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        南平閩江大橋主梁施工技術(shù)探究

        2012-11-16 03:11:10張廣濤
        關(guān)鍵詞:掛籃拉索主梁

        張廣濤

        (中鐵十三局集團(tuán)第一工程有限公司,遼寧 大連 116033)

        1 工程概況:

        1.1 福建省南平市閩江大橋工程主橋?yàn)橹骺?72米的雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,全長(zhǎng)為607m的半漂浮雙索面雙塔斜拉橋-連續(xù)梁協(xié)作體系。大橋3#、4#主塔為改進(jìn)H型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),單箱單室截面,塔高126.7米,主梁采用箱梁與雙邊箱梁相結(jié)合的斷面形式。斜拉索為扇形布置,采用Ф7高強(qiáng)平行鋼絲成品索,拉索兩端采用冷鑄錨,索外包擠彩色PE防護(hù)套,兩端設(shè)內(nèi)置式減振器。

        1.2 主梁總體施工方案

        主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用前支點(diǎn)掛籃懸臂澆筑工藝,錨跨及協(xié)作跨采用支架現(xiàn)澆,0號(hào)節(jié)段采用墩旁扇形支架澆筑,合攏段施工采用吊模施工。

        1.3 主梁設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)

        主梁采用箱梁與雙邊箱梁兩種主梁斷面相結(jié)合的方式。全橋共設(shè)84對(duì)拉索,76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段,3個(gè)合龍段,4個(gè)現(xiàn)澆段。

        2 0#號(hào)節(jié)段的施工

        主梁0#段現(xiàn)澆支架采用扇形支架進(jìn)行施工,支架主要由鋼管立柱、鋼管平聯(lián)、剪刀撐、承重梁、分配梁及錨固預(yù)埋件等幾部分組成。主梁0#段現(xiàn)澆支架鋼管立柱直接坐落于承臺(tái)上。施工支架與主塔下橫梁兩側(cè)預(yù)埋件焊接牢固。

        索套管安裝應(yīng)嚴(yán)格按鋼套管的平面位置,標(biāo)高及角度精確測(cè)量定位。其步驟為:在模板調(diào)好的基礎(chǔ)上,放出索套管中心在底模上的十字線,安裝索套管定位架,然后吊裝索套管,將索套管進(jìn)行精確定位,必要時(shí)加微調(diào)裝置調(diào)整,達(dá)到要求后,將索套管固定在定位支架上。

        砼灌注順序?yàn)橄鹊装?,后肋板、橫隔梁,最后后頂板。

        混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力張拉先張拉精軋螺紋鋼筋,然后張拉通長(zhǎng)鋼絞線,最后張拉橫向預(yù)應(yīng)力。

        3 主梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工

        3.1 前支點(diǎn)掛籃的結(jié)構(gòu)

        掛籃主要由承載系統(tǒng)、提升錨固系統(tǒng)、止推系統(tǒng)、定位調(diào)整系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和模板系統(tǒng)組成。

        承載系統(tǒng)主要包括主要包括2根主縱梁和前、中、后橫梁和其它一些輔助梁系,形成掛籃的承載平面;提升錨固系統(tǒng)包括后錨點(diǎn)、C形掛鉤、內(nèi)錨點(diǎn)等,止推系統(tǒng)包括止推座和止推塊,定位調(diào)整系統(tǒng):掛籃的水平高度定位由液壓千斤頂和錨桿完成,縱向微調(diào)由止推座上的螺桿和鎖緊螺母完成,橫向位置由安裝在后橫梁上且作用于已澆筑節(jié)段縱梁的限位輪保證。掛籃行走系統(tǒng)由掛鉤、限位輪、反走輪和已成橋面敷設(shè)的軌道及牽引千斤頂構(gòu)成。索力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由連接桿、千斤頂、錨梁和錨環(huán)等組成,是前支點(diǎn)掛籃的主要特點(diǎn),它將拉索連接到掛籃的縱梁前端,拉索在澆筑混凝土?xí)r承受掛籃和混凝土的荷載,使掛籃由后錨點(diǎn)掛籃的懸臂受力變成簡(jiǎn)支受力,顯著改善了掛籃的受力狀況,同時(shí)減少了掛籃在主梁上的垂直荷載。

        閩江大橋模板系統(tǒng)共分3個(gè)區(qū)域5種類型的模板。模板肋采用8#槽鋼,面板采用6mm鋼板。箱梁區(qū)內(nèi)模采用竹膠板制作,方便拆裝。

        3.2 掛籃法主梁施工施工技術(shù)要點(diǎn)

        3.2.1 掛籃的下降和前移

        上一節(jié)段施工完成以后,分別卸載內(nèi)錨桿和外錨桿的預(yù)緊張拉力(先卸載外錨桿),拆除內(nèi)錨桿組。150噸雙作用千斤頂和分配扁擔(dān)梁就位與外錨桿處,兩邊千斤頂活塞預(yù)頂50mm緊貼扁擔(dān)梁鎖緊張拉螺母,松開外錨桿的鎖緊螺母,兩油缸同步進(jìn)油,使掛籃下降50mm,此時(shí)掛籃平面前傾約5°。聯(lián)系梁處50t螺旋千斤頂頂起50mm,使掛籃平面處于水平狀態(tài)。如此循環(huán)多次,至掛籃掛腿滑靴落在軌道面上,并安裝反走輪。

        掛籃前移使用100t液壓穿心式千斤頂及9米長(zhǎng)Φ32精軋螺紋鋼。在已澆筑完成的梁段上敷設(shè)軌道梁,掛腿下落,利用50t螺旋千斤頂安裝反走輪,拆除內(nèi)錨桿、外錨桿、止推塊及止推座上座,放下模板升降桁架,使其低于主梁底面,安裝行走反力架,焊接牢固確保與軌道連接牢靠。

        通過掛腿頭部的φ60孔安裝牽引用32mm精軋螺紋鋼,安裝穿心式千斤頂在反力架上,接通油泵。同步注油拉動(dòng)精軋螺紋鋼而牽引掛籃行走,每次最大行程150mm。調(diào)整精軋螺紋鋼錨具,退回千斤頂活塞。如此循環(huán)往復(fù)使掛籃前移6米,進(jìn)入下一個(gè)澆筑節(jié)段的施工位置。

        3.2.2 掛籃提升就位

        掛籃行至指定位置后便可進(jìn)行提升。在已澆筑節(jié)段上安裝止推塊、內(nèi)錨桿、外錨桿及止推座上部,并利用螺旋千斤頂拆除反走輪。調(diào)整螺旋千斤頂,使聯(lián)系梁和主梁底間距減小50mm。在外錨桿處安裝分配扁擔(dān)梁和雙作用千斤頂,接通油泵同步加壓使掛籃掛腿滑靴脫離軌道,兩邊同時(shí)提升50mm,始終保持掛籃與梁底平行狀態(tài)。如此循環(huán)往復(fù),直至模板與梁底貼合錨桿張拉預(yù)緊值達(dá)到200Mpa(單根),并錨固鎖緊。安裝錨具及內(nèi)錨桿并張拉。

        3.2.3 斜拉索第一次張拉

        首先安裝拉索套管,準(zhǔn)確定位并固定,然后安裝斜拉索并與掛籃弧首處的牽索系統(tǒng)相連接,并通過第一次張拉控制掛籃標(biāo)高到位。

        3.2.4 節(jié)段梁體澆筑

        掛籃懸澆節(jié)段梁體應(yīng)邊主跨、上下游對(duì)稱、均衡澆筑,嚴(yán)格控制混凝土澆筑期間兩側(cè)不平衡荷載,以保證施工安全。混凝土灌注順序:由前往后,先底板、肋板、橫隔梁,后頂板?;炷翝沧⑦^程中,實(shí)時(shí)監(jiān)控掛籃標(biāo)高,根據(jù)監(jiān)控提出的要求,張拉調(diào)整斜拉索,控制掛籃標(biāo)高,然后對(duì)稱澆注剩余混凝土。

        3.2.5 拉索體系轉(zhuǎn)換和張拉

        梁體混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束,張拉完畢后立即進(jìn)行壓漿。完成后立即開始進(jìn)行拉索體系轉(zhuǎn)換,即牽索系統(tǒng)的千斤頂張拉出一定行程,將斜拉索錨固端的冷鑄錨錨環(huán)緊密的連接在梁體錨墊板上,千斤頂回油,拆除牽索系統(tǒng)的錨固螺栓,拆除牽索系統(tǒng)與斜拉索的連接,通過錨環(huán)將斜拉索索力轉(zhuǎn)換至梁體結(jié)構(gòu)上,從而實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換后,通過塔上千斤頂張拉斜拉索至監(jiān)控給出的索力值,并進(jìn)行錨固,完成節(jié)段主梁施工。

        4 協(xié)作跨及錨固跨主梁施工

        主梁錨跨段及協(xié)作段采用滿堂支架進(jìn)行施工,現(xiàn)澆支架采用鋼管與大型工字鋼作排架支承。施工支架搭設(shè)完成后,應(yīng)進(jìn)行等量預(yù)壓,以消除非彈性變形和測(cè)算彈性變形值,作為立模標(biāo)高的修正依據(jù)。

        主梁模板包括底模、側(cè)模、內(nèi)模和端模模板,模板均采用竹膠板。底模標(biāo)高鋪設(shè)時(shí)應(yīng)根據(jù)預(yù)壓結(jié)果進(jìn)行預(yù)設(shè)拋高,保證成橋后主梁線形。

        梁體鋼筋在加工棚內(nèi)下料,待底模板安裝完成后,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)在模內(nèi)綁扎。同時(shí)按設(shè)計(jì)進(jìn)行塑料波紋管預(yù)應(yīng)力管道安裝,先按管道坐標(biāo)焊制管道“井字型”定位鋼筋。為了保證預(yù)應(yīng)力管道的通順,適當(dāng)增加定位筋。

        錨固跨索套管安裝應(yīng)嚴(yán)格按鋼套管的平面位置,標(biāo)高及角度精確測(cè)量定位。其方法步驟為:在模板調(diào)好的基礎(chǔ)上,放出索套管中心在底模上的十字線,安裝索套管定位架,然后吊裝索套管,將索套管進(jìn)行精確定位,必要時(shí)加微調(diào)裝置調(diào)整,達(dá)到要求后,將索套管固定在定位支架上。

        混凝土灌注順序?yàn)橄鹊装?,后肋板、橫隔梁,最后后頂板。

        主梁錨跨段混凝土澆筑時(shí),應(yīng)自節(jié)段南端向5#輔助墩方向澆筑,主梁協(xié)作段混凝土澆筑時(shí),應(yīng)自節(jié)段北端向1#輔助墩方向澆筑,以使支架變形在橋墩部分砼澆筑前完成,避免因支架下沉造成梁體開裂。

        5 合攏段施工

        南平閩江大橋主橋邊跨合攏段包括錨固跨合攏、協(xié)作跨合攏和中跨合攏,合攏長(zhǎng)度均為2米,橫向斷面采用主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面?;炷粮鶕?jù)設(shè)計(jì)要求采用微膨脹自補(bǔ)償混凝土,混凝土摻加劑要求確保對(duì)混凝土強(qiáng)度及和易性等性能不得有損害。

        5.1 合攏前的準(zhǔn)備工作

        5.1.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工完成以后,將已張拉的斜拉索索力、主梁標(biāo)高、主塔位移重新測(cè)一次,確保合攏前結(jié)構(gòu)狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        5.1.2 撐架合攏前連續(xù)三天分不同時(shí)段,不同溫度量測(cè)梁端間隙及梁端標(biāo)高,每2小時(shí)量測(cè)一次,記錄時(shí)間及氣溫,提交設(shè)計(jì),由設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)測(cè)報(bào)告確定合攏溫度。

        5.1.3 按照設(shè)計(jì)提供的合攏撐架設(shè)計(jì)圖紙,提前加工好合攏撐架備用。

        5.1.4 提前完成單側(cè)撐架的焊接工作,以節(jié)約合攏撐架正式焊接時(shí)的時(shí)間。

        5.2 合攏撐架的布置

        邊跨合攏撐架采用8組外置式雙拼工字鋼,橫橋向?qū)ΨQ布置,橋面完成合攏以后拆除。

        5.3 合攏段施工工藝

        5.3.1 梁端配重

        按照監(jiān)控指令要求在梁端進(jìn)行臨時(shí)配重,配重水箱配重,均勻布置,以便于在混凝土澆注時(shí)等重量代換。

        5.3.2 合攏撐架的施工

        合攏撐架布置采用8根雙拼工字鋼制作,上下游對(duì)稱布置。

        嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行合攏撐架的安裝,首先在施工標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及錨固跨時(shí)預(yù)埋件安裝必須準(zhǔn)確,并與梁體鋼筋等牢固連接,確?;炷翝沧⑦^程中位置準(zhǔn)確。

        在白天焊接完成合攏撐架的一端,為確保最后合攏鎖定時(shí)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)完成撐架鎖定工作,安排8個(gè)電焊工同時(shí)進(jìn)行施焊作業(yè),在白天交錯(cuò)焊接完成其中一端的連接,上層撐架先焊接完成16號(hào)節(jié)段的焊接,下層撐架先完成錨固跨的焊接,然后在設(shè)計(jì)要求的合龍溫度下迅速進(jìn)行焊接,并在設(shè)計(jì)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)焊接完畢。

        5.3.3 混凝土澆注

        混凝土的澆注時(shí)間按照設(shè)計(jì)及監(jiān)控等有關(guān)單位的指示進(jìn)行澆注,混凝土澆注過程中按照澆注數(shù)量卸載配重材料。

        6 體系轉(zhuǎn)換

        6.1 體系轉(zhuǎn)換步驟

        6.1.1 主跨合攏段施工完成,按照給定順序張拉完成中跨通長(zhǎng)束的預(yù)應(yīng)力。

        6.1.2 安裝完成粘滯式阻尼器。

        6.1.3 首先拆除3#主塔臨時(shí)固結(jié),對(duì)主梁的縱向位移進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè),待主梁位移穩(wěn)定后,再拆除4#主塔臨時(shí)固結(jié),并對(duì)主梁的位移進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè),體系轉(zhuǎn)換完成。

        6.2 臨時(shí)固結(jié)拆除

        臨時(shí)固結(jié)包跨扭轉(zhuǎn)約束和縱向約束。扭轉(zhuǎn)約束采用的是硫磺砂漿臨時(shí)支座與豎向精軋螺紋鋼錨固。21#斜拉索調(diào)整完成以后,使用60t張拉千斤頂超張拉豎向精軋螺紋鋼,使錨固螺母放松,人工拆除錨固螺母,完成精軋螺紋鋼的拆除。精軋螺紋鋼筋放松時(shí)4臺(tái)千斤頂4個(gè)塔柱同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱施工,按照施工設(shè)計(jì)給定的順序分級(jí)交叉進(jìn)行,螺母放松過程中,施工作業(yè)人員盡量遠(yuǎn)離千斤頂,以避免因?yàn)槔^大損壞精軋螺紋鋼筋給施工作業(yè)人員造成不必要的損傷。扭轉(zhuǎn)約束精軋螺紋鋼在當(dāng)天溫度最高的時(shí)間解除。

        硫磺支座的拆除采用噴燈或氣割進(jìn)行溶化,剩余混凝土支座采用人工鑿除。縱向約束采用硫磺砂漿,在扭轉(zhuǎn)約束拆除完成以后直接溶化。

        經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

        通過福建南平閩江大橋主梁施工,積累了一些斜拉橋前支點(diǎn)掛籃施工主梁的施工經(jīng)驗(yàn),給以后的施工提供借鑒。

        [1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)[J].

        [2]范立礎(chǔ).斜拉橋建造技術(shù)[M].人民交通出版社.

        [3]周孟波.斜拉橋手冊(cè)[M].人民交通出版社,2004.3.

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