浅谈砂箱在连续桥梁施工中的应用

[导读] 通过工程实例，简述砂箱临时支座的构造、受力特点及在连续桥梁施工中应用。

摘要：通过工程实例，简述砂箱临时支座的构造、受力特点及在连续桥梁施工中应用。

关键词：砂箱连续施工应用

一、前言

随着我国公路建设事业的高速发展，为了满足社会对桥梁的跨越能力和桥面平整度、舒适度的要求，连续桥梁设计方案常常作为优选方案而被采用。其中，先简支后连续梁桥，充分发挥了简支梁和连续梁的优点而得到广泛的应用。其施工特点是预制梁先按简支梁工厂化施工，采用临时支座架设到位，在完成永久支座安装、墩顶横梁浇筑和桥面负弯矩施工后，解除临时支座，完成受力体系转换，形成连续梁桥。

为了顺利完成受力体系转化，临时支座是关键，要求临时支座必须稳固、承载力大、拆除方便。在一些工程实例中，有采用木质临时支座、砂袋临时支座或硫磺砂浆临时支座的。木质临时支座和砂袋临时支座承载力较小，变形偏大，不稳定。硫磺砂浆临时支座技术含量较高，制作时需加热至高温，温度控制困难，工艺复杂，不易操作。砂箱临时支座制作简易，承载力大，使用方便，安全可靠，具有很高的可操作性，值得推广。下面以工程实例简要介绍砂箱临时支座的构造及在连续梁桥施工中的应用。

二、工程概况

某高速公路大桥，长度240m，最高桥墩为10m，垫石厚度16cm，支座厚度为90mm。上部结构为8跨30m后张法预应力T梁，结构连续，4跨1联。上部结构施工时，采用先简支后连续施工工艺。考虑到桥梁高度不高，在进行施工操作和经济效益比较后，采用砂箱作为临时支座。

三、砂箱的工作原理和结构的确定

砂箱一般有圆形、矩形、正方形等平面形状，其工作原理主要是利用砂的较小压缩性能和较大流动性能，在T梁简支阶段，砂箱插上插销，装上细砂，盖上上盖，作为支座安装在T梁底。在完成T梁横隔墙、湿接缝、墩顶现浇段及桥面负弯矩张拉后，抽出插销，让细砂从出砂口流出，上盖在自重作用下自行下滑，脱离梁底，实现临时支座解除，完成受力体系转化。

根据本桥梁工程情况，临时垫石的平面尺寸是50cm×40cm，如果梁每端采用单个圆形或

正方形的临时支座，临时支座较大，制作成本高，重量大；如果梁每端采用两个小临时支座，横坡调整较麻烦。综合考虑各种工程情况，本桥梁采用30cm×15cm矩形砂箱临时支座，厚度按永久支座加5mm控制，即95mm，梁每端设一个临时支座。

砂箱采用A3钢板制作而成，分砂箱槽、上盖、插销三部分。砂箱槽由1块底板、2块短侧板和2块长侧板组成，采用8mm钢板制作；其中1块长侧板上留有出砂口，1块短侧板上留有插销口。上盖采用30mm厚钢板制作，插销采用6mm钢板制作。具体构造图见附图1。

1：砂箱构造图

四、砂箱承载力验证

根据本工程的实际情况，每片T梁自重65t，架桥机自重100t，动荷载50t，其它施工荷载20t，合计235t。单个临时支座最大承重：235÷2=117.5t=1175KN。

1、砂箱底的承压强度

在临时支座使用阶段，砂箱槽内的细砂四周受限，忽略其流动性，在受压后近似认为是固体，则砂箱底的承压强度为：

σ= 1175000/（300×150）=27MPa<[σ]=210MPa，满足要求。

2、压力试验

为了确保施工安全，在使用砂箱前，随机取样在压力机上做试验，验证砂箱受力情况。根

据试验，砂箱装满细砂后，在120t荷载作用下，砂箱内砂的压缩值约为5mm，砂箱完好，到达预期目标。

五、砂箱临时支座的应用

在安装临时支座前，先浇筑临时垫石，临时垫石厚度和永久垫石厚度一致，临时支座厚度和永久支座一致，有效控制T梁架设标高。临时垫石达到设计强度后，放出每个垫石的横向、纵向中心线及每片梁端横向、纵向中心线。

安装临时支座时，在砂箱内装57mm高度的细砂，盖上上盖后砂箱总高度为95mm，预留5mm压缩量，压缩后和永久支座厚度一致，确保T梁安装标高合格。压缩后上盖仍有

20mm露在砂箱槽上面，有足够的空间解除临时支座。

当梁运至横向、纵向中心线与临时垫石横向、纵向中心线重合后落梁，用垂球检查梁的垂直度，合格后将梁支撑稳固，并拆除吊带，及时将梁片之间的横隔墙预留钢筋焊接，确保梁片架设安全。

六、砂箱临时支座的解除

待一联T梁架设完毕后，即可进行横隔墙、湿接缝、墩顶横梁及负弯矩施工，在负弯矩张拉槽口封锚砼强度达到设计要求后，可在墩柱旁搭设简易支架或在湿接缝靠近墩柱处预留孔下吊挂篮，人工抽出砂箱插销，让细砂流出砂箱，解除临时支座，使T梁支承在永久支座上，完成从简支梁到连续梁的转换。体系转换时，同一连续墩的砂箱拆除，要求同步、均匀。

七、应用效果

本桥梁砂箱临时支座从开始使用至完成受力体系转化，砂箱临时支座在承受各种施工荷载下，未发生变形和破坏现象，顺利完成受力体系的转化，表明砂箱实际承载能力能满足施工要求，同时也验证了砂箱构造的合理性。现场应用见附图2。

图2：砂箱现场使用情况

八、使用砂箱临时支座注意事项

1、砂箱采用电弧焊接，焊条应符合《低合金焊条》（GB/T 5118）规定，推荐使用E5003类型J502或J506焊条。砂箱应焊接牢固，确保砂箱在荷载作用下不开裂。使用前建议随机取样做压力试验。

2、砂箱上盖四周需打磨平齐，确保上盖能上下滑动。

3、砂箱填砂需采用干燥的细砂，能使用标准砂更好。砂箱安装好后，砂箱槽和上盖之间的空隙浇热沥青封口，确保砂箱槽内细砂的稳定。

4、加强施工管理，合理分布施工荷载，在完成体系转换前严禁出现集中荷载超过临时支座的承载力，避免破坏临时支座。

九、结束语

在先简支后连续桥梁施工中，采用钢材制作砂箱，作为临时支座使用，强度高，稳定性好，拆除方便，操作简单，能确保施工安全，满足受力要求。另外砂箱也可用于在先张法预应力施工中放张及现浇支架拆卸等，在其他方面的应用有待于我们继续探究，以发挥砂箱的最佳性能。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.公路桥涵钢结构及木结构设计规范[Z].1986－09－10