韦宝黎，郑 健
(广西路桥工程集团有限公司,广西 南宁 530200)
0 引言
伴随着我国经济水平的提高,为满足人民日益增长的出行需求,在基础设施建设技术及施工装备快速发展的背景下,T型梁桥凭借着经济适用、结构简单、受力明确及施工便捷等良好优点在国内高速公路项目建设中得到了大量应用[1-2]。传统的T型梁桥施工多采用梁片工厂预制,现浇T型盖梁,架桥机现场架设的方式[3]。对于整个施工过程而言,T型盖梁现浇施工质量控制难度大,特别是大尺寸结构,有必要引起足够的重视[4]。
为解决现有大尺寸T型盖梁施工中存在的不足,本文依托某高速建设项目对T型盖梁的托架设计、结构验算及现场施工关键技术进行了探讨。
1 工程背景
某桥为装配式预应力混凝土T梁桥,桥面结构先简支后连续。荷载等级为公路-Ⅰ级,桥面净宽11.5 m。大桥跨径组合为:左幅桥跨组合(5×30+3×40+3×40+3×40+4×40+4×30+4×30) m,全长920 m;右幅桥跨组合(5×30+5×30+5×30+4×40+4×40+4×40+2×30) m,全长1 003 m。大桥上部结构采用预制T梁,最大梁长40 m,梁高2.5 m。下部结构采用T型盖梁+柱式墩的形式。
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托架结构采用容许应力法进行验算,其中荷载组合为1.0恒载+1.0活载,主要材料设计指标如表1所示。
模型结构自重由程序根据设定的截面和尺寸自行计算,活载部分考虑为:钢筋混凝土荷载26 kN/m3;施工人员机具荷载2.5 kN/m2;振捣混凝土荷载2.0 kN/m2;倾倒混凝土荷载2.0 kN/m2;组合钢模板荷载0.75 kN/m2。
2 T型盖梁托架设计
1．2 方法 采用分层随机整群抽样的方法。以内蒙古、江苏、安徽、山东、湖南、广西、重庆、甘肃8省（自治区、直辖市）为抽样框，将各省内的所有县（市、区）按自身经济水平分为3层，采用系统抽样方法在每层中抽取一个县；采用随机法，在每个县抽取一所城市和一所农村小学；在每个年级随机抽取2～3个班的学生作为研究对象。
现浇T型盖梁托架采用钢棒和斜腿相结合的结构型式,设计140 mm的钢棒穿于墩身预留孔内,主梁采用双拼Ⅰ50a的工字梁截面并直接架在钢棒上,自墩身往外在主梁上按25 cm间距布置Ⅰ32a的分配梁作为盖梁底模铺设的平台。为满足盖梁现浇的作业需求,主纵梁和分配梁两侧均预留1 m宽度的作业平台。
为减小主纵梁悬臂端的变形,在盖梁挡块内边缘下方对应的主纵梁处设置斜腿支撑点,并与主纵梁成45°夹角,斜腿另一端与墩身预埋钢板焊接。斜腿采用双拼Ⅰ25a工字梁截面,并采用C20a的槽钢作为横联加强斜腿的稳定性。托架结构如图2所示。
3 T型盖梁托架结构验算
3.1 结构整体建模
利用有限元程序Midas/civil建立托架仿真分析模型,其中钢棒、主纵梁、主梁分配梁及斜腿均采用空间梁单元模拟,钢棒材料采用Q345,其余均为Q235,模型容重按78.5 kN/m3取值。分配梁与主纵梁间采用弹性连接模拟;主纵梁与钢棒间采用刚性连接;钢棒与墩身接触处固结处理。整个托架结构共计离散节点数1 972个,单元数1 926,有限元模型如图3所示。
薄壳蛋不同分量图像如图5所示。得到蛋黄轮廓外形后，提取蛋黄的主要特征参数，包括蛋黄面积与周长和蛋黄拐点数等特征。提取蛋黄拐点数目时，鸡蛋轮廓较平滑，少棱角，所以拐点曲率与非拐点的曲率差别较小，因此使用基于角度的曲率值判断会造成较大的误差；而距离检测法[5-7]是利用离散点的欧式距离的比值来反映图像拐点的特征，较梯度检测法[8-9]更具有抗噪能力，因此选用距离检测法检测蛋黄观点数目。
3.2 主要材料设计指标
大桥最大T型盖梁长19.58 m,宽4.2 m,高3.4 m,墩身为矩形空心墩,横断面如图1所示。
表1 主要材料设计指标
3.3 Q235构件计算分析
在恒载和活载荷载组合作用下,Q235构件(主纵梁、分配梁、斜腿及横联)最大组合应力和剪切应力如图4所示。
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由图4可得,Q235构件最大组合应力为138.0 MPa,发生在斜腿顶部位置;最大剪应力为34.8 MPa,发生在主梁与斜腿连接处;可见Q235构件最大组合应力和剪应力均满足小于145 MPa和185 MPa的要求,Q235构件应力验算满足要求。
3.4 140 mm钢棒计算分析
T型现浇盖梁工艺流程如图8所示。
由图5可得,钢棒最大组合应力为106.3 MPa,最大剪应力为28.9 MPa,应力验算均满足最大组合应力和剪应力小于210 MPa和120 MPa的要求,由此可见钢棒安全冗余度较高,后续施工可对其尺寸进一步优化。
3.5 托架变形分析
为了防止施工过程托架产生失稳破坏,需对其进行屈曲分析。利用Midas/civil有限元程序计算得到托架结构在恒载和活载荷载组合作用下一阶弹性稳定系数为4.9,表现为分配梁局部失稳,失稳模态如图7所示,一阶弹性稳定系数满足不小于4的要求,托架结构整体稳定性满足要求。
3.6 托架屈曲分析
除了对托架结构强度进行分析,其施工过程中刚度也需满足要求。经计算分析,在恒载和活载荷载组合作用下,托架结构最大变形发生在分配梁位置,如图6所示,最大变形量为9.1 mm,小于其最大允许相对挠度4 116/400=10.3 mm,托架结构刚度满足施工要求。
综合上述验算分析,该托架结构强度、刚度、稳定性均满足要求,T型盖梁按此托架方案施工安全可行。
4 T型盖梁关键施工技术
在恒载和活载荷载组合作用下,Q345构件(钢棒)最大组合应力和剪切应力如图5所示。
1)预埋件安装。测量精确放样出pvc管和预埋钢板的安装位置,pvc管两端用透明胶封堵,并使用φ10或以上钢筋进行加固处理。预埋钢板焊接C22锚固钢筋,焊脚高度不小于10 mm,要求预埋钢板板面平整,预埋板低于混凝土面1 cm,便于后续墩身装修。预埋件加工和安装如图9,图10所示。
2)托架安装。预埋PVC管节段混凝土养护7 d后,且混凝土强度达到70%以上,安装钢棒。钢棒上安装座子、垫铁或沙箱,用以根据盖梁横坡和标高调节主梁安装标高。分配梁按25 cm间距布置在主梁上,要求自墩身往外数第2根～第4根分配梁与主梁点焊固定。为增加托架稳定性,分别在盖梁挡块对应的主梁位置以及预埋钢板处焊接斜腿,斜腿与主梁支撑点前后位置的2根分配梁亦要求点焊固定。托架安装如图11所示。
3)钢筋制作与安装。盖梁倒角位置设计专用支撑架,安装盖梁底模并调整标高后,开始安装盖梁钢筋骨架。钢筋骨架片在钢筋加工厂集中加工,采用在地面划线定位的方式准确制作骨架片。盖梁骨架片运至现场后,用吊车进行安装,安装时采用定位梳齿板控制骨架片间距以及混凝土垫块控制保护层厚度,过程注意预埋安装支座垫石钢筋。钢筋骨架片制作与安装如图12所示。
4)模板安装。盖梁侧模采用组合钢模板,面板厚度不小于6 mm,组合模板之间通过螺栓连接。现场根据测量放样的结构边线安装侧模和端模,并通过对拉杆固定。模板连接处采用双面胶贴缝,并用泡沫胶将拉杆孔封堵密实,防止漏浆。
“双身份”。现代学徒制中，学生具有双重身份，既是职业学校的学生，又是企业的学徒，并且以学徒为主。学生首先要通过企业订立 的方式获得学徒岗位，具有学徒身份，进而获得职业院校的学生身份，实现现代学徒制人才培养模式下的人才成长。“学徒”身份的根本是企业的学徒，这样的界定有利于提高企业对其教育与培养的主动性和积极性。
5)混凝土浇筑。盖梁混凝土采用天泵或汽车吊配合串筒浇筑,遵循先两边后中间分层浇筑的原则,每层厚度控制为30 cm,如图13所示。浇筑结束后及时对盖梁顶面混凝土进行二次收浆,并用土工布对盖梁进行覆盖洒水养护,养护时间不少于7 d,浇水的次数以保持混凝土表面处于温润状态为宜。
(4) 在处理突发事件时的应急疏散与引导，定向扬声器的喇叭口必须达到并超过100 dB，以保证对背景噪声进行压制及其有效使用。
6)模板及托架拆除。模板及托架拆除程序遵循后支先拆,先支后拆原则。第一阶段待混凝土强度达到2.5 MPa以上后拆除侧模和端模;第二阶段待混凝土达到100%设计强度后,松弛垫铁螺母,将标高降低,汽车吊配合依次拆除盖梁底模、分配梁和主梁等托架各材料。
5 结语
本文依托某高速建设项目的最大T型盖梁托架进行了针对性设计以及结构验算,同时对此类盖梁施工的关键技术进行了介绍。现场实践结果表明:该托架结构强度、刚度及稳定性能满足施工安全要求,较传统搭设支架的方式,该结构较好的节省了材料成本,同时提高了现场的施工效率,确保了盖梁的施工质量。该托架结构形式,可供同类型桥梁借鉴和参考。
