桥 梁是由于桩的地质钻探孔仅钻桩位上的一个点,它所得的结论只能代表那一点的情况,而不是整个桩内的土层分布情况。
而整个地质剖面图中所勾绘出岩面走向情况、溶洞的位置和连通情况基本源于钻探资料和地质勘察经验,内容不尽准确。
施工中不能迷信地质柱状图和地质剖面图,要多分析已钻孔的实际情况,参考地质资料摸索着施工,适当时候还可在桩之间加钻钻探小孔,更多地准确了解岩面走向、倾斜情况,这些都有利于强岩溶发育区的钻孔桩施工。
参考文献:[1] 李聪林.桥梁岩溶地基的处理方法[J].铁道标准设计,2003(1).[2] 丘 斌,王献仓.岩溶塌陷地区高架桥人工挖孔灌注桩静载试验及分析[J].铁道标准设计,2004(4).[3] 刘梦泽.岩溶地区桩基钻孔施工[J].铁道标准设计,2004(8).[4] 高歌今.岩溶地区桥梁桩基础设计及施工技术[J ].铁道标准设计,2004(12).收稿日期:20050609作者简介:王引富(1963 ),男,高级工程师,1983年毕业于太原理工大学工程力学专业,工学学士;1996年毕业于北方交通大学桥梁与隧道工程专业,工学硕士。
带水平拉索上承式拱桥施工技术王引富(中铁十五局集团公司科技开发部,河南洛阳 471013)摘 要:结合工程实际,介绍带水平拉索上承式拱桥现浇施工的工艺流程,详细论述通过调整水平拉索索力,配合施工过程受力体系不断变化,确保施工顺利进展的施工技术。
关键词:上承式拱桥;水平拉索;现浇;施工技术中图分类号:U 448 22,U 448 51 文献标识码:B 文章编号:10042954(2005)120052031 工程概况北大街跨唐津高速公路立交桥位于唐津高速公路DK113+950处,为上下行双幅分离式立交桥,半幅桥面宽13m,两桥净间距5m 。
该桥主桥为二铰型上承式拱桥结构,主拱净跨径62m,矢高8 8m,拱上建筑总跨径70m,由基础、拱肋拱座、水平拉索、立柱立墙、纵横梁和桥面板组成。
桥梁分跨中心线与设计路中线斜交角为60!,一跨跨越唐津高速公路。
拱桥基础采用直径150c m 钻孔灌注桩,承台为两幅分离的混凝土刚性承台,每幅桥设计3组平行钢筋混凝土结构拱肋,与之对应在两端承台间设置3组平行拉索;每个拱肋上设置18片倾斜立柱;每个拱脚设置独立拱靴,拱脚与拱靴采用铰接形式;纵横梁与立柱间为刚性连接。
大桥结构示意见图1。
图1 大桥结构示意2 工程特点该桥主桥结构形式在国内首次采用,工程施工具有如下特点:拱肋断面采用不断变化高度与宽度的三边形壳体,立柱立墙倾斜布置,施工控制难度大;使用水平拉索承受拱的水平推力,在施工过程中根据结构受力动态调整索力,监测控制是施工的重点;主拱横跨在运行繁忙的唐津高速公路上,水平拉索下穿高速公路顶管施工,需要采取严密的安全防范措施。
3 施工方案比选根据大桥设计情况,拱肋施工可采用预制吊装合龙和原位现浇两种方案。
预制吊装(方案1)和原位现浇(方案2)两种方案比选如下。
方案1 优点:预制场地可选择在理想的位置有利于拱肋预制质量的控制,预制工作可安排与其他工序平行,节省占用工期时间。
缺点:吊装运输需搭设专门线路投入较大,吊装过程拱肋需严密控制以防开裂,增加了施工难度,工序增多总体上对工期不利。
方案2 优点:减少了预制场地和专用运输吊装线路建设,节省了投入,减少了施工工序在工期紧张的情况下有利于争取工期,采取特殊技术措施使拱肋一次成型有利于保证施工质量。
缺点:现浇拱肋模板在跨高速公路的支架上搭设需制定严密的安全防护措施,拱肋一次浇筑成型对预留拱度和施工控制要求极其严格,整个施工过程要制定严格的交通疏解方案。
针对当时工期十分紧张、资金周转困难的特殊情况,确定采用方案2进行施工。
同时加大科技攻关力度,解决大桥施工中存在的技术难题。
4 施工工艺流程北大街跨唐津高速公路立交桥施工工艺流程为:王引富 带水平拉索上承式拱桥施工技术桥 梁钻孔灌注桩基础及承台施工∀水平拉索下穿高速公路顶管施工∀第一次张拉索力,预紧∀拱鞋及拱鞋上边立柱施工∀跨高速公路现浇支架搭设∀拼装拱肋模板及绑扎拱肋钢筋∀浇注拱肋混凝土∀现浇支架支点拆除及索力调整∀中立柱施工及索力调整∀纵横梁和桥面板支架现浇施工,索力调整和预应力张拉∀索力最后调整,水平拉索锚头安装保护设施,主桥主体工程施工完毕。
5 主要施工程序和关键施工技术5 1 第一次张拉索力基础、承台和顶管施工完毕,水平拉索就位后,进行首次拉索张拉,每根拉索张拉200kN,主要目的是预紧,使拉索进入受力状态,然后施作拱鞋及拱鞋上边立柱。
5 2 跨高速公路现浇支架搭设跨高速公路部分支墩和梁跨均采用军用梁。
首先在高速公路硬路肩上及中央分割带两侧浇筑50c m 厚钢筋混凝土并预埋钢筋,然后搭设军用梁支墩,支墩与基础预埋钢筋焊接;梁跨28m 军用梁在高速公路外拼装,拼装完毕进行吊装;军用梁墩跨结构连接后,梁跨上依次铺设工字钢、方木和竹胶板(满铺),最后在其上搭设满堂支架;支架纵向间距0 3m ,横向间距0 6m,横杆竖向步距0 6m 碗扣式脚手架可三向简支组合扣接,形成三维空间支架;拱肋两端距竹胶板高度0 7~1m 范围内用特制顶托进行支撑,小于0 7m 的区段采用砂箱进行顶撑,以便控制最后拱架卸落,即作为卸落设备,支架及支点布置见图2。
图2 塘津立交桥支架支点示意5 3 支架预压和预拱度设置为了有效消除支架的塑性变形,预测支架的弹性变形值,支架搭设完毕后,对支架进行预压,预压荷载为拱肋自重的1 2倍,加载的主要材料采用砂袋。
具体程序如下。
(1)底模板安装完毕后,检查支架的紧固情况及模板与横梁、纵梁之间密贴情况,对不密贴的情况及时进行处理。
(2)布置测点。
在底模顶面、支架顶托平面、支架基础顶面各布置1组测点,每组8个点,用精密水准仪测量各点的高程值,并用J2经纬仪测各点平面位置,作为初始值。
(3)用汽车吊吊装堆载材料平稳置于底模上,用仪器测定各点的高程和平面位置。
支架经加载预压后,地基沉降及支架的塑性变形可以消除,根据测量结果和设计拱度确定底模的最大竖向拱度值,满足梁的设计拱度。
根据设计单位提供的数据,考虑到支架的具体情况,拱顶预拱度采用6c m,梁的两端预拱度为零,其他各点的预拱度按二次抛物线进行分配。
5 4 拼装拱肋模板及绑扎拱肋钢筋模板用竹胶板加工,保证足够的强度、刚度和稳定性。
模板与支撑整体设计,整体加工,高强度横拉杆加固。
底模就位后,刷脱模剂,绑扎底板钢筋;立侧模,刷脱模剂,绑扎其他钢筋。
预埋件和立柱钢筋的数量、位置要准确,并有可靠的固定措施,防止混凝土浇筑过程中出现移位。
5 5 浇筑拱肋混凝土(1)混凝土的拌和与运输:混凝土由采用自动计量装置的拌和站拌和,拌和能力45m 3/h,以保证混凝土灌筑时间控制在规定范围以内。
混凝土输送车运输,用塔吊吊起入模。
(2)混凝土浇筑速度要慢,顺序由拱脚向跨中对称浇筑,横向由外侧向内侧浇筑。
(3)由于现浇拱肋高差较大,混凝土的振捣与下料交错进行,采用插入式振动器振捣。
已浇部分两次收浆抹平后立即封上顶模,以防密实的混凝土沿起拱方向上坍落。
(4)梁体灌筑过程中,专人监督模板、预埋钢筋,确保其位置正确。
(5)施工期间,在肋拱两侧设防护网,保证施工人员和高速公路行车安全。
(6)待拱肋混凝土达到设计强度后,拆除除支点外的支架,拱肋钢筋焊接、绑扎完好后,用C50微膨胀混凝土浇筑拱肋后浇带。
5 6 现浇支架支点拆除及索力调整(1)待后浇带混凝土达到设计强度后,第一步进行1号、4号支点对称拆除,拉索增加300kN 的张拉力;(2)第二步接着拆除两侧的2号支点,再增加拉索拉力500kN;(3)第三步拆除两侧的3号支点,再增加拉索拉力300kN 。
5 7 中立柱施工及索力调整拆除部分满堂脚手架,搭设中立柱施工工作平台和现浇支架;拱肋上对称绑扎中立柱钢筋,模板采用定型钢模板和竹胶板;混凝土采用上侧模开口进行振捣;采用钢管脚手架支撑,各项拉杆、顶撑要齐全,确保位置和质量,并增加每根拉索张拉力500kN 。
桥 梁 王引富带水平拉索上承式拱桥施工技术5 8 现浇纵横梁和桥面板施工在现场原有支撑系统上搭设支架至纵梁施工所需的高度上,同时在两片拱肋之间间距较小部位采用军用支墩进行拼装作为纵梁施工支撑架。
架设纵梁、横梁及桥面板模板,由梁端至跨中对称浇筑混凝土,并在跨中0 25m厚桥面板预留出2 0m宽的后浇带,增加每根拉索张拉力500kN。
待混凝土达到设计强度90%后,用C50微膨胀混凝土浇筑拱肋后浇带,对称张拉纵梁预应力钢束。
5 9 索力最后调整,完成主桥施工根据检测结果对拉索张力进行最后调整,监控拱肋和立柱截面应力和变形、承台的变位,使结构受力达到设计要求。
然后对锚头安装保护设施,主桥的全部主体工程施工完毕。
6 拉索施工与监控水平拉索施工是主桥施工的关键。
通过张拉拉索用以平衡和调节两个拱脚产生的水平推力,并通过对拱脚位移和拱肋立柱应力监控,确保施工过程中桥梁结构的安全。
拉索为OVMPES(FD)7109#,锚具为冷铸墩头锚,采用3500kN千斤顶进行张拉。
拉索采用分阶段张拉、逐级加荷的原则;以应力控制为主,伸长量校核为辅,索力监控作为复核。
张拉采用2台千斤顶,一端张拉方式,张拉端为没有压力环的一端。
每次张拉2根,由两侧向中间对称进行。
6 1 张拉程序第一次:首次每根拉索张拉到200kN,在拱肋混凝土浇筑前进行;第二次:增加每根拉索300kN,1号、4号支点对称拆除后进行;第三次:增加每根拉索500k N,拆除两侧的2号支点后进行;第四次:增加每根拉索300k N,拆除两侧的3号支点后进行;第五次:增加每根拉索500k N,在立柱混凝土浇筑完毕后进行;第六次:增加每根拉索500kN,在桥面T梁混凝土浇筑完毕后进行;第七次:增加每根拉索500kN,在桥面T梁混凝土预应力施工完毕后进行。
累计每根拉索施加拉力2800kN。
6 2 索力测试在施工过程中,由于施工荷载的不断变化,必须对施工过程中拉索的索力进行实时监测与控制。
全桥12根拉索均进行索力监控。
拉索索力的测试方法采用钢弦式锚索测力计。
本桥采用的钢弦式锚索测力计为3000kN,安装在每根拉索的锚固端的纠偏球面垫圈与垫板之间。
通过测试钢弦式锚索测力计的频率变化,根据钢弦式锚索测力计的标定曲线,确定钢弦式锚索测力计所受的压力。
6 3 施工监控为确保施工过程安全和成桥质量,对承台间水平变位及拱肋立柱关键截面的应力变形进行了全方位的监控量测(图3),具体项目如下。
图3 拱肋形状及应力测试截面位置示意(1)第一次拉索张拉过程中,监测承台的水平变位;(2)分次拆除支点,张拉拉索过程中,监测拱肋测试截面应力和变形、承台间变位和拉索的拉力;(3)中立柱完成张拉拉索过程中,进行拱肋和立柱测试截面的应力和变形监测、承台间变位监测;(4)纵横梁和桥面板完成张拉拉索和纵梁预应力钢束张拉过程中,监测拱肋和立柱截面应力变形、承台间变位;(5)最后索力调整过程中,监测拱肋和立柱截面应力和变形、承台的变位。
![上承式无推力拱桥的施工[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/197a1409c5da50e2524d7f46.png)
