鋼構橋施工技術研究

時間:2022-04-02 10:40:35

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鋼構橋施工技術研究

【摘要】隨著國家政策的調整,高速公路建設中修建了越來越多大跨度的橋梁。隨著我國高速公路施工技術日趨成熟,大跨度橋梁的施工技術也逐漸完善。目前,在我國已經修建成的大跨度橋梁中,混凝土連續鋼構橋的比例最大。雖然施工技術日趨成熟,許多工程的設計施工還不到位,致使橋梁在后期項目營運過程中出現了較多問題,危及橋梁使用安全,也危及社會安全。本文主要結合鋼結構特大橋的具體施工案例,從不同方面分析特大橋梁中連續鋼構橋施工關鍵技術,以期對今后橋梁建設做出更大貢獻。

【關鍵詞】高速公路;鋼構橋;施工技術

1引言

本文主要以橋梁案例為主進行具體分析,其中以某高速公路的鋼構大橋為研究背景。該鋼構大橋的主跨部分采用65m+2×120m+60m的連續鋼構,跨中的梁高度為9m,箱梁根部的梁高度為3m,其結構屬于單箱單室的橋梁結構。其中,全梁總共有4個主橋墩,共有8個T結構,每個T結構含有19個懸澆節段,主橋長共652m。橋梁的主梁懸臂澆筑梁段的劃分為2種,分別為4m和3m,其中,最大的重量為138t。橋梁箱梁預應力采用的為橫、縱、豎向三類。該工程采用懸臂澆筑法,混凝土等級為C55。

2墩頂0#塊的施工技術

墩頂0#塊的施工技術為大跨橋梁施工的關鍵技術,主要采用墩頂扇形托架進行施工,并且完成與墩兩側懸臂混凝土的連接,為后期的掛籃懸臂澆筑的施工創造良好的條件。2.1托架構造。鋼筋混凝土橋墩澆筑過程中,剛性托架一般由兩個主要受力體系組成。其中一部分是形如“W”的萬能桿,另一部分是承受剪力的預埋工字鋼牛腿。施工荷載、橋梁自重直接傳給橋墩,另外可將墊梁和配梁依次鋪設在托架上方,此時托架可視為上部結構的支撐點和工作平臺。對托架進行受力分析和結構設計時需要全面考慮可能對其產生的不利或有利因素。比如在結構安裝和支模澆筑混凝土時所產生的施工荷載和模板作用力及混凝土和鋼筋的自重等不利荷載;恒荷載長期作用所產生的下沉變形及由循環荷載導致的疲勞破壞等不利因素。根據托架所需的抗力大小選擇合適的鋼材,比如采用C級鋼是應對金屬疲勞破壞的有效技術手段。如圖1所示為托架結構見連續剛構0號段托架結構示意圖。2.2托架的正確安裝。對于類似托架的桁架或者是鋼結構,比較成熟的施工技術是首先在工廠加工、組裝,然后運輸到施工現場進行吊裝就位,校正位置后進行焊接或者螺栓連接。托架安裝時應嚴格按托架設計圖加工,為保證焊接質量,托架與連接綴板處的焊縫應采用坡口焊,坡口為45°,焊縫表面不得有裂縫、焊瘤、燒穿、焊弧等缺陷;對于精軋螺栓應采用雙螺帽。為了滿足實際施工需求,一般采用懸掛水箱注水的技術手段來模擬托架的承載方式,另一方面設計人員必須對托架的受力節點的受力狀況進行精確計算。通用的實驗加載方式為三級加載,加載前所有受力螺栓必須擰緊,所有焊縫必須能夠保證不因加載而先于結構破壞。加載時采用N1005A高精度水準器對托架的變形進行觀測而要有效測量托架的變形狀況,主要觀測點為托架的節點和加載下方位置,根據預加載所產生的結構變形來有效消除托架的彈性變形。2.30號段模板支立及鋼筋綁扎。橋梁的底模分為托架上底模和墩內的底模兩個部分。托架上底模通常是由平整的鋼板制作而成,其特點是面積大,可重復使用;墩內底模一般采用的木模板,其特點是輕便,便于安裝,容易裁剪組合,并且后期無需拆除。對于鋼筋混凝土梁,一般支好受力底部模板后對受力鋼筋、架立筋及箍筋進行綁扎,并且同時需要預埋預應力構件及波紋管。對于內部的木模板,安裝完成后,需要進行位置校正及標高調整,最后根據設計及施工技術規程支撐側模板,在波紋管安裝完成后需要及時澆筑混凝土。2.4混凝土澆筑。在對墩頂0#橋梁進行混凝澆筑時,為了避免因大體積混凝土水化所產生的水化熱導致混凝土開裂需要進行分層分段澆筑。首先澆筑箱型橋梁的底板,然后澆筑梁體腹板,最后進行頂板澆筑。在混凝土澆筑時必須嚴格按照相關施工技術規程對其進行振搗以保證混凝土的密實性,在底板灌滿混凝土后必須及時進行密封。

3安裝掛籃的工藝要點

掛籃施工安裝前,首先要根據測量放樣對鋼枕進行鋪設,然后將其后部錨固在豎向預應力鋼筋上,最后將掛籃的相關構件正確安裝。掛籃的設計需要滿足多項技術要求,比如掛籃的重量需要控制在梁段混凝土重量的0.3~0.5倍;吊籃的最大豎向變形需要控制在20mm以內;抗傾覆安全系數、自錨固系統的安全系數及限位系統的安全系數不得小于2等。通過結構測試能夠保證懸澆段立模標高的順利完成。此外,為了便捷的獲得主桁的受力狀況,施工現場一般通過張拉千斤頂進行相應的測試,并結合變形參數和材料的彈性模量換算出桁架桿件的剛度和強度。在掛籃組裝完成后,必須全面檢查安裝質量,最后依據設計荷載做載重試驗,以消除結構的非彈性變形。3.1測量放樣。測量放樣就是對任一空間物體的三維定位測量,它的具體工作,均反映在對距離、角度(方向)、高程三個量的測定上,不論采用什么樣的方法放樣,總是離不開運用各類不同的儀具將這三個量測量的結果在施工現場予以標定。其中,在特大橋梁的施工中,首先進行的是鋼枕的鋪設,在滑軌安裝完成后并將其錨固在鋼筋上,在墩底進行掛籃拼裝,為了加固橋梁,提高其穩定性,利用附墩塔吊分片進行穩固支撐,并將其后部固定在豎向的預應力筋上面,最后安裝掛籃的其他桿件。其次是進行懸吊系和橫梁系的安裝,之后與安裝完成的側模和底模進行連接,并對安裝的側模和底模進行校正,確保施工的安全。3.2掛籃測試。為保證橋梁施工安全,需對其進行掛籃測試,主要對橋梁掛籃結構的安全性進行全面驗證分析,并對掛籃的非彈性變形起到消除效果,同時向懸澆段立模標高提供可靠的依據。進行掛籃安裝之前,應根據實際主桁受力情況而定,采用張拉千斤頂于加工場地之內進行主桁強度及剛度的測試。

4懸臂澆筑施工

掛籃安裝測試完畢后,進行懸臂段進行灌筑施工。主要工藝流程為:①在橋墩頂部托架或膺架上澆筑0號段并實施墩頂臨時固結措施;②在0號塊段上安裝懸臂掛籃,并向兩側依次對稱分段澆筑主梁至合攏前段;③在支架上澆筑邊跨主梁合攏段;④最后澆筑中跨合攏段形成連續梁體系。懸臂澆筑混凝土時,宜從懸臂前段開始,最后與前段混凝土連接。橋墩兩側梁段懸臂施工應對稱,平衡。4.1鋼筋和預應力管道施工。懸臂段混凝土的施工。首先是在受力鋼筋的幫著和預應力管道的安裝。在鋼筋加工棚首先進行加工然后根據設計下料。同時,采用機械套筒作為主要受力鋼筋的接頭。鋼筋的連接一般采用綁扎方式,并且要根據抗震等級和構造要求確定塔接長度。為了提高鋼筋骨架的穩定性,焊接和機械搭接交替進行,這在一定程度上能夠提高施工質量;模內綁扎是目前最為常見的一種方式,施工時根據設計說明和技術規范采用合理的綁扎順序。波紋管施工時,一般采用砂輪鋸切割,并且按要求存放波紋管以防其受到腐蝕。在波紋管下料時通常在其內部中插入硬塑料管以保證管道的位置。4.2預應力施工。根據該橋梁的施工說明,對于預應力混凝土,在預應力張拉前混凝土強度必須達到設計強度的85%以上,另外預應力混凝土必須采用C55以上的混凝土,并且混凝土必須養護7d以上。4.3數控智能的合理張拉。4.3.1縱向鋼絞線張拉。在實際施工過程中,一般需要根據鋼筋的方向、長短及梁的截面或按照設計要求進行合理的張拉順序。本工程采用后張法對預應力鋼筋進行張拉,張拉的順序為先張拉長鋼筋后張拉短鋼筋,另外鋼筋張拉應從結構截面中間向四周,對稱均衡。對于橫向和縱向的預應力鋼絲、鋼絞線。現階段成熟的張拉技術為先拉到初應力;然后再張拉到1.05倍的張拉控制應力并持續2min;最后緩慢恢復到張拉控制應力。只有嚴格按照正確的張拉順序和施工技術規范進行施工,才能達到預應力鋼筋張拉的目的。4.3.2縱向鋼絞線張拉。一般通過對鋼絞線的伸長值和張拉控制應力來檢測張拉的進程。其中張拉控制應力為主要技術指標,伸長值作為張拉控制應力校核控制指標。鋼絞線放張并錨固后,測量兩段之間鋼絞線的實際伸長值,并與理論設計要求做對比,核實預應力筋的張拉質量與設計是否相符。

5結束語

結合上述案例分析,可以得出工程的施工技術嚴重影響其施工質量,也會進一步關系到人民群眾的安全。因此,橋梁設計施工相關人員應該在設計和施工階段需共同分析危及橋梁安全的因素,并結合相應的工程情況,盡可能的提出相應解決措施,為進一步提高橋梁安全提供參考,以期實現施工質量的進一步提升。

參考文獻

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[2]李少方.高速公路剛構特大橋施工技術研究[J].黑龍江交通科技,2015(1):159.

作者:饒輝 單位:四川路航建設工程有限責任公司