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文檔簡介
1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。m07-空心薄壁梯形變截面預應力V型結構施工技術(二)潮州市韓江北橋A標段空心薄壁梯形變截面預應力V型結構施工技術第二工程公司 張新內(nèi)容提要:V型結構在橋梁工程中并不常用,類似潮州韓江北橋的空心薄壁梯形變截面預應力V型結構更是少見,本文結合韓江北橋工程實例,介紹截面復雜多變的V型結構的主要施工技術,對其它類似工程具有很好的參考價值。關 鍵 詞: V型結構 平衡塔 施工1.工程概況1.1設計概況及施工環(huán)境潮州市韓江北橋位于潮州市湘子橋以北約1.73公里處(北堤樁號2+350),跨越韓江水道,標段起訖里程為
2、K0+606.9K2+537.5,全長1930.6m,其中主橋580m,兩岸引橋長1350.6m。道路等級為城市主干道,雙向六車道,河道內(nèi)引橋橋?qū)?8m,河道外引橋?qū)?5m,主橋橋?qū)?0m。主橋施工場地均位于韓江大堤內(nèi),其中Z1、Z4、Z5、Z6墩位于沙灘上,Z2墩位于航道淺水邊,這五個橋墩采用填砂石形成施工作業(yè)平臺(韓基標高9.5m),Z3墩位于韓江航道中。韓江枯水期水位在7.5m左右,雨季期間水位上漲到14m左右,而且水流沖刷破壞嚴重。1.2結構形式主橋上部為五跨連續(xù)無風撐鋼管混凝土系桿拱橋(C跨+B跨+A跨+B跨+C跨),其跨徑組合為(85m+114m+160m+114m+85m);下部
3、為鉆孔樁基礎、矩形承臺、雙薄壁矩形空心墩、V形結構。主橋總體結構布置如圖1所示。圖1 主橋總體結構布置圖V型結構設計為空心薄壁梯形變截面預應力鋼筋砼結構,如圖2所示(以Z3墩為例),與上部現(xiàn)澆箱梁形成倒三角形結構,與下部空心薄壁矩形墩固結形成。兩側V腿最底部離地面約11m高,頂部離地面約1620m高。全橋六個主墩,每主墩為兩個獨立的V構,總共12個V型結構。Z3(Z4)墩V型結構:往B跨的V腿斜長13.12m,底面傾角43o3454”。往A跨的V腿斜長13.39m,底面傾角43o3126”。根部厚3.12m。V腿橫橋向底寬8m,頂寬4.45m,底板及頂板厚0.6m,側墻厚0.5m,中隔墻厚1.
4、6m。 Z2(Z5)墩V型結構:往C跨的V腿斜長10.94m,底面傾角42o394”。往B跨的V腿斜長11.46m,底面傾角42o3637”。根部厚2.459m,橫橋向底寬8m,頂寬約4.5m,側墻厚0.5m,中隔墻厚1.4m。Z1(Z6)墩V型結構:往引橋的V腿斜長8.74m,底面傾角41o3543”。往主橋C跨的V腿斜長9.15m,底面傾角41o3543”。根部厚1.89m,橫橋向底寬8m,頂寬約4.6m,側墻厚0.5m,中隔墻厚1.2m。每個V型結構均設計有斜向預應力,預應力束設在V腿的底板及頂板內(nèi),每側V腿設12束(底板6束,每束9根;頂板6束,每束19根)。預應力束固定端在空心墩頂內(nèi)
5、,張拉端在上部箱梁內(nèi)。圖2 Z3墩V型結構設計圖1.3 主要工程數(shù)量全橋共12個V構,主要工程數(shù)量詳見表1。表1 主要工程數(shù)量表墩位C50砼II級鋼筋鋼絞線Z1(Z6)每個V構C50砼=193m3,四個V構合計=772 m3每個V構=22.5t四個V構合計=90t每個V構=4.2t,四個V構合計=16.8tZ2(Z5)每個V構C50砼=284m3,四個V構合計=1136 m3每個V構=29.3t,四個V構合計=117.2t每個V構=5.42t,四個V構合計=21.7tZ3(Z4)每個V構C50砼=415m3,四個V構合計=1660m3每個V構=39.8t,四個V構合計=159t每個V構=6.2
6、4t,四個V構合計=25t合計全橋合計C50=3568 m3,II級鋼筋=366.2t,鋼絞線=63.5t。2. V型結構總體施工方案概述2.1施工特點平衡塔斜拉施工方法是利用拉桿向上斜拉,通過中間塔平衡水平分力及抵消部分力矩,結構受力分析比較明確,充分利用型鋼的軸向抗拉及抗壓性能,這種方法不受橋墩高度限制,支架體系也不受橋下洪水的影響;此外,因施工支架不落地,在進行V型結構施工期間,還可以同時進行上部箱梁的基礎處理及搭設部分支架,有利于加快進度。2.2施工方法采用型鋼在空心墩頂上組拼為平衡塔,通過中間塔平衡水平分力及抵消部分力矩。V腿外側利用貝雷梁組拼為斜托梁,斜托梁底部與墩頂預埋件銷接,中
7、部及頂部通過型鋼斜向拉在平衡塔上。V腿砼澆筑后利用水平剛性拉桿臨時固定,水平拉桿與V腿形成臨時倒三角穩(wěn)定結構,直至頂部箱梁施工后形成永久三角形結構。V腿為空心薄壁變截面狀,結構復雜,操作空間狹小,而且混凝土方量大,為了降低施工荷載,并減少混凝土的收縮及徐變應力,將Z3(Z4)墩V腿結構分三次先后澆筑砼,第一次澆筑根部,第二次澆筑空心段,第三次澆筑頂部實心段;Z1(Z6)、 Z2(Z5)墩V腿分兩次澆筑砼,第一次澆筑根部及空心段,第二次澆筑頂部實心段。2.3 主要施工步驟(以Z3為例)第一步:空心墩頂部實心段施工后,利用汽車吊或塔吊安裝平衡塔、斜托梁、斜向拉桿,人工安裝第一節(jié)模板,綁扎鋼筋,澆筑
8、根部砼。第二步:安裝第二節(jié)模板,綁扎鋼筋,調(diào)整模板至斜腿位置,鑿毛砼接頭并清理干凈,兩側對稱澆筑空心段砼。第三步:安裝第三節(jié)模板,綁扎鋼筋,預埋型鋼水平拉桿,調(diào)整模板至斜腿位置,鑿毛砼接頭并清理干凈,兩則對稱澆筑頂部砼。第四步:砼達到90%設計強度后,利用預埋的型鋼水平拉桿與V腿形成臨時穩(wěn)定三角結構,割除斜托梁及斜向拉桿,施工上部現(xiàn)澆箱梁。主要施工步驟如圖3所示。209dry conditions with low corrosion of steel with low corrosion. Foundation soils are non-corrosive to concrete stru
9、ctures, reinforcement of reinforced concrete structures and steel structures with weak corrosive. (4) station anti-floating, and anti-infiltration design level: according to Shaanxi Province engineering survey Institute provides of Metro Line 1 line anti-floating level (2008.7.16) results, intends b
10、uilt date Park Station anti-floating, and anti-infiltration design level elevation respectively for 391.00m and 389.00m 1.2.3 special geological conditions (1) intends built site may distribution abandoned dry, dry in the may filling has block stone, construction in the also may encountered not iden
11、tified of underground structure real, hard real, should timely processing. (2) fill: the composition of the soil materials complex, particle size is extremely uneven, soil differences, loose structure, excavation is easy to collapse and cause ground deformation. (3) the collapsibility of loess: acco
12、rding to this survey and exploration wells (exploration wells in the total completed 7) soil sample soil test results, depth of collapsibility loess 6.5011.50m, station main, flat wind Pavilion, air shafts and channels, regardless of loess collapsibility problem. Chapter two supporting programme sel
13、ection and compare 2.1 types of Foundation pit support and its characteristics and scope 2.1.1 of deep mixing cement-soil deep mixing cement-soil retaining wall is the retaining wall with deep mixer in place and entered forcibly mixing cement to form a continuous overlapping of soil-cement column re
14、inforced retaining wall. Advantages of cement-soil retaining wall: due to the pits without support to facilitate mechanized rapid中鐵十三局集團有限公司 2093. 主要施工技術3.1平衡塔施工3.1.1結構形式常規(guī)的V型結構多為實心矩形截面,平衡塔常采用萬能桿件、貝雷梁、軍用梁等定型構件組拼形成,但由于本橋V型結構為空心變截面,而且受預應力束干擾(平面投影為斜向,中心間距45cm),斜向拉桿的位置受到限制,若采用上述定型構件組拼則導致定型構件局部應力過大。因此本橋的
15、平衡塔采用槽鋼、工字鋼自由組拼以適應斜向拉桿的位置。平衡塔平面尺寸為2m×6m,高度1216m。每個平衡塔共813根格構柱,每個格構柱由兩根25b槽鋼 (Z1、Z6部分格構柱為I25b工字鋼) 組拼成25cm×25cm的矩形組合截面。格構柱之間用10槽鋼作水平及斜撐,將格構柱連成整體,確保有足夠的強度、剛度及穩(wěn)定性。如圖4所示。圖4 Z3墩V型結構施工平衡塔構造圖3.1.2 施工方法平衡塔座落在空心墩頂上,在施工墩頂砼時按格構柱的位置在墩頂上預埋鋼板,砼施工后在鋼板上準確定出縱橫軸線及標高。每個格構柱預先在地面加工組拼,將每四個格構柱組拼成單體空間結構,然后利用汽車吊或塔吊
16、安裝,最后在墩頂上將所有格構柱連成整體。長度超過12m的格構柱豎向分段安裝,接頭先用螺栓臨時連接,試拼合格后解體分段吊裝,最后焊成整體。吊裝時用全站儀及吊線控制格構柱的垂直度,然后將格構柱與墩頂?shù)念A埋鋼板焊接固定。水平撐及斜撐利用汽車吊起吊,手動葫蘆輔助就位后與綴板焊接固定,將各個格構柱連成整體。平衡塔的安裝如圖5、圖6所示。圖5 平衡塔安裝圖(一)圖6 平衡塔安裝圖(二)3.2 斜托梁施工3.2.1 結構型式斜托梁采用12排單層普通貝雷梁組拼,兩側為單排,中間每2排貝雷梁拼成一組,相鄰兩組中心間距1.21.5m,凈距5070cm。在貝雷梁下弦桿的下方布置橫向底托梁,橫向底托梁由兩根20a槽鋼
17、形成組合結構。橫向底托梁間距3m6m,通過斜向拉桿將橫向托梁與斜向貝雷梁連成整體。在橫向底托梁的對應位置布置斜向拉桿。斜向拉桿由2*10槽鋼組拼,Z1(Z6)、Z2(Z5) 軸V腿豎向設兩道拉桿, Z3(Z4)軸V腿設三道拉桿,每道拉桿橫橋向布置六組(每組貝雷梁對應一組拉桿)。拉桿一端與橫向底托梁銷接,另一端與平衡塔銷接。較長拉桿用拉板焊接接長。水平剛性拉桿采用4×I25a工字鋼,在最后一次砼澆筑前預埋在V腿頂部,通過水平剛性拉桿與兩側V腿形成臨時穩(wěn)定的倒三角結構。斜托梁構造如圖7所示(以Z3為例)。圖7斜托梁構造圖3.2.2 施工方法斜托架采用汽車吊、塔吊安裝。Z1(Z6)軸斜托架
18、長9m,Z2(Z5)軸斜托架長12m, Z3(Z4)軸斜托架長15m(分成兩段9m+6m安裝)。在地面將每排貝雷梁組拼成型,用吊車單排起吊至墩頂高度,將貝雷梁的端部與墩頂預埋件銷接拉住,提升到要求傾角后用鋼絲繩臨時固定。待各組貝雷梁均安裝完后,先安裝第一道橫向底托梁,使底托梁與兩排貝雷梁連接形成骨架,然后對應貝雷梁的位置安裝兩組斜向拉桿,通過手動葫蘆調(diào)整橫向底托梁使貝雷梁達到要求傾角后固定斜向拉桿,再將其它組貝雷梁傾斜放低與橫向底托梁連接,最后安裝其它對應位置的斜向拉桿。斜托梁的安裝如圖8、圖9、圖10、圖11所示。圖8 斜托梁安裝圖(一) 圖9 斜托梁安裝圖(二)圖10 斜托梁安裝圖(三)圖
19、11 斜托梁安裝圖(四)3.3 鋼筋模板工程3.3.1 鋼筋工程因本橋V構為空心薄壁梯形變截面狀,導致V構的鋼筋為變長度,即每根鋼筋長度都不相同,這樣給鋼筋加工、存放、運輸以及綁扎安裝均造成很大麻煩,需要在鋼筋加工場統(tǒng)一加工成型,每根鋼筋標注型號和長度,并根據(jù)安裝的先后順序進行存放、運輸,避免打亂順序。鋼筋用吊車或人工提升到工作面,按底板->腹板->頂板的順序綁扎安裝,對于每根橫向閉合箍筋將其分四段,待安裝完成后再焊接連成閉合鋼筋。由于V腿鋼筋密集而且預埋件較多,施工時注意保護,并遵循“次要避讓主要”的原則,優(yōu)先保證主受力筋的位置。斜向預應力鋼絞線固定端位于空心墩頂上,空心墩豎向預
20、應力鋼絞線張拉端位于V腿交叉處頂部,施工時按設計要求進行預埋,并注意保護鋼絞線。鋼筋綁扎安裝如圖12、圖13、圖14所示。圖12 鋼筋綁扎安裝圖(一)圖13 鋼筋綁扎安裝圖(二)圖14 鋼筋綁扎安裝圖(三)3.3.2模板工程常規(guī)的V型結構多采用定型或組合鋼模板施工,但因本橋的V構數(shù)量眾多且結構復雜,所以采用木模板施工,其中外側模板用光滑的黑漆板,內(nèi)模用普通膠合板。模板利用吊車起吊放在操作平臺上,人工搬運逐塊拼裝。模板支立采用底模->側模->內(nèi)模->頂模的順序。側模按不同部位的節(jié)段進行放樣,以保證形狀準確。由于側模向內(nèi)傾斜,施工時利用吊錘和角度尺控制其傾斜度??招亩蔚装宓捻斈?、
21、頂板底模和頂模部分采用小塊活動模板拼裝,澆砼時拆除部分模板形成工作窗口,以方便砼的卸料及振搗,澆筑后及時支上模板封堵。模板利用10×10cm方木及48mm鋼管作縱橫楞。底板的底模與頂板的頂模用鋼筋對拉,防止內(nèi)模及頂模上浮。為保證操作安全,在V腿橫橋向外側搭設懸挑腳手架。模板安裝如圖15、圖16、圖17所示。圖15 模板安裝圖(一) 圖16 模板安裝圖(二)圖17 模板安裝圖(三)3.4混凝土工程V腿砼施工操作空間狹小,單次澆筑方量大(最大約為226m3),如果用起重機吊料斗下料,施工效率低,施工時間長,容易出現(xiàn)施工冷縫。因此采用汽運及泵送聯(lián)合的輸送辦法:將砼泵拖放在V腿的附近地面,砼
22、在攪拌站集中攪拌后用運輸車水平運到現(xiàn)場,用砼泵垂直泵送,再通過滑槽送到工作面進行澆筑,這樣能夠減少泵送距離,將坍落度控制在14cm左右,滿足泵送要求,也提高了施工效率,更加容易保證砼的質(zhì)量。V腿砼摻入高效緩凝減水劑,砼初凝時間在10h左右,注意控制每次澆筑時間不超過砼的初凝時間。砼澆筑順序:第一段(根部):橫橋向由中間往兩端推進,順橋向兩側對稱進行。第二段(空心段):由低往高逐層澆筑,橫橋向從中部開始往兩側多點卸料,順橋向兩側對稱澆筑。第三段(頂部):從中部開始,利用砼自然坡度逐層澆筑,兩側要對稱進行。澆筑空心段砼時,拆除空心段部分模板形成工作窗口,以方便砼的卸料及振搗,澆筑后及時支上模板封堵。3.5預應力施工V腿斜向預應力為單端固定、單端張拉,固定端位于空心墩頂,張拉端位于上部箱梁的底板內(nèi)。在施工V腿時先預埋好鋼絞線,待箱梁施工完后才能張拉V腿預應力。斜向預應力鋼絞線采用YCW400千斤頂張拉,張拉封錨后進行真空壓漿。3.6施工監(jiān)控主要是在澆筑砼過程監(jiān)控平衡塔、斜托梁的變形以及V腿交叉處砼拉應力,若平衡塔變形過大將導致V腿傾角不符合設計要求、砼拉應力過大引起開裂,甚至引起平衡塔支架體系整體傾覆。為了監(jiān)測平衡塔和斜托梁的變形,分別在平衡塔頂和斜托梁安裝反射棱鏡(如圖18所示),在砼澆筑全過程中利用全站儀實時測量各點的三維坐標,若變形超過5mm及時指導現(xiàn)場調(diào)整砼澆筑方向,
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