探析装配式先简支后连续组合箱梁桥施工技术

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  【关键词】装配式;先简支后连续;桥梁施工
  【中图分类号】U445.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2021)06-0068-03
  0 引言
   本文结合某桥梁工程实例,系统地总结了装配式先简支后连续组合箱梁桥的主要施工工艺,并结合工程实践总结了可行的施工经验,为类似工程提供参考。工程实践表明,在高等级公路和城市道路建设中,先简支后连续组合箱梁结构形式的整体性能好,施工简单,质量可靠,因此得到广泛应用。
  1 工程概述
   本工程为8~30 m预应力组合的箱梁桥,每个连接有4根梁,每根梁的重量达110 t,桥体主要通过架桥机梁进行建设。本工程两侧和底部配置有正弯曲力矩预应力钢的双绞线,一共8捆,两侧各3捆,下方为2捆,梁的顶部也配置有预应力钢的双绞线。下面的桥墩采用“U”形结构,桥墩形式是柱式,打地基用钻孔注入桩。施工中,在盖梁上设置了临时支撑座,本工程中主要用于安装箱梁,首先安装一个四股的箱梁,然后在圆顶的连续位置插入混凝土接头,当接头的强度达到设计要求的强度后,可以进行连续应力的安装和拉伸作业。拉伸完成后,可以拆除临时支撑座。采用这样的施工形式,预应力束可以被永久支撑,完成转换后放入箱梁翼缘板对缝,至此完成一个箱梁工程的施工,可继续安装下一个箱梁。本工程的施工过程中,重点环节是预应力束的设置和临时支撑座的拆卸及系统的转换工程。预应力束的设置过程包含预应力钢限定和导线孔的备用、束、张、吊起等步骤。
  2 施工技术实施
  2.1 箱梁预制
   本工程箱梁预制主要采用外模、内模和顶板3种模板。外模为固定刚性外模,内模为组合钢模,顶板为自由拉式活动板 [1]。这3种模板的组合有利于混凝土的浇筑和模板的最终拆除。为了便于拆除内模支架,支架通常采用螺栓连接,其材料一般为角钢。根据设计要求,对预应力筋孔道进行准确定位,并考虑钢筋的绑扎。本工程风管采用波纹管,钢筋直径为8 mm。定位时应控制好钢筋间距,间距不宜过大或过小,坐标测量应准确。处理波纹管接头时,宜采用稍大的波纹管做套管,接头处用胶带密封,以防灌浆时漏浆。波纹管连接完成后,安装两侧、底板和顶板的锚定板。安装时必须定位准确和安装正确。采用平板振动器找平压实,并对腹板混凝土进行浇筑,最佳振捣器为小功率附着式振捣器,采用多个振捣器配合施工。采用振动器辅助施工时,应尽量不要影响和损坏波纹管。振捣过程中,严防漏振,同时防止内模上浮。一般情况下,混凝土浇筑应提前进行,这样可以减少事故发生的概率 [2]。
  2.2 预应力张拉
   在选择千斤顶时,通常要考虑拉力、锚具形状和拉力伸长等因素的影响。张拉力通常为预应力筋张拉力的1.2~1.5倍。千斤顶的最大行程为预应力筋伸长量+初张预留行程,预留行程为3~5 cm。拉伸伸长计算及双向控制预应力张拉受应力控制,它是由伸长值确定和检验的,预应力按设计伸长量张拉,实际伸长率应满足设计要求。若尚未有明确要求,要保证两者之间的误差在6%以内。本工程桥梁钢绞线张拉锚下控制应力为1 395 MPa。经计算,预应力筋的张力为195.3 kN,为控制预应力与钢绞线总面积的乘积。在张拉程序方面,张力从零开始直到初始张力后,可按设计要求分阶段加载力。最终预应力为设计预应力的1.03倍,其中预应力继续作用于钢丝上5 min,钢丝可以锚固 [3]。
  2.3 体系转换
   本工程采用可溶性硫黄砂浆作为临时承重材料。施工中,具体配置的可溶性硫黄砂浆所用材料为硫黄、水泥、石英砂、石材、油墨和聚硫乙烯胶,配合比为48∶5.5∶40∶5∶1.540,临时支架的具体制作工艺如下:首先,将硫黄煮沸,本工程采用间接加热方式,加热温度为135~140 ℃,在这个温度下,硫黄可以顺利熔化。其次,在熔化的硫黄中加入设计量的石英砂,并依次加入石墨和水泥。在添加过程中,将温度提高到最大值,确保材料混合均匀。最后,在硫黄砂浆中加入聚硫胶,同时温度应该保持继续上升,升温至150~160 ℃;掺和各种材料后,降温至140~150 ℃,可在模板内灌注可溶性硫黄砂浆,在浇注过程中应提前预埋一段电阻丝。在永久支架安装完毕后,要设置临时支架。临时支架纵向应比永久支架高3 mm。根据洞口位置,逐一安装临时支撑,使临时支撑钢筋形成简支状态。当需要拆除临时支架时,只要接通36 V电源,临时支架材料可在20 min內软化,软化后的可溶性硫黄砂浆可渗入永久橡胶支座。因此,在安装永久支座和临时支座时,应在它们之间填充一薄层沙,使硫黄砂浆绝缘 [4]。
  2.4 临时支座与拆除
   箱梁临时支撑采用砂箱,安装时临时支架应比永久支架高10 mm,这样在拆除时更方便、快捷。砂箱由2根内径为φ250 mm×13 mm的钢管和2根外径为φ203 mm×7 mm的钢管组成,同时砂箱中要装满干砂。之后,用沥青密封砂筒与顶芯之间的缝隙,防止隔水蒸气后干砂吸湿。通过对“T”梁和架桥机荷载进行计算,确定砂箱的承载力。经计算,本工程所用砂箱的承载力为200 t,在使用临时支架前,为保证箱梁在安装过程中不会因临时支撑变形而沉降,应先进行预压。箱梁两端设2个临时支架,永久支架安装在墩顶接缝中心下的支承垫石上。墩顶连续接缝混凝土浇筑完毕、连续钢绞线张拉完毕后,拆除砂箱临时支架,将箱梁支撑在永久支架上。本项目中,一个连接包含四重交叉,4个交叉安装完成后就可以进行箱梁系统的转换。将箱梁转换为连续箱梁,使用钢束连接顶极接头。经计算,每个铜线的张力为195 kN。首先进行钢筋的连接,将竖直的钢筋焊接固定后就可以安装预制管。然后完成电线的插拔和支撑钢板的安装,进行混凝土的支架和铸造。混凝土的强度是C50,当钢筋混凝土达到设计强度时,可以进行预应力钢绞线施工,并按照设计流程取下临时支柱,随后将箱梁固定在永久支撑座上,在这个步骤中,箱梁可以从简支连续转换。   2.5 钢筋与模板制作安装
   ①钢筋的安装台,可以预先在制作场按照图纸尺寸配置成型,经检查合格后再量产,产品根据类型进行分类,同时在缠绕钢筋之前,先将台座的表面清理干净,正确地露出各个钢筋、中梁、端梁线的位置。将基板钢筋捆好后,各侧每1.0 m通过腹部板确定钢筋、捆腹板、中梁、端梁钢筋。安装完外型后,进行屋顶钢筋的绑扎。②模板制作的安装,在模板上组合体(1节6 m)进行安装成型。根据工程进度要求,加工4套外形,制作中梁模板2套和内、外梁模板各1套及内型3套。外型以6 m长的钢板为面板,采用75 mm×75 mm×8 mm的角钢。与8 mm的水沟钢垂直横向用力支撑肋条,10 mm的水沟钢纵向支撑,两侧的外型上下都用厚连杆固定。各块的标准横模的长度为6 m,一方总长度为5 m。除此之外,确定相应的端杆、中杆、模板、内模等采用钢板制成,厚3 m,尺寸为梁内横截面的一半。人工选择试样,最大长度不超过2 m,横截面为2块,上盖板为1块,底部内衬板块,每一个模板8 mm槽钢安装至少2个支架。当模板进入现场,先进行试拼与标号,去除板表面锈蚀,将橡胶带贴在模板连接处,防止漏胶。在连接钢筋之前,先清洗展台,用润滑油涂抹,待表面全部吸干后进行二次涂刷。在桌子的边上贴上5 mm厚的橡胶布,安装悬挂孔板,精准放出外模安装位置。使用5 t小龙门吊,根据展台样品,按线段组合边模;两个底部由16 mm的连杆外侧支撑,然后用木楔检查每个模板的尺寸。内部模式由两个部分组成,在连接屋面钢筋杆后,安装端面板。
  2.6 箱梁浇筑
   箱梁C50混凝土在拌和站内进行拌和后,使用罐车运送至预制现场,采用5 t龙门吊运到场内。
  (1)混凝土的拌制。水泥:“宁国海螺”P.O42.5R;细集料由毛塔砂厂提供;粗集料:5~25 mm连续配制砂石(蓝田碎石厂);外加剂:JM—Ⅱ型高效增强剂(江苏博特新材料有限公司提供);水泥、水、砂、碎石、外加剂的配比为500∶175∶621∶1 154∶6(kg);搅拌时间:1.5 min;瓦解度:160~180 mm;制作测试块:随机取样,试验组4套,现场组1套。
  (2)混凝土浇筑:在一次成型工程中,采用水平分层、倾斜分布施工方法。①水平标高:一层为箱梁底板及腹板以下40 cm;二层为箱梁端梁(跨端)、中梁,腹板以上40 cm;三层为箱梁端梁(跨端)、中梁、其余腹板及顶部。②倾斜布置:根据箱梁的高度,倾斜布置,从一端到另一端,按照分层分布的原则,一次成型一个箱梁大约需要6 h。在夏季高温天气,混凝土凝固时间快,很难保证在第一层混凝土凝固前铺设第二层混凝土,容易形成施工冷缝。③混凝土浇筑顺序:第一次从箱梁一端向另一端浇筑第一层混凝土至中梁。第二次从箱梁腹板和中梁向梁端浇筑第二层混凝土,并延伸第一层另半跨箱梁底板及腹板浇筑混凝土。第三次返回箱梁端部,将箱梁顶板混凝土浇筑至跨中,将另一半跨1/2箱梁延伸至梁腹板混凝土,其余1/2箱梁腹板延伸至箱梁底混凝土厚板。第四次浇筑箱梁顶板及下半跨剩余1/2箱梁腹板。第五次浇筑下半跨剩余1/2箱梁顶板。按此顺序,箱梁混凝土浇筑时间虽长达6 h,但无施工冷缝,外观质量较好。
  2.7 箱梁安装
   箱梁由小桩号向大桩号逐跨安装。
  (1)采用2台DFMD20/60门式龙门吊装1根箱梁,运至2台60 t纵向轨道平车上。
  (2)箱梁纵向移动:采用2台60 t纵向轨道平车将箱梁运至架桥机吊跨。
  (3)箱梁安装:采用DFJGJ/120龙门架桥机将箱梁吊至安装跨距,利用架桥机横向装置将箱梁移至安装梁位,缓慢落梁。
  (4)对于间断端,永久支座应一次准确安装到位;对于连续端,临时支座应准确安装到位。
  (5)支座安装注意事项:严格控制支座轴线的位置和标高,支座与梁底接触紧密,砂缸活塞顶标高留有压缩沉降值,保证永久支座顶标高。
  2.8 体系结构转化
  (1)时间要求:从预制箱梁到完成横梁湿接头的时间不得超过3个月,因此需要在完成一联后立即开始制造连续的横梁湿接头。
  (2)钢筋工程:将梁端突出的竖直钢筋焊接连接,按规范要求组装,捆成梁钢筋。
  (3)连接扁平波纹管,利用扁平波纹管连接器连接两个柱的顶部的负弯曲力矩波形管,随后进行穿束。
  (4)现场浇筑墩顶横梁湿接头混凝土。当温度最低时,浇筑墩顶横梁湿接头混凝土,用搅拌机对混凝土进行搅拌,随后由运输车运到现场,然后倒在料斗上,把吊起来的车抬到桥面上,然后用手推车运送混凝土至浇筑现场,随后使用插入式振捣器进行振捣。
  (5)张拉负弯矩钢束:墩顶横梁混凝土达到设计强度的95%后,采用2台YDC-25型千斤顶,两端对称拉伸张量的负弯曲力矩钢束。
  (6)压浆:完成负弯矩钢束张拉口,及时压接注水泥浆。
  (7)现场预留槽口混凝土:去除罐中的杂质和积水,在梁底穿过气孔,焊接槽中预留槽口钢筋。
  (8)临时支座拆卸:连续墩上的支座有两种,一种是板式橡胶支座(GYZ375×77型),另一种是滑板式橡胶支座(GYZF4375×77型)。在体系转换过程中,先拆除连续墩顶板上的临时支座,再拆除连续墩顶滑道支座,由简单支护改为单线体系。临时支架由壁厚为10 mm,采用砂洗法用于消除临时支撑。
  2.9 箱梁組合施工
   单幅桥由5个箱梁构成,现浇梁直接湿接缝,变单片为多片组合箱梁。
   首先,湿接缝钢筋,顶板湿接缝环形钢筋主要以焊接为主,在焊接过程中与预埋钢筋保持对齐,针对纵向钢筋进行绑扎。其次,湿接缝模板,湿接缝混凝土浇筑主要通过吊模完成,其模板主要以竹胶板为主,促使其具有充足强度与刚度。再次,预制箱梁翼缘凿毛,在完成预制箱梁超模后,在混凝土强度较低时进行凿毛工作。最后,现浇湿接缝混凝土,在放入混凝土之前,先用水冲洗湿接头箱内的梁法兰混凝土表面,注意采用清洁水。
  3 结语
   综合上文所述,由于本工程的底型受到解体及埋立筋的影响,所以采用经济泡沫板作为一次性的底型,因此要避免振动棒与发泡板发生碰撞,这对工程施工带来了很大的困难。最终,经项目组反复研究后,采用在泡沫板上铺上毡子的方法有效地解决了这个难题。此外,关于本项目临时支座的选择,虽然由专业制造商生产临时支座,安置方便,加热后即可取下,但是制造成本高,所以本项目采用砂箱作为临时支座。
  参 考 文 献
  [1]王亮明.装配式预应力混凝土箱梁先简支后连续结构施工技术[J].中华建设,2020(1):156-158.
  [2]贺耀北,方博夫,刘榕,等.中小跨整体预制Π形钢板组合梁力学与经济性研究[J].公路交通科技,2019,
  36(12):66-72.
  [3]王燕浩.桥梁先简支后连续梁施工技术研究[J].建筑技术开发,2019,46(2):66-67.
  [4]王海洋.先简支后连续T形梁桥的临时支座设计及施工技术探讨[J].科技创新导报,2020(8):25-26,28.
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