芻議某大橋預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)鋼構(gòu)優(yōu)化施工方案
2017-04-25
前言
某大橋主跨為72 m + 128 m + 72 m 三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)鋼構(gòu),中跨支點(diǎn)處梁高8. 8 m ,跨中及邊跨支點(diǎn)處梁高為4. 8 m ,梁底曲線為圓曲線,其中部分梁段(跨中和邊跨支點(diǎn)處) 底面為直線段。連續(xù)鋼構(gòu)采用懸灌法施工,每個(gè)T 構(gòu)對(duì)稱懸灌16 個(gè)梁段,其長(zhǎng)度分別為: 0 段13 m ,其余梁段為3～4 m ,梁體設(shè)計(jì)為三向預(yù)應(yīng)力,縱向采用12 或16 束鋼絞線,HVM 型錨具,橫向頂板采用4～7 根Ф5 鋼絞線,HVM 型錨具,豎向腹板采用精軋螺紋鋼筋。梁斷面為單箱單室變截面箱形,箱梁底寬6. 3 m ,頂寬11 m ,梁體混凝土為C50 級(jí)。
1 原施工設(shè)計(jì)方案
原設(shè)計(jì)方案采用塔吊配合自錨三角掛籃施工。由于橋長(zhǎng)703 m ,加上塔吊作業(yè)半徑的局限性,需要在場(chǎng)內(nèi)布置多臺(tái)塔吊,嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多,難于管理,也存在安全隱患。自錨三角掛籃存在用鋼量大、移動(dòng)困難、造價(jià)高等缺點(diǎn)。
2 優(yōu)化后施工方案
基于以上問題,對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的方案采用纜索吊配合菱形掛籃施工。采用自行設(shè)計(jì)的纜索吊負(fù)責(zé)起重、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?連續(xù)梁懸灌施工的主要設(shè)備采用菱形掛籃。自行設(shè)計(jì)的纜索吊的特點(diǎn):現(xiàn)場(chǎng)只需安裝一臺(tái),且易管理、造價(jià)低。菱形掛籃的特點(diǎn)是:體積小、用鋼量少,造價(jià)低、移動(dòng)方便,作業(yè)空間大,模板支立快速,可以大大提高施工速度。
3 優(yōu)化后施工方案的實(shí)施
懸灌梁工藝控制復(fù)雜,關(guān)鍵應(yīng)注意控制以下幾個(gè)方面:
①因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上0 段較高,達(dá)到了8.8 m ,因此,砼供應(yīng)、搗固等成為關(guān)鍵問題; ②梁部懸灌過程中的應(yīng)力監(jiān)測(cè)和線型控制問題; ③合攏和體系轉(zhuǎn)換問題。
3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)0梁段施工
0 段是連續(xù)梁懸臂施工的基本梁段,是整個(gè)鋼構(gòu)施工的基礎(chǔ)。本橋采用在已成型墩身上預(yù)埋型鋼桿件,利用M型萬能桿件組拼承力托架,在托架上整體一次性立模澆筑0 段混凝土。大橋梁高8. 8 m 高,采用一次灌注方案,采取墩旁托架施工。外模采用大塊鋼模板,內(nèi)模用木模、組合鋼模板。
3.1.1 0 段托架及模板設(shè)計(jì)施工。0段采用墩頂托架的施工方案。托架采用M 型萬能桿件組拼,拼裝高度410 m。根據(jù)托架布置形式,每個(gè)墩柱上豎向布置3 排預(yù)埋件,每排4組,具體是在接近墩頂部分,按設(shè)計(jì)位置準(zhǔn)確安裝各種預(yù)埋件,預(yù)埋件采用槽鋼組拼,沿著橋的方向置于墩柱內(nèi),兩端伸出墩柱外,與托架連接。最下排預(yù)埋件上設(shè)分布梁,托架的底端支撐于該分布梁上,上部分別與上兩排預(yù)埋件連接固定,形成承力托架。在托架上即可進(jìn)行布設(shè)分布梁、組裝模板、綁扎鋼筋、澆筑砼等施工。
模板設(shè)計(jì)本著盡量通用的原則,將外側(cè)模板設(shè)計(jì)為大塊鋼模板,面板用高強(qiáng)竹膠板,骨架桁架采用角鋼和槽鋼組成,以兩墩柱內(nèi)邊緣為界,將外模板順橋方向分成3 段,中間段長(zhǎng)5 m ,兩端段長(zhǎng)4. 5 m ,以滿足懸灌節(jié)段的長(zhǎng)度要求。結(jié)合梁高變化,為減小懸臂施工中臨時(shí)結(jié)構(gòu)重量,將外模板豎向分為三段,下部?jī)啥伍L(zhǎng)分別為2 m ,當(dāng)懸灌至5梁段、12 梁段時(shí),分別拆除下部2 m 段模板。因0段內(nèi)部變化較大、變截面較多,內(nèi)模板采用木模板和組合鋼模板相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu),內(nèi)模支撐以木支撐為主,配合腳手鋼管進(jìn)行加固。底模板在兩墩柱間利用墩身施工模板、組合鋼模板組拼,懸臂部分底模板利用鋼板后附槽鋼做肋板制成整體鋼模板。
3.1.2 0 段混凝土澆筑。0段混凝土采取整體一次性澆筑工藝,混凝土輸送利用輸送泵自攪拌站直接送至梁上作業(yè)區(qū)。0段作為鋼構(gòu)施工的基本段,梁較高、管道較密、變截面較多,混凝土施工難度較大,為保證砼澆筑質(zhì)量,在原材料選擇、混凝土拌和、技術(shù)工人培訓(xùn)、設(shè)備保障上嚴(yán)格把關(guān),保證設(shè)計(jì)意圖的有效實(shí)施。梁體砼澆筑分為底板、腹板、頂板3個(gè)部分。
兩墩柱間底板混凝土通過自制串筒自梁頂下料,兩端懸臂部分,串筒直接從梁端將砼導(dǎo)入梁內(nèi),再由人工進(jìn)行布料,砼振搗采用插入式振搗器完成。
腹板部分相對(duì)較高,鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道密集,混凝土澆筑質(zhì)量不易控制是0 段混凝土施工的關(guān)鍵。腹板混凝土入模仍通過串筒完成,由于預(yù)應(yīng)力管道等影響,串筒布料點(diǎn)采用2. 5 m 間距,整個(gè)0 段布設(shè)串筒下料口在10～12 個(gè)。頂板混凝土施工按常規(guī)工藝進(jìn)行,振搗時(shí)應(yīng)切實(shí)保證預(yù)應(yīng)力管道不被移動(dòng)。澆筑完成后及時(shí)清除梁頂多余的混凝土,保證梁頂?shù)钠秸取ｍ敯寤炷敛捎貌迦胧秸駬v器和平板振搗器聯(lián)合振搗。
3.2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)懸灌段施工
0 段施加預(yù)應(yīng)力結(jié)束后,在梁段上組拼菱形掛籃,然后將底模板、外模板懸吊于掛籃上,形成懸臂施工作業(yè)平臺(tái),即可在此平臺(tái)上進(jìn)行懸臂節(jié)段的鋼筋綁扎、混凝土灌注、預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿等工作。主墩頂部13 m 梁段施工結(jié)束后,將掛籃按走行軌道安裝并錨固在梁體豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋上,然后在梁頂組裝菱形掛籃。利用纜索吊機(jī)將在加工廠部分組拼完成的掛籃部件吊至梁頂進(jìn)行組裝,主要完成掛籃的橫向連接及加強(qiáng)、錨固等工作。
3.3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)端部梁段(邊跨段) 施工
邊跨現(xiàn)澆節(jié)段應(yīng)在懸灌節(jié)段施工后期同步進(jìn)行。采用在邊墩側(cè)利用預(yù)埋件搭設(shè)托架進(jìn)行施工。托架系采用M 型萬能桿件組拼而成,在托架平臺(tái)上鋪設(shè)分布梁、底模板等,然后進(jìn)行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工作。為保證邊跨合攏時(shí)溫度應(yīng)力的有效釋放,在底模板與分布梁間設(shè)滑板。托架應(yīng)保證伸入合攏段不少于0. 5 m。托架使用前用自制水箱加載預(yù)壓,以消除其非彈性變形,并為現(xiàn)澆梁段底模板預(yù)留下沉量獲得數(shù)據(jù)。
3.4 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)合攏段施工及體系轉(zhuǎn)換
懸臂施工至16節(jié)段結(jié)束后,暫時(shí)停止懸臂施工,利用掛籃搭設(shè)跨中合攏段支架,將跨中合攏段臨時(shí)鎖定,進(jìn)行鋼筋、混凝土等工序施工。待結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,張拉預(yù)應(yīng)力鋼束,拆除臨時(shí)鎖定設(shè)施,完成跨中合攏段施工。跨中合攏施工時(shí)按設(shè)計(jì)要求在邊跨同步施加配重。合攏施工應(yīng)在一天內(nèi)氣溫較低時(shí)進(jìn)行,施工最高氣溫不超過18 ℃。比較合攏段相鄰兩個(gè)梁端的頂面標(biāo)高,如果其高差△≤15 mm ,則著手下一步施工,如果△> 15 mm ,則運(yùn)行線形控制軟件,計(jì)算使△≤15 mm 時(shí)的水箱配重所需的重量及布置位置,按運(yùn)算結(jié)果,調(diào)整△,使其達(dá)到要求后,再進(jìn)行合攏段施工。
中跨合攏段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90 %時(shí),預(yù)應(yīng)力束按先頂板后底板、先短束后長(zhǎng)束、頂板與底板交錯(cuò)進(jìn)行、先張拉50 %控制應(yīng)力(預(yù)應(yīng)力束剩余伸長(zhǎng)量小于千斤頂最大行程) 、第二次張拉至設(shè)計(jì)控制噸位的順序和方法進(jìn)行張拉。在邊跨合攏段預(yù)應(yīng)力束張拉前后各測(cè)量一次與該合攏段相鄰T 構(gòu)上觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高,留著供合攏段施工時(shí)控制參考。臨時(shí)支撐:合攏段設(shè)4 個(gè)臨時(shí)支撐,每個(gè)由2 根I22 工字鋼焊接而成。安裝時(shí)先將其一端焊牢,另一端加楔子,并略打緊,在合攏段鋼筋、預(yù)埋件安裝完成后,臨時(shí)索張拉前用力打緊楔子,再將支撐與楔子、楔子與預(yù)埋鋼板間斷焊。
臨時(shí)鎖定:在鋼筋、管道綁扎安裝完畢,支撐打緊焊牢后,張拉頂板、底板臨時(shí)鋼束,完成合攏段臨時(shí)鎖定。合攏段混凝土達(dá)到張拉強(qiáng)度后,拆除頂板臨時(shí)束,將底板臨時(shí)束張拉力補(bǔ)至后期束設(shè)計(jì)張拉力。后期鋼束張拉:當(dāng)全橋全部合攏后,即開始張拉后期鋼束,后期鋼束一次張拉完成,不拖延、間斷,張拉完成后即開始?jí)簼{,一次全部壓完。后期鋼束認(rèn)真按設(shè)計(jì)的順序張拉,每一編號(hào)的鋼束張拉順序?yàn)橄戎泻筮?。體系轉(zhuǎn)換:在合攏段混凝土灌注完成,次日早晨開始進(jìn)行,形成連續(xù)鋼構(gòu)。
4 結(jié)束語
本文對(duì)某大橋預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)鋼構(gòu)優(yōu)化施工方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案己被施工采用,節(jié)約工期5個(gè)月、資金230 多萬元,取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,并為今后的同類橋梁工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。
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