波形钢腹板预应力混凝土桥梁技术分析

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  摘 要:结合实际,对波形钢腹板预应力混凝土桥梁技术进行分析。先是论述了波形钢腹板组合梁桥常用施工方法,其次从支架浇筑施工、悬臂浇筑施工、预制装配施工以及顶推施工等方面,分析了波形钢腹板预应力混凝土桥梁技术操作要点。希望可以给此类工程提供借鉴。
  关键词:波形钢腹板;预应力;混凝土;桥梁技术;分析
  中图分类号:U448.213 文献标识码:A
  0 引言
  为了能够使得桥梁实现结构轻型化的标准,法国首先研发出波形钢板为主要结构的箱梁腹板形式,并且已经在1986年建设成为世界上首座波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁。该结构形式的桥梁和传统预应力桥梁的形式对比分析发现,其主要是优势就是自重轻、效率高、抗震性好、施工速度快等,目前已经是我国的桥梁领域中应用最为普遍的一种桥梁结构形式。伴随着波形钢腹板预应力混凝土桥梁的逐步深入应用,技术成熟度逐步提高,极大的促进了我国桥梁领域的发展和进步。
  1 波形钢腹板组合梁桥常用施工方法
  和传统的预应力混凝土箱梁进行对比分析,波形钢腹板预应力混凝土箱梁的施工主要工序如下:支架现浇、悬臂浇筑、预装配、顶推等等,随着该施工技术的全面发展和进步,该领域中研发出了一种先进的施工工艺,即刚腹板自重异步施工工艺,已经研发就产生非常明显的效果,极大的促进了桥梁工程事业的发展。在最初阶段,我国波形钢腹板预应力混凝土箱梁主要的施工方式就是现浇施工。伴随着时代的发展和进步,该技术有了很大的提升,施工方式也更加的多样化,主要是的形式就是悬臂浇筑施工方式,比如珠海前山河特大桥等等。
  2 波形钢腹板预应力混凝土桥梁施工关键环节分析
  2.1 支架浇筑施工
  波形钢腹板预应力混凝土组合梁桥选择使用支架现浇施工方式,和传统的施工方式并无明显的差距,在施工中主要应用的是型钢、钢管、贝雷桁片等施工材料,在浇筑开始前,要应用支架完成预压施工,此时可以通过沙袋加重或者水箱加重的方式来进行。预压加载应该按照技术标准来进行,分别按照总加载量的60%、100%及110% 3次进行,每次加载结束的1 h后要进行支架变形量的检测。波形钢腹板的安装施工应该在底板钢筋绑扎之后且顶板钢筋绑扎之前进行,因为该部分属于分段安装施工方式,单次分段长度应该根据现场吊装能力和波形钢腹板阶段刚度性能来确定,要从一侧逐步安装到另外一侧,安装的同时要进行纠偏处理,防止出现累积偏差的问题。和传统施工技术相比,该方式简化了腹板模板的安装施工工艺,施工速度和效率有所提升[1]。
  2.2 悬臂浇筑施工
  和传统施工技术对比分析,大跨径波形钢腹板桥梁的悬臂浇筑通常是按照挂篮施工方式来进行,其主要的区别就是在施工中要充分的分析波形钢腹板吊装空间的要求,所以要选择使用高三角形或者菱形的挂篮结构形式。传统施工方式是将腹板、顶板、底板实现同时浇筑施工,而该方式则是将腹板在加工厂内进行预制加工,再运输到现场进行组装施工。经过对比分析,波形钢腹板预制箱梁结构的悬臂浇筑施工过程,可以简化侧模、腹板钢筋绑扎和预应力孔道设置等环节,而增加了腹板定位与安装环节,最后一节的波形钢腹板部分的安装应该在已经浇筑完成的阶段养护过程中来进行安装。波形预应力混凝土箱梁自重较小,和传统结构形式对比分析下降30%左右,且施工节段要比混凝土箱梁长1.5 m~2.0 m,减少了施工节段的数量,缩短工期。此外,悬臂浇筑方式施工方便快捷,施工比较容易进行,不会影响整体施工质量。
  2.3 预制装配施工
  中小型波形钢腹板预应力混凝土桥梁也可以使用预制装配施工方式,其和传统的桥梁施工方法并无明显差异。预制场地和传统桥梁是相同的,预制模板主要应用的是钢模板制作而成,混凝土可以选择使用二次浇筑方式,第一次进行主梁底板的浇筑施工,第二步则进行顶板浇筑施工。梁体吊装开始前,要合理进行施工工艺的设计,同时还应该进行施工条件的计算分析,保证整个吊装阶段达到安全性的要求。吊点的设置应该在支承线的横隔板位置上,梁体结构应该设置至少4个吊点,且混凝土结构强度在90%以上时才能起吊。梁体结构吊装到规定位置上,应该设置保险垛或支承结构,保证梁体结构稳固性合格,同时需要应用钢板和先安装的梁体预埋横向结构钢开展焊接施工,避免发生倾倒的问题,在全孔主梁安装之后,按照设计方案进行主梁整体化处理。梁、板安装到规定位置上,要按照设计方案进行浇筑施工[2]。
  2.4 顶推施工
  波形钢腹板预应力混凝土桥梁因为重量比较轻,其与传统的桥梁结构形式对比分析,顶推施工难度有所下降,同时也可以将波形刚腹板作为主要的頂推导梁结构形式。为了能够使得导梁可以顺利的迎墩,在导梁的前方位置上应该设置钢制牛腿结构,在顶推到规定位置上之后就能够完全拆除,然后开始进行导梁的浇筑施工,确保主梁顶推施工可以顺利的进行。顶推施工阶段,预制梁的制作长度应该设置在桥台后补的桥轴线引道或桥梁上部。多联进行顶推施工时,为了能够使得施工可以顺利的完成,需要在桥梁的起始位置上分别设置一个预制场地,使得两侧可以同时进行。顶推施工阶段,每台千斤顶都需要安装移动传感器装置,能够直接检测出千斤顶的活塞进程,确保千斤顶可以实现同时顶进施工。顶推施工环节,应该实时监测箱梁轴线偏位、主梁标高与导梁挠度等方面的数据,如果发现超出标准的情况,要做好调整。顶推实施全部完成之后,要将顶推千斤顶和反力架全部拆除,然后要安装顶升千斤顶,在支座全部转换之后,才能进行落梁。
  2.5 无(少)支架现浇施工
  波形钢腹板预应力混凝土桥梁无(少)支架现浇施工主要是把该桥梁结构中的波形钢腹板作为临时支撑结构形式,该结构形式主要是应用到要求相对较高的中小型市政桥梁或者跨线桥梁上。该施工工艺在具体实施环节,不会给交通产生任何的影响,还能够降低施工成本。在施工阶段,首先应该在工厂内制作波形钢腹板,然后运输到现场进行组装焊接施工,然后选择夜晚等交通量较小时吊装波形钢腹板结构,最后是进行挂模板和浇筑施工。此外,在该工艺正式实施前,应该先计算确定波形钢腹板的承载力是否可以达到标准的要求,同时还应该保证结构系统安全性[3]。   2.6 异步悬臂浇筑施工
  波形钢腹板异步悬臂浇筑施工主要是将波形钢腹板作为整个桥梁的承载结构部分,把挂篮主要承载和行走结构直接固定到其结构的翼缘板上,然后开始进行同一节的混凝土顶板、底板、腹板等部分的施工,即n-1节段顶板、n节段底板及n+1节段腹板同时施工。和传统的现浇施工方式对比分析,其操作平面空间相对较大,且能够缩短施工工期,能够避免上下重叠而导致的安全事故问题。该施工方式将挂篮结构作为现浇简支体系,和传统菱形挂篮施工方式对比分析,钢材使用量大大减少,工程的安全性有所提升。因为桥梁结构受力特性较为特殊,所以在施工开始前,要全面的做好各个结构的受力条件分析,如有必要,应该进行上下结构部分的加固施工,同时还应该在波形钢腹板之间设置临时支撑结构,以保证其纵横向的刚度满足工程要求。
  3 工程实例
  综合分析国内外的波形钢腹板预应力混凝土箱梁施工方法,进行多方面的经验总结可以确定,传统混凝土桥梁施工技术可以满足该桥梁的要求。在运输、吊装相应设备的情况下,进行预制装配施工;在基础和地形条件比较好的情况下,能够选择使用支架现浇施工方式;对于交通通行要求比较高的地区来说,可以选择使用无(少)支架现浇或顶推施工;对于桥梁跨径尺寸较大、墩身尺寸比较高的工程项目,可以选择使用悬臂浇筑方式。按照施工工艺要求,波形钢腹板的桥梁结构形式有着非常明显的优势,整体的结构性能比较强。下面将具体分析一些成功案例,以做好经验的借鉴和分析[4-5]。
  3.1 新密溱水路大桥(支架浇筑施工)
  该桥梁设计为独塔双索面无背索斜拉桥,跨径尺寸为(30+70+30)m,上部结构设计为分离式单箱双室波形钢腹板桥梁结构形式,桥面宽度尺寸为50 m。因为桥面的宽度尺寸比较大,所以其桥面到地面标高高度差相对比较小,综合分析实际情况,确定该桥梁选择使用满堂支架分段的浇筑主梁、后索塔施工方式,按照工程的施工工艺确定施工工序,并且严格按照标准来进行施工。与其他主梁结构长度为130 m
  的预应力混凝土梁体结构施工对比分析,该桥梁施工方式可以节约施工工期约20d左右,能够节约模板30%左右,成本大幅降低。
  3.2 珠海前山河特大桥(悬臂浇筑施工)
  该桥梁是目前我国建设完成的跨径最大的波形钢腹板组合连续桥梁工程,其跨径尺寸为(90+160+90)m,主梁结构设计为单箱室截面,中墩支点梁高9.5 m,頂板宽15.75 m,翼缘为3.375 m。因为整个桥梁的跨度尺寸比较大,所以选择使用菱形挂篮悬臂浇筑施工。0#节段选择使用支架方式,之后在0#节段两端应用的是挂篮和模板组装方式。挂篮施工之后,进行模板高程数据的调整,然后是1#节段钢筋绑扎施工,紧接着进行进行1#节段的底板及顶板浇筑、养护等环节的施工,经过检测合格之后才能开始进行下一结构部分的施工,保证各个结构部分的质量全部合格,不能存在任何的质量缺陷。
  4 结语
  本文重点分析当前的波形钢腹板预应力混凝土桥梁施工工艺,和传统施工方法进行对比分析,总结出该方式的优势,同时还分析成熟的桥梁施工案例,总结经验教训,从而可以全面的提升桥梁的施工整体技术水平,以满足当前的桥梁施工需要,积极促进我国经济与社会的全面发展和进步。
  参考文献:
  [1]魏红萍,陈建杰,孔祥荣,等.高架匝道波形钢腹板PC组合箱梁施工技术[J].建筑施工,2011,33(02):136-138.
  [2]姬同庚.大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术[J].世界桥梁,2014,42(05):12-17.
  [3]窦世昌.大跨度波形钢腹板组合箱梁桥设计及施工中重点问题的探讨[J].黑龙江交通科技,2013,36(08):117-118.
  [4]宣恒,张东.关于斜腹板、圆倒角现浇箱梁模板施工工艺的讨论和研究[J].科技展望,2014,12(15):27-28.
  [5]刘朵,杨丙文,张建东,等.波形钢腹板组合桥梁内衬混凝土抗剪性能研究[J].世界桥梁,2013,41(06):72-75.
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