沙箱式临时支座在桥梁体系转换中的应用

2010年第11期

(总第201期)

黑龙江交通科技

HELLONGJIANGJIAOTONGKEJ

No.11,2010

(SumNo.201)

沙箱式临时支座在桥梁体系转换中的应用

张党正

(内蒙古公路工程局)

摘要:详细介绍了沙箱式临时支座在国道304线海日罕大桥上部结构先简支后连续施工中的实际应用情

况,并将它与设计中的硫磺沙浆临时支座作了比较和总结.

关键词:沙箱式;临时支座;应用

中图分类号:U445文献标识码:C文章编号:1008—3383(2010)11—0085—02

1工程概况

国道304线鲁jE至图布信段公路全长94.89km,主线采

用一级公路标准,是内蒙古”三横,九纵,十二出口”的一条

纵线,是连接通辽地区的重要公路,也是霍林河煤矿主要的

煤炭外运通道.海日罕大桥在扎鲁特旗北约52公路海日罕

乡跨越塔不呼都海,中心桩号K52+440全长100m(5跨×

20m).桥梁上部结构设计为装配式预应力混凝土连续箱

粱采用多箱单独预制,简支安装,现浇连续接头的先简支后

连续体的结构体系.

2桥梁工程先简支后连续结构体系转换的设计要求

在桥梁施工中,因结构体系设计和施工工艺要求,箱梁

架设施工中要设置临时支座放置箱梁,在一联的湿接缝和预

应力张拉完成后,再采取特殊工艺将大梁放置到固定支座

上,这样才完成了箱梁先简支后连续的结构体系转换,箱梁

的架设工作才算完成.所以,临时支座的设计好坏将影响到

施工阶段结构体系转换施工的难易程度和结构本身的质量

和安全.

3本项目中的临时支座设计

海日罕大桥的临时支座设计起初拟采用硫磺沙浆支座,

硫磺沙浆是利用硫磺沙浆的易熔性,将硫磺,水泥,沙子等按

一

定比例浇注成预制块且在预制块中事先埋放电热丝,使预

制块达到设计的抗压强度.拆除时,对电热丝通电加热使硫

磺沙浆熔化,达到临时支座拆除的目的.

硫磺沙浆临时支座承载能力强,整体性好,但硫磺熬制

时产生的烟雾对人体有害;加工安装要求精度高,且高度不

能随意调节;拆除时,通电的电热丝容易烧断,造成硫磺沙浆

预制块无法熔化;硫磺沙浆预制块不能周转使用.

硫磺沙浆一旦配比不当,通电无法融化或电热丝烧断,

只能采取凿除的方法解除.一般硫磺胶泥垫块强度大约

50MPa,凿除相当困难,而且稍有不当,会影响到箱梁与主墩

的质量.

综上所述,为了便于临时支座施工和支座拆除,本人经

过对以往临时支座设计的研究,结合工程实例经验,并通过

理论计算,提出将”混凝土与硫磺沙浆”的临时支座,改为

“沙箱式临时支座”的施工工艺,且此工艺得到了项目部及

总监的批准.

4沙箱式临时支座

4.1沙箱式临时支座设计原理

沙箱式临时支座是利用封闭容器内的干燥细沙,在容器

收稿日期:2010—08—06

作者简介:张党正(1969一),工程师,从事公路工程施工管理工作.

侧下部打开开口时细沙易流出,从而减少容器内的细沙体积

的原理设计的.它是通过在一个上面开口的容器盛上细沙,

在细沙上面放一块略小于容器上口的垫块,使其高出容器上

口30—80mm(当然容器上口要低于永久支座高程)大梁放

在垫块上,当其它工序完成后,在沙箱侧面开口处放出沙子,

容器内沙子体积减少,大梁随之下落到永久支座上.

4.2沙箱式临时支座的实际应用

沙箱式临时支座所用的沙箱,可以是圆柱状的,也可以

是形似方箱状的,由于圆柱状的易于制作,只需用适当直径

的钢管截成合适长度,在一端焊上封口就行,因此在实际应

用中钢管沙箱是首选.下垫板用1O～16mm钢板密封焊在

钢管底部,起到稳固和封底口的作用.在钢管沙箱侧面下部

车螺丝孔,然后拧上螺栓,它是沙子流出时的开关.垫块直

径略小于圆管沙箱直径,可以用圆钢(圆钢中注C混凝土)

或铁块,混凝土块制作.上垫板放用1O～16mm钢板在垫

块上仅起稳固大梁的作用.

在实际使用中,要注意临时支座的高度.在放置大梁

后,临时支座上垫板表面要高于永久支座顶面10mm,沙箱

顶面要低于永久支座30—40mm,螺栓开关在沙箱底板(小

边)向上20mm左右,为易于沙子流出可以向上斜置.

另一个值得注意的地方是:梁板落在临时支座上时,松

装的沙子要有一定高度的沉降,如果把握不好,将会影响到

架粱施工.为此在实际施工时我们做了沙子的沉降观测,发

现上述沙箱式临时支座在放置55t左右的箱梁后,4个支座

沙子的沉降量在5—10mm之间,为了准确掌握沙子的沉

降,我们选用干净均匀的细沙或试验用标准砂,然后用水润

湿让其沉降,最后发现可将放置大梁后细沙的沉降控制在6

～

8mm之间.架梁时只需保证梁底标高(上垫板标高)高

于永久支座顶面标高16～18mm即可,不同重量,不同设计

要求的盖梁可以用沙箱内沙子的多少来调整高度.

4.3海日罕大桥临时支座设计

海日罕大桥临时支座,采用钢管沙箱制作,经试验及计

算后比永久支座高2Omm,以便撤除.沙箱采用80(外

径)x8mm(壁厚)钢管及360×320X10mm钢板密封焊制

而成,内填经筛分并符合要求的细干沙.垫块由’p2oo(外

径)×6mm(壁厚)钢管及300×250X10mm钢板(上垫板)

密封焊制而成,钢管中注满c.细石混凝土,沙箱和垫块及细

沙数量按试验数据及尺寸装配,沙箱和垫块缝隙用水泥浆封

85-

总第201期黑龙江交通科技第11期

闭,沙箱设计尺寸见图1.

图1钢管沙箱

每片梁端设两个临时支座(伸缩缝一侧直接安装永久

支座).在梁落稳定后要复测标高,根据复测情况调整压实

系数.待一联梁架设完毕,浇筑连续接头混凝土,张拉连续

钢束等工作完成后,需要将临时支座的箱梁放置到永久支座

上时只需将沙箱一侧的螺栓开关拧开,轻轻敲击,沙子就会

流出,箱梁就会随沙箱内沙子的减少在自重作用下落到永久

支座,完成结构体系转换.

5两种临时支座的比较

从上述两种支座的设计,制作,使用可以看出硫磺沙浆

支座和沙箱式支座有各有特点.

(1)从制作上来看,硫磺沙浆支座制作起来较简单,只

需熬制硫磺沙浆灌入模板,上覆高强沙浆抹平却可.沙箱式

支座需用钢板钢管作沙箱,焊接,车丝扣等相对复杂一点.

(2)从使用上看,硫磺沙浆支座易发生碎裂不能重复使

用,而沙箱式支座不易破坏,在施工中容易操作,且可以重复

使用.

(3)从经济方面比较,硫磺沙浆支座单个制作成本低,

但不能重复使用.沙箱式支座单个制作成本虽然高,但能够

多次重复使用,因此对于临时支座数量较多的桥梁来说,用

沙箱式临时支座要比硫磺沙浆临时支座经济的多.

(4)从质量和安全上来讲,硫磺沙浆支座需要通电热

熔,增加了安全隐患,较费时间,而且加热时很容易影响到旁

边的橡胶永久支座,对粱体也有损害.沙箱式临时支座不存

在电加热,对安全和质量无太大的影响.

(5)从环境保护方面来看,硫磺对周围环境影响很大,

无论是硫磺粉末还是加热后产生的烟雾都会对动,植物产生

危害,而沙箱式临时支座在使用中对周围环境无任何影响.

6结语

通过对硫磺沙浆临时支座和沙箱式临时支座的比较,及

沙箱式临时支座在海日罕大桥中的使用情况可以看出,元论

从质量,安全,经济,环保,还是可操作性来讲,沙箱式临时支

座具有明显的优越性,值得在以后的工程中大力推广使用.

参考文献:

[1]公路桥梁施工技术规范.TJO41—2000.

[2]刘晖.浅谈东河大桥临时支座设计[J].中国高新技术企业

2009,(3):67—68.

(上接第84页)

3碳纤维加固中的关键技术问题

3.1耐久性问题

碳纤维加固后的混凝土构件加固效果及加固持久性问

题是工程界比较关心的问题,由于碳纤维加固技术是新兴的

加固技术,加之影响碳纤维耐久性的因素有环境因素,温度,

紫外线照射,冻融循环等.通过室内盐水喷雾试验,抗碱性

能试验以及试件的疲劳试验等加速老化试验和对已加固桥

梁的调查,结论是:碳纤维具有足够的耐久能力,能够保证碳

纤维应用于结构的修复和补强.

3.2结构动力性能

碳纤维材料是一种线弹性脆性材料,在冲击荷载或动力

荷载作用下碳纤维加固混凝土结构的脆性破坏更应引起重

视.通过对加固桥梁的冲击荷载试验,证明在冲击荷载作用

下的碳纤维加固梁抗冲击性能良好,如果在碳纤维端部采用

合适的锚固措施能够更加改善碳纤维加固梁的抗冲击性能.

3.3抗疲劳问题

碳纤维加固混凝土结构的抗疲劳能力评价一般要针对

弯曲疲劳破坏和剪切疲劳破坏两种破坏形式进行.研究表

明:碳纤维加固混凝土经过一定次数的疲劳循环荷载,在进

行静载试验,挠度试验,与未经历疲劳循环荷载的试件相比,

其强度及延性指标并没有降低.这表现出碳纤维材料本身

抗疲劳的优异性能.

3.4粘接性能和延性

碳纤维加固混凝土结构的整体复合效果主要通过碳纤维

和混凝土之间良好的粘结来实现.粘结区的破坏可能导致结构

发生脆性破坏,粘结界面的剥离破坏可归纳为三种.(1)由于

碳纤维端部的应力集中所引起的向梁跨中扩展的剥离破坏.

86?

(2)在弯矩最大处,由弯曲裂缝引起的向两端扩展的剥离破坏.

(3)由剪切裂缝引起的上下错动的剥离破坏.

通过试验和非线性断裂力学方法分析了可能影响碳纤

维和混凝土界面粘结的五种因素,即粘结长度,混凝土强度,

粘贴层数,梁(板)宽度,表面处理状况等.粘结长度不影响

界面极限承载力,且在发生剥离破坏之前,在有效粘结长度

之外无应力传递;混凝土强度不影响界面极限剥离强度,但

粘贴层数影响粘结破坏荷载,粘贴两层的试件平均界面极限

剥离强度仅为一层的1.5倍;梁(板)宽基本不影响界面极

限剥离强度;表面处理情况对界面极限剥离强度影响较大,

加糙处理的界面极限剥离强度优于喷砂处理.

4结论

(1)碳纤维材料是一种强度高,重量轻,耐久性好的复

合材料;是一种较为理想的桥梁加固材料.

(2)碳纤维加固设计计算可沿用钢筋混凝土结构的计

算方法及原理,但应考虑碳纤维材料与原结构的共同作用及

一

定的安全储备.

(3)碳纤维加固施工工艺,检验标准及试验方法的进一

步完善和发展,使桥梁结构碳纤维加固技术日趋标准化.

(4)碳纤维对结构抗弯和抗剪效果明显,对改善结构动

刚度有效,但对结构静刚度提高不大.

在桥梁加固过程中,我们应该更多的提倡使用新材料,

新工艺,使得加固过程更加安全,可靠,同时也更加经济和快

捷.碳纤维加固法就是利用了新材料和新工艺,使传统的加

固方法得以改善.

参考文献:

[1]公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范[M].人民交通出版

社.2Oo4.