白龍江13號大橋箱梁橋設(shè)計方案研究

白龍江13號大橋箱梁橋設(shè)計方案研究

1橫厚厚結(jié)構(gòu)橋梁白龍江13號大橋是一項控制工程，位于第二階段的白龍江穿越第二個白龍江道路。橋梁的主要結(jié)構(gòu)為6.20m組合的簡易立柱，并配置了一個橫向的側(cè)面。箱梁中心有一個橫向的洞。橋全長126.5m，橋面寬度12m。重量為i級，橋梁起點k146.269.75，zh站k146.08.275，h站k146.375。橋的一部分在半徑r.350m的平滑曲線和圓形曲線上。橋的縱坡為3%，橫坡由2%轉(zhuǎn)移到3%。應在每個橋墩的徑向方向上設(shè)置拱形軌道，橋的3和4號立柱高度超過8m，為中距離梁。2特殊構(gòu)造處理的應用白龍江13號大橋橋梁本身結(jié)構(gòu)并不復雜,但因其設(shè)計要素的特殊性,該橋在箱梁長度不同、梁頂橫坡變化、相鄰橫隔板連接、獨立兩處中系梁等構(gòu)造處理上就具有了一定的特殊性。目前,甘肅省內(nèi)較多的橋梁設(shè)計采用了與該橋相似的曲線橋設(shè)計,而且下部也采用柱式墩和中系梁構(gòu)造,雖說特殊性沒有該橋明顯,但在施工過程中依舊面臨以上在構(gòu)造處理上的共同問題和困難。因此,在認真分析總結(jié)以往經(jīng)驗教訓的基礎(chǔ)上,經(jīng)過反復的計算比較,依據(jù)本橋結(jié)構(gòu)設(shè)計特點,我們在施工中就特殊構(gòu)造處理積極推廣應用新技術(shù)、新材料、新工藝,如為避免橫隔板因橋面橫坡造成底面錯臺和降低墩柱施工難度簡化模板安裝,采用橫隔板、系梁鋼筋預埋混凝土后澆筑;箱梁預應力管道采用塑料波紋管,減小孔道摩阻系數(shù)和孔道偏差系數(shù),預應力管道采用真空輔助壓漿技術(shù),保證管道漿體的飽滿、密實,提高鋼鉸線的防腐能力;箱梁預制養(yǎng)生采用噴淋養(yǎng)生裝置,并設(shè)置地面集水槽,做到水資源循環(huán)利用。3新技術(shù)、新材料、新工藝的應用3.1工藝設(shè)計分析模型按箱梁預制部分的設(shè)計圖紙和以往的橋梁施工經(jīng)驗,橫隔板作為組合式箱梁中連接單室箱梁的連接構(gòu)件,分為預制和現(xiàn)澆兩部分,預制部分與箱梁同時預制,現(xiàn)澆部分和箱梁頂板濕接縫同寬,與濕接縫同階段施工。結(jié)合白龍江13號大橋,橋面最大橫坡3%,濕接縫寬度0.5m,箱梁底部水平安放,如采取以往預制和現(xiàn)澆的施工方法,相鄰兩個橫隔板的底面就會出現(xiàn)1.5cm的錯臺,預制部分和現(xiàn)澆部分還會存在難以處理的施工縫。經(jīng)仔細分析研究,采用橫隔板全現(xiàn)澆技術(shù),箱梁預制模板上預留橫隔板鋼筋空洞,橫隔板鋼筋在預制時由模板內(nèi)穿出預埋,待箱梁吊裝安放完成后,施做濕接縫階段,對每道橫隔板進行整體現(xiàn)澆,既降低了預制時箱梁模板安裝難度,還保證了橫隔板的外觀質(zhì)量。同樣,柱式墩中系梁在以往施工中是墩柱先澆筑至系梁底部位置,然后安裝包括與系梁同高的墩柱模板在內(nèi)的系梁模板,當然之前還有安放抱箍和工字鋼的工序,之后澆筑中系梁,待系梁強度滿足75%的要求后,才能進行上部墩柱的施工。結(jié)合白龍江13號大橋和以往施工經(jīng)驗,該橋本身中系梁只有兩道,且按以往施工方法,不僅工序繁雜,還延長了工期,分析后采用墩柱模板預留鋼筋孔,墩柱混凝土一次澆筑完成,然后澆筑中系梁的技術(shù),通過簡化模板安裝,降低施工難度,使工序安排變的緊湊,有效縮短了施工工期。3.2管道壓漿質(zhì)量保證白龍江13號大橋箱梁預應力管道原設(shè)計采用金屬波紋管作為成孔材料,但由于該橋箱梁屬于小型箱梁,腹板厚度18~25cm,高度1.2m,通過4束預應力管道,普通鋼筋安裝、電焊、氣割、砼入倉和振搗等很容易造成波紋管穿孔、變形導致管道漏漿和堵管,施工質(zhì)量難以保證。同時,為保證箱梁預應力管道壓漿的質(zhì)量,提高壓漿密實度和飽滿度,避免因常規(guī)壓漿造成管道內(nèi)水泥漿離析、泌水,留有空隙,形成積水,造成鋼絞線銹蝕等問題。經(jīng)分析比選,箱梁預應力管道變更采用塑料波紋管,并配套真空輔助壓漿工藝。塑料波紋管相比金屬波紋管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蝕、強度高,剛度大、無需另配接頭,成本低、材料損耗小,同時,配套采用真空輔助壓漿技術(shù),提高了預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度,在施工過程中減少了堵管現(xiàn)象發(fā)生,確保了施工質(zhì)量,取得了良好效果。為了確保塑料波紋管的應用質(zhì)量,對塑料波紋管粘著力、管道摩阻系數(shù)等特性進行了專題試驗,試驗結(jié)果完全滿足設(shè)計的需求。3.2.1混凝土試件制作塑料波紋管與砼之間的黏結(jié)強度由三部分組成:波紋管管壁與砼之間的黏結(jié)力、波紋管管壁與砼之間的摩擦力、波紋管管壁與砼之間的咬合力,通常以機械咬合力為主。用金屬波紋管和塑料波紋管分別制作兩組混凝土試件,尺寸均為300mm×300mm×600mm。一組試件中配Φ59塑料波紋管,內(nèi)有三根fpk=1860MPa鋼絞線。一組試件中配Φ70金屬波紋管,內(nèi)有三根fpk=1860MPa鋼絞線。對鋼絞線施加拉力后,結(jié)果兩組試件都是鋼絞線從灌漿水泥中拔出,而波紋管均未破壞或滑移。說明波紋管與周邊砼之黏結(jié)力大于鋼絞線與周邊水泥漿的粘結(jié)力,不必擔心塑料波紋管能否與混凝土共同工作。3.2.2預應力損失測試塑料波紋管在國內(nèi)應用的起步較晚,為了更好摸清有黏結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)中塑料波紋管成孔管道的實際摩阻系數(shù),安排開展了縱向管道摩阻試驗。鋼絞線采用一端分級張拉方式,鋼絞線兩端布置千斤頂,在非張拉端處,工作錨環(huán)不安裝夾片,千斤頂和工作錨環(huán)間布置一個標定過的壓力傳感器;張拉端處,工作臺錨環(huán)放夾片,工作錨環(huán)和錨座之間布置一個標定過的壓力傳感器。鋼絞線一端分級張拉,當張拉千斤頂拉到指定的拉力時,持荷一定時間,記錄下兩壓力傳感器的顯示值,兩者的差值就是當前預應力筋的預應力損失值(kN)。測試結(jié)果如表1所示。管道摩阻力系數(shù)與理論值基本吻合,滿足設(shè)計需要。3.3水再利用噴淋、噴淋工藝噴淋養(yǎng)生工藝因為較傳統(tǒng)灑水養(yǎng)生和覆蓋養(yǎng)生,具有節(jié)約用水、濕水時間長,操作簡單效率高的優(yōu)點,近些年在混凝土施工,尤其箱梁預制中得到了廣泛應用,我們在箱梁預制中亦采用了噴淋養(yǎng)生工藝,并對其進行了節(jié)水優(yōu)化和管徑變壓設(shè)計,以及集水槽回水再利用,實施過程中,用7kw潛水泵(或10kw離心泵)滿足8個臺座320m管道的供水供壓,管道采用變壓設(shè)計,主管道用70mmPPR管,支管道用50mm和30mmPPR管,噴淋管用25mmPPR管,噴淋頭為20mm霧狀噴頭,噴淋管間距設(shè)計1.5m,在臺座施工完成后進行噴淋主管、支管敷設(shè),并預留噴淋管接頭,在場地硬化時完成集水槽施工,場地硬化完成后安裝噴淋管和噴頭。在噴淋養(yǎng)生與水循環(huán)利用工藝實施過程中,通過分析研究,總結(jié)出以下經(jīng)驗:(1)噴淋裝置和集水回收設(shè)施應與預制場地和臺座同時設(shè)計、同時施工;(2)噴淋管應安裝活動接頭并低于工作場地頂面;(3)廢水通過集水槽回到水池時應通過階梯沉淀池沉淀過濾。噴淋養(yǎng)生與水循環(huán)利用既保證了混凝土的養(yǎng)生效果,又節(jié)約利用了水資源。4系梁施工工藝白龍江13號大橋橋梁施工中積極應用新技術(shù)、新材料、新工藝,取得良好效果,對今后類似大橋施工提供了經(jīng)驗。(1)將橫隔板原設(shè)計的預制和現(xiàn)澆分別實施變更為后期一次現(xiàn)澆實施,將柱式墩中系梁施工方法優(yōu)化為柱式墩和系梁分開施工,大大簡化模板安裝,降低施工難度,使工序安排變的緊湊,有效縮短了施工工期。(2)塑料波紋管相比金屬波紋管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蝕、強度高,剛度大、無需另配接頭,成本低、材料損耗小。它