提篮式拱桥上部结构的安装施工

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  【摘 要】本文详细介绍提篮式拱桥上部结构预制安装的施工技术,供大家参考与借鉴。
  【关键词】提蓝拱; 施工;技术
  Superstructure installation and construction of basket handle arch bridge
  Liu Ya-hui
  (Dalian Dakai Consultation and Supervision Co., Ltd Dalian Liaoning 116000)
  【Abstract】This article describes the basket handle arch bridge superstructure installation of prefabricated construction technology, for your reference and experience.
  【Key words】Arch of basket handle; Construction; Technology
  1. 前言
  近年来,随着我国交通工程建设的发展,其提篮式系杆拱桥由于造型优美、承载能力大、稳定性好等优点,这种类型的拱桥在公路、铁路及城市桥梁建设中得到了较为广泛的应用。结构采有预制安装法施工的钢筋混凝土提篮式拱桥较多,主要是提篮式拱桥上部结构预制构件质量容易控制,有利于确保构件的质量和尺寸精度,并尽可能多的采用机械化施工;同时上下部结构可以平行作业,因而可缩短现场工期,能有效的利用劳动力,并由此而降低了工程造价。但是,为了体现出施工完成后拱桥的优点,其上部结构预制安装施工技术要求也较高,值得我们慎重掌握。
  2. 工艺原理
   提篮式钢筋混凝土拱桥上部结构预制安装技术的工艺原理是:先在桥位附近设置预场,在预制场地按拱圈的尺寸1:1放样,严格遵照构件的曲线直向,然后按节段立模预制。在预制构件的同时在安装孔处设置临时支墩、搭设支架。为检验支架的整体稳定性及支架基础的实际承载能力,克服构件安装过程中支架的不均匀沉降和消除支架的非弹性变形,支架在使用前要进行压载试验,根据压载结果设置一定的预拱度值。待构件混凝土强度达到设计强度后按规定的施工流程采用浮吊进行安装成桥。
  3. 施工工艺流程及操作要点
  3.1 工艺流程
  3.1.1 构件预制施工工艺流程:预制场地整平→测量放样→预制底座、模板制作→钢筋绑扎(预埋件设置);→模板安装→砼浇筑→养生。
  3.1.2 构件安装施工工艺流程:安装支座→搭设临时支架并进行预压→浇筑系梁端部、端横梁及拱脚段→吊装系梁预制段及中横梁并湿接合扰→张拉系梁、横梁第一批预应力束→搭设拱肋支架并进行预压→吊装拱肋、风撑预制段并湿接合拢→拆除拱肋支架→安装吊杆并初张拉→拆除系梁支架→安装预制桥面板,浇筑绞缝砼→吊杆第二次张拉及张拉第二批系梁及横梁预应力束→浇筑桥面层及护栏→吊杆张拉至成桥索力→第三批系梁预应力束张拉压浆封锚。
  3.2 操作要点:
  3.2.1 构件预制
  A、构件的预制场地尽可能选在桥位附近较平坦和宽敞的地方。场地的铺筑,按如下程序进行:清除障碍物,粗整平,压实,测量并找平,采用厚10cmC20混凝土浇筑面层。
  B、采用坐标法放样,根据拱轴线方程算出拱轴线各预定的纵横坐标,先放跨径尺寸,再分段放出预定的纵横坐标,并量出加预拱度值后的各点。据设计尺寸定出系梁、拱肋轴线,画出构件轮廓线及交角圆弧线,定出各吊杆位置、横系梁联结点位置及风撑结点位置。具体放样见构件预制放样示意图1:
   图1 构件预制放样示意图
  C、构件为弧形预制件,模板采用钢模,钢板厚5mm,为抵抗侧向弯曲,模板背面每隔50cm焊竖向角钢加固。为便于拆装及构件线型顺畅,每块模板长2m~3m。
  D、钢筋焊接与绑扎接头应符合规范及设计要求。钢筋骨架根据预制构件段尺寸采用分段成型、整体入模的方法,采取先放置钢筋骨架,然后安装锚箱等预埋件,调整点焊好,校核无误后立模。施工时锚箱提前加工成型,这样有利于锚箱钢板焊接时的尺寸及位置准确,又便于各工序有效衔接,节省工时、方便施工、保证骨架成型的质量。
  E、模板应涂刷脱模剂,外露面混凝土模板的脱模剂采用同一品种,不得使用废机油。把模板沿放样线拼装成整体,调整好板垂直度、直顺度、底部、上部用螺栓加固。然后加固模板,确保立模不变形,尺寸准确。浇混凝土前,应对模板尺寸、钢筋尺寸、位置、焊接长度、预埋件数量、位置等做全面检查,符合设计要求后方可进入下道工序。
  F、严格按设计配合比配料、拌制。拌制时严格控制配合比及拌制时间,随时检查混凝土的均匀性和塌落度。混凝土运输采用泵送。浇筑时,每一预制段必须一次浇完,不留施工缝。混凝土的振捣,采用插入式振动器,振动时要控制振动时间,密实的标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面泛浆平整。脱模后应及时养生,采取覆盖土工布并及时洒水,确保构件经常保持湿润。
  G、为使构件接头位置准确,起模前要将构件编号并复核尺寸,待构件混凝土强度达到设计强度的70%时,方可起吊。因为构件内弧是曲线,所有构件应采用空中翻身,其起吊翻身应须仔细小心,起吊不慎,容易因弯矩不等造成断裂或裂缝。
  3.2.2 临时支架
  A、支架施工方案采用栈桥体系,支架基础采用打入式钢管桩,钢管桩的入土深度根据计算确定,承载力可根据贯入度进行双控,桩顶承台采用槽钢形成钢平台,槽钢应形成箱型断面后,再通过纵横间焊接形成整体平台。
  B、栈桥梁采用标准型贝雷片,根据结构计算出每片系梁底设置的贝雷片数,贝雷的拼装宽度应考虑操作人员的工作平台及中横梁安装的支承点,为保证栈桥的整体性,中间支架上设置贝雷片联系梁,并兼作盖梁其他处设置32号槽钢横梁,间距不大于10m,所用连接处采用M25螺杆拉接牢固。
  C、贝雷安装前在两端标出竖向中心线,并在墩台面上放出纵向中心线。以及每片的具体位置,然后在地面上拼装完毕后,用浮吊进行安装。预制好的系梁直接安装在栈桥梁上,每预制段系梁采用两点支撑,中间不设置支点以免造成内力变化。当安装好的系梁高程与设计不符时,通过千斤顶进行微调。
  D、搭支架时,按设计规定预留通航孔,其宽度、净高应满足要求。并在通航孔两侧施打钢管保护桩。桩顶纵横采用槽钢连接形成整体框架,保护桩与支架桩基间不得有任何连接。
  E、考虑桥梁梁底设计高程,结合支架搭设的高度,船只通过该桥位时需限制通航等级,以确保支架安全。
  F、为检验支架的整体稳定性及支架基础的实际承载能力,克服构件安装过程中支架的不均匀沉降和消除支架的非弹性变形,避免系梁及拱肋因支架不均匀沉降而出现裂缝,支架在使用前要进行压载试验。试验加载考虑1.3倍超载系数。压载采用砂袋预压,在压载过程中采用水准仪观测支架的变形情况并作好记录,待支架不再发生沉降,预压过程即告结束。支架压载观测点布置在距支点lm处、1/4跨处、跨中位置,每个位置在底板上横向布设2个点。观测点在压载前布设,观测分压载前、压载完、卸载后3个阶段进行。根据压载完的观测数据调整标高。压载完毕后进行卸载,卸载时在同跨内先中间、后两边对称同时进行。
  G、根据预压结果设置一定的预拱度,预拱度按二次抛物线分配。
  3.2.3 系梁端部、拱脚段及端横梁浇筑
  A、安装支座,调整好各支座高度,并注意支座滑动方向。浇筑系梁端部、拱脚段及端横梁。
  B、为保证系梁砼内实外光,系梁底模、侧模采用钢板制作,对销螺栓固定模板,模板强度及刚度应满足要求,模板接缝夹海绵条,确保接缝严密,不漏浆。端横梁模板亦采用钢模,槽钢作加劲肋。
  C、在支架上铺设系杆底模,根据支架预压所测得的弹性变形值设置一定的预拱度,施工预拱度按二次抛物线分配。弹性变形的数值需将此变形量按二次抛物线分段考虑在内。
  D、钢筋焊接与绑扎接头应符合规范及设计要求。预应力筋管道应采用定位筋固定安装,使其能牢固地置于模板内的设计位置,并在砼浇筑期间不产生位移,定位筋直线段每隔1米设一组,曲线段每隔0.5米设一组,焊好管道定位筋,穿入波纹管,管道安装完成后,应将其端部盖好,防止水或其它杂物进入。安放系梁及横梁锚垫板及横梁的波纹管,最后立端模,为防止漏浆,在侧模与底模交界处夹海绵条。
  E、施工过程中注意安放好以下预埋件:
  (1) 系梁、横梁张拉端锚垫板;
  (2) 在系梁预应力束管道沿轴线等间距布设1-2处排浆孔;
  (3) 吊杆下锚箱,在浇筑砼的前对其平面位置及角度精确测量。
  (4) 中横梁接头处的钢筋预埋件、波纹管、锚垫板等。
  (5) 钢筋绑扎发生打架时,遵循普通钢筋让预应力钢筋、小钢筋让大钢筋的原则。
  F、 首先浇筑系梁砼,然后浇筑端横梁砼,为保证系梁砼的密实,用插入式振捣器振捣。在系梁及端横梁拆模后,在对应的中横梁位置凿毛处理系梁。砼浇筑采用整片浇筑,斜向分层,纵向分段,分段长度控制在4-6m,分层厚度不超过30cm,采用插入式振动器振捣,灌注连续均匀进行,砼运输采用输送泵运输。
  G、 砼浇筑过程中,应做好以下工作:
  (1) 拱脚、吊杆处预埋件采用定位措施,将其牢固地与钢筋连接在一起,防止浇筑过程中发生位移。
  (2) 浇筑连续均衡进行,同时派专人检查支架、模板、钢筋和预埋件的稳固情况,当发现有松动、变形、移位时,应及时处理。
  3.2.4 系梁及中横梁安装
  A、 吊装设备采用浮吊。各预制节段用船只运输至安装孔处,在移运过程中,应注意使构件稳定安全。
  B、 要求垂直起吊,吊点位置应符合设计要求,各吊点同时均匀受力,起吊安装必须缓慢、平稳。用浮吊将系梁预制段放置在桥位贝雷桁架上,架设临时支撑,防止预制件倾覆,随后架立横向另一侧对应的节段,并以强大的横向剪刀撑及设有法兰螺丝的钢筋在节段的两端临时对角拉紧固定成框构,后拼装相邻节段,继续依次由两端往跨中对称安装,同样采取临时固定措施的。
  C、 使用千斤顶和硬木楔调整预制件标高及预制件轴线位置,达到设计标高。调整完毕后,焊接接处钢筋及连接接头处波纹管,连接管宜采用在一个直径级别的同类管道,连接时不应使接头处产生角度变化,并用胶布缠裹紧密防止水泥浆的渗入。
  D、 浇筑湿接头时务必保证预应力管道的通畅,严防堵塞,同时必须用高压水枪冲洗干净后方可施工。在焊接预制件节段接头钢筋时,要注意防止灼伤砼,如施工中砼受到损伤,应凿除到新鲜砼面。
  E、 安装中横梁及浇筑湿接头,中横梁需由两端往跨中对称进行安装安装。
  3.2.5 预应力束张拉
  A、对预应力筋施加预应力之前,应对构件进行检验,外观尺寸应符合质量标准要求。张拉时,系梁及横梁湿接头强度均达到设计规定的强度时方可进行。
  B、 穿束前应检查锚垫板和孔道,锚垫板应位置准确,孔道内应畅通,无水和其他杂物。把钢铰线穿入锚孔,钢铰线不得扭转,钢铰线之间不得交错重叠,以防断丝。
  C、张拉采用四台千斤顶,配套压力表两端同步张拉,张拉前千斤顶压力表应配套校验,以确定张拉力与压力表之间的关系曲线。张拉以张拉力和伸长值双控控制,实际伸长值与理论伸长值控制在±6%以内。
  D、 系梁锚具为夹片式自锚型锚具,预应力束张拉程序为:0 →初应力(10%δk) →100%δk(持荷2分钟锚固)。
  E、 预应力束张拉顺序按设计要求,拉工艺如下:
  (1) 千斤顶与配件装置顺序: 安装工作锚板→夹片→限位板→千斤顶→工具锚→工具锚夹片
  (2 )施加预应力: 两端同时向千斤顶张拉缸加油压至10%δk→测量伸长量→20%δk→测量伸长量→设计油压值→测量伸长量→做好张拉记录。
  (3) 锚固: 打开高压油泵截止阀,张拉油压缓慢降至零→活塞回程。
  F、 用砂轮机割除锚外钢铰线,外露长度不小于30mm。用水泥砂浆密封张拉端,以防压浆时冒浆。
  G、 压浆设备采用活塞式压浆泵。压浆前,应对孔道进行清洁处理,以清除有害材料。水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间,一般控制在30-45min内。水泥浆在使用前和压注过程中应连续搅拌。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆,不得通过加水来增加其流动性。
  H、 压浆顺序应先压注下层孔道,压浆应缓慢、均匀的进行,不得中断,较集中和邻近的孔道,宜尽量先连续压浆完成,不能连续压浆时,后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆,并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆,关闭出浆口后,应保持不小于0.5MPa的一个稳压期,该稳压期不宜少于2min。
  (1)压浆顺序:先压下层孔道,后压上层孔道,若串孔则同时压注。
  (2)每个孔道压浆需一次完成,不得中途停顿,若因故停顿时间超过20分钟,应冲洗干净孔道,重新压浆。
  (3)水泥浆由拌制到压入孔道,时差不得大于40min,水泥浆须不断搅拌。
  (4)压浆管长度最多不得大于40m。
  (5)压浆过程中及压浆后二天内,构件温度不得低于5℃,否则应采取保温措施。气温高于35 ℃时压浆宜在夜间进行。
  (6)每班应制不少于三组的7.07×7.07×7.07试件,以28d 的标准强度来做为水泥浆质量的评定依据。
  (7)压浆工人应戴防护眼镜。
  3.2.6 搭设拱肋支架,安装拱肋及风撑
  A、搭设拱肋支架,拱肋支架全部采用贝雷片,贝雷片间连接采用贝雷片专用螺栓连接,安装好的支架在纵横间采用钢丝绳斜拉,保证支架的整体稳定性。
  B、 在拱肋节段拼装点下部搭设支架,精确放出支架平面位置,同时不能妨碍吊杆施工,支架高度和高程按拱肋下缘座标准确放出,并按设计要求预加预拱度,为加强拱肋支架的稳定性,在支架的外侧采用缆风绳加以固定。
  C、 支架搭设完毕后,在支架顶部放出拱肋安装控制点位置。拱肋安装控制点坐标按公式1及2计算、按图3-2设置(见图2):
  Z=Z'cosα (1)
  Y= Z'sinα (2)
  式中Z'-拱肋理论拱轴线坐标值;
  Z、Y-拱肋实际拱轴线坐标值;
   α-拱肋与XOZ面的倾角。
  图2 图3-2拱肋安装控制点设置图
   D、 拱肋、风撑吊装,根据构件的重量及安装高度选择起吊能力满足要求的浮吊,吊装顺序由两端往跨中对称进行。吊装预制好的拱肋节段,准确调整好位置及标高,调整时拱肋湿接头钢筋一般不全部焊死,先焊顶层钢筋,四个角用槽钢顶死,用螺旋千斤顶调整。
  E、 现浇拱肋及风撑湿接段砼。接头处钢筋密集,此处受力又较复杂,钢筋焊接应满足规范要求,砼应精心配制,采用同标号的膨胀砼,振捣时采用小型振动棒,配合插钎、插捣以保证密实,浇筑应一次完成,防止出现施工缝。
  3.2.7 拱肋落架,吊杆安装及张拉
  A、等拱肋及风撑湿接段混凝土强度达到设计规定的强度,拆除拱肋支架,将拱肋形成裸拱结构。卸架前对拱肋的混凝土质量、拱轴线的坐标尺寸、卸架设备情况等进行全面检查,符合要求后可卸架。卸落量开始宜小,以后逐渐增大,在纵向应对称均衡卸落,在横向应同时一起卸落。卸落时,应设专人用仪器观测拱圈挠度和墩台变化情况,并详细记录,并设专人观察是否有裂缝现象。
  B、准确测量吊杆长度,有吊杆生产厂家提供成品索,成品索需进行超张拉检验合格后方可安装。对称安设各吊杆,并对吊杆进行初步收紧。
  C、吊杆张拉是成桥最关键的工序,张拉前千斤顶压力表应配套校验,用四台千斤顶对4根对应吊杆同步张拉,吊杆张拉必须严格按设计规定的张拉力和规定顺序进行,并不断调整其索力,使每根吊杆张拉力达到设计要求,保持吊杆索力均衡。
  3.2.8 拆除系梁支架,卸架时宜从跨中向支座依次循环卸落。系梁支架采用对称人工配合机械分跨拆除,吊装至运输船只上外运。
  3.2.9 安装预制桥面板:在桥横向,由两侧往中间铺设,在桥纵向,从两端往跨中对称进行,横桥向也对称安装。浇筑铰缝混凝土。
  4. 结束语
  由于提篮式拱桥上部结构预制安装施工技术相对于现浇上部而言更能够确保工程质量安全,可以节约工程造价与合理利用能源资源;另外与其他施工技术、方法相比,可以缩短施工工期,施工质量较容易控制;施工期间支架受船舶、漂流物的威胁及支架对排洪、通航的影响周期较短,具有较大的经济效益和社会效益,因此,上述详细的施工技术值得同行学习与借鉴。
  
  [文章编号]1006-7619(2010)11-04-1003
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