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摘 要: 本文结合乌兰木伦河4号大桥的施工实践,对斜拉桥主梁、主塔、斜拉索等关键工序的技术控制进行了详细阐述。
关键词:斜拉桥 ;关键工序 ; 技术控制
1、工程概况
乌兰木伦河4号大桥横跨乌兰木伦河,河的左岸为大柳塔小区和工作区,河的右岸为规划的李家畔生态生活园区,桥梁全长398.04米。乌兰木伦河 4号桥跨度为:5×25m+(73.5m+73.5m)+ 5×25m,其中主桥73.5m+73.5m为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,主塔及边墩处设竖向支座,主塔横梁处设纵向限位支座;引桥采用25m预应力混凝土简支箱梁。
主塔采用倒“Y”字型塔,钢筋混凝土结构,承台顶以上塔高46.4m,桥面以上塔高35.1m,中、下塔柱为矩形截面,下塔柱截面尺寸为1.8×2.5m~1.2×2.5m;中塔柱1.2×2.5m;上塔柱为斜拉索的锚固区,其截面为“工”字形截面,截面宽(横桥向)3.3m,高(纵桥向)2.5m,腹板厚0.9m。斜拉索锚固点布置于腹板两侧,其竖向间距为2m。
2、主梁
主梁采用等高度钢箱梁,钢箱梁采用单箱双室斜腹板截面,梁高1.5m。箱梁顶面宽10.5m,箱底宽5.04m,两侧悬臂长度为2.25m,悬臂梁采用焊接钢板梁结构。主梁A0节段设计长度11m,A1~A6节段设计长度10m,A7节段设计长度9.3m。钢材材质Q345D。桥面采用正交异性板结构,一般断面顶板板厚14mm,纵肋采用倒T型焊接截面,纵肋间距根据计算确定为325mm,横肋一般间距1.5~2.0m,一般横隔板板厚为8mm,支点处隔板加厚至16mm,为便于节段间现场施焊,横隔板上布置有进人孔。一般断面底板板厚为16mm,底板纵肋采用“1”型截面,纵肋间距为325mm。
中腹板一般板厚16mm,边腹板一般板厚14mm,边支点附近腹板加厚至20mm,锚固点附近加厚至44mm,腹板设4道纵向加劲肋,布置间距250mm。边支点及牛腿处构件承受较大的荷载,此处适当增加了纵、横隔板。
2.1主梁制作。钢材轧制后常会产生弯曲、翘曲等变形,在放样画线前需进行钢材矫正,消除各种变形。钢材矫正后,在钢材上放样、画线,依照画的线切割、制孔。为保证构件、杆件尺寸和位置准确,需加工制作样板。样板制作好以后,将其紧固在平坦的工作平台上进行号料,号料所画的切割线必须清晰准确。构件放样画线完毕后,即可进行杆件加工,经边缘加工处理后,进行组装。组装一般在组装胎具上进行。组装完成后经焊缝检测后,通过试拼装即可出厂。
2.2主梁拼装支架搭设。主梁拼装支架采用脚手架,组架方式采用30cm×30cm支撑为主,支撑结构横向间距60cm,支撑柱间使用60cm横杆连接,柱间横、纵向使用60cm横杆,纵桥向全桥支撑框架进行连接。斜撑布置使用普通脚手管,管卡连接横纵双向设置。跳一布一、斜杆布置在框架的节点上,提高整体稳定性。施工支架应具有足够刚度和强度,并采用预压重的方法(120%主梁自重)消除支架的非弹性变形,克服支架变形产生的不利影响。
3.主塔
3.1下塔柱施工。
下塔柱标高1078.615至1085.712,斜腿高度7.38米,采用一次浇筑成型。
3.1.1吊选型及布置。
塔吊的选型应以起重力和生产效率满足施工进度的要求,同时应适应施工现场的环境,便于进场、安装和拆除退场,经综合考虑塔吊应选用起重力矩为1000KN.M。塔吊布置在主塔的侧面,这样可以一次安装即可满足全部起吊作业,同时桥面不用预留空洞。
3.1.2下塔柱模板施工。
下塔柱斜腿向外,为防止混凝土浇筑时由于混凝土自重产生的分力导致模板倾覆,需采取措施对模板进行加固。加固措施:斜腿外模铺设I20型钢,型钢纵向布置,间距80厘米;横向布置2I32型钢,间距1米,通过Φ30圆钢拉杆对拉;斜腿内模通过斜腿内部支架对顶,防止内模移动,支架采用脚手架钢管搭设,脚手架间距50厘米。
3.1.3下塔柱混凝土浇筑及养护。
混凝土采用拌合站集中拌和,混凝土输送车输送,自制1方的吊斗提送。在混凝土浇筑过程中,因粗骨料接触成拱及减水剂引气作用,混凝土内部将形成一定的空隙及积水,这时只有通过高频振捣才能减少空隙及积水。混凝土浇筑时应分层,按照振捣器的作用范围来依次振捣混凝土。混凝土浇筑完成后应在收浆后尽快给予覆盖和洒水养护,当气温低于5度时,应覆盖保温,不得向混凝土表面洒水。
3.2横梁施工。
主塔横梁按预应力混凝土构件设计,截面为单箱单室截面,高2.0m,宽2.2m,顶、底、腹板厚均为30cm。横梁外模、底模采用定型钢模,内模采用组合钢模配合木模,支架采用斜腿内脚手架。
3、中塔柱施工
中塔柱分两次施工,第一次施工至标高1100.00,第二次施工至1109.00,为平衡混凝土自重分力,中塔柱分别在标高1098.5及1107.5位置施加100KN及200KN的水平向外顶力。中塔柱斜腿内部施工支架采用脚手架钢管,钢筋接长采用冷挤压接头,模板安装及翻升均利用塔吊。平衡混凝土自重分力的加力装置采用I32型钢配合千斤顶来实施。中塔柱第一次施工完成后,立即安装加力装置,并施加顶力,第二次施工完成后立即实施第二次顶力同时撤消第一次顶力。
3.4、上塔柱施工。
上塔柱分两次施工,第一次施工至标高1111.609处,第二次施工至塔顶,标高 1125.015,第一次施工完成后,待混凝土强度达到90%时,撤消中塔柱第二次施加的水平顶力,同时适时张拉横梁预应力。
4、斜拉索
4.1拉索的制作。
本桥的斜拉索采用成品索,在工厂加工检验合格后,将成品索缠绕在索盘上。
4.2斜拉索的运输及桥面放索。
斜拉索索盘由汽车通过施工便桥运至索塔附近,由吊车将索盘起吊到梁顶面特制平车上,用卷扬机牵引到斜拉索主梁张拉端附近后,由桥面设备将索盘安装在箱梁顶面的水平转盘放索架上,索盘的安装位置尽量与塔顶索孔在一条直线上,放索架与箱梁顶面的预埋件固定,将桥面的一台防冲盘卷扬机钢丝绳固定在索盘上,作为防冲盘留缆。在斜拉索的塔顶设支架平台,安装一组定滑轮,于塔座处固定一台8吨牵引卷扬机完成牵引,卷扬机牵引斜拉索到索塔附近实现放索。
4.3挂索与牵引。
斜拉索的塔部安装采用分部牵引法。根据斜拉索在安装过程中索力递增的特点,分别采用不同的工具,将拉索安装到位。首先用大吨位的卷扬机将索张拉端从桥面提升到预留孔外,然后用穿心式千斤顶将其引至锚固面,穿入锚具固定。由于各种构件连接处较多,如锚头与拉杆、牵引头的连接,滑轮与塔柱拉索的连接等,任何一处发生问题,就会发生事故,在施工中,特别注意各处连接的可靠性。
4.4张拉。
斜拉索的最小张拉吨位为144.7吨,最大吨位为212.9吨。采用一端张拉,一端锚固的张拉方式,即事先把斜拉索下端冷铸锚锚固在索塔内,张拉在主箱梁底端进行。在安放千斤顶时,为保证千斤顶中心与孔道轴线重合,在支架平台上用型钢焊接一小车,上设可调托撑,用可调托撑调节千斤顶角度、方向。张拉时,吊杆索力以千斤顶油表读数控制为主、电测法传感器测试复核。
张拉端冷铸锚杯进入斜拉索套筒前,由于斜拉索因自重下垂,必然使张拉丝杆下缘抵在套筒口上,此时须依靠主吊点滑轮组随时调整高度。使得拉杆始终处于套筒中心,否则拉杆螺纹将被损坏。在张拉过程中,要不断拧紧斜拉索冷铸锚的锚环,防止千斤顶回油时,斜拉索产生冲击,损坏千斤顶和油泵。同时观察油压表读数以及传感器读数,使两者基本一致,如果两者相差较大,应立即停止张拉并分析原因。
4.5索力的测定。
索力的测定采用千斤顶油表和传感器法双控。斜拉索张拉时,不单通过油表的读数确定斜拉索的控制应力,还要通过传感器检测斜拉索的应力状态,实现千斤顶油表和传感器双控。电测法传感器检测的方法如下:将传感器放在锚具和索孔垫板之间,其上的帖片按设计要求进行,传感器在受压后应输出电讯号,于是应可在配套的仪表上读出力的量值。
5 结语
通过对以上关键技术进行了严格的技术控制,乌兰木伦河4号大桥的工程质量合格率达到100%,优良率98%,真正达到内实外美的质量要求。
关键词:斜拉桥 ;关键工序 ; 技术控制
1、工程概况
乌兰木伦河4号大桥横跨乌兰木伦河,河的左岸为大柳塔小区和工作区,河的右岸为规划的李家畔生态生活园区,桥梁全长398.04米。乌兰木伦河 4号桥跨度为:5×25m+(73.5m+73.5m)+ 5×25m,其中主桥73.5m+73.5m为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,主塔及边墩处设竖向支座,主塔横梁处设纵向限位支座;引桥采用25m预应力混凝土简支箱梁。
主塔采用倒“Y”字型塔,钢筋混凝土结构,承台顶以上塔高46.4m,桥面以上塔高35.1m,中、下塔柱为矩形截面,下塔柱截面尺寸为1.8×2.5m~1.2×2.5m;中塔柱1.2×2.5m;上塔柱为斜拉索的锚固区,其截面为“工”字形截面,截面宽(横桥向)3.3m,高(纵桥向)2.5m,腹板厚0.9m。斜拉索锚固点布置于腹板两侧,其竖向间距为2m。
2、主梁
主梁采用等高度钢箱梁,钢箱梁采用单箱双室斜腹板截面,梁高1.5m。箱梁顶面宽10.5m,箱底宽5.04m,两侧悬臂长度为2.25m,悬臂梁采用焊接钢板梁结构。主梁A0节段设计长度11m,A1~A6节段设计长度10m,A7节段设计长度9.3m。钢材材质Q345D。桥面采用正交异性板结构,一般断面顶板板厚14mm,纵肋采用倒T型焊接截面,纵肋间距根据计算确定为325mm,横肋一般间距1.5~2.0m,一般横隔板板厚为8mm,支点处隔板加厚至16mm,为便于节段间现场施焊,横隔板上布置有进人孔。一般断面底板板厚为16mm,底板纵肋采用“1”型截面,纵肋间距为325mm。
中腹板一般板厚16mm,边腹板一般板厚14mm,边支点附近腹板加厚至20mm,锚固点附近加厚至44mm,腹板设4道纵向加劲肋,布置间距250mm。边支点及牛腿处构件承受较大的荷载,此处适当增加了纵、横隔板。
2.1主梁制作。钢材轧制后常会产生弯曲、翘曲等变形,在放样画线前需进行钢材矫正,消除各种变形。钢材矫正后,在钢材上放样、画线,依照画的线切割、制孔。为保证构件、杆件尺寸和位置准确,需加工制作样板。样板制作好以后,将其紧固在平坦的工作平台上进行号料,号料所画的切割线必须清晰准确。构件放样画线完毕后,即可进行杆件加工,经边缘加工处理后,进行组装。组装一般在组装胎具上进行。组装完成后经焊缝检测后,通过试拼装即可出厂。
2.2主梁拼装支架搭设。主梁拼装支架采用脚手架,组架方式采用30cm×30cm支撑为主,支撑结构横向间距60cm,支撑柱间使用60cm横杆连接,柱间横、纵向使用60cm横杆,纵桥向全桥支撑框架进行连接。斜撑布置使用普通脚手管,管卡连接横纵双向设置。跳一布一、斜杆布置在框架的节点上,提高整体稳定性。施工支架应具有足够刚度和强度,并采用预压重的方法(120%主梁自重)消除支架的非弹性变形,克服支架变形产生的不利影响。
3.主塔
3.1下塔柱施工。
下塔柱标高1078.615至1085.712,斜腿高度7.38米,采用一次浇筑成型。
3.1.1吊选型及布置。
塔吊的选型应以起重力和生产效率满足施工进度的要求,同时应适应施工现场的环境,便于进场、安装和拆除退场,经综合考虑塔吊应选用起重力矩为1000KN.M。塔吊布置在主塔的侧面,这样可以一次安装即可满足全部起吊作业,同时桥面不用预留空洞。
3.1.2下塔柱模板施工。
下塔柱斜腿向外,为防止混凝土浇筑时由于混凝土自重产生的分力导致模板倾覆,需采取措施对模板进行加固。加固措施:斜腿外模铺设I20型钢,型钢纵向布置,间距80厘米;横向布置2I32型钢,间距1米,通过Φ30圆钢拉杆对拉;斜腿内模通过斜腿内部支架对顶,防止内模移动,支架采用脚手架钢管搭设,脚手架间距50厘米。
3.1.3下塔柱混凝土浇筑及养护。
混凝土采用拌合站集中拌和,混凝土输送车输送,自制1方的吊斗提送。在混凝土浇筑过程中,因粗骨料接触成拱及减水剂引气作用,混凝土内部将形成一定的空隙及积水,这时只有通过高频振捣才能减少空隙及积水。混凝土浇筑时应分层,按照振捣器的作用范围来依次振捣混凝土。混凝土浇筑完成后应在收浆后尽快给予覆盖和洒水养护,当气温低于5度时,应覆盖保温,不得向混凝土表面洒水。
3.2横梁施工。
主塔横梁按预应力混凝土构件设计,截面为单箱单室截面,高2.0m,宽2.2m,顶、底、腹板厚均为30cm。横梁外模、底模采用定型钢模,内模采用组合钢模配合木模,支架采用斜腿内脚手架。
3、中塔柱施工
中塔柱分两次施工,第一次施工至标高1100.00,第二次施工至1109.00,为平衡混凝土自重分力,中塔柱分别在标高1098.5及1107.5位置施加100KN及200KN的水平向外顶力。中塔柱斜腿内部施工支架采用脚手架钢管,钢筋接长采用冷挤压接头,模板安装及翻升均利用塔吊。平衡混凝土自重分力的加力装置采用I32型钢配合千斤顶来实施。中塔柱第一次施工完成后,立即安装加力装置,并施加顶力,第二次施工完成后立即实施第二次顶力同时撤消第一次顶力。
3.4、上塔柱施工。
上塔柱分两次施工,第一次施工至标高1111.609处,第二次施工至塔顶,标高 1125.015,第一次施工完成后,待混凝土强度达到90%时,撤消中塔柱第二次施加的水平顶力,同时适时张拉横梁预应力。
4、斜拉索
4.1拉索的制作。
本桥的斜拉索采用成品索,在工厂加工检验合格后,将成品索缠绕在索盘上。
4.2斜拉索的运输及桥面放索。
斜拉索索盘由汽车通过施工便桥运至索塔附近,由吊车将索盘起吊到梁顶面特制平车上,用卷扬机牵引到斜拉索主梁张拉端附近后,由桥面设备将索盘安装在箱梁顶面的水平转盘放索架上,索盘的安装位置尽量与塔顶索孔在一条直线上,放索架与箱梁顶面的预埋件固定,将桥面的一台防冲盘卷扬机钢丝绳固定在索盘上,作为防冲盘留缆。在斜拉索的塔顶设支架平台,安装一组定滑轮,于塔座处固定一台8吨牵引卷扬机完成牵引,卷扬机牵引斜拉索到索塔附近实现放索。
4.3挂索与牵引。
斜拉索的塔部安装采用分部牵引法。根据斜拉索在安装过程中索力递增的特点,分别采用不同的工具,将拉索安装到位。首先用大吨位的卷扬机将索张拉端从桥面提升到预留孔外,然后用穿心式千斤顶将其引至锚固面,穿入锚具固定。由于各种构件连接处较多,如锚头与拉杆、牵引头的连接,滑轮与塔柱拉索的连接等,任何一处发生问题,就会发生事故,在施工中,特别注意各处连接的可靠性。
4.4张拉。
斜拉索的最小张拉吨位为144.7吨,最大吨位为212.9吨。采用一端张拉,一端锚固的张拉方式,即事先把斜拉索下端冷铸锚锚固在索塔内,张拉在主箱梁底端进行。在安放千斤顶时,为保证千斤顶中心与孔道轴线重合,在支架平台上用型钢焊接一小车,上设可调托撑,用可调托撑调节千斤顶角度、方向。张拉时,吊杆索力以千斤顶油表读数控制为主、电测法传感器测试复核。
张拉端冷铸锚杯进入斜拉索套筒前,由于斜拉索因自重下垂,必然使张拉丝杆下缘抵在套筒口上,此时须依靠主吊点滑轮组随时调整高度。使得拉杆始终处于套筒中心,否则拉杆螺纹将被损坏。在张拉过程中,要不断拧紧斜拉索冷铸锚的锚环,防止千斤顶回油时,斜拉索产生冲击,损坏千斤顶和油泵。同时观察油压表读数以及传感器读数,使两者基本一致,如果两者相差较大,应立即停止张拉并分析原因。
4.5索力的测定。
索力的测定采用千斤顶油表和传感器法双控。斜拉索张拉时,不单通过油表的读数确定斜拉索的控制应力,还要通过传感器检测斜拉索的应力状态,实现千斤顶油表和传感器双控。电测法传感器检测的方法如下:将传感器放在锚具和索孔垫板之间,其上的帖片按设计要求进行,传感器在受压后应输出电讯号,于是应可在配套的仪表上读出力的量值。
5 结语
通过对以上关键技术进行了严格的技术控制,乌兰木伦河4号大桥的工程质量合格率达到100%,优良率98%,真正达到内实外美的质量要求。