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        客運專線大跨度連續(xù)梁—拱組合結(jié)構(gòu)吊桿施工關(guān)鍵技術(shù)

        2015-09-01 22:15:10高華
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2015年32期
        關(guān)鍵詞:吊鉤索力墊板

        高華

        摘要:文章以西寶鐵路客運專線咸陽西立交特大橋(64.15+136+64.15)m連續(xù)梁-拱組合結(jié)構(gòu)吊桿安裝施工為例,介紹了吊桿安裝、吊桿張拉、索力監(jiān)控等施工關(guān)鍵技術(shù),兼述方案比選、實施中的施工技術(shù),為同類型結(jié)構(gòu)施工提供經(jīng)驗和技術(shù)借鑒。

        關(guān)鍵詞:客運專線;大跨度連續(xù)梁-拱組合結(jié)構(gòu);吊桿安裝;吊桿張拉;索力監(jiān)控 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        中圖分類號:U443 文章編號:1009-2374(2015)32-0101-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.054

        1 工程概況

        西寶鐵路客運專線咸陽西立交特大橋主橋采用(64.15+136+64.15)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與中跨鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)上跨西寶高速公路,梁長264.3m,中跨橋面對稱布設(shè)兩道鋼管混凝土系桿拱,采用“先梁后拱”方法施工。全梁共設(shè)14對吊桿,縱向間距8m,橫向間距12.9m,采用109絲φ7mm低應(yīng)力環(huán)氧噴涂高強鋼絲成品吊桿,標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1670MPa,彈性模量E=2.05×105MPa。吊桿錨具采用配套LZM7-109型冷鑄鐓頭錨具,張拉端位于拱肋上端,固定端位于梁體下錨固塊處。

        圖1 主橋立面布置圖

        2 工程特點及關(guān)鍵技術(shù)

        (1)跨中拱頂距離公路路面高度為43.858m,最短吊桿處(拱腳附近)拱頂距離地面高度為31m。拱肋距地面高度較大;(2)每根吊桿的張拉對相鄰吊桿都會產(chǎn)生影響,因而吊桿索力張拉次序和張拉力控制至關(guān)重要;(3)吊桿索力既要滿足設(shè)計張拉力要求,又要滿足橋面標(biāo)高和拱肋變形要求。因此,吊桿的索力調(diào)整和成橋后的索力確定尤為重要;(4)吊桿上端為張拉端,在拱背上進行張拉作業(yè),屬高風(fēng)險作業(yè),安全隱患大。

        3 施工工藝

        吊桿采用一次張拉的施工工藝,當(dāng)鋼管拱內(nèi)混凝土強度及彈性模量達(dá)到設(shè)計強度的90%且齡期不小于10天后,進行吊桿安裝和張拉。

        3.1 吊桿安裝工藝

        3.1.1 吊桿加工長度的確定。由于本橋為柔性拱與剛性梁的組合結(jié)構(gòu),拱肋在施工過程中的變形較為復(fù)雜,在混凝土壓注完成后,對每根吊桿的上下預(yù)埋管頂面中心進行標(biāo)高與坐標(biāo)測量,計算拱頂至梁體下錨固塊底面距離,結(jié)合錨具尺寸、鐓頭長度、制索與裝索時溫度差對吊桿長度影響、張拉伸長影響等因素,合理確定成品吊桿加工長度。

        3.1.2 安裝方案比選。

        方案一:采用汽車吊在地面上進行吊桿安裝。2(2`)~7(7`)吊桿處于高速公路正上方,若采用地面安裝方案,則汽車吊就要支立在高速公路上進行施工,需要找當(dāng)?shù)亟煌ú块T辦理道路封閉施工手續(xù)。考慮到安裝工期短、協(xié)調(diào)費用高、施工投入大等因素,該方案不可行。

        方案二:采用汽車吊在橋面上進行吊桿安裝??缰?(7`)號吊桿處拱頂至梁面高度為27.6m,吊桿長度為29.46m,最小起吊高度為27.6+29.46+1.5=58.56m,需要選用200噸以上吊車。由于吊車過重,上橋問題無法解決,且租賃費用過高,不經(jīng)濟,方案不可行。

        方案三:采用5噸卷揚機配8噸汽吊車進行吊桿安裝。施工簡便,投入少,對高速公路行車無干擾,可操作性強。

        3.1.3 準(zhǔn)備工作。(1)施工人員、機械設(shè)備及材料進場。對人員進行施工技術(shù)、安全培訓(xùn),對機械設(shè)備進行檢修,對材料進行進場驗收;(2)對拱肋人行通道進行防護。為防止施工工具、材料墜落,在每個吊桿張拉端,利用鋼筋網(wǎng)片對上錨墊板周圍2m范圍的人行道欄桿進行安全圍護;(3)加工1個吊桿連接頭、20個門形固定架。固定架采用[10槽鋼加工,高1.5m,寬0.42cm,焊接在3(3`)~7(7`)號吊桿的上錨箱防護罩墊板上;(4)吊桿上橋:用25噸汽車吊將吊桿盤吊至橋面,再用50噸汽車吊將8噸小吊車吊至橋面。由8噸吊車將吊桿盤按編號擺放至各安裝位置處;(5)將拱、梁上預(yù)埋管管口用磨光機磨光,在上錨墊板上放出孔道口十字中心線,保證錨固螺母居中并與錨墊板能密貼;(6)檢查、清除吊桿錨杯內(nèi)外螺紋上的雜物,如發(fā)現(xiàn)絲扣有損傷應(yīng)及時修復(fù);(7)對下錨杯1/2處進行標(biāo)記,便于錨固螺母的安裝。

        3.1.4 卷揚機上提法安裝中長吊桿。安裝順序:大里程上游3'~7'吊桿→大里程下游3'~7'吊桿→小里程下游3~7吊桿→小里程上游3~7吊桿。

        在下游大里程拱座后方安裝1臺5噸卷揚機,利用橋面預(yù)埋鋼筋與梁面固定牢固。在相鄰拱座處安裝1個3噸轉(zhuǎn)向輪,該轉(zhuǎn)向輪位于上游拱軸線上,并與卷揚機在同一平面內(nèi)。在大里程3'號吊桿門形架上安裝1個3噸轉(zhuǎn)向輪。通過2個轉(zhuǎn)向輪將卷揚機鋼絲繩引至3'號吊桿上預(yù)埋管處。

        圖2 卷揚機和轉(zhuǎn)向輪布置

        把連接頭安裝在吊桿張拉端的錨杯上。啟動卷揚機,緩慢將吊桿從橋面向上提升。提升至一半時,在吊桿中部系一根吊帶。吊帶一頭與吊車吊鉤連接。再由吊車配合卷揚機提升吊桿,直至上錨杯穿出拱肋錨墊板,旋螺母至上錨杯約1/3位置處,松開卷揚機鋼絲繩將吊桿懸掛于拱背上。將吊桿上吊帶下移至吊桿下端,系緊。吊車將吊桿下端提離橋面,人工配合將下錨杯塞入梁面下預(yù)埋管內(nèi)。緩慢下放吊鉤,使吊桿下端穿過預(yù)埋管,穿出下端錨墊板。在吊桿通過下端預(yù)埋管時為防止吊桿錨具的螺紋以及PE受到破壞,在預(yù)埋管口處用一個1噸的手拉葫蘆調(diào)整吊桿的垂直度。移動吊車和2號轉(zhuǎn)向輪至下一吊桿安裝處,按照上述方法依次安裝大里程側(cè)上游4'~7'吊桿和下游3'~7'吊桿。移動卷揚機至小里程側(cè),安裝3~7吊桿。

        3.1.5 吊車上提法安裝短吊桿。拱座附近的1(1`)和2(2`)號吊桿長度相對較小,采用吊車直接提升法安裝。將吊車大臂伸至待安裝吊桿處的拱背上方,調(diào)整方向,使吊鉤正對上錨墊板中心。下放吊鉤穿過上預(yù)埋管至橋面,與吊桿連接頭連接。上提吊鉤,人工配合,使吊桿上端穿出上錨墊板,旋上螺母,松開吊鉤。在吊桿下端系吊帶,人工配合吊車將吊桿下端穿入下預(yù)埋管,穿出下端錨墊板。

        3.1.6 固定端螺母安裝。吊桿下端錨固于梁翼緣板下的混凝土錨固塊處,為便于工人操作,采用吊籃作為安裝操作平臺。吊車將吊籃吊放至下錨固塊處,與梁體臨時固定,人工在吊籃上安裝固定端球形支座和螺母。下螺母應(yīng)擰至中心位于下錨杯1/2處。

        3.2 吊桿張拉工藝

        本橋吊桿張拉采用分批一次性張拉法。張拉時機選在拱肋支架拆除后,邊支座配重卸載前。為保證拱肋的最小變形和吊桿索力的均勻性,每批吊桿用4臺YCW100B型千斤頂對稱、同步張拉。

        3.2.1 吊桿張拉。按設(shè)計要求順序?qū)傻拦袄邔ΨQ部位的吊桿分批,同時一次性張拉至設(shè)計初張力。張拉順序及初張力見表1:

        張拉程序為:0→10%σcon(持荷5min,測伸長值)→20%σcon(測伸長值)→100%σcon(持荷5min,測伸長值)→錨固。采取“張拉力為主,伸長量為輔”的雙控措施。

        3.2.2 索力監(jiān)控。(1)張拉過程索力監(jiān)控。在實際吊桿分批張拉過程中,伴隨著結(jié)構(gòu)的變形、系桿支承體系的轉(zhuǎn)換及內(nèi)力的重分布。前期張拉的吊桿索力直接影響后期吊桿張拉的索力,而后期張拉吊桿亦對先期施工的吊桿的索力有著直接的影響,從而最終影響全部吊桿張拉完畢后的力學(xué)性能,使系吊桿達(dá)不到滿足控制條件的內(nèi)力狀態(tài)。因此,在張拉每批吊桿后,由線形監(jiān)控單位利用振動頻率法對前面每根吊桿索力進行監(jiān)測,確認(rèn)吊桿正確的張拉力,以保證吊桿全部張拉完畢后,預(yù)張拉力達(dá)到控制值。(2)吊桿張拉后各施工階段索力監(jiān)控。吊桿張拉后,隨著梁體通長束張拉、邊支座配重卸載、橋面系及無砟軌道施工,結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生變化,引起吊桿索力隨之變化。需要對上述各階段的索力進行監(jiān)測,將數(shù)值反饋給設(shè)計單位。并根據(jù)設(shè)計單位意見,由線形監(jiān)控單位提供吊桿索力調(diào)整值和張拉順序,對需要調(diào)整的吊桿進行補張拉,再進行壓力監(jiān)測,如此反復(fù),直到所有吊桿張拉力滿足或接近設(shè)計值。

        4 結(jié)語

        實踐證明,本橋所采用的吊桿安裝、張拉施工工藝是成功的,施工始終處于受控狀態(tài)。經(jīng)過吊桿索力值及梁、拱線性監(jiān)測,最終成橋線性符合設(shè)計要求,驗證了本橋施工取得了較為滿意的質(zhì)量效果。此施工技術(shù)可為類似工程提供經(jīng)驗和技術(shù)借鑒。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)(TB 10752-2010)[S].

        [2] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50017-2003)[S].

        [3] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].北京:人民交通出版社,2007.

        (責(zé)任編輯:黃銀芳)

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