芻議某大橋預應力砼連續(xù)鋼構優(yōu)化施工方案
前言
某大橋主跨為72 m + 128 m + 72 m 三向預應力鋼筋混凝土連續(xù)鋼構,中跨支點處梁高8. 8 m ,跨中及邊跨支點處梁高為4. 8 m ,梁底曲線為圓曲線,其中部分梁段(跨中和邊跨支點處) 底面為直線段。連續(xù)鋼構采用懸灌法施工,每個T 構對稱懸灌16 個梁段,其長度分別為: 0 段13 m ,其余梁段為3～4 m ,梁體設計為三向預應力,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。
1 原施工設計方案
原設計方案采用塔吊配合自錨三角掛籃施工。由于橋長703 m ,加上塔吊作業(yè)半徑的局限性,需要在場內布置多臺塔吊,嚴重影響了經濟效益,同時由于現場設備多,難于管理,也存在安全隱患。自錨三角掛籃存在用鋼量大、移動困難、造價高等缺點。
2 優(yōu)化后施工方案
基于以上問題,對原方案進行優(yōu)化設計。優(yōu)化設計后的方案采用纜索吊配合菱形掛籃施工。采用自行設計的纜索吊負責起重、運輸等工作,連續(xù)梁懸灌施工的主要設備采用菱形掛籃。自行設計的纜索吊的特點:現場只需安裝一臺,且易管理、造價低。菱形掛籃的特點是:體積小、用鋼量少,造價低、移動方便,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)化后施工方案的實施
懸灌梁工藝控制復雜,關鍵應注意控制以下幾個方面:
?、僖蚪Y構設計上0 段較高,達到了8.8 m ,因此,砼供應、搗固等成為關鍵問題; ②梁部懸灌過程中的應力監(jiān)測和線型控制問題; ③合攏和體系轉換問題。
3.1 預應力混凝土連續(xù)鋼構0梁段施工
0 段是連續(xù)梁懸臂施工的基本梁段,是整個鋼構施工的基礎。本橋采用在已成型墩身上預埋型鋼桿件,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,內模用木模、組合鋼模板。
3.1.1 0 段托架及模板設計施工。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。根據托架布置形式,每個墩柱上豎向布置3 排預埋件,每排4組,具體是在接近墩頂部分,按設計位置準確安裝各種預埋件,預埋件采用槽鋼組拼,沿著橋的方向置于墩柱內,兩端伸出墩柱外,與托架連接。最下排預埋件上設分布梁,托架的底端支撐于該分布梁上,上部分別與上兩排預埋件連接固定,形成承力托架。在托架上即可進行布設分布梁、組裝模板、綁扎鋼筋、澆筑砼等施工。
模板設計本著盡量通用的原則,將外側模板設計為大塊鋼模板,面板用高強竹膠板,骨架桁架采用角鋼和槽鋼組成,以兩墩柱內邊緣為界,將外模板順橋方向分成3 段,中間段長5 m ,兩端段長4. 5 m ,以滿足懸灌節(jié)段的長度要求。結合梁高變化,為減小懸臂施工中臨時結構重量,將外模板豎向分為三段,下部兩段長分別為2 m ,當懸灌至5梁段、12 梁段時,分別拆除下部2 m 段模板。因0段內部變化較大、變截面較多,內模板采用木模板和組合鋼模板相結合的組合結構,內模支撐以木支撐為主,配合腳手鋼管進行加固。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,為保證砼澆筑質量,在原材料選擇、混凝土拌和、技術工人培訓、設備保障上嚴格把關,保證設計意圖的有效實施。梁體砼澆筑分為底板、腹板、頂板3個部分。
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入梁內,再由人工進行布料,砼振搗采用插入式振搗器完成。
腹板部分相對較高,鋼筋及預應力管道密集,混凝土澆筑質量不易控制是0 段混凝土施工的關鍵。腹板混凝土入模仍通過串筒完成,由于預應力管道等影響,串筒布料點采用2. 5 m 間距,整個0 段布設串筒下料口在10～12 個。頂板混凝土施工按常規(guī)工藝進行,振搗時應切實保證預應力管道不被移動。澆筑完成后及時清除梁頂多余的混凝土,保證梁頂的平整度。頂板混凝土采用插入式振搗器和平板振搗器聯合振搗。
3.2 預應力混凝土連續(xù)鋼構懸灌段施工
0 段施加預應力結束后,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,即可在此平臺上進行懸臂節(jié)段的鋼筋綁扎、混凝土灌注、預應力張拉及壓漿等工作。主墩頂部13 m 梁段施工結束后,將掛籃按走行軌道安裝并錨固在梁體豎向預應力鋼筋上,然后在梁頂組裝菱形掛籃。利用纜索吊機將在加工廠部分組拼完成的掛籃部件吊至梁頂進行組裝,主要完成掛籃的橫向連接及加強、錨固等工作。
3.3 預應力混凝土連續(xù)鋼構端部梁段(邊跨段) 施工
邊跨現澆節(jié)段應在懸灌節(jié)段施工后期同步進行。采用在邊墩側利用預埋件搭設托架進行施工。托架系采用M 型萬能桿件組拼而成,在托架平臺上鋪設分布梁、底模板等,然后進行鋼筋綁扎、混凝土澆筑等工作。為保證邊跨合攏時溫度應力的有效釋放,在底模板與分布梁間設滑板。托架應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壓,以消除其非彈性變形,并為現澆梁段底模板預留下沉量獲得數據。
3.4 預應力混凝土連續(xù)鋼構合攏段施工及體系轉換
懸臂施工至16節(jié)段結束后,暫時停止懸臂施工,利用掛籃搭設跨中合攏段支架,將跨中合攏段臨時鎖定,進行鋼筋、混凝土等工序施工。待結構強度達到設計要求后,張拉預應力鋼束,拆除臨時鎖定設施,完成跨中合攏段施工。跨中合攏施工時按設計要求在邊跨同步施加配重。合攏施工應在一天內氣溫較低時進行,施工最高氣溫不超過18 ℃。比較合攏段相鄰兩個梁端的頂面標高,如果其高差△≤15 mm ,則著手下一步施工,如果△> 15 mm ,則運行線形控制軟件,計算使△≤15 mm 時的水箱配重所需的重量及布置位置,按運算結果,調整△,使其達到要求后,再進行合攏段施工。
中跨合攏段混凝土強度達到設計強度的90 %時,預應力束按先頂板后底板、先短束后長束、頂板與底板交錯進行、先張拉50 %控制應力(預應力束剩余伸長量小于千斤頂最大行程) 、第二次張拉至設計控制噸位的順序和方法進行張拉。在邊跨合攏段預應力束張拉前后各測量一次與該合攏段相鄰T 構上觀測點標高,留著供合攏段施工時控制參考。臨時支撐:合攏段設4 個臨時支撐,每個由2 根I22 工字鋼焊接而成。安裝時先將其一端焊牢,另一端加楔子,并略打緊,在合攏段鋼筋、預埋件安裝完成后,臨時索張拉前用力打緊楔子,再將支撐與楔子、楔子與預埋鋼板間斷焊。
臨時鎖定:在鋼筋、管道綁扎安裝完畢,支撐打緊焊牢后,張拉頂板、底板臨時鋼束,完成合攏段臨時鎖定。合攏段混凝土達到張拉強度后,拆除頂板臨時束,將底板臨時束張拉力補至后期束設計張拉力。后期鋼束張拉:當全橋全部合攏后,即開始張拉后期鋼束,后期鋼束一次張拉完成,不拖延、間斷,張拉完成后即開始壓漿,一次全部壓完。后期鋼束認真按設計的順序張拉,每一編號的鋼束張拉順序為先中后邊。體系轉換:在合攏段混凝土灌注完成,次日早晨開始進行,形成連續(xù)鋼構。
4 結束語
本文對某大橋預應力砼連續(xù)鋼構優(yōu)化施工方案進行了優(yōu)化設計。優(yōu)化后的設計方案己被施工采用,節(jié)約工期5個月、資金230 多萬元,取得了良好的社會效益和經濟效益,并為今后的同類橋梁工程施工積累了經驗。
參考文獻
[1]陽晏,陽昊,曹勇濤.預應力混凝土梁橋幾點設計問題探討[J].中國科技信息,2005 (14) :177.
[2]朱參軍.某連續(xù)鋼構橋的施工仿真和腹板裂縫成因分析研究[D] .南京:廣西大學,2006.
[3]王會永. 連續(xù)鋼構橋箱梁腹板開裂成因分析及應力限值研究[D] .長沙:長沙理工大學,2005.
”
建筑資質代辦咨詢熱線：13198516101
咨詢熱線：13198516101 
