水平位移为　Ｖ撑顶层临时拉杆位置处位移。　长２ｍ的至２０ｉｔｌｉｎ螺纹钢，伸人底板及斜腿　根据表１、表２可知，第二次浇筑时，如荷　载全部由Ｖ撑承受时，Ｖ撑根部内侧最大拉应　力为０．６２３ＭＰａ．如由支架和Ｖ撑共同承受　内各１　ｍ，间距２０ｃｍ，共７４根，水平均匀布　置：在接缝处４个面增加同样规格钢筋外露　１ｍ，间距２０ｃｍ。共１９０根均匀布置。钢筋配　置如图６所示。　４．２支架向外变形　由于现浇混凝土方量大，混凝土浇筑时，　时，Ｖ撑根部内侧最大拉应力为０．１７２　ＭＰａ。　对Ｋ预应力束施加设计值５Ｏ％的预应力时。Ｖ　撑根部无拉应力。因此。对Ｋ预应力束施加设　计值５０％的预应力可以满足设计和相关规范　支架会产生较大的内力及向外侧的变形（图　一９一　７）．　支架的外倾变形会引起Ｖ形支撑浇筑　成形的效果，使得Ｖ肜支撑浇筑后有下爬的　倾向．但Ｖ形艾撑埘水平力及变形是非常敏　感的．　此施Ｉ　０号块和Ｖ撑混凝土时，须　斜腿和箱梁【大ｌ设置临时水平批杆，因为Ｖ　肜支撑刚度较大，如使用被动拉杆，则拉杆需　㈨　１｝Ｉ＝｛５瞄Ｉ一３聃０４　（Ｉ　ｌ４　５３０　７５”１０　５１【ｌ　０　：¨＝｛　‘｝４８３¨６８　较大截面，不易实现　所以水平拉杆采用主　动十　朴．号虑到施ｒ＿ｒ　艺的便捷性，拉杆采用　精轧螺纹钢筋。扎卞１：安装完毕、进行第二次ｆ昆　甲俄：Ｐａ　ｌ纠５斜腿　最小利状态　川冬Ｉ　Ｎ１—２　议筋＠　（ｂ）接触蚵配筋布　６配筋　●●■■聃嘲　∞＊　……　ｔ。　≈　＋　姑　■■■＿　４　１ＩＥ“｛　【】＆¨Ｅ　０１　¨１１７４Ｅ　０４　０４８６Ｅ—　ｌ　Ｉ１ｌ１５Ｅ　０３　０　ｌ　１ｌｉＥ．０．３　０【１ｌｌｌＥ一０１　０　ｌ６６Ｅ一０４　０　８ｌ（ｉ　０－ｌ　Ｉ　：ｍ　７斜腿坡ｌ火化移图　陶８　次混搬十浇筑永患　凝１　浇筑前，对托仆进行预紧，使Ｖ肜支撑　外侧受｝　，内侧受　后　浇筑混凝土时Ｊ　预紧后使支架，庀产生　的部分变彤。　向内的水平位移，产，　的水平位移川米抵消　（２）受力分析　根据混凝：ｔ浇筑Ｔ况，主要考虑以混凝　土浇筑过程中混凝土白重和模板受力情况作　为分析对象。主要受力罔如罔９所示。　（３）水平｝　杆汁算　南受力分析町知，第二次｛昆凝土浇筑过程　（１）汁箅模型　以第二次混凝上浇筑作为计弹１　况，不　弩虑模板自身封『引成一体后整体受力状态及　支架抵消部分水平　的影响．．网８中阴影部分　为第二　次混凝土浇筑计算主体部分，该部分混　凝士疗垃为５３５Ｉｎ：　．共汁嚣约１３３７５ｋＮ　、　Ｉ｝１，ｖ撑单侧水平｛　杆总托应力为６２８５ｋＮ。水　平托朴采，｝丰Ｊ　ＰＳＢ　８３０　ＭＰａ的ＪＬ３２精轧螺纹　钢，其　根容许扎应　为６６７ｋＮ；则需水平托　杆的根数为ｎ＝６　２８５／６６７　１０根　、　港工技术与管理２０１８年第ｌ期　１（１一　（ａ）混凝土自重受力分析图　（ｂ）以拉杆受力点为计算单元　图９受力分析图　为确保安全，根据计算结果，Ｖ撑顺桥向　在０号块底板下９０ｃｍ和４７０ｃｍ处各设置一　层水平拉杆，每层水平拉杆根数为６根，共计　ｌ２根，则每根水平拉杆拉力为６２８５ｋＮ／１２＝　５２３ｌ（Ｎ＜【０１＝６６７ｌ（Ｎ，故满足要求。拉杆布置　如图１０所示。　单位：ｍｍ　图１０水平拉杆布置图　（４）内支撑Ｉ５６ａ工字钢验算　为确保Ｖ撑内部模板体系的安全与稳定．　，４ＡＭ＝ｌ　８２０　ｋＮ＞Ｎ＝１　０４８　ｋＮ．故满足要求。　（５）伸长量计算　为确保Ｖ撑的结构整体稳定性和有效　控制裂缝的产生．根据对水平拉杆的受力计　算结果，在混凝土浇筑之前须对设置的水平　拉杆施加部分预应力。以抵消混凝土浇筑过　程中产生的水平力，同时确保Ｖ撑斜腿与底　板交接薄弱处的裂缝控制。施加部分预应力　防止精轧螺纹钢张拉时模板变形。在第一层拉　杆位置处顺桥向设置３道型钢支撑，每道支撑　均采用双拼结构，每道支撑长　１９　ｍ，型钢采　用Ｉ５６ａ工字钢，回转半径ｊ＝２２　ｃｍ、截面面积　Ａ＝１３５　ａｍ２，容许应力ＩＤ１＝２１５　ＭＰａ。内支撑布　置如图１ｌ所示。　Ｖ撑型钢支撑所受压应力大小与水平拉　应力相等，故每根工字钢所受的压应力为Ⅳ＿　按水平拉力的４０％进行预张拉，即每根施加　预应力值Ｐ＝Ｏ．４ｘ５２３＝２０９．２　ｋＮ．ＪＬ３２精轧螺　纹钢截面积Ａ＝８０４．２　ｍｍ。．弹性模量Ｅ＝２×　１０　ＭＰａ＝２００　ｋＮ／ｍｍ。。　６２８５　ｋＮ／６：１０４８ｋＮ。长细比入：孚：　ｏ＿：　８６．４。查表得工字钢轴心受压稳定系数　＝　０．６２７，则每根工字钢最大容许压应力值【　＝　水平拉杆共计分设２层．每层６根。第一　一１ｌ一　内模模板　５６ａ双拼工字钢　固　锚固横断面　大样Ｂ　大样Ｃ　单位：Ｉｎｉｎ　图ｌｌ内支撑布置图　层拉杆每根长４４　ｍ，第二层每根长４０　ｍ。经　计算，第一层水平拉杆单端张拉伸长量工．１＝　２８．５　ｍｍ；第二层水平拉杆单端张拉伸长量　＝表３　１２５号墩混凝土浇筑支架沉降量　（单位：ｍ）　点号　第二次变化量　第三次变化量　Ａ　一０．００８　外移　一０．００２　外移　小里程１　Ｂ　Ｏ　０．００３　２６　ｉｎｉｉｌ。预张拉过程中以张拉预应力为　主、伸长量校核的双控原则进行。精轧钢先张　拉下层后张拉上层，张拉由外至内对称张拉。　（６）控制效果　在Ｖ撑大、小里程各布置３个观测点．　分别对第二次、第三次混凝土浇筑过程中支　Ｚ　－０．ＯＯ４　沉降　－０。０Ｏ２　沉降　Ａ　－０．００６　外移　－０．００３　外移　小里程２　Ｂ　０．００２　０．００２　Ｚ　－０．００３　沉降　－０．００１　沉降　Ａ　－０．００６　外移　－０．００２　外移　小里程３　Ｂ　０　０．００２　架的变形进行观测，观测结果见表３。　由表３可见，在两次浇筑过程中，Ｖ撑支　架体系最大变形量为向外偏移９　ｉｎｌｎ。外观　线性控制较好。　５实施效果　Ｚ　一０．００５　沉降　一０．０ｏ２　Ａ　－０．０Ｏ８　外移　－０．００２　外移　小里程４　Ｂ　－０．００１　０．００１　Ｚ　一０．０Ｏ４　沉降　一０．００２　沉降　Ａ　－０．００９　外移　小里程５　Ｂ　０　０　０．００１　外移　温榆河特大桥（１ｌ０＋ｌ７０＋１７０＋９０）ｍ的Ｖ　撑连续梁３个０号块目前均已施工完成。由　一Ｚ　－０．００５　沉降　０　沉降　Ａ　－０．００７　外移　－０．００１　外移　小里程６　Ｂ　０．００３　Ｏ　次浇筑改为分三次浇筑工艺后有效地缓解　了大体积混凝土水化热、意外涨模、管线预埋　件多、混凝土不易振捣密实等施工难题。降低　了支架及模板的要求．控制了因浇筑时间过　Ｚ　－０．００３　沉降　沉降　长而产生的裂纹。对易产生拉应力部位增加　向对拉螺纹钢筋的增加给Ｖ撑０号块的外　构造筋提高了Ｖ撑斜腿根部的抗拉能力；纵　一观效果及支架体系的安全提供了有力保障。　港工技术与管理２０１８年第１期　１２一