混凝土斜拉橋中跨合龍技術(shù)分析
2018-05-07
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某市政大橋總長(zhǎng)為１２１２ｍ，橋?qū)挘矗?２５ｍ，雙向八車(chē)道。其中主橋斜拉橋全長(zhǎng)為５１０ｍ，橋跨布置為１２０ｍ＋２７０ｍ＋１２０ｍ，主塔為高１１３ｍ的Ｈ形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主橋?yàn)殡p塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土邊主梁結(jié)構(gòu)斜拉橋。
斜拉橋主梁共設(shè)置兩個(gè)邊跨合龍段和一個(gè)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(tǒng)施工，合龍段順橋向長(zhǎng)４.６ｍ，全截面頂寬４０.２５ｍ，高３.１ｍ，翼緣板懸臂長(zhǎng)度２.８７５ｍ，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為Ｃ６０，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(shù)
根據(jù)工程施工進(jìn)展情況，若南北主梁同時(shí)進(jìn)行Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工會(huì)產(chǎn)生沖突，因此不能同時(shí)施工。１０號(hào)主墩（即南主梁）Ｍ１７號(hào)節(jié)段先于１１號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工，施工完畢后將其掛籃后退３.６ｍ，預(yù)留出空間再施工１１號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段。在１１號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除模板、張拉預(yù)應(yīng)力與斜拉索，將１１號(hào)主墩掛籃后退３.６ｍ，施工合龍段吊架和模板。然后進(jìn)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(diào)整１０號(hào)、１１號(hào)主墩中跨掛籃位置，使兩主墩掛籃位于Ｍ１７號(hào)梁段上相同位置，確保掛籃荷載相對(duì)于合龍段中線對(duì)稱。最后進(jìn)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(hào)段
根據(jù)工程施工進(jìn)展情況，１０號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段先于１１號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段完成施工。１０號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工完成后將掛籃后退３.６ｍ，預(yù)留出空間再進(jìn)行１１號(hào)主墩Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工。大橋主梁Ｓ２～Ｓ１０號(hào)、Ｍ２～Ｍ１７號(hào)節(jié)段采用懸臂法前支點(diǎn)掛籃施工，本掛籃由承載平臺(tái)、牽索系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、操作平臺(tái)及預(yù)埋件系統(tǒng)等組成。牽引前移的過(guò)程中，遵循對(duì)稱、同步、均衡的原則，確保掛籃整體安全平移，并不斷監(jiān)測(cè)，及時(shí)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(shè)備周轉(zhuǎn)速度，節(jié)省了材料及人力，加快了工程進(jìn)度，順利完成了大橋的主梁Ｓ２～Ｓ１０號(hào)、Ｍ２～Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工任務(wù)。
２.２預(yù)留孔、預(yù)埋件的埋設(shè)
施工主梁Ｍ１７號(hào)節(jié)段時(shí)需要為吊架系統(tǒng)埋設(shè)預(yù)留孔，在南北主梁Ｍ１７號(hào)節(jié)段懸臂端，采用內(nèi)徑６０ｍｍ的波紋管進(jìn)行預(yù)留，預(yù)留孔的位置已考慮縱向預(yù)應(yīng)力的位置。吊架預(yù)留孔順橋向距主梁Ｍ１７號(hào)節(jié)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(yù)留孔平面
?。?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(hào)節(jié)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(jìn)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(diào)整成橋受力狀態(tài)的配重，在合龍后一次性卸除，根據(jù)監(jiān)控單位現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)確定每個(gè)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(jìn)行荷載的等效置換，在澆筑混凝土期間同步卸除，根據(jù)監(jiān)控單位現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)確定每個(gè)懸臂端配重約２００ｔ。固定配重采用現(xiàn)有人行道混凝土預(yù)制蓋板壓載。等效置換的配重采用水袋配重，在水袋進(jìn)水口、出水口安裝水表進(jìn)行重量精確計(jì)量。水袋型號(hào)根據(jù)工程概況定制容量為１００ｍ３的橡膠水袋。
根據(jù)主梁高度及施工條件，選用額定揚(yáng)程４５ｍ的ＱＹ型抽水泵４臺(tái)。各類(lèi)型配重必須在指定區(qū)域堆載，嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)控指令，保證堆載荷載準(zhǔn)確。水袋在注水和放水前要在進(jìn)、出水口處安裝水表，并安排專人負(fù)責(zé)配重荷載計(jì)量。
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合龍段勁性骨架在上、下游邊主梁內(nèi)各為５根ＨＮ６００×２００的型鋼，橋面為１４組雙拼２５號(hào)型鋼。在進(jìn)行南北主梁Ｍ１７號(hào)節(jié)段施工時(shí)預(yù)埋勁性骨架預(yù)埋件，預(yù)埋件需要測(cè)量精確定位，以確保鎖定時(shí)勁性骨架能與預(yù)埋件緊密黏接。合龍段勁性骨架鎖定前必須進(jìn)行以下工作，鎖定前對(duì)整個(gè)主梁、主塔的線形應(yīng)力和索力通測(cè)，對(duì)合龍口標(biāo)高和軸線進(jìn)行２４ｈ連續(xù)觀測(cè)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行合龍前索力調(diào)整。選擇溫度在２０℃左右且溫差變化較小的時(shí)段（夜間）進(jìn)行合龍段勁性骨架鎖定。整個(gè)合龍段勁性骨架鎖定采用角焊接，焊角高度為１０ｍｍ。
?。?５解除臨時(shí)固結(jié)
在合龍段勁性骨架鎖定后，進(jìn)行第一次解除。第一次解除的臨時(shí)固結(jié)是１１號(hào)墩豎直向及水平向約束，先拆除精軋螺紋鋼筋，再拆除０號(hào)塊橫梁兩側(cè)的鋼擋塊。使整個(gè)主梁體系能水平向移動(dòng)，避免產(chǎn)生過(guò)大的軸向溫度應(yīng)力。第二次解除的臨時(shí)固結(jié)是在中跨合龍后，橫、縱向預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿完成后進(jìn)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(shí)固結(jié)。
?。兜跫芟到y(tǒng)施工
合龍段施工時(shí)不考慮利用掛籃作承載平臺(tái)，只利用其前行走道板作為操作平臺(tái)。在已澆筑的南、北主梁Ｍ１７號(hào)節(jié)段上，橫橋向布置一排吊桿，吊桿距Ｍ１７號(hào)節(jié)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(shè)置的主承重梁采用雙拼ＨＮ３５０×１７５型鋼，共３２排，橫橋向設(shè)置的次承重梁采用１２.６工字鋼，共１２排。合龍段吊架系統(tǒng)如圖4所示。
圖4合龍段吊架系統(tǒng)
７模板系統(tǒng)施工
吊架系統(tǒng)安裝完成后，邊主梁范圍內(nèi)在主承重梁ＨＮ３５０×１７５型鋼上直接鋪設(shè)δ＝１５ｍｍ竹膠板作底模。橫隔梁底板范圍內(nèi)次承重梁１２.６工字鋼間距為１９０ｍｍ，在次承重梁上直接鋪設(shè)δ＝１５ｍｍ竹膠板作底模。邊主梁和橫隔梁側(cè)模采用１２ｃｍ×１０ｃｍ方木作為背肋的δ＝１５ｍｍ竹膠板。
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鋼筋加工嚴(yán)格按圖施工，中跨合龍段鋼筋在加工廠集中加工成型后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。綁扎過(guò)程中及時(shí)安裝保護(hù)層墊塊，保證混凝土保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力筋發(fā)生干擾時(shí)，要適當(dāng)調(diào)整普通鋼筋的位置，確保預(yù)應(yīng)力筋的位置準(zhǔn)確。
?。诡A(yù)應(yīng)力及管道施工
主梁縱向預(yù)應(yīng)力有４２束鋼絞線通過(guò)合龍段（不包括備用束），橫橋向有４束鋼絞線。中跨縱向預(yù)應(yīng)力筋鋼絞線數(shù)量多，且中跨合龍段不具備安裝內(nèi)襯管鋼絞線后穿法施工條件。為保證預(yù)應(yīng)力施工順利完成，采用先進(jìn)行縱向鋼絞線穿束，完成鋼絞線穿束后方可進(jìn)行下道工序。中跨縱向鋼絞線長(zhǎng)度為２１～２１６ｍ。鋼絞線長(zhǎng)度在５０ｍ以內(nèi)的Ｎ１、Ｎ２、Ｎ５、Ｎ６束采用人工穿束，鋼絞線長(zhǎng)度在５０ｍ以上的采用人工配合卷?yè)P(yáng)機(jī)穿束。
?。?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(tǒng)供應(yīng)，拖泵把混凝土輸送至布料機(jī)，布料機(jī)直接泵送混凝土入模。澆筑混凝土要分層對(duì)稱進(jìn)行，混凝土澆筑時(shí)要同步進(jìn)行水袋卸載?；炷翝仓A梯形推進(jìn)，先邊主梁后橫隔板、再澆頂板，通過(guò)安裝在出水閥上的水表計(jì)量卸載水量。合龍段混凝土澆筑安排在溫度較低的夜間進(jìn)行，使合龍段在受溫差較小的情況下合龍。
?。保背蓸蛘{(diào)索施工
在施工過(guò)程中，通過(guò)跟蹤分析，逐步對(duì)標(biāo)高、索力、內(nèi)力、軸線、勁性骨架焊接質(zhì)量進(jìn)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(shí)固結(jié)全部解除而完成了斜拉橋合龍段施工的全部關(guān)鍵任務(wù)，根據(jù)合龍現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單位采集的數(shù)據(jù)成果，對(duì)全橋斜拉索的索力進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整。主梁中跨合龍后，合龍段及斜拉橋線形平順、美觀。
?。辰Y(jié) 語(yǔ)
隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)分析的發(fā)展、新材料新技術(shù)的應(yīng)用，混凝土斜拉橋的設(shè)計(jì)、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(shí)踐證明，大橋中跨合龍段配重的固定配重充分利用現(xiàn)有人行道混凝土預(yù)制蓋板和等效置換配重采用水袋配重的施工技術(shù)可行。在鋼材價(jià)格高和運(yùn)輸成本不斷上漲的今天，利用現(xiàn)有材料預(yù)制蓋板和水袋組合荷載配重的施工方法與采用傳統(tǒng)的鋼水箱相比，不僅有利于節(jié)約施工成本，而且合龍段施工過(guò)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。
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