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      混凝土斜拉橋中跨合龍技術分析
      2018-05-07 
         1工程概況

         某市政大橋總長為1212m,橋寬40.25m,雙向八車道。其中主橋斜拉橋全長為510m,橋跨布置為120m+270m+120m,主塔為高113m的H形鋼筋混凝土結構,主橋為雙塔雙索面預應力混凝土邊主梁結構斜拉橋。

         斜拉橋主梁共設置兩個邊跨合龍段和一個中跨合龍段,邊跨合龍段在鋼管貝雷支架上澆筑。中跨合龍段采用吊架系統施工,合龍段順橋向長4.6m,全截面頂寬40.25m,高3.1m,翼緣板懸臂長度2.875m,混凝土強度等級為C60,設計工程量為169.2m3,普通鋼筋23.2t,橫向鋼絞線3.81t,縱向鋼絞線89.1t,斷面結構為邊主梁型。主梁合龍段橫斷面如圖1所示。

         

         圖1主梁合龍段橫斷面

         2中跨合龍施工技術

         根據工程施工進展情況,若南北主梁同時進行M17號節段施工會產生沖突,因此不能同時施工。10號主墩(即南主梁)M17號節段先于11號主墩M17號節段施工,施工完畢后將其掛籃后退3.6m,預留出空間再施工11號主墩M17號節段。在11號主墩M17號節段混凝土強度達到設計強度后,拆除模板、張拉預應力與斜拉索,將11號主墩掛籃后退3.6m,施工合龍段吊架和模板。然后進行兩端懸臂端(合龍段口)配重壓載和合龍段勁性骨架鎖定,在合龍段勁性骨架鎖定前,調整10號、11號主墩中跨掛籃位置,使兩主墩掛籃位于M17號梁段上相同位置,確保掛籃荷載相對于合龍段中線對稱。最后進行合龍段鋼筋、混凝土施工。中跨合龍段施工工藝流程如圖2所示。

         

         

         圖2中跨合龍段施工工藝流程

         1掛籃懸澆M17號段

          根據工程施工進展情況,10號主墩M17號節段先于11號主墩M17號節段完成施工。10號主墩M17號節段施工完成后將掛籃后退3.6m,預留出空間再進行11號主墩M17號節段施工。大橋主梁S2~S10號、M2~M17號節段采用懸臂法前支點掛籃施工,本掛籃由承載平臺、牽索系統、行走系統、定位系統、錨固系統、模板系統、操作平臺及預埋件系統等組成。牽引前移的過程中,遵循對稱、同步、均衡的原則,確保掛籃整體安全平移,并不斷監測,及時糾正掛籃的偏位。采用本套掛籃懸澆的施工工藝,加快了物資設備周轉速度,節省了材料及人力,加快了工程進度,順利完成了大橋的主梁S2~S10號、M2~M17號節段施工任務。

          2.2預留孔、預埋件的埋設

          施工主梁M17號節段時需要為吊架系統埋設預留孔,在南北主梁M17號節段懸臂端,采用內徑60mm的波紋管進行預留,預留孔的位置已考慮縱向預應力的位置。吊架預留孔順橋向距主梁M17號節段端頭100cm。橫橋向間距在翼緣板處為143.5cm和144.9cm;在邊主梁處為43.3cm;在橫隔梁處為150cm,如圖3所示。

         

         圖3主梁中跨合龍段吊架預留孔平面

         2.3合龍段配重

         中跨合龍段的混凝土荷載由吊架承載,吊架固定在合龍段兩端的M17號節段邊型主梁上。在勁性骨架鎖定前須在合龍段兩端的懸臂段施加配重。以便在合龍段混凝土施工期間進行荷載的等效置換。配重分兩部分,第一部分為固定配重,是調整成橋受力狀態的配重,在合龍后一次性卸除,根據監控單位現場數據確定每個懸臂端配重約60t;第二部分為等效置換,用于合龍段混凝土施工期間進行荷載的等效置換,在澆筑混凝土期間同步卸除,根據監控單位現場數據確定每個懸臂端配重約200t。固定配重采用現有人行道混凝土預制蓋板壓載。等效置換的配重采用水袋配重,在水袋進水口、出水口安裝水表進行重量精確計量。水袋型號根據工程概況定制容量為100m3的橡膠水袋。

         根據主梁高度及施工條件,選用額定揚程45m的QY型抽水泵4臺。各類型配重必須在指定區域堆載,嚴格執行監控指令,保證堆載荷載準確。水袋在注水和放水前要在進、出水口處安裝水表,并安排專人負責配重荷載計量。

         4合龍段勁性骨架施工

          合龍段勁性骨架在上、下游邊主梁內各為5根HN600×200的型鋼,橋面為14組雙拼25號型鋼。在進行南北主梁M17號節段施工時預埋勁性骨架預埋件,預埋件需要測量精確定位,以確保鎖定時勁性骨架能與預埋件緊密黏接。合龍段勁性骨架鎖定前必須進行以下工作,鎖定前對整個主梁、主塔的線形應力和索力通測,對合龍口標高和軸線進行24h連續觀測,根據測量數據進行合龍前索力調整。選擇溫度在20℃左右且溫差變化較小的時段(夜間)進行合龍段勁性骨架鎖定。整個合龍段勁性骨架鎖定采用角焊接,焊角高度為10mm。

         2.5解除臨時固結

         在合龍段勁性骨架鎖定后,進行第一次解除。第一次解除的臨時固結是11號墩豎直向及水平向約束,先拆除精軋螺紋鋼筋,再拆除0號塊橫梁兩側的鋼擋塊。使整個主梁體系能水平向移動,避免產生過大的軸向溫度應力。第二次解除的臨時固結是在中跨合龍后,橫、縱向預應力張拉、壓漿完成后進行,先拆除精軋螺紋鋼筋,再拆除下橫梁上的鋼擋塊及豎向鋼支座,徹底解除南北主梁的臨時固結。

         6吊架系統施工

         合龍段施工時不考慮利用掛籃作承載平臺,只利用其前行走道板作為操作平臺。在已澆筑的南、北主梁M17號節段上,橫橋向布置一排吊桿,吊桿距M17號節段分段線100cm,采用直徑32mm的精軋螺紋鋼筋,吊住吊架主承重梁。順橋向設置的主承重梁采用雙拼HN350×175型鋼,共32排,橫橋向設置的次承重梁采用12.6工字鋼,共12排。合龍段吊架系統如圖4所示。

         

         圖4合龍段吊架系統

         7模板系統施工

         吊架系統安裝完成后,邊主梁范圍內在主承重梁HN350×175型鋼上直接鋪設δ=15mm竹膠板作底模。橫隔梁底板范圍內次承重梁12.6工字鋼間距為190mm,在次承重梁上直接鋪設δ=15mm竹膠板作底模。邊主梁和橫隔梁側模采用12cm×10cm方木作為背肋的δ=15mm竹膠板。

         8鋼筋加工及安裝

         鋼筋加工嚴格按圖施工,中跨合龍段鋼筋在加工廠集中加工成型后,運至現場進行安裝。綁扎過程中及時安裝保護層墊塊,保證混凝土保護層厚度滿足設計要求。普通鋼筋與預應力筋發生干擾時,要適當調整普通鋼筋的位置,確保預應力筋的位置準確。

         9預應力及管道施工

          主梁縱向預應力有42束鋼絞線通過合龍段(不包括備用束),橫橋向有4束鋼絞線。中跨縱向預應力筋鋼絞線數量多,且中跨合龍段不具備安裝內襯管鋼絞線后穿法施工條件。為保證預應力施工順利完成,采用先進行縱向鋼絞線穿束,完成鋼絞線穿束后方可進行下道工序。中跨縱向鋼絞線長度為21~216m。鋼絞線長度在50m以內的N1、N2、N5、N6束采用人工穿束,鋼絞線長度在50m以上的采用人工配合卷揚機穿束。

         2.10合龍段混凝土施工

         中跨混凝土采用北岸90型攪拌站及配料系統供應,拖泵把混凝土輸送至布料機,布料機直接泵送混凝土入模。澆筑混凝土要分層對稱進行,混凝土澆筑時要同步進行水袋卸載。混凝土澆筑階梯形推進,先邊主梁后橫隔板、再澆頂板,通過安裝在出水閥上的水表計量卸載水量。合龍段混凝土澆筑安排在溫度較低的夜間進行,使合龍段在受溫差較小的情況下合龍。

         11成橋調索施工

          在施工過程中,通過跟蹤分析,逐步對標高、索力、內力、軸線、勁性骨架焊接質量進行控制,保證斜拉橋主梁的順利合龍。目前,該大橋中跨于2010年9月8日順利完成合龍段混凝土澆筑。2010年10月3日隨著主橋臨時固結全部解除而完成了斜拉橋合龍段施工的全部關鍵任務,根據合龍現場監控單位采集的數據成果,對全橋斜拉索的索力進行檢測調整。主梁中跨合龍后,合龍段及斜拉橋線形平順、美觀。

         3結 語

         隨著結構技術分析的發展、新材料新技術的應用,混凝土斜拉橋的設計、施工水平有了很大的提高,混凝土斜拉橋必將在橋梁家族中占有不可替代的地位。實踐證明,大橋中跨合龍段配重的固定配重充分利用現有人行道混凝土預制蓋板和等效置換配重采用水袋配重的施工技術可行。在鋼材價格高和運輸成本不斷上漲的今天,利用現有材料預制蓋板和水袋組合荷載配重的施工方法與采用傳統的鋼水箱相比,不僅有利于節約施工成本,而且合龍段施工過程中等效置換荷載精度高、線形容易控制,為今后雙塔雙索面斜拉橋中跨合龍段施工提供參考和借鑒。

         參考文獻:

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