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关键词:公路桥梁;桩基础;预应力;施工方法
Abstract: in this paper, the highway bridge construction in the practice, combining theoretical study, in view of the construction method, it is introduced and discussed.
Keywords: highway bridge; Pile foundation; Prestressed; Construction method
中图分类号: X734 文献标识码: A 文章编号:
1 桩基础施工
该方案是在地质情况复杂,水又深,在无法进行明挖扩大基础施工的情况下而采用的方法。桩基础又分为磨擦桩和支承桩。磨擦桩和支承桩的适用条件:磨擦桩适用条件:水深、地持复杂,地持钻擦资料显示五六十米深都没有遇见岩层,桩底只能以砂层作为持力层, 只能以桩周的磨擦力来核算承载力。支承桩适用条件:水深、地质复杂,地质钻擦资料显示有岩石持力层,桩底嵌岩至弱凤化层2.5 3.5m,岩层单轴承载力不小于800kpa,并以岩层的容许承载力来核算桩的承载力。
1.1桩基钻孔施工方法
桩基钻孔一般常采用的机械有延旋钻机和冲击机,这两种机械都是将泥砂、岩石打粉碎,然后利用泥浆循环的方法,将废碴清出桩孔外。施工方法:
①搭设钻机平台,搭设的标高高于设计施工水位以上,不能因水位变化浸泡机械影响正常钻孔。一般是采钢桩钢平台。
②打钢护筒,钢护简直径要大干桩径l Ocm-2Ocm,钢护筒底要嵌入强风化岩层并
穿过软弱层,钢护筒顶标高要高于设计施工水位。钢护筒焊缝要焊牢固不能有裂纹漏水,钢护筒钢板厚度一般用8mm -10mm 钢护筒的作用:墩桩位置定位,钻孔导向,桩孔内外隔开,不复水位变化影响钻孔施工(孔内水位要高于孔外水位),泥浆循环从钢护筒顶部流回泥浆池内,当钢护筒漏水或桩孔孔壁漏水,泥浆就不能循环,废碴清不出孔外,桩孔就钻不下去;桩基灌注砼时,砼面要露出水面才能干地接桩,从水底地面至水面这段,钢护筒作为模板使用。留在水下不。
③机械钻孔;钻机平台搭好后,将钻机安装在平台上,将钻机准确就位,钻机的钻头或冲锤的中心线必须与桩孔的中心偏位。然后启动钻机钻孔。
④ 循环泥浆清碴:一般配备高压泥浆泵,泥浆泵将泥浆池的泥浆通过泥浆压力管道压至桩孔内底部,泥浆将废碴粘住形成悬浮物,泥浆泵不停运转,不断给孔底施加压力,当施加的压力大于桩孔内泥浆废碴的自重时,泥浆从钢护筒顶部满出来,泥浆经过溜槽流回泥浆池内。溜槽内泥浆流速要慢,给泥浆有一定的沉淀时间,这样废碴大部份沉淀于溜槽内,人工将滞留于溜槽内的沉碴捞出槽外,使流回泥浆池的泥浆含碴率要少。泥浆的作用一般选用牯性好的土粉碎稀释,其浓度要根据实际情况,要以能将沉碴悬浮起来为宜,太浓了,在溜槽内不易沉淀不方便清碴,太稀丁沉碴悬浮不起来。泥浆的另一作用,钻机钻头的立动,将泥浆中的粘土粘固于桩孔孔壁上,起到固结孔壁,防止桩孔内的泥浆水渗漏出桩孔外,能保持桩孔内的水位高于孔外水位,泥浆的比重大于桩孔外清水的比重,形成桩扎内的水压力大于孔外的水压力,这样就不容易塌孔。如果钢护筒漏水,当桩孔外水位变化,孔内外水压力相摩时,必然会塌孔,塌孔的情况很复杂,处理塌孔的方法也很麻烦,在此不作用论述。
⑤桩孔清孔:钻孔到达设计桩底标高后即可终孔。终孔后桩孔内沉碴较多,泥浆浓度较大,泥浆含砂率很高,这时,就需要清孔,泥浆含砂及稠度必须达到《规范》要求,一般办法是:更换好的粘土泥浆,利用泥浆泵将桩孔内的旧泥浆置换出来,含砂率不大干4%后,再加清水降低泥浆稠度。
⑥ 安装钢筋笼:清孔结束后,即可安装桩基钢筋笼。一般使用汽车吊或钻机主机吊装,分节吊下桩孔分节焊接,预埋检测管也要随钢筋笼同时接好安装。吊装钢筋笼时一定要垂直,避免割碰桩孔护壁,避免造成塌孔。
⑦水下灌注砼:一根桩的质量好坏,关键在水下灌注砼时如何操作。灌浆导管安装进桩孔内后,还要利用灌浆导管再次清孔,原因是,在安装钢筋笼及灌浆导管时需要五、六个小时才能完成,桩孔内的泥浆已停止五、六个小时不循环,必须产生沉淀沉于桩底,一直清到没有沉积物为止。
混凝土浆如果直接倒下水去,必然会产生水泥浆流失,砂碎石沉下水底的现象。要使灌下桩孔内的砼浆 离析,必须采用特殊的装置特殊的方法施工。这特殊装置是由导管、装砼浆的料斗,料斗与导管连接,料斗内安装有一个开关。水下灌注砼原理是:导管及料斗安装好后,将导管底部放至桩孔底,然后将导管往上提起0.3m;料斗内装满砼浆,准备好几立方砼浆后,用卷扬机将料斗内的开关打开,砼浆一下子沿着导管,将导管内的泥浆水挤下桩底排出导管外,砼浆从高处往低处下落,自由落体运动所产生的能量,冲击力将桩底的泥浆及沉碴托离孔底,并由砼浆占据桩底,在冲击力的作用下,又将砼浆沿着桩孔往上抬高,并将导管底部埋没,这时导管内及桩底都是砼浆,没有泥浆水。后续的砼源源不断输进导管内,桩孔内的砼浆也随着抬高,桩也内的泥浆水也随着抬高直至排出桩孔外。水下灌注砼操作是很关键的:
(1)导管是由无数节(每节约2.5- 3.Om)接起来的,接头必须用橡胶垫螺栓拧紧,不能漏水。
(2)第一斗浆下到桩孔底必须即导管埋没的深度不小于1.0-1.5m接桩径计算出料斗的容积,料斗的容积需要多大,桩长超过20m时,经验数据料斗客积不小于4m3。
(3)为了使料斗内的砼浆一下子快速下到桩底,料斗的形状及料斗的摩擦力都要充分考虑,尽可能减小摩擦力。
(4)灌注过程中导管反插提升的高度不能太高,要严格控制砼埋管深度不小于6m。
(5)随着桩孔内砼的高度增加,导管要往上提,到一定程度要拆去一两节,拆管顺序是从上往下拆。每次提升拆管后,要控制埋管的深度不小于6m。
(6)随时要调整导管置于桩孔中心,不要刮到钢筋笼提不起导管。
(7)随时检测导管埋管深度,经常上下插动,预防卡管。
(8)随时控制好砼坍落度,一般控制在20-23cm 。
(9)估算灌注一根桩的时间,计算每盘砼浆掺缓凝外加剂的用量。
(1 0)每次拆导管,要视察导管内是否进水,每次拆管要做好记录,记拆管长度、导管埋深尺寸,砼面到达标高等施工记录。
2 施工平面布置
每座桥的施工环境都不一样,要根据实际情况,井要考虑到施工过程环境的污染影响,合理布置砼拌和站的位置,根据吊装设备及地形、场地的情况,合理布置梁板预制场的位置,考虑采用什幺手段吊装,预制件采用什么运输方式。定出合理的吊装方案和运输方案。
3 预应力梁板预制
预应力梁板可分为:先张法预应力和后张法预应力。一般16-20m梁采用先张法预应力,30-50m梁采用后张法预应力。采用先张法预应力的梁,预制场建设比较复杂,要配套多条张拉线,每条张拉线由张拉台座、张拉横梁,台座支撑当及松锚砂箱。后张法预应力当是梁预制完成后,砼标号达到100%后,利用梁两端作为台座,梁体作为支撑梁进行钢铰线张拉,不需要建造张拉台座。
3.1先张法预应力梁预制方法
先张法预应力梁的施工,是先将钢绞线穿于钢横梁, 预制场两端均有台座和钢横梁,一端横梁布置有松花江锚砂箱,张拉千斤顶在另一端横梁上张拉钢绞线。按设计要求的预拉应力,对每根钢绞线按控制应力的20%、30%、50%、80%、l00%,即将一条张拉线的全部钢绞线都拉至20%后,再进行30%张拉,如此反复张拉至100%,最后进行一次超张拉锚固松出千斤顶。钢绞线张拉时,预制场内要做好防护措施,预防钢绞线被拉断产生伤人事故。钢绞线张拉过程中及张拉完成后,预制场内不允许电焊,因为这时钢绞线变为地线,会产生火花将钢绞烧伤烧断。钢绞线张拉完成后,即可进行梁板的预制当梁板砼的标号达到100%,即可进行松张,松张的方法是:将砂箱内的砂缓慢放出来,即可消除加于钢横梁的预加应力,最后用切割机切断每根梁的钢绞线,预制梁即完成,就右起吊外立存放。
3,2 后张法预应力梁预制万法。
梁的钢筋安装完成后,安装渡放管,将钢绞线来穿进波纹管,安装锚板,然后安模浇注砼,养护砼标号达100%后,按设计的预拉应力,在梁两端同时采用张拉千斤顶张拉每束钢绞线,同样按控制应力的2O%、30%、50%、80%、100%交错张拉完成,最后张拉锚固,松出千斤顶。张拉完成后,采用高压压水泥浆灌满波纹管,将钢绞线固结 再养护几天,梁即可吊运。
4 砼生产系统
一座大桥的质量好坏,关键在砼的生产系统,要保证砼标号一直保持稳定,这就需要有一套配料控制系统,砼所使用的砂、碎石、水泥、水,现在都采用微机控制重量,然后通过系统送进搅拌机拌和,避免了因人工秤料不准造成砼标号不稳定的因素。
5 桥梁安装
大跨度的箱形拱桥的拱箱吊装,一般采用塔架缆索吊装,技术复杂,目前采用最多的是20-40料跨的预应力梁板桥,一般采用龙门吊配合架桥机吊装,架桥机、龙门吊的设计复杂,在此不作介绍
6 先简支后连续梁的施工
一般是按简支梁预制,在预制过程中先予埋钢筋,预留负弯矩钢绞线孔道。梁吊装上桥后,将梁与梁之间预埋的钢筋焊接,浇注接头湿缝砼养护标号达到100%后,穿多弯矩钢绞线,张拉钢绞线、压浆、即完成了连续梁的施工
【关键词】连续梁桥面铺装施工优化
Abstract In order to cast reinforced concrete continuous box girder bridge deck pavement construction sequence optimization provides a reasonable basis, through the 4 × 10 米 cast reinforced concrete girder bridge of the original construction plan and construction programs and other two kinds of adjustments different construction conditions of the comparative analysis of structural stress analysis results showed that: after the adjustment and optimization of in-situ pavement construction program control section tensile stress is reduced by 25%, and significantly reduce or even avoid the appearance of cracks, its structural rigidity and durability is guaranteed. Achieved through the optimization of the construction sequence to simplify the construction process to ensure that the construction and structural safety purposes.Keywords continuous beam bridge deck construction optimization
中图分类号:U443.33 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
众所周知,对钢筋混凝土受弯结构来说,由于没有采用预应力对结构受拉区施加预压应力,导致钢筋混凝土结构受拉区(正弯矩区下缘和负弯矩区上缘)很容易产生裂缝,从而降低结构刚度和耐久性。针对以上问题,笔者结合施工经验和结构受力分析来试图从调整桥面铺装施工顺序的角度来改善钢筋混凝土梁桥的受力状态。
二、基本思路
钢筋混凝土现浇连续梁桥一般采用支架现浇工艺施工,即:主梁在支架现浇成型,待其强度达到设计要求后再拆除支架(以下简称原方案)。在拆除支架的过程中,主梁结构自重由原来的支架承担逐步转移到由主梁结构自身承担。这时在主梁的正弯矩下缘和负弯矩上缘处将会产生拉应力。在桥面系施工过程中随着二期恒载(主要为桥面铺装及护栏)的施工,拉应力将加大。在通车运营后,在车辆活载的作用下,拉应力将进一步加大。由于混凝土自身的抗拉能力很弱,由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中的“表3.1.3 混凝土强度标准值”可知:对于C40混凝土其抗压强度标准值只有2.40MPa,对于C50混凝土其抗压强度标准值也只有2.65MPa而已。因此钢筋混凝土结构很容易产生裂缝。
由于主梁自重和行车活载这两部分产生的拉应力无法避免,因此可以尝试调整桥面铺装的施工顺序来改善主梁拉应力。具体方法为:主梁现浇成型后,在不拆除支架情况下继续施工桥面铺装混凝土(主要指钢筋混凝土桥面铺装),待钢筋混凝土桥面铺装强度达到设计要求后再拆除支架(以下简称调整方案)。
与原方案相比:由于在支架拆除前钢筋混凝土桥面铺装已经形成强度并与主梁形成整体,增大了结构刚度,改善了结构受力状态——原方案中,不仅主梁自重由主梁承担,而且由于桥面铺装浇筑过程中尚无强度,其自重也要由主梁来承担。桥面铺装形成的承载能力只对行车活载起作用,对结构恒载没有贡献。而调整方案的主梁和桥面铺装自重由原来的主梁本身承担转变为由主梁和桥面铺装形成的整体结构来共同承担。这时桥面铺装形成的承载能力不仅对行车活载起作用,而且对主梁自重及二期恒载也起作用。
三、不同施工顺序下结构应力对比分析
基于以上思路,此处以一座4×10米的钢筋混凝土现浇连续梁桥为例来分析在两种不同施工方案下的主梁拉应力的变化。主梁横断面几何尺寸如图1所示。
图1 主梁横断面图
1、结构模拟
主梁结构模拟采用MIDAS/CIVIL(V7.8.0)软件进行离散,单元长度为0.5米,共划分为80个梁单元,81个节点。其计算模型如图2所示。
图2 计算模型
2、基本假定
(1)原施工方案:桥面铺装及防撞护栏按均布荷载施加于主梁单元上;
(2)调整方案:防撞护栏按均布荷载施加于主梁单元上,通过增大原主梁断面尺寸来模拟桥面铺装与主梁形成的整体结构;
(3)行车荷载按公路-Ⅱ级计算;
(4)钢筋混凝土容重按26kN/m3计算;
3、荷载组合
(1)正常使用状态长期效应组合;
(2)正常使用状态短期效应组合;
(3)弹性阶段应力验算组合(考虑荷载试验时受力状态,即活载不进行折减)。
本次计算不考虑承载能力验算。
4、主梁应力验算结果
主梁在两种不同施工方案中不同荷载组合条件下控制截面拉应力对比结果如表1-表3所示。
表1正常使用状态长期效应组合下控制截面拉应力对比结果(单位:MPa)
表2正常使用状态短期效应组合下控制截面拉应力对比结果(单位:MPa)
表3弹性阶段应力验算组合下控制截面拉应力对比结果(单位:MPa)
5、对比分析
(1)由两种方案在三种不同工况下控制截面拉应力的对比分析结果可以看出:调整后的施工方案控制截面拉应力为原方案的73.2%~74.1%,平均为73.6%,即拉应力减小了约26.4%;
(2)由正常使用状态长期效应组合及短期效应组合计算分析结果可以看出:调整后的方案正弯矩控制截面跨中下缘的拉应力均小于C40混凝土抗压强度标准值2.40MPa,最大的为2.22 MPa,而原方案中最大为3.01 MPa;
(3)由弹性阶段应力验算组合计算分析结果可以看出:尽管调整后的方案正弯矩控制截面跨中下缘的拉应力有了明显改善,但其拉应力仍高于C40混凝土抗压强度标准值2.40MPa,为2.78MPa。其原因主要为本次计算采用的板梁截面为实心截面,其恒载效应较大的原故,若采用空心截面则恒载效应将会减小。另外本组合主要为成桥静载试验时所采用的工况,在实际做静载试验方案时可将跨中截面正弯矩加载效率取下限,可有效保证其拉应力满足要求;
(4)由正常使用状态长期效应组合及短期效应组合计算分析结果可以看出:调整后的方案负弯矩控制截面1号墩顶上缘的拉应力分别为2.52 MPa和2.67 MPa。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中4.2.4条“计算连续梁中间支承处的负弯矩时,可考虑支座宽度对弯矩折减的影响,……,但折减后的弯矩不得小于未经折减的弯矩的0.9倍”,由于采用MIDAS/CIVIL(V7.8.0)做结构离散时未考虑支座宽度的影响,故尚需对表中数值进行修正,按规范公式计算折减弯矩均大于理论弯矩的10%,故按90%进行折减,即表中数值经折减后分别为2.27 MPa 和2.40MPa,若考虑采用空心截面其恒载效应将会减小,故可保证其拉应力满足要求;
(5)由弹性阶段应力验算组合计算分析结果可以看出:调整后的方案负弯矩控制截面1号墩顶上缘的拉应力3.01 MPa,考虑支座宽度折减后为2.71 MPa,仍大于2.40 MPa,考虑采用空心截面其恒载效应将会减小并在实际做静载试验方案时可将跨中截面正弯矩加载效率取下限,可有效保证其拉应力满足要求;
(6)由弹性阶段应力验算组合计算分析结果可以看出:尽管在采取空心截面并采用加载效率取下限的方式下可以保证控制截面拉应力满足要求,但其安全储备较低,并且不同的设计方案其应力状态不完全一样,尽管本桥主梁可以满足要求,但并不能保证所有钢筋混凝土现浇连续梁桥主梁均能满足要求,故当出现控制截面拉应力超过抗拉强度标准值时,需对设计方案进行优化。
四、结论
(1)当跨中截面下缘拉应力储备较大,而墩顶截面上缘拉应力超过抗拉强度标准值时,可采用在支架上现浇0.1L~0.9L(对于中跨)和0~0.9 L(对于边跨)范围内的桥面铺装混凝土,待其强度满足要求后再拆除支架,然后再浇筑墩顶0.9L~0.1L负弯矩范围内的桥面铺装混凝土,由于墩顶负弯矩范围内的桥面铺装混凝土为后浇筑的,只承受活载的作用,故可保证其拉应力满足要求;
(2)必要时可在支架上现浇0.1L~0.9L(对于中跨)和0~0.9 L(对于边跨)范围内的护栏,拆除支架后再浇筑墩顶0.9L~0.1L负弯矩范围内的护栏可进一步减小控制截面主梁的拉应力;
(3)当采用调整方案施工桥面铺装和护栏时,应考虑支架拆除后主梁将会发生下挠,从而导致桥面铺装和护栏标高与原设计不符,这时,需在桥面铺装和护栏施工时反向设置拆除支架时的挠度值,即预拱度;
关键词 桥梁工程;支架现浇混凝土;施工方案
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)08-0053-02
作为预应力桥梁的主要类型之一,预应力混凝土连续梁桥优势在于整体性良好、结构刚度大、变形小等,因此在公路桥梁工程施工中得到了大量应用。支架现浇施工往往应用于结构跨径及桥梁净空小,且地势较为平坦的路段,目前应用最多的就是贝雷梁、大直径钢管柱与碗扣钢管支架配置构成的组合支架。但在实践中因多种因素的影响,导致大量安全事故频发。为此,必须确保施工方案合理、可行,做好质量控制工作,只有这样才能提高桥梁工程建设的整体质量。
1 工程案例
某桥梁工程全长为231.16m,主桥属于三跨预应力混凝土连续桥梁,其跨径设置为2个40m与1个65m,选取单箱三室截面,14.05m为单箱底宽度,3.5m为两侧悬臂长度,21.05m为其全宽。柱式墩、肋板式台与钻孔灌注桩基础为该桥梁下部结构。因本地区为平坦地势,主桥从引江河支流跨越。此时,可选取支架现浇混凝土箱梁用于施工。
2 施工方案
根据该桥梁的特点,可按照图1预应力钢索布置形式进行施工节段划分。
根据工程建设实际情况,可一次性浇注的混凝土梁段为A0、A1、B1、B2,当混凝土强度与设计强度相符后,需对全部预应力索进行张拉施工,并将支架对称拆除。本方案具有施工周期短、成本低等优点,但因施工节段长度、重量较大,无法充分张拉预应力索。同时,因梁体具有较大负担,必须提高支架承载力与稳定性。为此,需建立有限元模型。其主要目的就是对连续箱梁施工过程及成桥状态的准确模拟。按照具体情况,本文通过有限元程序进行全桥模型地建立。具体如下:
1)连续箱梁施工过程是模拟的主要内容,仅对结构自重、预应力钢束荷载等进行充分考虑。
2)该模型的重点是对支架受力情况进行准确模拟。因张拉作业梁体产生上拱现象时,箱梁将脱离支架,此时支架处于不受力状态。如梁体不断向下移动,则支架将逐步成为受力状态。该模型内模拟支架主要是通过受压弹簧建立的以实现,其中钢管轴线线刚度为支架刚度系数,公式为:
其中,钢管弹性模量可由E表示;
钢管截面积可由A表示;
钢管高度可由l表示。
3)因箱梁横断面具有较大刚度,不会对支架受力造成极大影响。因此,施工时只需对纵向预应力钢束荷载进行模拟即可。本模型节点数为105个,单元共104个,选取C50混凝土作为梁体,C40混凝土作为桥墩。
3 桥梁上部结构支架现浇施工工艺
3.1 地基处理
选取C20混凝土作为支架基础,厚度为15cm,在混凝土浇筑施工前应先平整场地,如部分路段为软土地基,可先挖除软土,再进行碎石换填施工。
3.2 支架施工
支架搭设场地准备工作结束后,需及时进行支架搭设,60×62.5cm为立杆横纵向间距,且在桥墩两侧3m内横向加密。
搭设支架与铺设底模作业完成后,可通过砂包、水袋等材料加载预压支架,且在每平方米22kN左右控制预压荷载,箱梁底板为加载宽度,一般可进行7d预压,确保施工质量。
3.3 模板安装
确保以上工序质量合格后,即可选取全站仪测量底模。按照放样结果对底模进行适当调整。并选取光面夹板拼装连续箱梁内外模板,聚乙烯胶布需粘贴到模板间缝位置,木枋加固支撑。随后安装底模、侧模及翼板模板,选取的材料为光面木夹板,厚度为2cm。安装顺序为底模-侧模-内模。
3.4 安装支座
在施工立柱、帽梁及支座垫石时,可根据施工规范规定留设螺栓孔。待箱梁底模铺设后,需进行支座螺栓的准确安设,并对环氧树脂混凝土进行浇筑,固定螺栓。待其彻底凝结后即可设置吊装支座,并将调平钢板放置其上,选用加工-木箱防护罩封盖调平钢板下方支座,密封时可选用玻璃胶,随后进行箱梁底模封闭,为避免浆液由孔口流出,可选取玻璃胶密封。
3.5 加工安装钢筋
作为箱梁施工进度的主要控制要素,钢筋加工安装质量极为重要。根据设计要求,下料加工钢筋材料,为保证骨架准确无误,应严格按照设计要求加工焊接钢筋骨架。确保钢筋质量合格后即可向施工F场运送,通过汽车吊提升完成铺设作业的箱梁底模,放出中轴线、边缘控制点后,绑扎钢筋,保证无跑位。
3.6 浇筑混凝土
必须按照施工方案设计配合比拌制混凝土材料,保证混凝土和易性等相关因素能够满足施工要求,待混凝土运送至施工现场之后,检查其是否存在离析现象,随后将混凝土泵送至工作面。在确定挂篮的中线以及各项标高与设计标准一致后,方可进行混凝土浇筑施工。在浇筑的过程中,由底板至顶板依次施工,尽量减少接缝的出现,提高浇筑梁段的稳定性能。顶板混凝土浇筑后,为便于内模拆除,可进行临时人孔设置,尺寸为80cm×80cm。
3.7 拆模及养生
完成混凝土浇筑作业后,当混凝土强度满足2.5MPa以后,便可拆除侧模。随后选取麻袋覆盖箱梁混凝土,且做好洒水养生工作。普通钢筋混凝土强度满足设计值90%后即可拆除底模、临时支架;当完成张拉预应力钢绞线及波纹管压浆作业后即可拆除预应力箱梁。
3.8 A应力钢束张拉
1)孔道与预埋。为便于施工,需向桥梁结构内预埋波纹管和钢绞线,随后浇筑混凝土。
2)预应力施工。当梁体混凝土强度满足设计要求后,即可施加预应力。选取千斤顶2端(2台)一起对称张拉纵向预应力,张拉到初始应力之后,一级一级加压到张拉力最大值,选取张拉力与伸长量双控作业。
3.9 压浆与封锚
结束张拉作业24h以内,预应力管道即可进行压浆作业,以此便于预应力筋粘结梁体混凝土,保证预应力均匀分布,降低锚头位置预应力峰值。
4 桥梁监测成果分析
4.1 预拱度设置
施工预拱度、成桥预拱度及附加预拱度为箱梁预拱值内容。可在中跨跨中位置设置一个抛高值,根据二次抛物线逐步向悬臂底部降低。利用有限元模型,对预拱值设置中各种影响因素下的结构变形值进行计算、探讨,并获取全桥预抛值线形。
4.2 全桥合龙后线形与内力分析
以该桥梁右幅进行分析,成桥后对箱梁实测高程、控制高程及设计高程进行比较,得出实测箱梁具有平顺的线形,其中最高值为桥梁实测高程,相比控制高程多出2.5cm,相比设计高程多出6.3cm。边跨局部位置在设计高程值以下,低于1.2cm左右。因连续箱梁桥成桥后中跨呈现出下挠状态,且边跨为上挠状态,具体而言,成桥线形有利于通车运行后降低中跨箱梁下挠情况。通过分析成桥后箱梁各个截面顶板、底板的设计与实际应力值,两者偏差在1MPa以内,则说明本桥梁结构受力状态良好。
5 结论
综上所述,随着国民经济发展水平的不断提高,桥梁工程建设规模也在不断扩大,为了有效提高施工质量,更多新技术被应用于施工建设。支架浇筑技术具有施工操作简单、移动灵活等优势,在桥梁建设中得到了广泛的应用。因此,在施工过程中,应全面掌握施工技术要求,确保施工方案的科学性,为具体施工操作行为提供积极的指导作用。
参考文献
关键词:自锚式、悬索桥、钢梁架设、比选、牵引拖拉
中图分类号:TU74文献标识码: A
1.工程简介
松原天河大桥位于吉林省松原市,在宁江区跨越第二松花江,是连接南北两岸的重要通道。大桥为100+266+100m双塔空间索面自锚式悬索桥,主梁为钢混组合梁,底部为格构式钢梁,顶面设有25cm厚的预制混凝土桥面板,钢梁各构件之间全部采用高强螺栓连接。主塔采用人字形结构形式,索塔身采用墩塔固结的钢筋混凝土和部分施加预应力的配筋结构,塔柱全高均为82m(自承台顶)。该桥是国内跨度最大的空间索面钢混组合梁自锚式悬索桥。
图1 主桥结构布置图
2.钢梁设计要点
钢梁设在的竖曲线上,全桥钢梁共33个节段,节段长度设有10m(墩顶节段)、11m(钢混结合梁段)、16m(标准节段)三种形式。钢梁全宽27.5m,中心位置高3.05m,重10t/m,标准节段钢梁由两2个主纵梁、4个横梁、12个小纵梁组成,各构件之间全部采用高强螺栓连接。
图2 钢梁三位示意图
3.施工方案研究比选
大桥于2013年7月26正式开工,节点工期是要求2014年完成所有钢梁架设,保证2015年主缆正常施工。为了完成节点目标,在保证工程质量和安全的前提下,尽量的缩短工期,为此技术人员提出3种方案进行对照分析。
3.1顶推滑移施工方案(设计推荐方案)
设计推荐方案为顶推滑移施工,在南岸边跨设置顶推组装平台,在跨中及南岸边跨设置钢管桩临时墩,临时墩跨度60m,临时墩及组装平台顶部设置步履式顶推滑移设备。钢梁由制造厂运输至桥址后,先在组装平台上采用龙门吊机或者履带吊进行钢梁及导梁拼装,每拼装完成一个节段向前顶推滑移一个节段的距离,然后进行下一节段的拼装,直至全部节段钢梁顶推滑移到位。
图3 钢梁顶推滑移安装示意图
3.2双导梁架桥机架梁
由于第二松花江桥址段无通航要求,对中跨钢管桩临时墩间距没有特殊要求,技术人员提出边跨原位吊装,中跨采用与架设预制混凝土梁相同的架梁方法,即双导梁架桥机架梁方案。
在钢梁底部设置钢管桩临时墩,先采用履带吊机进行南北两边跨钢梁拼装,然后在南岸已经拼装完成的钢梁顶面组装双导梁架桥机并向前移动架桥机至已经拼装完成钢梁的端头;钢梁构件由履带吊在南岸边跨位置提升,在梁顶设置轨道,通过运梁小车运输至架桥机底部喂梁。架桥机前支腿支撑在临时墩上,后支腿支撑在已经安装完成的钢梁顶面,通过前后、左右移动吊车进行钢梁组装。每拼装完成2个节段,架桥机向前移动,前支腿支撑在下一个临时墩顶,进行下一节段钢梁拼装。
图3 架桥机架梁示意图
3.3牵引拖拉施工方案
技术人员通过查阅国内外架梁方案并结合现场条件后,又提出了边跨原位吊装,中跨牵引拖拉的架梁施工方案。
在南岸边跨设置拼装平台,在中跨及北岸边跨设置临时墩,拼装平台及中跨临时墩顶部设置通长轨道。钢梁在南岸边跨先进行2+1节段组装,组装完成后通过卷扬机配合运梁小车将最前面一节段钢梁托运至设计位置,然后再拼装平台上以已经拼装完成的2个节段钢梁为母梁开始组装下一节段钢梁,每拼装完成一个节段向前拖拉一个节段,直至中跨钢梁全部安装完成。
图4 钢梁牵引拖拉安装示意图
3.4施工方案比选
技术人员深入研究了三种方案,在施工工期、施工难度、质量、安全、经济性等方面做了对比分析,见表1:
表1三种施工方案对比
序号 施工工期 施工难度 质量安全 经济性 其他
方案1 施工工期长,步履式顶推设备滑移速度慢,每节段钢梁平均安装速度3天一个节段 顶推设备可任意方向调整钢梁位置,操作方便,施工难度较小 质量可靠、安全性好 每个临时墩顶及拼装平台上均要设置顶推设备,费用较高 临时墩跨度大,单个临时墩承载力要求高
方案2 直接进行拼装,省去滑移时间,每节段钢梁拼装需要2天时间 架桥机需要进行改装,且微调性能较差,难度较大 钢梁在中跨江面上拼装,质量、安可控性较差 租赁一台架桥机,费用相对较低 需在横桥向设置三组临时墩,墩顶设置横桥向架桥机轨道
方案3 卷扬机拖拉速度12m/min,每节段钢梁从组装到拖拉到位需2天时间 卷扬机配合运梁车拖拉钢梁,钢梁顶部设置千斤顶调节装置,难度小 受卷扬机能否同步转动影响,需要采取措施保证卷扬机同步运行 投入两台卷扬机,费用低 临时墩顶部设置通常轨道,临时墩间距不能过大
经过对比分析,决定采用方案3牵引拖拉架梁方案。
4.牵引拖拉架梁施工
4.1施工流程
图5 牵引拖拉施工流程图
4.2主要参数及注意事项
1)临时墩采用630×8mm钢管,4根钢管装一组,横桥向间距25m,纵桥向间距12m;
2)采用2台10t卷扬机,横桥向对称布置;
3)每台运梁小车顶面设置一台150t竖向千斤顶和一台20t横向千斤顶,竖向千斤顶地面放置一块四氟板;
4)钢梁在拼装平台上保证有两个节段钢梁作为拼装下一节段钢梁的目梁;
5)钢梁在拖拉过程中必须保证两侧运梁小车同步前进;
6)钢梁拖拉至与已经就位钢梁附近时,放慢运梁小车速度,采用点动方式使得钢梁与已经就位钢梁精确对接。
5.结语
松原天河大桥钢梁施工工期紧、任务重,钢梁施工没有盲目采用类似桥梁架梁方案,而是根据桥梁自身特点及施工条件对施工方案从施工进度、质量、安全、经济等多方面进行综合考虑,并经过专家论证后,采用了牵引拖拉架梁方案,平均以2天一个节段的架梁速度顺利完成了钢梁架设施工。
关键词:重要性 概况 工艺 措施
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
施工方案的重要性
施工方案影响成本
施工方法的确定、施工机器的选择、施工顺序的安排和流水施工的组织。施工方案的不同,工期就会不同,所需机器也有所不同。因此,施工方案的优化选择是施工企业降低工程成本的主要途径。制定施工方案要以合同工期和上级要求为依据,联系项目的规模、性质、复杂程度、现场等因素综合考虑。可以同时制定几个施工方案,相互比较,从中优选最合理、最经济的方案。同时拟定经济可行的技术组织措施计划,列入施工组织设计之中,为保证技术组织措施计划的落实并取得预期效果,工程技术人员、材料员、现场管理人员应明确分工、形成落实技术组织措施的一条龙,做到控制成本人人有责任,事事有人管。
施工方案影响质量
施工方案还应要求建设单位加强建设项目的技术管理工作。要根据气候条件的变化,作好施工组织设计;结合工程自身实际情况,合理安排施工工序;组织参建各方主体编制冬期施工方案和质量安全技术措施;作好冬期施工的材料、专用设备、能源、生活设施等资金保障及施工准备工作。特别是针对冬期施工易出现的“质量通病”及“缺陷”,方案中应具体规定,施工单位要组织质量责任主体认真学习和熟悉冬期施工规程及验收规范,编制好冬期施工方案并进行交底,使冬期施工方案落实到人、到物,做到懂施工、会管理,切实抓好施工现场操作人员业务素质和技术水平。因此,只有这样确定的施工方案,才有预期的结果,施工质量才能得到保证。
便桥工程概况
临海高等级公路工程如东段五标段共有桥梁7座,箱涵5座。其中在如泰运河处采用架设施工钢栈桥,其余2座桥梁处采用架设钢便桥,与贯通便道相连。钢便桥设计每跨跨度12m,桥面宽4.5米,总长276m。
钢便桥分布如下表:
三、钢便桥施工工艺
1、钢便桥施工工艺流程:
便桥设计方案制定设备材料进场施工放样钢桩插打和桥台施工焊接剪刀撑墩帽安装支座安装桁架拼装拖拉、接长主梁拖拉就位横梁安装纵梁安装桥面钢板铺装防护网安装抗风拉杆安装结束
2、施工放样
根据施工图位置,采用直接量距方法放出桥台和边墩位置,便桥主桥两侧桥台设在河堤之上,然后用全站仪确定方向,测量各桩墩距离定出各桩位,即可开始插打钢桩。
3、钢管桩施工
1)、钢管桩必须采用桩身无明显缺陷变形、焊缝饱满、接头良好、桩体顺直的钢桩。
2)、将要打入的钢管桩运至河岸处,30吨履带和DZ90振动锤进场,于岸边就位打设钢管桩。在钢管桩打入之前,首先将振动锤吊起进行试机,确认无误后方可进行桩的施工。
3)、在桩头上用 2cm 钢板通过直径线焊成夹板以便震动锤夹头夹吊。用履带吊起震动锤,液压夹头夹住夹板,缓缓提升卷扬和震动锤将钢桩提起,完全离地后用绳索拉住桩脚,就位到桩位处,调整桩身保证纵横方向垂直,用全站仪架设在不同的角度,校正控制桩的垂直度,并保持锤、桩帽与桩在同一纵轴上。对准桩位落下钢桩,并再次检查垂直度和平面位置合格后开动震动锤将桩打入土中。钢管桩单根长度为13m,顶端达到水面上约3m~5m,需要接桩时根据高程进行接桩处理。
3、桩顶横梁安装
打桩完成后,调整钢管桩顶面标高,低于设计标高的接桩,高于设计标高的割除至设计高度,钢管桩顶面采用900*900*10mm钢板封口,四个方向采用加劲板与钢管桩焊连;钢板上布置双拼[25a槽钢的分配梁,长度为6m,两根槽钢对拼后上下翼缘板面每隔2m采用钢缀板焊连,加强整体性和抗弯能力,吊装到位,两侧与钢管焊接。桩顶至水面范围内,用[16槽钢将钢管桩横向焊接,连成整体。
4、桥台施工及支座安装
桥台基底采用50cm厚8%石灰土夯填密实,进行基底承载力检测,确保底承载力不小于135kpa。桥台立模浇筑C30混凝土扩大基础,模板加固牢靠,混凝土采用插入式振捣棒振捣密实,严格控制承台顶面标高,终凝后覆盖洒水养护7天。
支座采用上下两块橡胶板,中间夹10mm厚钢板,支座顶面平整,顶面标格控制在±2mm以内。支座支撑在贝雷梁梁端节点上。
5、贝雷梁安装
贝雷主梁在桥头空旷场地内拼装,下面垫枕木,用吊车将贝雷逐片吊 起,用桁架销子相互连接接长。用支撑架螺栓将竖向支撑架、水平上下支撑架和贝雷连成整体,每节贝雷接头位置安装各类支撑架各一片。为保证梁的刚度,贝雷、水平支撑架之间采用接头错位连接,这样可减少由于桁架接头变形产生的 主梁位移。连接桁架的所有螺栓螺帽必须拧紧,桁架销子穿到位后必须插好保险销。主梁连成整体、长度达到施工长度后便可进行吊装,贝雷梁逐孔吊装,横向采用支撑架固定,贝雷梁节点应布置在桩顶位置,确保节点受力合理。贝雷梁横向间距为90cm,中间部分每隔3m用四孔支撑架联结,确保结构整体稳定。
四、质量保证措施
1、严格按照国家颁布的施工验收规范、操作规程和工程质量检查评 定标准指导施工,并结合实际建立保证质量的各项管理制度和管理办法, 坚持执行“三个百分之百”的技术管理制度。技术必须交底,特别是在施 工前要详细进行技术交底,把施工要点、质量标准通过各种形式写出来, 做到人人心中有数。
2、钢便桥的主管工程师要根据施工任务和质量要求,制定相应的工作计划,做好各项工程衔接,认真检查各道工序的施工质量,对施工中每道工序,按技术标准的要求检验合格后,经监理工程师或业主 代表鉴认方可进行下道工序施工,同时对工程质量及施工进度进行严格管理,使整个工程施工处于受控状态。
3、把握好各工序中施工过程的质量检验关,对进场的钢结构材料按 要求认真检查验收,符合规范要求后再报驻地监理检验。认真做好原材料的检验。
安全保证措施
1、建立健全安全保证体系
实行项目经理部工程队施工班组三级安全管理体系。项目经理部设立安全管理小组,由主管生产的项目经理任组长,工地设立专职安全员,班组设兼职安全员,从而形成一个健全的安全保证体系,详见《安全保证体系框图》。
2、强化安全管理与训练
进行安全教育与训练,增强人的安全生产意识,提高安全生产知识,有效防止人的不安全行为,减少人的失误。安全教育包括知识、技能、意识三个阶段的教育。
3、落实安全责任制度
根据“全员管理、安全第一”的原则,建立各级人员安全生产责任制,明确规定各级领导、职能部门、工程技术人员和生产工人在施工生产中的安全责任。施工安全制度主要有:安全生产责任制度、安全生产教育制度、安全检查制度、安全技术措施制度、安全交底制度、事故分析和处理制度等。
关键词:连续刚构;挂篮;悬臂浇筑;安全措施
中图分类号:K928文献标识码:A
1工程概况
丽攀高速C12合同段起讫桩号为K43+232-K44+558,路线全长1.326公里,公路等级为四车道高速公路,设计速度V=80Km/h,整体式路基宽度24.5 m,中央分隔带2.0m。桥梁宽度:整体式24m,分离式11.75m;设计荷载为公路-Ⅰ级;设计洪水频率1/100,特大桥1/300;本地区地震基本烈度为度Ⅶ;航道等级III-(3)。主要工程数量有:路基挖方20.4万m3,路基填方4.145万 m3,弃方16.26万 m3防护及排水工程1260m3,涵洞78m/2道,倮果金沙江特大桥862m/1座,主跨230m。
2安全施工难点分析
(1)1号墩至3号墩,地势陡峭,紧邻民居。主要控制重点:桩基施工中的人工挖孔所产生的弃渣堆放滑坡及爆破作业的飞渣;墩柱施工及桥面系的施工高处坠物,起重吊装中的人员设备安全[1]。
(2)3号墩至4号墩,上跨倮果火车站货场。控制难点:桩基爆破、墩柱施工及桥面系的施工高处坠物、桥面系起重吊装施工,必须确保火车正常运行、货场正常上下货,铁路电网设施无损坏。
(3)5号至6号墩,上跨省道214,车流量大,紧邻居民社区,商铺众多。控制重点:连续钢构、墩柱、桩基爆破施工作业中的飞物、坠物,必须确保过往车辆行人及居民、商铺的生命财产安全[2]。
(4)7号墩至8号墩,上跨度金线,车流量大,杆管线众多。控制重点:连续钢构、墩柱、桩基爆破施工作业中的飞物、坠物。必须确保过往车辆行人及杆管线安全。
(5)8号、9号、10号墩柱施工,地势陡峭,紧邻公路。主要控制重点:桩基施工中的人工挖孔所产生的弃渣堆放滑坡及爆破作业的飞渣,墩柱施工及桥面系的施工高处坠物,起重吊装中的人员设备安全及过往车辆行人及杆管线安全[3]。
(6)6、7号主墩,跨度大,墩柱高,采用电梯运输作业人员上下,为日常安全管理控制重点,其他墩柱的施工外作业人员上下通道设置,确保人身安全。
图1 作业人员上下墩柱专用爬梯图26~7号墩主跨施工
3安全施工保障措施
3.1安全技术管理
(1)按要求编制危险性较大工程专项施工方案。方案中安全措施操作性强,内容齐全。按规定对专项方案进行评审。严格按方案落实到位。
(2)施工组织设计中有安全保证措施,且可操作性强。经施工企业技术负责人审核、签认,履行审批手续齐全。
(3)对风险源识别全面。预控措施操作性强。对重大风险源制定安全管理方案。按规定开展桥隧施工安全风险评估。重大风险源要对作业人员进行书面告知。按规定开展地质灾害评估[4]。
(4)按规定制定临时用电方案。标注用电平面布置图。巡视维修保养记录完整。
(5)制定操作性强的各类应急预案及现场处置方案。有针对性的开展应急培训和演练,并及时总结。配备兼职的应急队伍和物资。
3.2施工作业
(1)高处作业设置人员上下专用通道。5m以下应设置防护梯。5m以上应设置“之”字形人行斜梯。6、7号墩安装附着式电梯。作业平台脚手板应铺满且固定牢固,严禁有翘头板,并挂置安全网。
(2)大型模板搭设和拆除制定了专项施工方案。模板制作、存放、使用、拆除满足方案要求。大型模板使用前进行组织验收。
(3)检验合格铭牌悬挂于明显位置。操作人员持证上岗。垂直升降设备基础满足要求,架体附着装置牢固,不超载运行。塔吊基础和架体附着装置牢固,轨道式起重机限位及保险装置有效[5]。
(4)高墩台施工严格按专项施工方案实施。墩台施工应搭设脚手架及作业平台,保证作业人员有安全作业空间。高处作业必须设置人员上下专用通道。斜拉桥、悬索桥、连续刚构等特殊结构桥梁,高度超过40m应安装附着式电梯,出入口设置防护设施。严禁使用塔吊、汽车吊载人上下。模板安装必须牢固,模板之间连接螺栓必须全部安装到位。
(5)桥梁上部结构施工严格按专项施工方案实施。梁板吊装就位后及时进行稳固。挂篮按方案组拼后,要进行全面检查,做静载试验。桥面系施工临边应设置安全防护栏杆及安全网。架桥机平衡配重、限位及支垫稳固。
3.3主要控制措施
(1)组织保障:项目机构健全,责任明确,开工至今项目配置4名专职安全员进行现场盯控。每个协作队伍配置一名兼职安全员配合项目部安全科安全管理工作。
(2)对危险性较大分部工程,先后制定了人工挖孔爆破、上跨铁路、上跨公路、通航保障、梁板架设、高墩通道设置等安全专项方案报审报批,认真组织实施。
(3)1号墩至3号墩,设置挡墙3处,共100余m,因3号墩临近铁路不足5m,设置防护棚2个,以确保人工挖孔的弃渣滑坡和爆破飞渣不会危及村民安全,耗资8万余元。
(4)3号墩至4号墩,上跨倮果火车站货场,为防止爆破飞渣及高处坠物损坏铁路供电及通讯电缆,安装绝缘导管。协调铁路部门等。耗资50余万元。
(5)5号至6号墩,上跨省道214,为确保过往车辆行人及居民、商铺的生命财产安全,设置防护棚。耗资210余万元。
(6)7号墩至8号墩,上跨度金线,为确保过往车辆行人及杆管线安全。设置防护棚。耗资220余万元。
(7)8号、9号、10号墩柱施工,地势陡峭,紧邻公路度金线。为确保起重吊装中的人员设备安全及过往车辆行人及杆管线安全。设置被动防护网两道,耗资40万余元。5号墩柱的施工外作业人员上下通道设置,耗资6万余元。5号、6号、7号及拌合站,修建隔离围墙,耗资10余万元。其他安全防护用品、设施、设备约耗资150万元。
4 结语
丽攀高速C12合同段倮果金沙江特大桥注重安全技术管理和危险性较大分部分项工程的安全专项施工方案管理,落实了各级安全技术交底制度,重视从业人员技能培训和资质管理,保证了安全生产费用的有效投入,使该桥的安全生产风险得到了有效控制[6]。
参考文献
[1] 张谢东,郭俊峰,余建宜,易胜.山区高墩大跨桥梁施工过程中的风险识别[J]. 桥梁建设. 2008(06)
[2] 于跃波.浅谈预应力砼连续刚构桥发展概况[J]. 科学之友(B版). 2007(03)
[3] 许铎.桥梁工程施工中事故环境风险评估[J]. 中国安全科学学报. 2003(08)
[4] 彭慧芳.大跨径连续刚构桥施工阶段风险评估[D]. 长安大学 2012
关键词:大跨径;连续刚构;施工方案;施工监控
Abstract: the paper based on of long-span continuous steel structure bridge construction control the analysis of the main influence factors, combined with the engineering survey, this paper discusses the long span continuous steel structure bridge construction plan points. Finally to analysis long-span continuous steel structure bridge construction control points, that part of the linear monitoring results folded.
Keywords: long-span; Continuous rigid frame; Construction project; Construction monitoring
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展。同时,在越来越高的科技水平引领下,桥梁建设也在向更宽的跨度,更复杂的结构形式及更先进的施工工艺发展。在众多桥梁结构中连续刚构桥是一种梁墩固结的组合体系,其主要原理是:高墩可以通过其柔度来适应因外界的预加力、混凝土的收缩、徐变和温度起伏等产生的纵向位移,此时,结构的内部受力将有所降低,结构也更加安全,所以,在目前众多的桥梁结构体系中大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为主角之一。
我国大跨径连续刚构桥设计理论和施工工艺都比较成熟,悬臂施工法在一般的工艺中运用普遍,随着桥梁施工技术的不断发展,桥梁施工监控技术与桥梁施工控制技术就显得十分必要。在这种背景下,重视桥梁施工监控和施工控制是桥梁设计工作最终目标能否实现的关键,也是验证设计参数的重要手段。
1大跨径连续钢构桥施工控制主要影响因素分析
结构参数
结构参数的准确性对分析结果的准确性有很大影响,是施工模拟分析中的基本资料。任何桥梁的施工控制都必须考虑结构参数。实际情况中,由于存在误差,实际桥梁结构参数很难与设计的结构参数完全吻合。为了使结构参数与真实的结构参数相接近,就必须合理的计入这些误差。结构参数主要包括:结构构件截面尺寸,结构材料弹性模量,材料容重,材料热膨胀系数,施工荷载,预加应力。
1.2 施工监测
施工监测是桥梁施工控制的最基本手段之一,包括变形监测、应力监测等。在施工控制中保证测量的可靠性极为重要。在控制过程中,除要提高测量仪器的精度、减小测量误差外,还应在控制分析的各个环节考虑这一误差的影响。
1.3 材料收缩徐变
收缩徐变对混凝土桥梁结构内力、变形有较大的影响。这主要是因为施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的,控制中要予以认真研究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
2大跨径连续钢构桥施工方案要点分析
2.1工程概况
X大桥全长992.04米,为大跨径连续钢构桥,右幅桥跨径布置为1130+325+(50+90+50)+1330米,左幅桥跨径布置为1330+(50+90+50)+325+1130米,引桥采用预应力混凝土小箱梁,主桥(50+90+50)采用预应力混凝土变截面连续箱梁。
主梁0号梁段采用支架现浇,0#块支架基础直接用承台基础,支架采用钢管支架、上部用型钢、槽钢、贝雷片组合形式。其余梁段采用挂篮逐段现浇施工,半跨主梁共分10块(不含0号块和合拢段),节段长度分别为:53.5、54米。
X大桥主桥结构布置如图1。
图1结构布置图(单位:cm)
2.2主桥挂篮悬浇施工方案与控制
2.2.1施工工艺流程
挂篮悬臂施工程序为:挂篮安装或挂篮前移就位安装底、外模板调整挂篮底模、侧模标高绑扎底、腹板钢筋 安装纵向、竖向预应力束波纹管 安装内模对拉螺栓穿设孔 调整顶板模板标高安装顶板钢筋 安装纵向预应力束波纹管 复调挂篮标高 浇注梁体硷、检查预应力管道砼养护穿设钢束张拉预应力筋 前移挂篮 孔道压浆,进入下一梁段施工。
2.2.2三角形挂篮的使用
挂篮的主要操作要领:
(1)砼浇注时:在砼浇注前,技术负责人对挂篮做一次全面的检查,重点是后支座的锚固及各吊杆的连结情况。硷浇注应注意保持T形悬臂梁段平衡,偏载的大小不能超出设计值(一个梁段底板的重量)。硅应连续且在硅初凝前完成阶段的浇注。浇注同时,应采取调整后锚杆的方法,防止新老硅竖向结合处出现错台。
(2)挂篮的前移时:根据设计图纸要求当硷的龄期和强度达到后,进行预应力的张拉,张拉完毕,方可移动挂篮。
(3)挂篮的卸落
悬臂箱梁最后一个梁段的硅浇注完毕并张拉压浆完成后便可拆除挂篮,挂篮的拆除根据具体情况,在合适的位置进行,拆除时按安装的可逆顺序进行。挂篮拆除应注意每个T形悬臂两端对称的进行,避免产生较大的不平衡力矩。
2.2.3挂篮的预压
挂篮拼装完毕后,在挂篮侧模、底模上前端设立5个沉降观测点(两翼缘板处、箱梁腹板处、箱梁中心处)并用红油漆标志明确。先测定观测点的初始标高,然后采用砼块和砂袋按梁体荷载分布配置压重,压重按箱梁自重1.3倍分级加载,加载重量为箱梁自重的30%~60%~100%~120%,每级荷载加完后,进行一次沉降观测,待加至130%后每2小时观测一次,并作好记录。直至挂篮不在变形、沉降(变形值小于2mm)根据预压后的测试结果,算出挂篮变形值,作为挂篮预抬值的一个重要指标。
挂篮预压后将各接点处的连接销全部检查、加固一遍。
2.2.4合龙梁段施工裂缝控制
为避免合龙梁段施工出现裂缝,应采用以下方法改善受力和施工状况:
(1)在梁段的上下底板或两肋端部应预埋临时连接钢构件,或设置临时纵向连接预应力束,或用千斤顶调节合龙口的应力和合龙口长度。
(2)合龙段两端高程在设计允许范围内时,应视具体情况进行适当压重。
(3)合龙梁段浇后至纵向预应力预应力张拉前应禁止施工荷载的超平衡变化。
3大跨径连续钢构桥施工监控要点分析
X大桥为主跨90m的三跨连续刚构桥,属于超静定结构,在桥梁的悬臂施工中,挠度的计算和控制是极为重要的一环,它不仅影响到桥梁合拢的精度,而且影响到成桥线形与设计线形的吻合程度。
3.1 主桥监控方法
连续刚构桥施工过程的影响参数较多,其中包括:结构的刚度、施工荷载、梁段重量、硅的收缩徐变、预应力和温度变化等。计算施工控制参数的理论设计值时,都是把这些参数值假定为理想值取得的。为了消除因设计参数取值的不确切而引起施工中的实际值与设计值不一致性,我们在施工过程中对这些参数进行识别和预测。
(1)设计参数识别
在典型施工状态下对比状态变量(位移和应力应变)所测得的实测值和理论值,再分析设计参数的影响,识别出设计参数的误差量。
(2)设计参数预测
根据已施工梁段设计参数的误差量,采用合适的预测方法(如灰色模型等)预测未来梁段的设计参数可能的误差量。
(3)优化调整
施工控制主要控制主梁的标高以及截面弯矩,优化调整就是建立符合主梁的标高及截面弯矩这些因素的控制目标函数(或约束条件)。利用设计参数的误差来分析桥梁主体受力和变形的影响。再利用优化的方法(如采用加权最小二乘法、线性规划法等)来调整本梁段的立模标高与未来梁段的立模标高,使理想的成桥状态再实际成桥状态上最大限度的显现出来,并保证施工过程的安全受力。
X大桥施工控制流程如图1。
图1X大桥施工控制流程图
3.2 结构仿真计算
在全桥空间结构分析中,建立用于分析计算的有限元模型,分析的成功与否在很大程度上取决于模型建立的好坏。本桥结构仿真计算使用桥梁博士、Midas/Civil两套软件,两套软件相互校核,为施工监控立模标高提供更为可信的数据。
软件计算是为了从理论上掌握本桥的受力和变形情况,按照设计文件和施工组织设计所确定的施工顺序以及设计所提供的计算参数,对施工过程进行正装计算,得到各个施工状态及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据。计算模型图见图2和图3。
T图2桥梁博士计算模型图
图3Midas计算模型图
3.3 箱梁控制断面应力及温度测试
控制断面应力测试的目的是为了保证结构的安全,为施工安全提供预警系统。由于主应力难以测量(不但有大小而且有方向),因此,应力测试通常针对截面正应力测试而言,设计文件对截面应力未做出明确限定,设计规范规定如下:
截面正应力:
施工阶段:拉应力控制在-2.10MPa以内,压应力控制在26MPa以内。运营阶段:不出现拉应力,压应力控制在17.SMPa以内。
(1)测试断面的选择
根据理论计算分析,选取有代表性的断面作为应力应变测试的截面,选取悬臂施工根部、主跨L/4处及合拢口处埋设传感器。
(2)传感器的布设及测试注意事项
在左右两幅中每幅布置11个截面,全桥共有22个断面,总共132个测点,监测截面布置及截面测点布置见图4和图5。
图4应力(应变)监测截面布置图
图5截面应力测点布置图
(3)传感器
为了能满足施工监控的具体要求,结合本工程的实际情况,应变传感器主要采用金码ZX-215BT记忆温度型埋入式应变计,上述传感器兼有温度测试功能,使用JM-3001综合测试仪可同时测读埋设位置的混凝土应变与即时温度。
传感器的预埋与安装结合工程实际进度,由监控技术人员现场实施。混凝土浇注前与拆模后及预应力张拉后都须对传感器进行读测,做好原始记录。混凝土拆模后将传感器导线引至便于测量又不会因施工而遭破坏的地方,注意防雨防潮。
3.4 主桥监控实施
X大桥监控主要成果如下:
(1)箱梁线形流畅,与设计目标曲线吻合较好;
(2)合拢精度高,最大合拢精度为13mm;
(3)全桥预拱度设置合理,结构参数如E(弹性模量)取值合理,计算准确;
(4)箱梁节段的温度一挠度测试数据对参数识别起到重要作用;
(5)箱梁应力测试结果表明主桥在施工过程中,受力满足设计要求,工作正常;
(6)对今后该地区同类型桥梁温度计算提供了有价值的参数数据。
3.5合拢段的线性监控
X大桥左右两幅共6个合拢段。合拢段的施工按先边跨合拢再中跨合拢的顺序进行,全桥第一个合拢段2010年12月25日施工,最后一个合拢段2011年3月16日完成混凝土浇筑。
(1)总体方案
合拢段合拢时必须满足设计的要求:相邻两悬臂端的相对竖向挠度差不超过2cm,轴线偏差不超过1cm。合拢前对节段的平位、标高进行检测,以便采用调整悬臂两端配重的方法来调整两端的高差。
中跨合拢时,为了减少两端悬臂受温度变化的影响可能产生纵向伸缩使合拢段节段长度变化,从而导致合拢段混凝土凝固过程中受到张拉或压缩的超应力的影响而产生裂缝,在浇筑合拢段混凝土前采用劲性骨架内支撑的方式将两端悬臂临时联结,保护合拢段混凝土的完整。
合拢段混凝上浇注完毕后,养牛至强度达到要求后,按设计提供顺序张拉部分底板预应力束及合拢段横、竖向预应力束并锚固,结束合拢段施工。
(2)实际合拢精度和合拢线形结果
在合拢前通过测量合拢口两侧块的底板标高确定合拢精度,X大桥合拢阶主要结果(以左幅为例)见表1。
表1左幅合拢阶段主要结果
全桥合拢段施工线形监控的重点是合拢高差。从表中结果看本桥合拢高差控制得较好。合拢精度均在20mm之内,满足要求。由于合拢精度较好,也保证了成桥后桥面线形。全桥完全合拢后,接下来进行的全桥桥面点高程联测测量,得出桥梁底板高程。
图6左幅成桥后底板高程结果
图7左幅实测高程和设计高程的差值
4 结语
施工方案的拟定和选择对施工质量至关重要,按照设计图纸的要求和施工单位的施工能力水平来选择合理的施工方案。对于连续刚构桥,重点是挂篮的设计与施工,在挂篮设计时,各种参数的选取除了图纸文件之外,经验数值也相当重要。施工控制是一项系统工作,应该把好每一个关口,这样才能控制好线形和应力。
参考文献:
[1]姚玲森.桥梁工程(第二版).北京:人民交通出版社,2008.7.
[2]范立础.桥梁工程(第二版上、下册)桥梁工程专业用.北京:人民交通版社,2005.7.
1施工组织平面布置施工组织平面布置是根据施工特点和施工条件来研究解决施工场地上所有设施在平面位置上的合理布置问题。施工组织平面的布置好坏直接影响到施工是否便捷,合理的施工组织平面布置可以避免施工设施反复搬迁、地下工程反复开挖、土方往返运输等浪费现象,可以降低各种材料运输费用、保证运输方便,减少临时性建筑物的修建费用,减少临时占地、降低临时占地的租地及青苗补偿等费用,直接影响到修建临时工程的费用投入。
2施工便道与施工便桥的方案场内运输道路是联系各加工厂、仓库同各施工对象之间的通道,为节省修建临时道路的费用,以及保证车辆行驶安全、方便,因此,在考虑设置施工便道与施工便桥的方案时,应根据当地地质水文、周边交通道路等情况,应尽量利用现场原有的永久性道路或小路进行加固、拓宽或修建,并铺设简易路面的道路,能不搭设便桥的尽量不搭设便桥,尽量减少搭设便桥长度,因便桥的造价远大于便道造价。如福州市某闽江大桥施工便桥,因闽江水深,又受到潮水落差大和通航的要求,需搭设便桥长度836.82米,其造价高达1507.7495万元。
3筑岛围堰与搭设钻机平台的施工方案随着我国桥梁工程技术不断发展,大多数桥梁均在大江大河上施工,其基础结构大多数均为钻孔灌注桩,施工工艺比较复杂,随之也加大了工程建设造价。为了尽量节省投资成本,在编制工程造价时,桥梁工程基础和下部结构若是基础较浅,地质不复杂,水深不超过6米时,原则上应首先考虑筑岛围堰施工方案。因为筑岛围堰施工方案不但设施方法简单,材料易筹备,而且能保证施工快捷方便,减少施工技术难度,保证施工人员和机械的安全,减少大量工程造价。若在水中选择搭设平台施工方案,其造价会远高出筑岛围堰施工方案。当在水中采用筑岛围堰填心进行钻孔施工时,其围堰顶高度宜高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)50~70cm,堰内面积应满足基础施工的需要,一般可按外排灌注桩外缘加3.0m宽左右确定。当水深超过6米以上时,可以考虑采用钻机施工工作平台、套箱或吊箱施工方案。钻机工作平台,宜采用固定式平台,由工作桩、纵、横梁、锚固加工件及方木铺面等组成,在套价时以批准的施工方案平面尺寸计算工程量,定额中已综合了支撑件、纵梁横梁和面板以及构件水上运输等的消耗,使用定额时不应再另行计算。
4干处与水中的护筒埋设深度护筒埋设的深度需根据钻孔桩所处的位置、地下水位、有无冲刷以及成孔设备等因素确定。原则上在陆地埋设护筒时,护筒高度应高出地面0.3m,一般每个护筒长度可按2.0m计算;若在水中埋设护筒时,护筒高度应高出水面1.0至2.0m,其护筒计算长度应为:水深+入土深度+高出水面高度,入土深度原则上要穿过冲刷层,当冲刷层深度小于3m时,其入土深度应按3m计算,并按规定计算钢护筒回收金额。如果在水中采用围堰筑岛施工时,则按陆地埋设钢护筒情况考虑,不能再按水中埋设计算钢护筒长度。护筒内径的确定。钢护筒内径的大小与钻机类型、地质情况有关,可参照桥梁施工规范的有关规定确定。一般情况下,钢护筒的内径按桩径加0.2m左右即可。
5陆地运输和水上运输的方案要修建一座大桥,需要消耗大量的钢材、水泥、砂、石料等原材料,原材料的运输组织计划是施工组织中一个重要项目,它不仅直接影响施工进度,而且在很大程度上也影响工程造价,并在施工过程中占很大工作量。为了确保施工进度计划的执行,力求最大限度降低工程成本,就要求编制出合理的运输组织计划。运输组织计划一般应达到下列要求:运距最短、运输量最小;减少运转次数,力求直达工地;装卸迅速和运转方便;尽量利用原有交通条件,减少临时运输设施的投资。一般水上运输成本均低于陆上运输成本,因此,码头是建桥常见的大临工程,在施工方案中应考虑在大桥位置旁修建一座临时码头,若桥位附近已有码头,应尽量利用。在考虑材料运输方面,能利用水上运输的应尽量采用水上运输,变陆地运输为水上运输。一般情况下,钢材、水泥考虑陆地运输,地材、砂、石料则考虑水上运输。
6梁板的现浇和预制施工方案桥梁工程上部构造施工方法有现浇施工、预制安装、转体施工、顶推施工、横移施工、提升与浮运施工等,现浇施工还分为悬臂浇筑、支架上现浇和移动模板现浇。各有其一定的使用范围或条件。在施工组织设计方案中,应本着质量安全可靠、技术上经济合理的原则选用,如预制梁桥的吊装,有单导梁、双导梁、跨墩门架等。不同的施工方法,所需辅助设施不同,造价也不同,编制预算时应注意选择。若一个项目中有多座同结构的桥梁,应在控制工期内组织流水作业,以提高支架、模板的利用效率,降低工程造价。
桥梁工程施工阶段工程造价控制相关内容
重视合同的制定和管理桥梁工程施工的管理正在逐渐与国际接轨。实行严格的合同管理,是建设单位的首选课题。在国际惯例中,为防止施工单位进场后以工期紧、场地狭小、品牌型号不明确等为借口,进行各种各样的索赔。业主常常聘请有经验的咨询公司编制严密的招标文件、合同文本,对承包商的制约条款几乎达到无所不包的地步。因此,业主单位应加强施工过程中的招投标文件、合同文本等管理,严格按照招投标文件中的施工组织设计方案进行施工,杜绝施工单位在施工过程中以种种借口来变更施工方案,从而影响工程质量和工程造价。例如:福州市某大道南段互通立交工程,在招投标时,采用综合评估法确定中标单位,对施工组织设计、施工方案等技术部分确无任何制约,使施工单位进场开工后提出所提供的招标资料与现场情况不符,要求增加搭设水上桩支架平台、施工便道、增设施工栈桥、满堂架地基处理、水中承台加打钢板桩围堰等等措施费用。
正确地处理工期与造价的关系缩短桥梁施工工期,可以降低桥梁工程施工的固定成本,有益于降低桥梁工程建安费用,发挥更大的社会经济效益。但是,如果采用过度的赶工方法来谋求缩短工期,便需投入大量的人力、物力、机械设备和大量的资金,则得不偿失。例如:福州市某大桥工程,于2007年9月开工,合同工期30个月,计划于2010年3月竣工。因受征地拆迁影响,导至南接线匝道桥工程迟迟无法动工,为了能够确保匝道桥工程能和主桥同时竣工交付使用,不得不采用赶工措施,为了缩短工期6个月,增加了赶工措施费。#p#分页标题#e#
结语
关键词:施工方法 施工应用
一、大跨度梁桥的施工方法
1、悬臂施工法
悬臂施工法指混凝土梁由墩顶节段开始逐渐向两侧增加节段形成,已完成的节段承受下一个节段及施工机具重量,在每一节段在达到设计强度时,施加预应力使之与前一节段连成整体,然后施工下一个节段。
2顶推法施工
顶推法施工是沿桥纵轴方向的台后开辟预制场地,分节段预制混凝土梁身,并用纵向预应力筋连成整体,然后通过水平液压千斤顶施力,借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置,将梁逐段向对岸顶进,就位后落架,更换正式支座完成桥梁施工。
3、逐孔施工法
逐孔施工法是中等跨径预应力混凝土梁桥常采用的一种施工方法,将连续梁分为若干梁段,预制时对梁段先施加一部分预应力,以承受自重,然后逐孔安装施工。
二、大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工实例分析
1、某跨河大桥主桥施工实例
这座跨河大桥的主桥是结构为97.0m+128.0m+97.0m三跨变高度预应力混凝土连续箱梁结构。
施工方案是采用悬臂浇筑方法进行施工,由于桥梁跨度大,预应力混凝土连续施工工艺相对要复杂,而且质量要求高,所以在桥梁从设计之初到具体施工,我们所有的桥梁工程设计人员、施工人员、管理人员都进行了精心的准备,科学合理的编制施工方案,实行工期目标管理,建立岗位责任制,签订包保责任状,明确各级管理人员的职责,完善考核及奖罚制度,实行分工负责。
施工中施工人员都能够严格的按照桥梁设计要求进行施工,坚决执行施工操作规程。
1)施工中时刻准确的监控桥梁的挠度和施工标高;
2)预应力钢绞线在实际张拉时,要保证相关参数的准确性,如出现问题要及时与技术部门进行沟通,进行现场测量,必须保证实际与理论设计一致;
3)施工中要确保两悬臂的对称平衡施工;
4)预应力钢筋张拉时,要很好的控制其引伸量和应力,控制中要以引伸量为主,实际施工要尽量采用两端张拉,并且要使混凝土早强;
5)施工温度控制,温度对桥梁的主梁挠度影响是非常重要的,温度的变化有两个部分,一是日常昼夜温差的变化,一是一年四季的季节温度变化。所以我们为了准确的知道箱梁截面的内外温差和截面上温度的情况,更好的控制温度,在梁体上均匀布置温度测量点进行观测,好能够准确的监控到温度变化的规律。
6)要做好施工养护,施工蒸汽养护,对养护槽内的通入蒸汽管道,用帆
布覆盖严实,养护时要密切关注升降温速度的变化,不可太快,应保证25℃左右,以防止产生混凝土温度裂缝。
2、某跨河大桥合拢段施工实例
近些年来大跨度桥梁的合拢段施工,越来越受到桥梁建设者的重视,作为预应力混凝土连续梁桥施工的最为重要环节之一,合龙段的施工是确保桥梁建成后,在受力状态和梁体线形两个方面均满足设计要求的关键。
1)施工时间
大跨度桥梁施工时,由于温度和日照对预应力混凝土连续梁桥的影响非常大,所以在应该选择合理合拢段施工时间。具体施工时先要对主桥箱梁进行温度测量,在根据实际的测量结果,选择合理的施工合拢时间及混凝土浇筑时间。
2)合拢施工方案
大跨度预应力混凝土连续梁桥施工,其悬臂过长受环境温度变化影响大,在合拢施工时对合拢段的混凝土会产生极大的应力,还有混凝土自身收缩变化、结构变化、施工荷载等因素的影响,造成合拢段的混凝土凝固前会强度变低,导致出现裂缝的现象,因此我们要选择准确的施工方案。
在此桥梁合拢段施工时采用的合拢方案:施工中对边跨、次中跨、中跨合龙段设体外钢支撑。分别在顶板顶面设4道体外钢支撑,底板顶面设2道,并增加剪刀撑,采用吊架施工。
3)合拢顺序
合拢施工顺序边跨、次中跨、中跨进行合拢。首先是边跨合拢,合拢后结构发生变化,由合拢前的静定结构转换成一次超静定结构;然后次中跨合拢,体系就形成带悬臂的两跨连续钢架;最后是中跨合拢,合拢后把临时的固定拆除,形成5跨一联的4次超静定连续梁。此合拢顺序及结构体系转换稳定,受力对称 ,便于结构内力调整。
4)施工配重
在合拢段施工时,要保持混凝土梁始终保持平衡状态,在浇筑混凝土前要对各悬臂端加以等同混凝土质量的配重,按照施工配重的技术要求,进行边跨配重、次中跨配重、中跨配重。
5)混凝土浇筑
实际的施工时,为了保证温度适合,进行晚上施工。温度低混凝土的水分蒸发少,水灰比尽量小些,浇筑时一次收浆压平。完成浇筑后,在顶板上全跨面积要用草袋进行覆盖,洒水降温。
通过有效的施工控制,大桥合拢段施工非常成功,各项指标都达到设计要求,合拢效果非常好。
三、大跨度预应力混凝土连续梁桥施工线形监控
大跨度预应力混凝土连续梁桥线形控制是保证连续梁桥悬臂浇注施工顺利合龙以及成桥后线形与设计线形吻合的重要手段和方法。我们要根据桥梁实际施工地点,设立准确基准点进行测量、时时监控。根据施工各阶段施工顺序,测量主桥上下表面的宽度、上盖板厚度、下底板厚度、腹板厚度主梁截面高度等等,以保证桥梁施工的质量和技术要求,在结合施工后期的实测数据,进行对比和校正,确保桥梁建成顺利通车。
结束语:
大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工控制是一个很系统的工作,从施工方案、施工技术、施工工艺、施工管理、施工监控等各个方面,都要以科学有效为基础,加强施工管理实时有效监控,使桥梁的施工质量得以保证,符合桥梁的设计要求,达到使用标准。
参考文献: