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海青鐵路鋼管混凝土系桿拱橋綜合施工技術(shù)

2012-05-18 /5962

一、工程概況

1、主橋橋式

海青鐵路跨榮烏高速公路采用鋼管混凝土系桿拱橋結(jié)構(gòu)。主橋上部結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu),計(jì)算跨徑64m,梁長(zhǎng)65.5m。主梁采用箱形截面,拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu),啞鈴型斷面。拱肋與主梁的剛度之比為1/17.88,屬于剛性系梁剛性拱。系桿拱系梁用支架上現(xiàn)澆施工,鋼管拱肋在系梁及支架上拼裝合龍,即主橋采用先梁后拱的施工方法。

2、周邊環(huán)境

本橋位于平度市灰埠鎮(zhèn)下劉家村耕地內(nèi),橋址區(qū)所在位置為沖積平原,地勢(shì)平緩。在DK9+756.8處跨越威烏高速公路,威烏高速公路路基寬度36.7m,高約4m,雙向2車道,與線路法向夾角為23.8°。主橋采用1孔64m鋼管混凝土系桿拱橋跨越。




3、拱肋及吊桿構(gòu)造

拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu),計(jì)算跨徑64m。拱軸線采用二次拋物線,矢跨比f/L=1/5,矢高f=12.8m,理論計(jì)算跨度L=64m,理論拱軸線方程為Y=0.8X-0.0125X2。起拱線位于梁下1.1m,每片拱肋由2根上、下鋼管(φ700×18mm)和兩塊厚18mm鋼板(外邊距40cm)焊接成啞鈴型斷面。拱肋高度1.65m,兩道拱肋中心間距7.1m。拱肋間設(shè)置三道橫撐,其中邊橫撐為K撐,中間撐為一字撐。橫、斜撐均為鋼管混凝土結(jié)構(gòu),橫撐鋼管直徑700mm,壁厚16mm;斜撐鋼管直徑500mm,壁厚14mm。全橋拱肋共設(shè)11對(duì)吊桿,除拱腳至第一根吊桿間距為8.0m外,其余吊桿中心間距均為4.8m,吊桿采用PESFD7-61新型低應(yīng)力防腐成品索體,冷鑄錨錨固。

二、施工特點(diǎn)

系桿拱橋結(jié)構(gòu)施工期間,需要保證橋下高速公路通行,因此施工具有以下特點(diǎn):

1、地基位于高速公路邊坡

22#、23#墩柱墩處于高速邊坡,地基處理復(fù)雜難度大。

2、施工期間高速公路車流量大。

威烏高速公路為雙向六車道,是山東高速的主干道。來往車量多,施工期間不得出現(xiàn)調(diào)流、斷流。

3、大噸位預(yù)埋拱腳精確定位。

全橋拱腳4件,拱腳單件重5噸,斜角66.3度,定位精度要求高。

4、全橋內(nèi)箱較多,結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜。

標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)箱20個(gè)(尺寸為長(zhǎng)4.5m×寬3.3m×高1.9m),異形內(nèi)箱4個(gè)(尺寸為長(zhǎng)5.55m×寬3.3m×高1.2m )。

5、拱肋安裝施工難度大。

拱肋尺寸大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,跨高速施工場(chǎng)地受限制、定位技術(shù)要求高,施工難度大。

6、拱肋混凝土頂升灌注難度大。

根據(jù)施工要求,先上灌注上管后下管,再腹腔,最后灌注橫撐。混凝土拌合站距施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)、以及保證行車安全帶來巨大難度,提出更高要求。

三、主要施工方案

針對(duì)系桿拱橋的施工特點(diǎn),經(jīng)過分析比較,支架采用碗扣式腳手架,設(shè)置兩個(gè)鋼管柱式過車門洞。拱腳定位采用墩頂預(yù)埋鐵件,橋上加工焊接成框架,內(nèi)膜組拼整體吊裝技術(shù)。

1、 拱腳定位方案比選

由施工方案的總體要求,定位系統(tǒng)的功能是:

(1)墩定預(yù)埋鋼筋,焊接定位槽鋼框架,測(cè)量標(biāo)高及位置,箱梁模板、鋼筋施工。安裝拱肋定位,焊接抗浮鐵件。

(2)梁底板預(yù)埋拱腳定位鐵件,梁端底板澆筑50cm混凝土將其鐵件固定,安裝拱肋定位,焊接抗浮鐵件。

對(duì)兩種施工方法,前者在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工藝進(jìn)行綜合比較。

拱腳定位方案

2、總體施工方案

高速公路路面上支架采用梁柱支架,其它采用碗扣式腳手架。

(1)碗扣式腳手架和梁柱式支架。
梁端及高速公路外側(cè)采用碗扣式腳手架,支架依據(jù)梁體結(jié)構(gòu)截面荷載布置支架。梁柱式支架鋼管柱上下端設(shè)法蘭盤,條型基礎(chǔ)預(yù)制成型。


碗扣支架丁字架搭設(shè)法


位于高速路上的梁柱式支架

(3)內(nèi)模施工

由于內(nèi)模結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,采用三維CAD技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剖解,確定模板下料尺寸。在加工廠模板制作成型,在成型模板搭設(shè)支架體系,用塔吊整體吊裝就位。

內(nèi)模搭設(shè)成型

內(nèi)模整體安裝

四、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

1、研究拱腳平面定位精度、傾斜角度,實(shí)現(xiàn)拱腳順利安裝,保證拱腳施工偏差符合設(shè)計(jì)要求。

2、高大內(nèi)箱整體制造、整體吊裝安裝的技術(shù)控制。

3、過車門洞在不影響交通的情況快速施工與安全保障。

4、研究頂升灌注混凝土施工工藝,確保連續(xù)順利完成及混凝土的密實(shí)度。

五、關(guān)鍵技術(shù)問題的處理

1、確保拱腳平面定位精度及傾斜度。

(1)定位精度的誤差分析。

拱腳支架在制造、安裝施工過程中存在許多因素影響,以及測(cè)量放樣施工偏差,使拱腳難以的順利下放。

①支架安裝精度,受下料精度影響很大,客觀對(duì)支架加工精度提出了較高要求。

②拱腳形體尺寸龐大,受焊接變形影響,現(xiàn)場(chǎng)焊接將會(huì)產(chǎn)生一定偏差,盡可能加工廠焊接。

⑵拱腳平面定位精度與傾角控制措施。

經(jīng)過拱腳定位精度的誤差分析,掌握影響定位精度的因素,分析產(chǎn)生偏差的原因,采取如下技術(shù)措施控制拱腳平面定位精度與傾斜度。

①綜合考慮方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及定位精度的要求,采用墩頂預(yù)埋槽鋼定位方案,用槽支架剛性定位系統(tǒng),有效提高拱腳平面定位精度。通過橫聯(lián)槽鋼高度差形成傾角,使定位系統(tǒng)布置更趨合理、緊湊,有效減小支架系統(tǒng)非彈性、彈性變形影響。

2、高大內(nèi)箱整體制造、整體吊裝的技術(shù)控制

箱梁內(nèi)模較大,整體吊裝不同于工況下的結(jié)構(gòu)受力與穩(wěn)定性,掌握施工天氣的變化對(duì)吊裝的影響,采取必要的技術(shù)措施,確保吊裝的安全穩(wěn)定。

①內(nèi)模結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,梗肋較多,用三維CAD圖解加工詳圖,內(nèi)模支架上托擺放主肋(方木10×10cm)縱橋向布置,其次安裝內(nèi)模上蓋確定準(zhǔn)確位置,再次安裝側(cè)模板,最后安裝上梗肋模板,用2寸鋼釘裝訂模板接縫處,組裝牢固。

②選擇地面平整且塔吊能輻射的范圍作為模板支架組裝場(chǎng)地,首選擺放支架底托調(diào)至設(shè)計(jì)高度,搭設(shè)立桿、縱橫向水平桿用直角扣件鎖緊,立桿安裝上托調(diào)至設(shè)計(jì)高度,縱橫向水平桿兩端每隔一跨安裝絲托作為加固模板支撐,待模板精確定位后搭設(shè)斜桿支撐上梗脅。

3、過車門洞在快速施工技術(shù)

過車門洞條形基礎(chǔ)實(shí)行預(yù)制并預(yù)埋有地腳螺栓,吊裝組拼成形。鋼管柱加工成標(biāo)準(zhǔn)桿件上下焊接有法蘭盤,首選地腳螺栓用螺絲帽調(diào)平,然后用塔吊吊裝鋼管柱固定在地腳螺栓上。焊接橫聯(lián)槽鋼,安裝橫向、縱向分配梁完成過車門洞施工。

4、頂升混凝土灌注拱肋

混凝土灌筑采用泵送壓注,為自密實(shí)混凝土;在泵送頂升的全過程中,混凝土始終保持良好的可泵性,混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失應(yīng)盡量減??;每次壓注工作時(shí)間長(zhǎng),并且必須在混凝土初凝前壓注完畢?;炷翍?yīng)具有較好的緩凝性;泌水率較低,且流動(dòng)度高,便于混凝土自動(dòng)擴(kuò)張?zhí)畛?;為縮短兩次壓注的間隔時(shí)間,混凝土必須具備早強(qiáng)性能。

六、方案實(shí)施情況

1、海青鐵路跨威烏高速公路64米系桿拱橋于2012年5月18日開工,通過預(yù)制條基、鋼管法蘭及螺帽調(diào)垂直度等技術(shù),過車門洞施工用7天時(shí)間,就正?;謴?fù)交通。

2、拱肋支架精確下料,加工制作一次成型,安裝拱腳用時(shí)一天,經(jīng)測(cè)量精度滿足要求。

3、拱肋砼頂升經(jīng)檢測(cè)滿足設(shè)計(jì)要求。

4、內(nèi)模及支架整體吊裝技術(shù),整個(gè)安裝過程用時(shí)3天,拼縫嚴(yán)密及定位準(zhǔn)確。