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摘要:结合宜昌市庙嘴三江大桥工程施工的实践,探讨了0#块支架施工技术。具体介绍了G-0#块支架施工工艺流程、0#块支架设计与施工技术要点,为同类工程施工提供技术参考。
关键词:桥梁工程;支架搭设;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、 三江桥主梁G-0号节段工程概况
宜昌市庙嘴三江大桥上距葛洲坝水利枢纽工程坝址约2700m,跨越三江的桥梁距已建葛洲坝三江公路桥约825m。三江桥采用主跨210m的高低塔中央索面混凝土梁斜拉桥,桥长378m,按双向六车道布置,桥跨布置为(39+73+210+56)m。高塔(SJ3#)采用塔墩梁全固结,高塔侧0#块截面为从边跨向中跨方向由单箱七室渐变为单箱五室的预应力砼结构。边跨侧梁端宽33.1m,中跨侧梁端宽33.5m,梁高3.5m(梁中心线),梁长27.2m,靠岸边距塔柱中心长14.6m,桥面塔柱中心向岸边9米长距离由33.5m梯形变宽至35.72m。再由该处桥面宽31.72m梯形变宽至33m。靠江边距塔柱中心长12.6m,顺桥向设置3.4%的纵坡。桥面设置2%横坡,靠岸边段斜腹板高度在收分。
二、 G-0#块支架施工工艺流程
塔梁(0号块)为预应力混凝土结构,混凝土分一次浇筑。待箱梁混凝土实际强度不小于设计强度的90%且混凝土龄期不小于10天后依次张拉预应力,再转入上塔柱施工。施工工艺见图1。
图1G-0#块施工工艺流程
三、G-0#块支架设计与施工技术
3.1支架方案比选
方案一:在三江桥主梁0#节段对应路基处,设置扩大基础,落地式钢管立柱垂直坐落在扩大基础上,部分钢管立柱垂直坐落在主塔承台上。
方案二:将0#块支架基础布置在主塔承台上, 0#节段支架钢管立柱与承台预埋铁板焊接连接,三江桥主梁0#节段支架采用花瓶式落地支架。
考虑到本桥主梁0#节段处为三江航道边坡上,落地式支架搭设空间有限,且考虑到航道边坡地基沉降以及不影响三江航道的通行等问题,而且承台顺桥向尺寸与 0#块节段长度相差不是太大,故支架方案选用方案二。
3.2支架形式
支架由钢管立柱(斜撐)、双拼I32连接杆件、双拼I45主梁组成。顺桥向连接杆件与钢管柱间铰接,沿承台对角线方向的连接杆件与钢管柱间焊接,横桥向主梁与顺桥向连接杆件间焊接。连接杆件与塔身中预埋的插板销接。支架采用Φ630×14mm 螺旋钢管立柱。立柱钢管底部利用已在主塔承台预埋的铁板进行焊接固定,共30根钢管。垂直塔身面内稳定靠插板支座对拉固定在下塔柱上。围绕塔身的整体稳定靠8道双拼40a槽钢剪刀撑。
钢管立柱顶面设置顺桥向双拼H32a工字钢,在H32a工字钢上设置横桥向双拼 H45a 工字钢垫梁(垫梁横向布置,长35m),垫梁顶面沿顺桥向布置2排或3排组成一组贝雷梁片做主承重梁;底板贝雷梁上横桥向布置I16工字钢分配梁,翼缘板贝雷梁上布置定制的侧模桁架(可调节高度),侧模桁架端头与底板I16分配梁焊接,形成横桥向对拉。在I16a分配梁和侧模桁架上按间距30cm布置10*10cm方木,方木上钉1.5cm厚胶合板(支架布置见图2)。
图2支架布置图
3.3支架搭设施工技术要点
3.3.1、搭设顺序
落地钢管支架安装顺序:承台顶面预埋件处理→吊装钢管柱(支架桁片)并与承台顶面预埋件焊接固定→吊装32a工字钢连墙件→吊装45a工字钢垫梁→吊装贝雷梁→安装16工字钢分配梁及侧模桁架→安装底板10X10cm方木→安装底板1.5cm厚胶合板
3.3.2、落地支架安装工艺
1)钢管安装
为减少高空焊接作业量、保证平联焊接质量、加快支架搭设进度,钢管立柱两两在后场加工成桁架片后采用220t汽车吊配合塔吊整体吊装 (单片钢管桁架最重约11t),个别不能成形的钢管,单根安装。钢管吊装前在钢管柱及预埋板上放出纵横轴线并做好标记,钢管到位后由人工牵引将钢管与预埋板标记轴线对齐,测量调校完钢管垂直度和角度后立即点焊固定,在吊车不松钩情况下将预埋板与钢管地面连接处全部焊接完毕,塔吊松钩后再完善钢管底部加劲肋与预埋件的焊接。
2)吊装32a工字钢连墙件
32a工字钢连墙件设置在钢管立柱和斜立柱顶部,采用铰接连接,32a工字钢与安装在塔身上的插板进行连接达到支架的连墙作用。
3)垫梁安装
H45a工字钢垫梁长33.5m,直接在后场双拼焊接及对接处理后运至主塔平台,安装在32a工字钢连墙件顶面。在两端距型钢端头4m 处各焊接一吊耳,用汽车吊直接吊装至钢管顶。测量复核垫梁顶中心标高,符合要求后将垫梁与32a工字钢连墙件点焊固定(垫梁标高调节时准备薄钢板若干)。
4)贝雷梁安装
贝雷承重梁在后场两两用花窗连成1组后运至现场吊装, 贝雷吊装就位后在H45a工字钢垫梁上焊接卡板将其固定。
5)I16工字钢分配梁及侧模桁架安装
分配梁采用I16工字钢,塔吊成捆吊装至贝雷梁上后由人工辅助按设计间距铺设,分配梁安装完成后用骑马螺栓或卡板将其与贝雷梁锁定,单条工字钢锁定位置不得少于 2处。侧模桁架在后场加工组装成片后运至现场吊装,侧模桁架底部设置有调结高度的顶托,现场采用塔吊直接吊至贝雷梁上后由人工辅助按设计间距安装,根据设计图纸调节桁架底部的顶托以对应不同翼缘板的长度。
6)安装底板10X10方木
当侧模桁架和I16工字钢分配梁安装好并调整好高度后,采用塔吊将方木吊至分配梁上,采用人工安装10X10方木,间距30cm。方木铺设方向与分配梁和侧模桁架垂直。
7)安装底板1.5cm厚胶合板
方木铺设完毕后,在方木上用钢钉安装底板和翼缘板模板。
3.4支架预压
3.4.1预压目的
通过对施工支架预压后,达到如下3个目的:
(1)预压荷载不小于支架所需承受全部荷载(砼自重+模板桁架架分配梁等重量)的1.2倍,施工支架强度满足施工要求。
(2)该支架的非弹性变形已经消除(销接与张拉间隙)。
(3)加载得到了桁片的弹性变形曲线和规律。
3.4.2预压总体方法
预压总体方法是采用精轧螺纹钢张拉预压,在塔底支架上设置双32a工字钢下张拉横梁,下张拉横梁上面与支架钢管立柱相接处设置抗剪板,下张拉横梁下面放置张拉垫板,采用穿心式千斤顶配合Φ36双精轧螺纹钢张拉预压,详见图3-主梁G-0号节段支架预压示意图。
每根斜立柱和直立柱钢管顶上的双工字钢横梁用4根Φ36精轧螺纹钢筋穿过双拼工字钢横梁并在支架底部下张拉横梁端锁定。
图3主梁G-0号节段支架预压示意图
3.4.3张拉预压模拟浇筑工作原理
张拉预压的原理是将贝雷梁对于横梁的分布荷载转换为集中荷载模拟加载工况。
图4张拉预压模拟浇筑工艺原理图
其中外侧钢管最终张拉力95T*120%=114T,内侧钢管90T*120%=108T。
3.4.4张拉预压与堆载预压特点比较分析
常规的预压方法是采用沙袋堆载预压,时间长,操作繁琐。但实际并没有真正模拟浇筑工况,基本以分布荷载代替集中荷载,比如在腹板处混凝土对于底模平台实际上是集中荷载,总吨位够了,和实际工况有差异。有的单位采用腹板处堆载钢筋方法,实际操作极为麻烦,钢筋容易将沙袋挂穿。
图5堆载预压施工图
图6 主梁0号段截面图
集中力张拉操作简单,目标明确,该预压方法在国内均得到大量应用。
3.4.5上部贝雷梁弹性值变形值处理
由于预压了整个支架,贝雷梁没有参与预压。贝雷梁的弹性变形值经过计算在1~3mm之内。贝雷梁放置在横梁上与支架横梁刚性接触。贝雷梁相当于分配梁处理。预拱度预抬值平均按2mm考虑。
3.4.6预压过程
预压荷载加载从0逐渐缓慢达到120%,预压到40%时持荷时间为10分钟。预压到80%时持荷时间为10分钟,预压到100%时持荷时间为10分钟。预压到120%时持荷时间为10分钟。卸载采用千斤顶缓慢进行。
3.4.7预压同步处理
千斤顶预压时对称同步进行。采用8台千斤顶同时进行。
3.4.8预压观测点布置
在0#块支架钢管对应位置均布置 1观测点,单个0#块布置30个观测点。变形觀测点均采用垂线+短钢筋倒挂在模板下分配梁上。
3.4.9预压过程中应注意的问题
(1)、预压严格按对称平衡预压;
(2)、加压全过程要统一组织,统一指挥,工管部和质安部全程指导。
(3)、空载时先测定各加力点的基准相对位移,后按加载程序测量各加力点相对位移。加载时应观察施工托架受力情况,一切正常的情况下再进行荷载预压并进行观测,相关记录。发现异常马上停止加载,及时分析采取相应措施处理。
3.4.10预压的针对性安全措施
(1)、仔细检查油压千斤顶游标读数,要求千斤顶行程一致进行预压;
(2)、预压加载时应防止重物跌落伤人,施工人员进入施工区域必须带安全帽,非施工人员不得进入施工区域;
3.5支架验收与检查
0#块支架搭设完成后,由工程部组织安全、质检等相关部门对支架搭设质量进行检查验收,施工区根据检查意见整改合格后,方可报监理验收经合格后才容许进行箱梁混凝土浇筑。混凝土浇筑过程中,派专人对支架跟踪检查,并有测量人员对支架沉降进行观测。
3.6支架拆除
0#块浇注混凝土前事先在主梁平面四个角上预埋PVC管贯穿主梁以备后期穿插精轧螺纹钢供千斤顶吊放支架。
3.6.1、拆除顺序
落地钢管支架拆除: 先设置反吊装置将支架钢管以上部分固定→割除钢管底部牛腿→钢管柱顶槽口割除约 20cm→整体下放支架上部构造于钢管顶(牛腿顶)→拆除底模→拆除侧模桁架→抽出工字钢分布梁→拆除贝雷→拆除45a工字钢垫梁→拆除钢管平联及钢管立柱。
3.6.2拆除注意事项
支架拆除前应重新组织技术安全三级交底工作,支架拆除时安全员跟技术员必须全程跟踪。
结语
结合三江大桥工程建设实际,探讨支架搭设施工技术。具体介绍了G-0#块支架施工工艺流程、0#块支架设计与施工技术要点,为同类工程施工提供技术参考。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011);
[2]《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004);
[3]《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86);
[4]《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95);
[5]《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85-2010);
关键词:桥梁工程;支架搭设;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、 三江桥主梁G-0号节段工程概况
宜昌市庙嘴三江大桥上距葛洲坝水利枢纽工程坝址约2700m,跨越三江的桥梁距已建葛洲坝三江公路桥约825m。三江桥采用主跨210m的高低塔中央索面混凝土梁斜拉桥,桥长378m,按双向六车道布置,桥跨布置为(39+73+210+56)m。高塔(SJ3#)采用塔墩梁全固结,高塔侧0#块截面为从边跨向中跨方向由单箱七室渐变为单箱五室的预应力砼结构。边跨侧梁端宽33.1m,中跨侧梁端宽33.5m,梁高3.5m(梁中心线),梁长27.2m,靠岸边距塔柱中心长14.6m,桥面塔柱中心向岸边9米长距离由33.5m梯形变宽至35.72m。再由该处桥面宽31.72m梯形变宽至33m。靠江边距塔柱中心长12.6m,顺桥向设置3.4%的纵坡。桥面设置2%横坡,靠岸边段斜腹板高度在收分。
二、 G-0#块支架施工工艺流程
塔梁(0号块)为预应力混凝土结构,混凝土分一次浇筑。待箱梁混凝土实际强度不小于设计强度的90%且混凝土龄期不小于10天后依次张拉预应力,再转入上塔柱施工。施工工艺见图1。
图1G-0#块施工工艺流程
三、G-0#块支架设计与施工技术
3.1支架方案比选
方案一:在三江桥主梁0#节段对应路基处,设置扩大基础,落地式钢管立柱垂直坐落在扩大基础上,部分钢管立柱垂直坐落在主塔承台上。
方案二:将0#块支架基础布置在主塔承台上, 0#节段支架钢管立柱与承台预埋铁板焊接连接,三江桥主梁0#节段支架采用花瓶式落地支架。
考虑到本桥主梁0#节段处为三江航道边坡上,落地式支架搭设空间有限,且考虑到航道边坡地基沉降以及不影响三江航道的通行等问题,而且承台顺桥向尺寸与 0#块节段长度相差不是太大,故支架方案选用方案二。
3.2支架形式
支架由钢管立柱(斜撐)、双拼I32连接杆件、双拼I45主梁组成。顺桥向连接杆件与钢管柱间铰接,沿承台对角线方向的连接杆件与钢管柱间焊接,横桥向主梁与顺桥向连接杆件间焊接。连接杆件与塔身中预埋的插板销接。支架采用Φ630×14mm 螺旋钢管立柱。立柱钢管底部利用已在主塔承台预埋的铁板进行焊接固定,共30根钢管。垂直塔身面内稳定靠插板支座对拉固定在下塔柱上。围绕塔身的整体稳定靠8道双拼40a槽钢剪刀撑。
钢管立柱顶面设置顺桥向双拼H32a工字钢,在H32a工字钢上设置横桥向双拼 H45a 工字钢垫梁(垫梁横向布置,长35m),垫梁顶面沿顺桥向布置2排或3排组成一组贝雷梁片做主承重梁;底板贝雷梁上横桥向布置I16工字钢分配梁,翼缘板贝雷梁上布置定制的侧模桁架(可调节高度),侧模桁架端头与底板I16分配梁焊接,形成横桥向对拉。在I16a分配梁和侧模桁架上按间距30cm布置10*10cm方木,方木上钉1.5cm厚胶合板(支架布置见图2)。
图2支架布置图
3.3支架搭设施工技术要点
3.3.1、搭设顺序
落地钢管支架安装顺序:承台顶面预埋件处理→吊装钢管柱(支架桁片)并与承台顶面预埋件焊接固定→吊装32a工字钢连墙件→吊装45a工字钢垫梁→吊装贝雷梁→安装16工字钢分配梁及侧模桁架→安装底板10X10cm方木→安装底板1.5cm厚胶合板
3.3.2、落地支架安装工艺
1)钢管安装
为减少高空焊接作业量、保证平联焊接质量、加快支架搭设进度,钢管立柱两两在后场加工成桁架片后采用220t汽车吊配合塔吊整体吊装 (单片钢管桁架最重约11t),个别不能成形的钢管,单根安装。钢管吊装前在钢管柱及预埋板上放出纵横轴线并做好标记,钢管到位后由人工牵引将钢管与预埋板标记轴线对齐,测量调校完钢管垂直度和角度后立即点焊固定,在吊车不松钩情况下将预埋板与钢管地面连接处全部焊接完毕,塔吊松钩后再完善钢管底部加劲肋与预埋件的焊接。
2)吊装32a工字钢连墙件
32a工字钢连墙件设置在钢管立柱和斜立柱顶部,采用铰接连接,32a工字钢与安装在塔身上的插板进行连接达到支架的连墙作用。
3)垫梁安装
H45a工字钢垫梁长33.5m,直接在后场双拼焊接及对接处理后运至主塔平台,安装在32a工字钢连墙件顶面。在两端距型钢端头4m 处各焊接一吊耳,用汽车吊直接吊装至钢管顶。测量复核垫梁顶中心标高,符合要求后将垫梁与32a工字钢连墙件点焊固定(垫梁标高调节时准备薄钢板若干)。
4)贝雷梁安装
贝雷承重梁在后场两两用花窗连成1组后运至现场吊装, 贝雷吊装就位后在H45a工字钢垫梁上焊接卡板将其固定。
5)I16工字钢分配梁及侧模桁架安装
分配梁采用I16工字钢,塔吊成捆吊装至贝雷梁上后由人工辅助按设计间距铺设,分配梁安装完成后用骑马螺栓或卡板将其与贝雷梁锁定,单条工字钢锁定位置不得少于 2处。侧模桁架在后场加工组装成片后运至现场吊装,侧模桁架底部设置有调结高度的顶托,现场采用塔吊直接吊至贝雷梁上后由人工辅助按设计间距安装,根据设计图纸调节桁架底部的顶托以对应不同翼缘板的长度。
6)安装底板10X10方木
当侧模桁架和I16工字钢分配梁安装好并调整好高度后,采用塔吊将方木吊至分配梁上,采用人工安装10X10方木,间距30cm。方木铺设方向与分配梁和侧模桁架垂直。
7)安装底板1.5cm厚胶合板
方木铺设完毕后,在方木上用钢钉安装底板和翼缘板模板。
3.4支架预压
3.4.1预压目的
通过对施工支架预压后,达到如下3个目的:
(1)预压荷载不小于支架所需承受全部荷载(砼自重+模板桁架架分配梁等重量)的1.2倍,施工支架强度满足施工要求。
(2)该支架的非弹性变形已经消除(销接与张拉间隙)。
(3)加载得到了桁片的弹性变形曲线和规律。
3.4.2预压总体方法
预压总体方法是采用精轧螺纹钢张拉预压,在塔底支架上设置双32a工字钢下张拉横梁,下张拉横梁上面与支架钢管立柱相接处设置抗剪板,下张拉横梁下面放置张拉垫板,采用穿心式千斤顶配合Φ36双精轧螺纹钢张拉预压,详见图3-主梁G-0号节段支架预压示意图。
每根斜立柱和直立柱钢管顶上的双工字钢横梁用4根Φ36精轧螺纹钢筋穿过双拼工字钢横梁并在支架底部下张拉横梁端锁定。
图3主梁G-0号节段支架预压示意图
3.4.3张拉预压模拟浇筑工作原理
张拉预压的原理是将贝雷梁对于横梁的分布荷载转换为集中荷载模拟加载工况。
图4张拉预压模拟浇筑工艺原理图
其中外侧钢管最终张拉力95T*120%=114T,内侧钢管90T*120%=108T。
3.4.4张拉预压与堆载预压特点比较分析
常规的预压方法是采用沙袋堆载预压,时间长,操作繁琐。但实际并没有真正模拟浇筑工况,基本以分布荷载代替集中荷载,比如在腹板处混凝土对于底模平台实际上是集中荷载,总吨位够了,和实际工况有差异。有的单位采用腹板处堆载钢筋方法,实际操作极为麻烦,钢筋容易将沙袋挂穿。
图5堆载预压施工图
图6 主梁0号段截面图
集中力张拉操作简单,目标明确,该预压方法在国内均得到大量应用。
3.4.5上部贝雷梁弹性值变形值处理
由于预压了整个支架,贝雷梁没有参与预压。贝雷梁的弹性变形值经过计算在1~3mm之内。贝雷梁放置在横梁上与支架横梁刚性接触。贝雷梁相当于分配梁处理。预拱度预抬值平均按2mm考虑。
3.4.6预压过程
预压荷载加载从0逐渐缓慢达到120%,预压到40%时持荷时间为10分钟。预压到80%时持荷时间为10分钟,预压到100%时持荷时间为10分钟。预压到120%时持荷时间为10分钟。卸载采用千斤顶缓慢进行。
3.4.7预压同步处理
千斤顶预压时对称同步进行。采用8台千斤顶同时进行。
3.4.8预压观测点布置
在0#块支架钢管对应位置均布置 1观测点,单个0#块布置30个观测点。变形觀测点均采用垂线+短钢筋倒挂在模板下分配梁上。
3.4.9预压过程中应注意的问题
(1)、预压严格按对称平衡预压;
(2)、加压全过程要统一组织,统一指挥,工管部和质安部全程指导。
(3)、空载时先测定各加力点的基准相对位移,后按加载程序测量各加力点相对位移。加载时应观察施工托架受力情况,一切正常的情况下再进行荷载预压并进行观测,相关记录。发现异常马上停止加载,及时分析采取相应措施处理。
3.4.10预压的针对性安全措施
(1)、仔细检查油压千斤顶游标读数,要求千斤顶行程一致进行预压;
(2)、预压加载时应防止重物跌落伤人,施工人员进入施工区域必须带安全帽,非施工人员不得进入施工区域;
3.5支架验收与检查
0#块支架搭设完成后,由工程部组织安全、质检等相关部门对支架搭设质量进行检查验收,施工区根据检查意见整改合格后,方可报监理验收经合格后才容许进行箱梁混凝土浇筑。混凝土浇筑过程中,派专人对支架跟踪检查,并有测量人员对支架沉降进行观测。
3.6支架拆除
0#块浇注混凝土前事先在主梁平面四个角上预埋PVC管贯穿主梁以备后期穿插精轧螺纹钢供千斤顶吊放支架。
3.6.1、拆除顺序
落地钢管支架拆除: 先设置反吊装置将支架钢管以上部分固定→割除钢管底部牛腿→钢管柱顶槽口割除约 20cm→整体下放支架上部构造于钢管顶(牛腿顶)→拆除底模→拆除侧模桁架→抽出工字钢分布梁→拆除贝雷→拆除45a工字钢垫梁→拆除钢管平联及钢管立柱。
3.6.2拆除注意事项
支架拆除前应重新组织技术安全三级交底工作,支架拆除时安全员跟技术员必须全程跟踪。
结语
结合三江大桥工程建设实际,探讨支架搭设施工技术。具体介绍了G-0#块支架施工工艺流程、0#块支架设计与施工技术要点,为同类工程施工提供技术参考。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011);
[2]《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004);
[3]《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86);
[4]《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95);
[5]《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》(JGJ85-2010);