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        波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的適用工藝分析與實踐

        2022-11-04 07:29:52朱志明
        中國公路 2022年17期
        關(guān)鍵詞:懸臂腹板吊裝

        朱志明

        (廊滄高速公路廊坊事務(wù)中心,河北 廊坊 065000)

        在施工工藝方面,波形鋼腹板組合梁橋基本與傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋較為一致,主要包括支架現(xiàn)澆法、懸臂施工法、預(yù)制拼裝法以及頂推施工法等[1,2]。同時,波形鋼腹板橋梁改進(jìn)工藝也得到了發(fā)展,例如鋼腹板自承重異步工法等,作為一種借助鋼腹板特殊結(jié)構(gòu)形式而設(shè)計新型工藝,在應(yīng)用中逐步得到了認(rèn)可與發(fā)展。

        波形鋼腹板在我國應(yīng)用的早期,多采用支架現(xiàn)澆法[3],相關(guān)應(yīng)用工程包括河北邢臺鋼鐵路橋、江蘇淮安長征橋等。波形鋼腹板組合梁橋在早期廣泛應(yīng)用后得到了迅速發(fā)展,相關(guān)工藝也變得多樣,該階段較多應(yīng)用的是懸臂澆筑法[4,5],相關(guān)應(yīng)用工程主要包括珠海前山河特大橋、鄄城黃河大橋等跨徑較大的橋梁工程。另外,部分工程根據(jù)現(xiàn)場實際條件,因地制宜地選用了預(yù)制裝配施工法(如河南光山潑河大橋)、異步施工法(如奉化江大橋)或頂推施工法(如鄭州常莊干渠高架橋)等。

        當(dāng)下,在適用于波形鋼腹板組合梁橋的相關(guān)工藝種類中,呈現(xiàn)出明顯的使用比例不均勻現(xiàn)象,如圖1所示。

        圖1 波形鋼腹板橋的應(yīng)用工藝占比統(tǒng)計

        一、波形鋼腹板橋的適用工藝分析

        (一)支架澆筑施工

        對于支架現(xiàn)澆法施工工藝來說,新型波形鋼腹板組合梁橋中的應(yīng)用工藝基本類似于傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,兩者沒有明顯區(qū)別。支架的材料包括鋼管、型鋼、貝雷架等,預(yù)壓處理也是在混凝土施工之前施加于支架,保證合理考慮非線性變形。支架預(yù)壓時,荷載的加載方式為常用的沙袋或水箱等。加載時按60%、100%、110%的設(shè)計總荷載分次進(jìn)行,每次加載完成后等待1小時,再開始沉降觀測。底板鋼筋與頂板鋼筋依次綁扎完成后,再分段安裝波形鋼腹板。根據(jù)鋼腹板的階段剛度與吊裝能力,合理控制分段長度,鋼腹板安裝時應(yīng)由一端順次安裝至另一端,拼縫處應(yīng)及時焊接固定,避免累積誤差。

        (二)懸臂澆筑施工

        新型的波形鋼腹板組合梁橋中的應(yīng)用懸臂澆筑法工藝,類似于傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,不同點在于波形鋼腹板的掛籃一般設(shè)計為菱形或加高三角形,需要考慮鋼腹板的吊裝空間要求。同時,鋼腹板由工廠定制加工后運至現(xiàn)場吊裝組拼而成,而傳統(tǒng)的腹板混凝土是與頂?shù)装逋瑫r澆筑而成的。相較于傳統(tǒng)混凝土箱梁,波形鋼腹板懸澆時新增了鋼腹板的定位與安裝環(huán)節(jié),無需腹板鋼筋綁扎、側(cè)模安拆及腹板中預(yù)應(yīng)力孔道留置等工序,且鋼腹板吊裝施工不占用關(guān)鍵工期,可于混凝土節(jié)段養(yǎng)護(hù)期間進(jìn)行,優(yōu)化了工期。另外,波形鋼腹板的自重較輕,相比同樣長度的混凝土,減重約30%,節(jié)段長度可延長1.5m~2.0m。

        (三)預(yù)制裝配施工

        中小型跨度的波形鋼腹板組合梁橋,適用于預(yù)制裝配法工藝,具體方法類似于傳統(tǒng)橋梁。預(yù)制時場地要求基本與傳統(tǒng)預(yù)制場地相同,采用鋼板模作為預(yù)制模板,并分兩次澆筑混凝土,分別為主梁底板與頂板。吊裝預(yù)制梁體前計算吊裝工況與設(shè)計工藝,保證施工安全,梁上應(yīng)至少設(shè)置4個吊點,且吊點盡量布置于橫隔板處,吊裝時的混凝土強(qiáng)度須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度90%以上。

        波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土梁吊裝就位后,保險垛應(yīng)隨即設(shè)置到位,固定梁體,再將預(yù)埋在先前梁體內(nèi)的橫向連接鋼板與安裝固定的梁體,通過鋼板焊接連接,避免傾倒。在全孔主梁安裝結(jié)束后,根據(jù)設(shè)計要求將組合梁體整體化。梁、板就位后,將留置的混凝土濕接頭按相應(yīng)要求及時澆筑。

        (四)頂推施工

        相較于傳統(tǒng)混凝土箱梁,波形鋼腹板自重減輕約30%,采用頂推施工時難度有所降低,且頂推導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)可以直接利用波形鋼腹板。施工中可將鋼制牛腿設(shè)置在導(dǎo)梁前面,并在頂推到位后,拆除臨時結(jié)構(gòu)用于施工導(dǎo)梁現(xiàn)澆段,確保主梁頂推施工順利。橋臺后方軸線處的引橋可作為預(yù)制梁的預(yù)制場地,若采取為多聯(lián)頂推工藝,則預(yù)制場地在橋梁范圍內(nèi)設(shè)置,以保證工程進(jìn)度。

        頂推過程中,位移傳感器在每個千斤頂中配置,可直接測定千斤頂?shù)捻斶M(jìn)行程,保證頂推同步。頂推時須實時監(jiān)測關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)值,例如導(dǎo)梁的撓度、主梁的標(biāo)高,以及箱梁的軸線偏位等,并多次少量地糾偏,避免超限。頂推結(jié)束后,頂升千斤頂在反力架與頂推千斤頂均實施拆除之后布置,再轉(zhuǎn)換支座最終完成落梁操作。

        (五)無(少)支架現(xiàn)澆

        波形鋼腹板在實際工程中可以直接作為施工臨時承重構(gòu)件,實現(xiàn)波形鋼腹板組合橋梁的無(少)支架施工,適用于通行壓力大的市政橋梁或者跨線橋。該工藝實施過程中能一定程度上節(jié)約施工措施成本,且不影響交通通行。波形鋼腹板一般由工廠定制成形,運至現(xiàn)場組拼后,于交通量較少的時段吊裝至墩頂處,并將鋼腹板間的橫向臨時支撐安裝到位,將后續(xù)模板掛在鋼腹板上,最后澆筑頂?shù)装宓幕炷痢?/p>

        (六)異步懸臂澆筑施工

        異步懸臂澆筑指將波形鋼腹板直接作為施工中主要的承重構(gòu)件,其翼緣板上可懸掛固定掛籃的主要承重與行走結(jié)構(gòu),使波形鋼腹板的施工與該節(jié)段的頂、底板混凝土澆筑錯開,即n節(jié)段的腹板,與n-1節(jié)段的底板及n-2節(jié)段的頂板一起施工。相較于傳統(tǒng)的懸臂法,異步懸臂澆筑時的平面操作空間更大,工期大幅縮減,且上下交叉施工的安全風(fēng)險降低。

        與傳統(tǒng)的菱形掛籃相比,該方法采用簡支體系的掛籃構(gòu)造,大幅減少了用鋼量,提高了安全性。異步懸臂澆筑施工前,應(yīng)當(dāng)監(jiān)測與分析全程受力情況,并加強(qiáng)鋼腹板的上下連接處強(qiáng)度,且可將臨時支撐設(shè)置于鋼腹板之間,從而保證其橫縱向的剛度。

        二、波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的實踐

        廣東廣州魚窩頭大橋采用(35+50+35)m的跨徑布置,設(shè)計為波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋,平曲線半徑取為110m。該橋下部為番禺大道,日常車流交通量較大,施工時不得占道影響交通。

        基于此,通過分析適用于波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合梁橋的幾種施工工藝特點可知,該橋施工時運輸條件和吊裝場地較為不利,最終選用了少支架現(xiàn)澆法進(jìn)行施工。具體實施步驟為,由工廠完成波形鋼腹板的預(yù)制加工,運至現(xiàn)場后拼裝焊接,再于交通流量少的夜間將其吊裝至墩頂處,利用鋼腹板作為承重構(gòu)件,安裝后續(xù)的施工模板,接著澆筑底板混凝土。實施效果表明,少支架現(xiàn)澆法在不影響番禺大道交通通行的同時,縮短了工程工期,為類似的市政橋梁建設(shè)提供了借鑒。

        三、結(jié)論

        相較于傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋,波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁所適用的工藝方法基本與前者相同,但相比之下,波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁更具有一定的工藝優(yōu)勢。本文主要總結(jié)介紹了滿足波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工需求的工藝類別及其關(guān)鍵要點,分析了施工流程,并以廣州魚窩頭大橋為案例,分析了波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的施工工藝比選思路,為類似的波形鋼腹板橋梁施工提供了參考經(jīng)驗。

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