钢筋混凝土箱型拱桥悬臂浇筑施工工法.pdf
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1、 钢筋混凝土箱型拱桥悬臂浇筑钢筋混凝土箱型拱桥悬臂浇筑 施工工法施工工法(应用倒三角挂篮应用倒三角挂篮)1 钢筋混凝土箱型拱桥悬臂浇筑施工工法钢筋混凝土箱型拱桥悬臂浇筑施工工法 1 前言前言 钢筋混凝土(箱型)拱桥主要的施工方法有支架现浇法、转体施工法、缆索吊装法等,随着施工技术及设备的不断更新,使拱桥的跨径不断向大跨度方向推进。由于山区公路桥梁面对更复杂的地形地质条件和更恶劣的交通运输环境,修建山区大跨径钢筋混凝土箱形拱桥,对结构设计和施工工艺提出了新的要求,特别是山岭重丘区,多数道路需穿越高山、深谷、河流,大跨度钢筋混凝土拱桥在技术、经济上与其他桥型相比具有较明显的优势,因此,进行山区大跨
2、度钢筋混凝土拱桥施工新工艺研究具有现实意义。我国在这方面的研究较少,目前应用悬臂浇筑新工艺施工建成的拱桥仅三座,两座位于四川省,一座位于贵州省。贵州首次将此新工艺应用于思剑高速木蓬特大桥,通过总结此桥悬臂浇筑施工方法,形成此工法。并以此新工艺为依托,共申报了 1 项发明专利,4 项实用新型专利和 1 项外观专利。2 工法特点工法特点(1)施工方便、安全可靠。(2)后期维护少、维修简便。(3)有效的提高钢筋混凝土拱桥整体性,从而提高桥梁的耐久性。(4)突破传统钢筋混凝土拱桥因施工工艺限制造成的跨径瓶颈。3 适应范围适应范围 本工法适用于跨越深谷、深水、通航河道或施工时不能中断交通的钢筋混凝土拱桥
3、。4 工艺原理工艺原理 箱形拱桥悬臂浇筑施工工法主要是利用丝杆将型钢和钢板组焊所制的倒三2 角挂篮系统锚固在已施工完的梁体上,整个挂篮系统倒置于箱梁底部。挂篮系统前半部分作为后续梁体施工所需的承重结构和操作平台,在这个操作平台上完成此段梁体施工,待混凝土强度达到设计强度的 85%后,将箱梁节段锚固在拱座立柱顶面的扣塔上,并将扣塔对称锚固在山体的岩锚上。然后前移挂篮进行下一节梁段施工,直至所有梁段浇筑完成。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 钢筋混凝土箱形拱桥悬臂浇筑施工工艺流程(图 1)主拱圈施工顺序为:扣挂系统设备准备和安装两岸拱脚段支架搭设拱脚段施工安装和张拉第一段扣
4、锚索拆除拱脚段支架在拱脚段上安装挂篮进行第二段的施工安装和张拉第二段扣锚索前移挂篮进行第三节段的施工安装和张拉第三段扣锚索前移挂篮循环施工节段至最大悬臂状态施工合拢段分级松扣主拱圈施工完成。图 1.箱形拱桥悬臂浇筑施工工艺流程图 3 5.2 操作要点 5.2.1 1#节段施工 作为挂篮拼装平台的拱脚 1 号节段重量大(232.2t),且拱脚段容易开裂,对支撑系统的变形要求高,尤其是在拱脚段的上下缘易出现较大的反复拉压应力,对拱脚段支架要求较高。基于上述原因,对拱脚 1 号节段砼的浇筑采用大直径钢管支架支承形式,通过在拱座内埋设型钢(与纵向水平横杆焊接)来克服支架承受的水平荷载。以木蓬特大桥 1
5、#段支架为例阐述。钢管支架基础立于拱座前方经过处理后的地基上,采用5308mm 的螺旋焊管现场组焊成支架立柱,支架钢管纵向(沿桥前进方向)布置 3 排,每排 3 根,共 9 根钢管;每排钢管顶布置 I32a 型钢(内排和外排用 2 片,中间排用 3 片),将 3 根钢管连成整体;在 I32a 型钢上沿桥纵向放置 5 根 2I32a 型钢形成三跨连续梁,除靠拱座侧通过钢板做连接板与预埋型钢连接,其他通过垫锲形块直接与 I32a 焊接;再在 2I32a 型钢上放置底模分配梁 220a(对焊成箱型),沿桥横向共布置 9 根,其间距为 270cm+380cm+5100cm;最后在槽钢上进行底模安装。为
6、适应拱圈弧度的变化,在横向与纵向型钢间设置调节块,以保证底模线形。由于拱脚段斜度大,在拱座内预埋长 2.0m的 I32a 型钢(与 5 根纵向 2I32a 销接或焊接),以抵抗拱脚段混凝土浇筑时的水平推力,保持支架稳定。拱脚 1 号节段施工支架布置图 2 如下所示:图 2.1#节段支架总体布置图 4 支架、模板及钢筋完成后,即可进行砼浇筑。砼采用在拌合站集中拌合,通过混凝土罐车运输至桥位处,利用输送泵将砼泵送至施工作业面。在混凝土达到设计强度的 85%时(或后),进行 1 号扣、锚索张拉,张拉完成后拆除现浇支架。混凝土浇注完成后至拆架前,支架注意采取遮光措施,防止支架直接被阳光照射而产生较大温
7、度变形使拱脚混凝土开裂。5.2.2 挂篮的拼装及预加载 挂篮主要包括主桁系统(主要包括纵梁、横梁、斜杆、竖杆、挂钩及稳定桁架)、止退系统、支反力系统、走行系统及模板系统等。总体安装顺序如下:(1)张拉 1 号扣索,拆除 1 号节段现浇支架;(2)在 1 号节段的对应的地面上安装底篮的主骨架和部分横梁;(3)在拱背上设千斤顶或卷扬机提升底篮骨架至 1 号段底面,并上好拉杆和止退的抗剪臂;(4)安装挂篮挂钩、滑船、顶推装置、行走滚轮等;(5)安装底篮剩余部分横梁和模板;(6)安装工作平台及工作通道;(7)安装内外模。待 1#节段达到设计强度,张拉该节段扣索。张拉完成,拆除此节段现浇支架。在拱座前平
8、地上将主桁骨架及稳定杆件一起拼装,拼装完成后在拱背上设千斤顶将已拼装好的挂篮部分整体提升,上好拉杆将主桁骨架贴至箱梁底板上,用拉链葫芦安装好抗剪臂,接着铺设轨道,为适应拱圈弧度的变化,轨道每节长度控制在 1.6m 左右,为防止轨道下滑,将轨道用拱背上的预埋螺栓进行锚固。轨道安装完成后,安装挂钩及顶推千斤顶,定位行走滑轮,接着安装底篮剩余部分横梁,然后安装好工作平台、工作通道及侧向模板,最后利用千斤顶进行底模标高的调整。挂篮拼装完成后,即可进行预载工作。根据 公路工程施工技术规范 规定,为满足后续节段的控制要求,对拱桥悬臂施工所用挂篮进行静载试验,以检验挂篮的强度和安全性,检验挂篮的质量是否满足
9、设计要求,消除挂篮的非弹性变形,获取弹性变形参数,得出压重与挂篮本身的变形关系,为挂篮施工和线型控制提5 供设计参数,保证施工质量和安全。预载程序完全模拟悬浇工序进行,预载过程中进行结构应力及变形检测。挂篮安装及预压分别如图 3、4 所示。图 3.挂篮拼装图 图 4.挂篮预压图 5.2.3 2#节段施工 6(1)挂篮就位及模板安装:挂篮拼装完成后,开始进行 2#13#节段的施工。其施工步骤为:前移挂篮至指定位置调整底模标高并安装底模钢筋安装(并安装扣索预埋管道)侧模、内模安装顶板钢筋安装混凝土浇筑安装临时扣索达到 7天龄期并达到90%设计强度后进行扣索张拉前移挂篮进入下一节段施工。底模为大块钢
10、模板,用垫块使底模形成弧形,用以曲代曲的方式调整梁底弧线。内、外侧模待安装后,用立杆对拉固定。在底板和腹板钢筋及模板安装完成后,用钢管脚手架搭设支架,支撑顶模板并绑扎顶板钢筋,最后安装拱背和箱内压板。(2)混凝土的拌制和运输混凝土采用在拌合站集中拌合,混凝土罐车运输至施工现场,通过砼输送泵泵送到浇注部位。拌合站设置在桥头附近路基上,拌合能力、运输能力等均能满足混凝土需要。派专人对施工便道进行维护,确保车辆运输安全。(3)混凝土的浇注浇注混凝土前和浇注中,应对挂篮、模板、钢筋和锚固端钢板和预埋钢管进行检查,确保其无破损且位置和尺寸正确、定位牢固。模板内的杂物,积水和钢筋上的污垢应清洗干净,模板若
11、有缝隙,应堵塞严密,模板内面应涂刷脱模剂。控制好混凝土的配合比、均匀性和坍落度,窜筒、振捣等设备符合规定。需要注意的是:拱圈钢筋注意绑扎的先后顺序,纵向主筋采用机械接头连接,埋设索导管时,尽可能地避免切割纵向主筋,否则应补强,索导管及锚垫板应用定位钢筋定位牢固。混凝土采用插入式振动器捣固密实,每个施工段配备 46 台插入式振动器;由于拱圈倾斜,拱圈内模设置为全封闭式,为保证拱圈顶底板的截面尺寸和混凝土的密实度,在浇筑拱箱时在底板和底板上设置压模;为解决箱内底板混凝上浇注困难,浇筑底板时在顶板上开两个施工孔,浇筑底板混凝土,底板混凝土浇筑完成后,及时对施工孔进行封闭。混凝土从拌合站拌出至入模时间
12、控制在 30 分钟以内,入模坍落度控制在1418cm,初凝时间大于 6 小时,入模温度在 1025 度,确保高强混凝土的整体质量和早期强度。7 混凝土进行斜向分层浇注,每层厚度控制在 30cm 左右,在下层混凝土初凝前浇注上层混凝土;接缝、预埋件、钢筋密集处加强振捣。单幅拱圈混凝土浇注时,两半跨节段数差应不大于一个节段,时间不长于15 天。为了防止新旧节段接缝处开裂,混凝土的浇筑时间控制在 6 小时以内完成。(4)混凝土的养生 混凝土的养生质量直接影响到混凝土的强度和混凝土的表观质量。根据环境的温度变化情况制定混凝土养生措施如下:混凝土灌注完,混凝土表面用土工布覆盖,并洒水养护。待同等条件养护
13、的混凝土试件其抗压强度达到混凝土设计强度的 90%,还需洒水继续养护 5d,保持混凝土表面湿润,同时进行底面和侧面的养生。节段施工如图 5 所示:图 5.节段循环施工(5)混凝土的表面和接缝修整 拆模后,对混凝土的梁端进行凿毛处理,保证相邻节段混凝土之间的有效粘结;对混凝土表面缺陷进行修复,对前一节段施工的预留孔洞进行修复,保证混 8 凝土结构的外观质量。5.2.4 扣、锚索施工(1)当箱拱节段混凝土的强度达到设计强度的 85%以上,且龄期不小于 5天后,开始挂该段的扣索并进行张拉。(2)扣索、锚索均在扣塔(或交界墩)上张拉。(3)挂索与张拉操作要点如下:依据计算引力的大小、施工设备、扣塔施工
14、方法等综合考虑决定挂索方案。选定的挂索施工方案,应报请监理工程师批准后实施。扣索、锚索的千斤顶应当装备足够的数量,并备有使用数量 25%的备用千斤顶,千斤顶应配装测力传感器(需监控单位配合)。油压表应选用精度 0.30.5 级的标准油压表。千斤顶、测力传感器、油泵和油压表,使用前均应送具有资质的检测部门配套标定,并绘出标定曲线后编号配套使用,以免混淆。以上张拉设备的标定、校准、保养应遵循施工规范的相关规定。挂索前要对上下预埋钢管、锚箱进行检查,清除粘附的水泥浆块,并用探孔器检查索管有无变形,检查完毕应在锚板上准确放出孔道十字线,便于对中。扣索、锚索的牵引及张拉都应对称于扣塔、对称于拱圈中线均衡
15、地进行,不均衡拉力的允许值应符合设计要求,以塔顶最大偏位不得大于 2cm 进行控制。扣索、锚索与扣塔、拱圈接口部应做好密封防水处理,以及排水处理。张拉应严格按设计规定的程序进行。索力与引伸量尽可能兼顾,但以索力为主,延伸量作校核。索力以传感器读数为准,以油压表读数作为校核,传感器精度应不低于 0.5%F.S(由监控单位预埋)。不论是初张力的张拉,还是复测、调索的张拉,凡不符合允许误差时,必须向监理工程师报告,由设计、监理、监控、施工四方共同确定调整方案,直至符合允许误差为止。扣、锚索在平地下料并安装好固定端圆锚圈和 P 锚,安装时用工作天线提升扣锚索并先将固定端圆锚圈放入预埋套管后安装上锚环,
16、之后用工作天线提升张拉端至张拉锚固点下端,用滑车组牵引张拉端钢绞线入张拉端锚固垫板,安装张拉端锚具、顶压器、反力架、张拉千斤顶,完成扣锚索扣挂工作。然后先用240KN 千斤顶单根牵引钢绞线使每根钢绞线初张力一致,再根据监控指令用 9 1500KN 以上的千斤顶分级进行扣锚索张拉,张拉时保持上下游扣锚索间的平衡。扣锚索张拉端采用专用可微调的低应力夹片锚固系统,并在张拉端锚具增加防退锚装置,确保在整个施工阶段扣锚索拉力的有效性。钢绞线在穿索时外套 pvc 管或者塑料波纹管,防止在施工过程中钢绞线锈蚀或者意外触电损伤;也可以在穿索前,钢绞线涂刷防锈油漆,在扣锚端外套pvc 管或者塑料波纹管防止触电损
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- 关 键 词:
- 钢筋混凝土 拱桥 悬臂 浇筑 施工