重载铁路大跨度钢管混凝土拱桥安装施工技术研究
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大跨度钢管拱混凝土顶推灌注技术探讨摘要:本文以新建瑞昌至九江铁路杭瑞高速特大桥工程实例,对钢管拱大体积混凝土顶推前配合比和拌合站的准备工作,泵送混凝土施工过程中的注意事项进行探讨。
关键词:大跨度钢管拱混凝土顶推一、工程概况杭瑞高速特大桥(76+160+76)m连续梁主拱拱肋采用等截面哑铃形截图,截面高度3.0m,上、下弦均采用直径为φ100cm的钢管,由16mm厚的钢板卷制而成,两幅拱肋之间共设9道横撑,拱肋横撑由4根φ450*12mm的和32根φ250*10mm空钢管连接组成,共设15组吊杆。
拱肋弦管及腹板内灌注C55微膨胀混凝土。
二、总体泵送方案钢管拱拱脚部临近地面按设计位置处开设压注孔并将设有闸阀的钢管进料口与泵管相连,沿拱轴在钢管顶部设置若干排气孔,混凝土在泵压力作用下,由下而上顶升,靠自重挤压密实填充管腔,与钢管共同作用。
遵循先上管、后下管、再腹板的原则,左右拱肋同时从拱脚对称向拱顶灌注。
当上一环混凝土达到设计强度90%后,才可泵送下一环混凝土。
用四台地泵同时泵送混凝土,两侧同时个备用一台地泵。
拱肋上管单根泵送混凝土量方量为130.05m3,下管单根泵送混凝土方量125.35m3,腹板下部节段单根泵送混凝土方量为64m3,腹板上部节段单根泵送混凝土方量56.67m3。
分三次进行泵送施工,上下管混凝土泵送计划2小时内完成,腹板混凝土泵送计划3小时内完成,腹板底部节段浇筑完成后,紧接浇筑顶部节段混凝土。
三、施工准备1、混凝土配合比的准备(1)配合比技术指标要求有良好的可泵性,即坍落度大、和易性好、不泌水、不离析、自密实、低泡、延后初凝、早强,坍落度经时损失小。
新样砼坍落度值≥220mm ,扩展度≥600mm ;坍落度经时损失 60min损失≤10mm ,60min损失≤20mm;初凝时间≥10h终凝时间≥13h钢管微膨胀混凝土设计强度为55MPa,施工配制强度fcu,o≥64.9MPa,混凝土的3天抗压强度≥设计强度的70%,即混凝土的3天抗压强度≥38.5MPa。
铁路工程大跨径桥梁工程施工技术研究摘要:在铁路工程桥梁施工过程中,大跨径梁桥施工技术的合理应用可以有效的提升整个工程的质量与安全性,同时还可以有效缩短工程周期及减少作业面等。
但此技术在施工上具有一定的难度,如施工不当会直接影响到桥梁的质量、使用寿命及安全性,如何利用好大跨径梁桥施工技术在铁路桥梁工程施工中具有非常重要的意义。
本文从大跨径桥梁概述入手,就铁路工程大跨径桥梁工程施工技术进行了分析。
关键词:铁路工程;大跨径;桥梁工程;施工技术引言铁路桥梁建设质量不仅影响交通事业发展,和人们日常生活以及过路车辆行驶安全也息息相关,而施工技术又是铁路桥梁建设质量的直接影响因素,所以为了提高大跨径连续桥梁建设工程施工质量,加快施工进度,为居民日常生活提供更安全更实用的铁路桥梁,建筑企业需要深入探讨研究大跨径连续桥梁施工技术,为我国铁路桥梁建设发展提供技术支持。
1大跨径桥梁概述大跨径桥梁是以连续钢构桥为主的桥梁工程,是在连续梁的基础上发展起来的现代化桥梁结构,有效利用了桥墩与梁体固结的结构体系。
因此,大跨径连续桥梁工程中的主梁为连续梁体,且梁体与桥墩直接固结在一起,使得该类桥梁的受力状况发生较明显的改变,与连续梁与T型刚构桥的综合体现。
大跨径连续桥梁具有更加稳定的受力结构,主要体现在以下几个方面:①有效的降低了墩顶负弯矩,由于大跨径连续桥梁的梁体与桥墩是直接固结在一起的,使得桥梁上下部结构共同承受载荷,显著的提高了桥梁的承受能力,进而降低了墩顶的负弯矩;②大跨径连续桥梁施工中一般采用柔性墩,提高了桥梁承受能力,使得桥梁能够承受较大的载荷变化,提高了桥梁的安全性和可靠性;③大跨径连续桥梁的受力结构更加稳定、合理,因此该类桥梁具有更强的抗震性能、抗扭性能等,即显著的提高了桥梁的整体性能。
此外,大跨径连续桥梁也具有明显的缺陷,如在施工过程中混凝土随着温度变化收缩变化、墩台的不均匀沉降问题等均可能导致桥梁附加内力的产生,进而对桥梁结构的稳定性产生一定的影响。
关于铁路桥梁大体积混凝土施工技术的研究1. 引言1.1 研究背景铁路桥梁是铁路运输系统中重要的组成部分,其承载能力和耐久性直接关系到铁路运输的安全和效率。
而铁路桥梁大体积混凝土施工技术则是保障铁路桥梁质量和使用寿命的关键之一。
随着我国高铁建设规模的不断扩大和铁路桥梁跨度和载荷的增加,对于铁路桥梁大体积混凝土施工技术提出了更高的要求。
研究背景:目前,我国铁路桥梁建设中存在着施工工艺复杂、施工周期长、质量难以保证等问题。
尤其是对于大体积混凝土的浇筑和养护,施工难度较大,容易出现裂缝和温度变形等质量问题。
深入研究铁路桥梁大体积混凝土施工技术,找出其中存在的问题并提出解决方案,对于提高铁路桥梁建设质量和效率具有重要意义。
和将在下文中详细阐述。
1.2 研究意义铁路桥梁是铁路交通建设中重要的组成部分,而大体积混凝土作为桥梁建设中常见的结构材料,在施工过程中具有关键作用。
研究铁路桥梁大体积混凝土施工技术的意义在于提高施工效率、保证工程质量、确保工程安全。
通过研究这一技术,可以更好地解决在施工过程中可能遇到的问题,提高工程施工质量,降低工程建设成本。
针对铁路桥梁在运行过程中所面临的荷载和环境影响,深入研究施工技术,可以提升桥梁的耐久性和安全性,延长桥梁的使用寿命,为铁路运输的可持续发展提供技术支持。
研究铁路桥梁大体积混凝土施工技术具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的铁路桥梁是铁路运输系统中非常重要的组成部分,而大体积混凝土作为铁路桥梁结构的主要材料,在铁路桥梁建设中起着至关重要的作用。
研究铁路桥梁大体积混凝土施工技术具有非常重要的现实意义和工程价值。
本文旨在通过对铁路桥梁大体积混凝土施工技术的深入研究,探讨其在施工过程中存在的问题和挑战,并提出相应的解决方案,以提高铁路桥梁建设的效率和质量。
具体目的包括:1. 分析铁路桥梁大体积混凝土施工技术的现状和存在的主要问题,为技术改进提供理论依据和实践指导;2. 探讨铁路桥梁大体积混凝土施工工艺流程,为合理优化施工流程提供参考;3. 研究关键技术,对施工中的关键环节进行深入分析和探讨,以确保工程施工质量和安全;4. 探讨质量控制方法,提出有效的质量监控措施,确保施工质量达到设计要求;5. 探讨安全生产措施,保障施工现场的安全生产,防范施工中可能发生的安全事故。
S teel T ube C onfined C oncrete A rch B ridge(STCCAB)第一节概述第二节钢管砼拱桥的构造第三节钢管砼拱桥的计算第四节劲性骨架砼拱桥的构造第五节劲性骨架砼拱桥的计算第一节概述1、什么是钢管砼?2、钢管砼的主要优点3、钢管砼的主要缺点4、钢管砼拱桥的建造情况5、什么是劲性骨架砼拱桥?6、劲性骨架砼拱桥的建造情况第一节概述1、什么是钢管砼?Steel Tube Filled with ConcreteSteel Tube Confined Concrete钢管砼是空钢管内填充砼而形成的一种复合材料Composite Material砼增强钢管壁的稳定性钢管对砼形成套箍作用Confined Concrete第一节概述2、钢管砼的主要优点(1)钢管砼复合体具有强度高、延性好、质量轻、耐疲劳、抗冲击等(2)与钢筋砼比,钢管砼省去支模、拆模等工序(3)钢管相当于钢筋,具有纵向钢筋和横向箍筋的作用,既能受压又能受拉(4)与钢筋砼比,钢管砼可节省材料约50%第一节概述3、钢管砼的主要缺点(1)钢管的接头连接存在的缺陷(2)钢管内灌注砼的密实度问题(3)钢管的养护问题(4)钢管砼的动力性能及疲劳性能第一节概述4、钢管砼拱桥的建造情况(1)1930年苏联建造就了第一座钢管砼拱桥(2)1963年我国将钢管砼用于北京地铁车站工程(3)1991年我国建成了第一座钢管砼拱桥-115米的四川旺苍大桥(4)2000年360米的广州丫髻沙大桥是转体施工的世界最大跨度钢管砼拱桥(5)2004年460米的重庆巫山巫峡长江大桥是世界上最大跨度的钢管砼拱桥钢管混凝土拱桥(18座)排序桥名主跨建成设计单位世界记录1 巫山长江大桥460 2004 12 广州丫髻沙大桥360 2000 铁道部专业设计院 23 南宁永和邕江大桥338 拟建广西区交通勘测设计院4 重庆奉节梅溪河大桥288 20025 湖北江汉三桥280 2001 铁道部大桥局设计院6 南宁三岸邕江大桥270 1998 广西区交通勘测设计院7 重庆高家花园嘉陵江大桥270 2001 重庆市政设计院8 湖北秭归青于河大桥256 铁道部大桥局设计院9 湖北江汉五桥240 2001 湖北省交通规划设计院10 浙江铜瓦门大桥238 在建浙江省交通设计院11 广珠线河口大桥224 拟建12 广西六景邕江大桥220 1999 广西区交通勘测设计院13 四川眉山岷江大桥206 2002 四川省公路规划设计院14 四川绵阳洪江大桥202 1997 四川省公路规划设计院15 广东南海三山西大桥200 1995 广东省公路勘测设计院16 杭州钱塘江四桥2002 杭州城建设计院17 郑州黄河二桥河南省交通勘测设计院18 四川旺苍东河大桥115 1990 第一座钢管混凝土拱桥1991年115米的四川旺苍大桥360米的广州丫髻沙大桥2004年7月建成460米的重庆巫峡长江大桥2001年建成288米的重庆奉节梅溪河大桥绵阳涪江三桥武汉晴川大桥Omishima Bridge (Japan 1979) Type-2-hinged solid rib arch, span=297.0 m width = 19.5m steel weight = 5208 tonsChesapeake&Delaware Canal Bridge (USA 1995) span=229 mBridge over the River Loire in Orleans(France)York Millennium Footbridge (UK) length=150m,sapn=80m,width=4m第一节概述5、什么是劲性骨架砼拱桥?Rigid Skeleton STCC Arch Bridges 采用钢骨拱桁架作为受力主筋的砼拱桥,主要用于特大跨径的桥梁埋置式拱架法1997年420米的重庆万县长江大桥重庆万县长江大桥—埋置式骨架法第一节概述6、劲性骨架砼拱桥的建造情况(1)1909年德国建造了第一座130米的大桥(2)1970年日本开始使用劲性骨架建造拱桥(3)1980年辽宁省建造了一座70米的拱桥(4)1996年312米的广西邕江邕宁大桥(5)1997年420米的重庆万县长江大桥第一节概述第二节钢管砼拱桥的构造第三节钢管砼拱桥的计算第四节劲性骨架砼拱桥的构造第五节劲性骨架砼拱桥的计算第二节钢管砼拱桥的构造Construction of STCC Arch Bridges 一、钢管砼拱桥的基本组成Basic members of STCCAB二、钢管砼拱桥的构造Construction of STCCAB三、钢管砼拱肋构件的节点与连接Nodes and Connection of STCC arch rib members 四、实例Examples第二节钢管砼拱桥的构造Construction of STCC arch bridges一、钢管砼拱桥的基本组成1、钢管砼拱肋STCC ribbed arches2、吊杆Hangers3、立柱Spandrel columns4、横向联系(横撑) Lateral structures5、行车道系Bridge decks6、下部结构Substructures二、钢管砼拱桥的各部分构造1、钢管砼拱肋f/l=1/4-1/8,m=1.167-2.24(1)拱肋横截面:单肋型、双肢亚玲型、四肢格构型、三角形格构型、集束型二、钢管砼拱桥的各部分构造1、钢管砼拱肋(2)钢管:采用16Mn钢、15Mn钢或A3钢,无缝钢管或钢板卷制加工均可,厚度不宜小于12mm。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究摘要:由混凝土填入钢管的薄壁内而形成的组合混凝土的结构即为钢管混凝土结构。
其基本原理为,借助钢管对于核心混凝土的约束作用,使核心混凝土具有更强的变形塑性力以及更高的抗压强度。
由于大跨度钢管混凝土拱桥是一种自架设体系结构,其结的刚度是分不同的阶段逐步组合而成,它的整个施工的过程与步骤复杂而且漫长,因此精确控制桥梁的施工过程是实现设计目标的关键所在。
本文主要对于大跨度钢管混凝土拱桥的混凝士灌注施工时的灌注顺序、结构的稳定性、千斤顶斜拉扣挂方法、钢管混凝土的收缩徐变分析等问题展开了研究。
关键词:大跨度、钢管混凝土拱桥、施工控制钢管混凝土的结构,是由混凝土填入薄壁钢管内而形成的一种组合形态的结构,其最基本的原理为借助钢管对于混凝土的约束和套箍作用,使中心的混凝土处在三向受压的状态,从而使其核心的混凝土具有良好的塑性力以及更高的抗压强度。
随着我国针对钢管混凝土结构的研究水平的不断提高,以及一些更加科学的设计规程的颁布,钢管混凝土的这种结构已经在拱式体系桥梁中得到了极为迅速的推广与应用。
施工问题是大跨径桥梁建设的难点之一。
采用无支架缆索吊装斜拉扣挂法施工大跨径钢管混凝土桥梁,十分明显地体现了这种结构的优越性。
钢管混凝土不仅具有重量轻、强度高、耐疲劳、韧性好等突出的优越的力学性能,而且具有架设轻便、施工快速、省工省料等良好的施工性能。
该方法能够利用钢管是自架设体系,适用于跨径大的桥梁建设,而且可以节约支架费用以及施工时间,在桥梁的结构中具有明显的竞争优势。
一、利用钢管混凝土的结构修建拱桥具有的优势与不足1、利用钢管混凝土的结构修建拱桥具有的优势与传统的钢筋混凝土拱肋相比,大跨度的钢管混凝土拱桥由于在拱肋第一次形成时,仅采用了空心的钢管拱肋结构,因此其拱肋吊装重量较小,钢管兼有架设阶段的模板和劲性骨架的作用,节省基础材料的费用,其运输和安装也较为方便,另外,在向管内灌注混凝土时采用先进的泵送施工法,施工进程快速,不仅可以节省施工的时间与费用,同时也促进了这一类拱桥向着更大的跨度方向进行发展。
大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑施工工法一、前言大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑施工工法是一种应用于大型桥梁、地下综合管廊等工程中的混凝土施工工艺。
该工法采用了大直径钢管作为模板,并在钢管内浇筑混凝土,通过混凝土和钢管的相互作用来形成稳定的结构。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑施工工法具有以下特点:1. 结构稳定性好:由于采用了大直径钢管作为模板,在混凝土浇筑过程中能够提供良好的支撑和限位作用,确保混凝土在硬化过程中不发生变形。
2. 施工速度快:采用大直径钢管作为模板可以一次性浇筑大量混凝土,从而缩短施工周期,提高施工效率。
3. 适应性强:适用于大跨度、大荷载和复杂地形条件下的桥梁和管廊工程。
4. 施工成本低:相比传统的模板施工工法,大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑工法在施工成本上具有一定的优势。
三、适应范围大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑施工工法适用于以下建筑工程:1. 大跨度桥梁:该工法适用于大跨度桥梁的拱形结构部分的施工,可以有效缩短施工周期,提高工程进度。
2. 地下综合管廊:钢管拱形结构适用于地下综合管廊的承载和保护,可以实现对地下管线的统一管理,提高工程可靠性。
3. 大型场馆:适用于大型体育场馆、展览馆等建筑的悬挑结构部分的施工。
四、工艺原理大跨度大直径钢管拱混凝土浇筑施工工法的工艺原理是通过混凝土的浇筑与钢管的相互作用来形成稳定的结构。
工艺原理包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施。
具体包括:1. 钢管模板的安装:根据设计要求和浇筑顺序,按照一定的间距和角度安装大直径钢管模板。
2.混凝土的浇筑:根据设计要求,采用泵送或倒料的方式将混凝土浇入钢管内,保证混凝土的均匀性和充实度。
3. 混凝土硬化:在混凝土浇筑完成后,通过养护保持一定的湿度和温度,促进混凝土的硬化和强度的发展。
钢管混凝土拱桥施工关键技术及稳定性分析Chapter 1 Introduction钢管混凝土拱桥是现代桥梁结构中的一种重要形式,近年来在各种道路和铁路工程中得到了广泛的应用。
钢管混凝土拱桥的优越性能在于它具备了钢管和混凝土桥梁的优点,能够在大跨径和高荷载条件下承载结构,同时有较高的抗震能力和耐久性。
钢管混凝土拱桥的施工过程是一个具有挑战性的任务,它需要高度的技术知识和经验。
本文将介绍钢管混凝土拱桥的施工关键技术及稳定性分析。
首先,将介绍钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求。
其次,将讨论钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术。
最后,将对钢管混凝土拱桥的稳定性进行分析,以确保钢管混凝土拱桥的安全和可靠性。
Chapter 2 钢管混凝土拱桥的基本结构和设计要求钢管混凝土拱桥是由钢管和混凝土构成的,它具有轻质、高强、高刚性和良好的抗震性。
在设计中需要满足一些特殊要求,以确保桥梁的可靠性和安全性。
2.1 结构形式钢管混凝土拱桥是由一组弧形钢管和连接的混凝土组成的拱桥。
桥面直接支撑在钢管上,钢管和桥面一起受力。
为了保证桥梁结构的平衡和稳定,弓形钢管在跨度方向上把力传递到钢柱和混凝土砌块上。
钢管混凝土拱桥桥面上一般铺设混凝土板或钢板。
2.2 设计要求设计钢管混凝土拱桥需要满足以下要求:(1)满足各种相应的载荷要求,如荷载、地震、温度和疲劳等要求。
(2)搭建时拱出形状应满足理论形状,应校核拱形。
(3)设计应满足桥梁的稳定性,避免拱桥的侧扭和侧向振荡等现象。
(4)充分考虑钢管的保护性能,防止钢管的腐蚀和老化,确保整个结构的耐久性。
Chapter 3 钢管混凝土拱桥的施工序列和关键技术钢管混凝土拱桥的施工编排顺序应遵循钢管——加固空间网壳结构——混凝土固化。
钢管的高强度和铺装混凝土能极大地保护钢管不受机械损坏,从而延长桥梁的使用寿命。
3.1 钢管安装在施工中,首先需要进行钢管的加固与安装。
钢管的加固和安装关系到桥面的质量和稳定性,是整个结构的基础。
大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究随着经济的发展和科技的进步,我国基础设施建设规模不断扩大,尤其是大跨度桥梁的建设取得了长足的发展。
大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的重要类型,具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点,因此在公路、铁路和城市交通领域得到广泛应用。
然而,大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂,涉及众多关键技术,如何确保桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。
本文旨在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究,以期为类似桥梁工程建设提供理论支持和实践指导。
国内外相关领域的研究现状表明,大跨度钢管混凝土拱桥施工控制主要涉及拱桥的优化设计、施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面。
在已有的研究成果中,学者们对拱桥的优化设计进行了大量研究,涉及拱肋线型、吊装顺序、施工临时支撑等方面,取得了丰硕的成果。
然而,对于施工工艺及过程控制、施工监测与数值模拟等方面的研究仍存在一定不足。
因此,开展针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制策略的研究具有重要的现实意义。
针对大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的难点和挑战,本文提出以下解决方案:设计方面:在拱桥设计过程中,应充分考虑拱桥的承载能力、稳定性、疲劳性能等因素,同时注意优化拱桥的施工工艺和施工顺序,以降低施工过程中的风险。
施工工艺及过程控制方面:选择合理的施工工艺和设备,严格控制施工过程中的关键环节,如混凝土的浇筑、钢管的拼接与焊接等。
还需制定应急预案,以应对可能出现的突发事件。
施工监测与数值模拟方面:利用先进的监测设备和数值模拟技术,对拱桥施工过程中的应力、应变、位移等参数进行实时监测和分析,以实现对施工过程的精确控制。
同时,通过数值模拟手段对拱桥的稳定性和承载能力进行预测和评估,为施工决策提供科学依据。
为验证上述施工控制策略的有效性和可行性,本文选取某实际大跨度钢管混凝土拱桥工程为研究对象,通过实验研究方法对提出的控制策略进行验证。
实验结果表明,所提出的施工控制策略能够有效提高拱桥施工过程中的稳定性和安全性,并且在实际工程中具有较高的应用价值。
铁路工程大跨径桥梁工程施工技术探讨要】当前大跨径桥梁在实际施工过程中,往往结构稳定,性能好,能够满足铁路建设的需要,在施工过程中也得到较为广泛的普及。
对此,提高大跨径桥梁施工的质量就变得尤为重要。
在施工过程中,需要加强各个环节的质量控制,从而保障铁路的畅通运行。
本文将会针对实际施工过程中所遇到的不确定问题进行分析探讨,并且提出自己的见解,以期能够为以后的铁路工程大跨径桥梁工程施工提供宝贵的参考。
关键词】铁路建设;大跨径桥梁;不确定问题引言当前铁路建设在社会发展中的作用越来越突显,在经济生活中扮演着越来越重要的角色。
铁路的建设,不仅能够推动地区发展,而且还能够加强各地区的交流,便于人们的出行,它是一个社会发展不可或缺的组成部分。
通常,铁路工程的线路越长,面临的困难也就越多,常常需要面对各种复杂的地理环境。
当前大跨径桥梁在实际施工过程中,往往结构稳定,性能好,能够满足铁路建设的需要,在施工过程中也得到较为广泛的普及。
对此,提高大跨径桥梁施工的质量就变得尤为重要。
1 铁路工程大跨径桥梁工程施工技术大跨径桥梁工程是一个非常复杂的系统工作。
在实际运用中,常见的桥梁类型有斜拉桥、悬索桥、预应力混凝土桥等等。
大跨径桥梁的质量好坏关乎到桥梁以后的运行,对列车是否畅通运行起着重要的影响。
为此,在大跨径桥梁施工过程中,必须加强技术监控,把控好施工的每一环,从而保证桥梁的安全性、可靠性,保证整个铁路网的畅通,从而为经济的运行奠定良好的基础。
1.1 基础工程施工技术基础工程是整个施工过程最基础,也是非常关键的一环,它对整个桥梁质量起着决定性的作用,在实际施工中,常常需要注意以下几点,从而提高基础工程的质量。
(1)承台一般承台是出于深水覆盖区域,常常受到水流的冲击,这样会增加施工的难度。
当前施工中常用的方法是钢套箱与钢吊箱。
这种方法着眼于从整体出发,在水下完成封顶,从而能够提高箱梁安装的精确度。
此外,一般建设深水钻孔平台时,承台底部的土层较为柔软,而且加之水流湍急,应将护筒放置在深土之下,并且在筒顶安装顶板,从而达到固定钻柱的目的。
重载铁路大跨度钢管混凝土拱桥安装施工技术研究结合新建蒙华铁路洛河大桥220m钢管混凝土提篮拱桥施工控制的实例,探讨重载铁路钢管混凝土拱桥安装的主要内容与方法,给出了该桥的安装总结。
结果表明,施工钢管拱所采用的缆索式起重机,焊接工艺和吊装方法是可行的,并对该类桥型的施工提出一些有益的建议。
标签:钢管混凝土;提篮拱桥;施工监控;有限元;斜拉扣挂Abstract:Based on the example of construction control of the newly built Luohe Bridge of Menghua Railway,the main contents and methods of installation of the heavy-duty railway concrete-filled steel tube arch bridge are discussed,and the installation summary of the bridge is given. The results show that the cable crane,welding technology and hoisting method used in the construction of steel pipe arch are feasible,and some useful suggestions for the construction of this kind of bridge are put forward.Keywords:concrete filled steel tube;basket arch bridge;construction monitoring;finite element method;cable-stayed buckling and hanging1 工程概况洛河大桥采用220m钢管砼拱桥,主跨一孔跨越洛河,桥孔跨步骤为:2×16.5m简支T梁+220m上承式钢管砼拱桥+2×16.5m简支T梁,桥梁全长313.74m,在整个标段中属重难点工程。
本桥拱座采用无桩扩大基础,基础基底及背面均埋置在稳定边坡线内,拱座基础高13.5m,纵向最大尺寸14.6m,横桥向宽度24m,材料为C30混凝土。
主拱结构采用提篮式钢管砼拱桥结构,拱肋计算跨度l=220m,矢高f=44m(拱平面内),矢跨比f/l=1/5。
拱轴线采用悬链线,拱轴系数m=3.0。
主拱结构由两片拱肋与横向联接系组成,拱肋横向内倾角为6.5,拱肋中心距在拱顶为6m。
2 吊机选型(1)缆索吊机。
根据吊装重量及特点,拱肋安装采用2套150吨缆索式起重机安装施工。
缆索式起重机索跨660m,三门峡岸边跨56m,荆门岸边跨91m。
设两组主索,其中心线位于主桥中心线左右7.5m处,单组为12根Ф62钢丝绳;单组主索上设2个跑车和2个吊点。
(2)扣挂系统。
扣挂系统由扣索锚碇、扣塔、拱肋扣锚点、扣索、塔上张拉锚梁及拱肋缆风索几部分组成。
根据现场地形,三门峡侧设计为洞锚,荆门侧设计为桩板锚。
3 吊装方法3.1 总体吊装方法由于节段一左右桁片之间无横撑,节段二与横撑拼装成整体后(275t),超出两台120t龙门吊起重量,接近缆索式起重机的起重能力(2×150t)。
因此节段一、二为左右两幅单独吊装,节段二拼装完成后再安装节段二的横撑。
节段三~七均为整节段吊装(最重220t)。
拱肋在拼装场先进行2+1节段总拼,拼装完成后按拱肋安装顺序存放于拼装场小里程端存梁区域,拱肋安装时横移至缆索式起重机吊装区域进行起吊安装。
3.2 拱肋吊装步骤3.2.1 步骤一。
(1)拱脚混凝土施工前,先将拱脚定位骨架与拱座预埋钢管安装定位完成。
预埋件定位需安装牢固,防止混凝土振捣时造成拱脚预埋钢管的移位。
(2)1#节段吊装前安装好铰管,同时浇筑铰管内混凝土,养护达到设计强度的90%后准备进行吊装。
(3)2×150T缆索起重机从预拼场按先后顺序分别吊取1#(1’#)上下游侧单幅节段,与拱脚对位安装,吊装后安装好保险钢丝绳和侧向缆风绳,挂好1号扣索。
3.2.2 步骤二。
对称架设拱肋2#(2’#)上下游单幅节段,用2台跑车抬吊到位,與1#(1’#)节段精确对位,拼装临时连接法兰,同时安装好保险钢丝绳和侧向缆风绳,挂好2号扣索;然后安装2#段永久横撑。
调整好拱肋标高和线形后,焊接拱肋接头。
先焊接主弦管焊缝,再连接腹板内的加劲板和腹板,平联板嵌补段。
安装H1号永久横撑。
3.2.3 步骤三。
从3#节段开始采用整体节段吊装,按照3#(3’#)、4#(4’#)、5#(5’#)、6#(6’#)、7#(7’#)节段的顺序依次进行安装,安装过程中及时安装扣索(除3#节段设置缆风绳外,后面节段不再设置侧向缆风),监控测量索力变化与钢管拱变形与应力状态。
根据变形情况及时调整拱肋线性,若有必要再增设侧向缆风绳。
3.2.4 步骤四。
(1)根据设计要求,选择合拢温度为(5°~10°)进行合拢段合拢,并对合拢段长度进行校核和修正。
(2)合拢之前调整两岸扣索,使两岸1~7#拱肋预拱至设计标高(根据现场监控定);将合拢段吊运至正中,并缓慢降落使拱顶端接头至设计标高值,此时关闭起重、牵引卷扬机,再次调整两岸扣索,使拱肋合拢。
(3)7#与7#’节段吊装完成→安装法兰螺栓,拧螺栓对N8对接法兰盘→微调法兰螺栓,使法兰盘间无间隙→焊接法兰盘→利用法兰螺栓调整拱轴线形及内力→拱顶永久合拢→焊接拱脚预埋管与拱肋1#节段弦管连接→浇注拱座二期混凝土,完成封铰。
3.3 吊装方法3.3.1 节段1、2散拼节段的吊装。
由于采用两套缆索系统,相对独立。
缆索式起重机两侧各两台跑车,两侧跑车间距15m。
吊装节段1、2时采用单侧两台跑车同步进行吊装。
(1)钢丝绳、吊耳、卸扣选型。
节段1、2最重吊重137吨,采用4点起吊。
(2)吊点位置选择。
节段1吊装时由于需要保证节段6.5度的内倾角,需要将同一吊点的钢丝绳用160t转向滑轮连接保证吊点钢丝绳左右长度可调,2号至7号节段吊耳布置与1号节段一致,唯一区别为吊耳距节段两端距离不同。
具体吊点及钢丝绳布置如下:节段1、节段2采用单幅吊装,吊装时水平起吊出吊装区域,到达桥位时再用20t手拉葫芦调整6.5°倾角,缆风调整水平偏位,吊点调整竖直偏位,使整个姿态与桥位姿态一致进行对接定位。
第一段节段梁吊装到位后,通过铰管对节段一底部进行定位,拱肋顶部内倾角通过20T导链葫芦调节,左右偏位通过缆风绳调节,安装临时调节风缆,扣索用5T卷扬机提升至锚梁位置固定,梁的水平扭向用4个导链葫芦进行调节,节段上下标高调位时,扣塔的扣索和背索索力调节必须同步进行,保证扣塔偏位在设计尺寸内,测量组时刻反应数据。
与拱脚预埋段接头处在拱肋安装时为铰接,在拱肋合拢成型后,将拱肋弦管与预埋段根据实际尺寸下料连接板焊接成一整体,封铰,形成无铰拱。
(3)散拼节段的测量与定位。
每个散拼节段靠拱脚侧依靠前一节段吊装接头进行定位,靠跨中端口采用2台全站仪同时对测量控制点1和控制点2进行测量进行定位,并通过缆索式起重机小车进行里程和高程的纠偏及侧向缆风绳张拉力控制偏位。
(4)吊装接头的焊接及扣锚的张拉。
各吊段间拼装接头,先利用定位导向板定位,然后利用螺栓拼接,张拉扣索调整好拱轴线,焊接法兰盘周边,再焊接对接套管。
a.对孔。
在段间栓孔基本重合的瞬间(相错10mm以内),将小撬棍插入孔内拨正,然后通过起落吊钩使其它孔眼对合。
用小锤轻敲冲钉入孔眼(每个接头对角法兰各穿1个),使法兰螺栓孔完全对合。
b.穿螺栓。
所有螺栓均入孔后分别拧紧各段间螺栓。
c.张拉扣锚索。
螺栓连接好后,分级对称张拉扣锚索,同时慢慢落钩,逐步将吊点力转化为扣索力,直至松钩。
d.焊接。
调整好扣索,松完吊点,将拱肋标高调整至预定标高,焊接各段间接头焊缝及对接套管。
3.3.2 整节段的吊装。
(1)吊装施工。
整节段安装时,其宽度小于15m,采用扁担进行整体吊装,吊装前在扁担梁上找出吊点位置,设置限位装置,使钢丝绳保持竖直方向受力。
吊装方式采用4个吊点,8根钢丝绳进行起吊,钢丝绳选型同散拼吊装。
吊耳设置在同一直线上,即可用相等长度的钢丝绳进行起吊。
整节段靠拱脚侧端口依靠前一节段吊装接头进行定位,靠跨中端口采用1台全站仪测量进行定位,并通过缆索式起重机小车进行高度方向纠偏,调整拱脚侧端口间距进行侧向纠偏。
吊装时,先利用定位导向板定位,然后利用螺栓拼接,调整好拱肋轴线线形,焊接法兰盘周边焊缝,再焊接对接套管。
吊装时,应预先准备好若干不同厚度的钢板片,用以塞紧接头处由安装误差引起的阴阳法兰之间的楔形开口,以利高强螺栓受力。
(2)拱肋扣锚系统施工。
a.每段拱肋设两组扣索,每肋上、下游各一组,分别置于拱肋端头上节点附近。
各扣索位置应与吊挂的拱肋在同一垂直面内,扣塔架上索鞍顶面高程应高于扣点高程,还应进行强度和稳定性验算。
b.背索提前在南岸、北岸下料,下端地錨处背索钢绞线通过锚具连接,挤压套固定后扣塔端用5t卷扬机牵引至扣塔锚梁上,用夹片固定暂不需要预紧,每个节段安装时再相应的预紧;扣索在吊装平台发放,节段梁端用挤压套固定,然后捆绑在节段梁上,当节段梁吊运到位后用5t卷扬机把扣索扣塔端牵引至扣塔上,用工具锚夹片固定。
c.在张拉过程中,扣索、背索逐渐受力时,吊点逐渐受力减小,直至完全松弛,起重工拆除吊具,吊点返回吊装平台,焊接施工同步跟进,完成一个节段安装。
以上工序重复24次并与横向连接系安装按需求间插进行。
3.3.3 拱肋合拢段的施工。
(1)根据设计要求,合拢温度宜控制在5℃-10℃之间。
(2)为保证拱肋能顺利合拢,需设置拱肋拱顶瞬时合拢段,利用法兰螺栓调整拱轴线形及内力。
施工顺序为7#与7#’节段吊装完成→安装法兰螺栓,拧螺栓对N8对接法兰盘→微调法兰螺栓,使法兰盘间无间隙→焊接法兰盘→利用法兰螺栓调整拱轴线形及内力→拱顶永久合拢→焊接拱脚预埋管与拱肋1#节段弦管连接→浇注拱座二期混凝土,完成封铰。
(3)松索完成体系转换的过程,按照施工计算程序分级、依次对称、均匀进行,并在整个过程中跟踪观测拱肋轴线和标高的变化,及时调整,使成拱后的轴线、标高满足设计要求。
(4)扣挂体系在拱肋合拢后松索,完成体系转换。
(5)拱肋的安装施工过程中,及时掌握桥址处历史气象资料和近期天气预报资料,避开可能发生的灾害性天气,并采取必要的预防措施确保结构安全。
(6)为了使拱肋整体稳定性提高并结合设计要求,在吊装合拢后应尽早将铰拱焊接并浇筑砼封固拱脚。
(7)拱肋安装时,要十分重视施工安全,吊点的绑扎要牢固,要为高空作业人员提供安全绳、护栏、安全网等必须的安全措施。