1. 海青鐵路鋼管混凝土系杆拱橋綜合施工技術

      2012-05-18 /2353

      一、工程概況

      1、主橋橋式

      海青鐵路跨榮烏高速公路採用鋼管混凝土系杆拱橋結構。主橋上部結構採用鋼管混凝土系杆拱結構,計算跨徑64m,樑長65.5m。主樑採用箱形截面,拱肋爲鋼管混凝土結構,啞鈴型斷面。拱肋與主樑的剛度之比爲1/17.88,屬於剛性系樑剛性拱。系杆拱系樑用支架上現澆施工,鋼管拱肋在系樑及支架上拼裝合龍,即主橋採用先樑後拱的施工方法。

      2、周邊環境

      本橋位於平度市灰埠鎮下劉家村耕地內,橋址區所在位置爲沖積平原,地勢平緩。在DK9+756.8處跨越威烏高速公路,威烏高速公路路基寬度36.7m,高約4m,雙向2車道,與線路法向夾角爲23.8°。主橋採用1孔64m鋼管混凝土系杆拱橋跨越。




      3、拱肋及吊杆構造

      拱肋採用鋼管混凝土結構,計算跨徑64m。拱軸線採用二次拋物線,矢跨比f/L=1/5,矢高f=12.8m,理論計算跨度L=64m,理論拱軸線方程爲Y=0.8X-0.0125X2。起拱線位於樑下1.1m,每片拱肋由2根上、下鋼管(φ700×18mm)和兩塊厚18mm鋼板(外邊距40cm)焊接成啞鈴型斷面。拱肋高度1.65m,兩道拱肋中心間距7.1m。拱肋間設置三道橫撐,其中邊橫撐爲K撐,中間撐爲一字撐。橫、斜撐均爲鋼管混凝土結構,橫撐鋼管直徑700mm,壁厚16mm;斜撐鋼管直徑500mm,壁厚14mm。全橋拱肋共設11對吊杆,除拱腳至第一根吊杆間距爲8.0m外,其餘吊杆中心間距均爲4.8m,吊杆採用PESFD7-61新型低應力防腐成品索體,冷鑄錨錨固。

      二、施工特點

      系杆拱橋結構施工期間,需要保證橋下高速公路通行,因此施工具有以下特點:

      1、地基位於高速公路邊坡

      22#、23#墩柱墩處於高速邊坡,地基處理複雜難度大。

      2、施工期間高速公路車流量大。

      威烏高速公路爲雙向六車道,是山東高速的主幹道。來往車量多,施工期間不得出現調流、斷流。

      3、大噸位預埋拱腳精確定位。

      全橋拱腳4件,拱腳單件重5噸,斜角66.3度,定位精度要求高。

      4、全橋內箱較多,結構形式複雜。

      標準內箱20個(尺寸爲長4.5m×寬3.3m×高1.9m),異形內箱4個(尺寸爲長5.55m×寬3.3m×高1.2m )。

      5、拱肋安裝施工難度大。

      拱肋尺寸大,結構複雜,跨高速施工場地受限制、定位技術要求高,施工難度大。

      6、拱肋混凝土頂升灌注難度大。

      根據施工要求,先上灌注上管後下管,再腹腔,最後灌注橫撐。混凝土拌合站距施工現場較遠、以及保證行車安全帶來巨大難度,提出更高要求。

      三、主要施工方案

      針對系杆拱橋的施工特點,經過分析比較,支架採用碗扣式腳手架,設置兩個鋼管柱式過車門洞。拱腳定位採用墩頂預埋鐵件,橋上加工焊接成框架,內膜組拼整體吊裝技術。

      1 拱腳定位方案比選

      由施工方案的總體要求,定位系統的功能是:

      (1)墩定預埋鋼筋,焊接定位槽鋼框架,測量標高及位置,箱樑模板、鋼筋施工。安裝拱肋定位,焊接抗浮鐵件。

      (2)樑底板預埋拱腳定位鐵件,樑端底板澆築50cm混凝土將其鐵件固定,安裝拱肋定位,焊接抗浮鐵件。

      對兩種施工方法,前者在技術、經濟、工藝進行綜合比較。

      拱腳定位方案

      2、總體施工方案

      高速公路路面上支架採用樑柱支架,其它採用碗扣式腳手架。

      (1)碗扣式腳手架和樑柱式支架。
      樑端及高速公路外側採用碗扣式腳手架,支架依據樑體結構截面荷載佈置支架。樑柱式支架鋼管柱上下端設法蘭盤,條型基礎預製成型。


      碗扣支架丁字架搭設法


      位於高速路上的樑柱式支架

      (3)內模施工

      由於內模結構形狀複雜,採用三維CAD技術進行結構剖解,確定模板下料尺寸。在加工廠模板製作成型,在成型模板搭設支架體系,用塔吊整體吊裝就位。

      內模搭設成型

      內模整體安裝

      四、需解決的關鍵技術問題

      1、研究拱腳平面定位精度、傾斜角度,實現拱腳順利安裝,保證拱腳施工偏差符合設計要求。

      2、高大內箱整體制造、整體吊裝安裝的技術控制。

      3、過車門洞在不影響交通的情況快速施工與安全保障。

      4、研究頂升灌注混凝土施工工藝,確保連續順利完成及混凝土的密實度。

      五、關鍵技術問題的處理

      1、確保拱腳平面定位精度及傾斜度。

      (1)定位精度的誤差分析。

      拱腳支架在製造、安裝施工過程中存在許多因素影響,以及測量放樣施工偏差,使拱腳難以的順利下放。

      ①支架安裝精度,受下料精度影響很大,客觀對支架加工精度提出了較高要求。

      ②拱腳形體尺寸龐大,受焊接變形影響,現場焊接將會產生一定偏差,儘可能加工廠焊接。

      ⑵拱腳平面定位精度與傾角控制措施。

      經過拱腳定位精度的誤差分析,掌握影響定位精度的因素,分析產生偏差的原因,採取如下技術措施控制拱腳平面定位精度與傾斜度。

      ①綜合考慮方案的技術經濟性及定位精度的要求,採用墩頂預埋槽鋼定位方案,用槽支架剛性定位系統,有效提高拱腳平面定位精度。通過橫聯槽鋼高度差形成傾角,使定位系統佈置更趨合理、緊湊,有效減小支架系統非彈性、彈性變形影響。

      2、高大內箱整體制造、整體吊裝的技術控制

      箱樑內模較大,整體吊裝不同於工況下的結構受力與穩定性,掌握施工天氣的變化對吊裝的影響,採取必要的技術措施,確保吊裝的安全穩定。

      ①內模結構形式複雜,梗肋較多,用三維CAD圖解加工詳圖,內模支架上託擺放主肋(方木10×10cm)縱橋向佈置,其次安裝內模上蓋確定準確位置,再次安裝側模板,最後安裝上梗肋模板,用2寸鋼釘裝訂模板接縫處,組裝牢固。

      ②選擇地面平整且塔吊能輻射的範圍作爲模板支架組裝場地,首選擺放支架底託調至設計高度,搭設立杆、縱橫向水平杆用直角扣件鎖緊,立杆安裝上託調至設計高度,縱橫向水平杆兩端每隔一跨安裝絲託作爲加固模板支撐,待模板精確定位後搭設斜杆支撐上梗脅。

      3、過車門洞在快速施工技術

      過車門洞條形基礎實行預製並預埋有地腳螺栓,吊裝組拼成形。鋼管柱加工成標準桿件上下焊接有法蘭盤,首選地腳螺栓用螺絲帽調平,然後用塔吊吊裝鋼管柱固定在地腳螺栓上。焊接橫聯槽鋼,安裝橫向、縱向分配樑完成過車門洞施工。

      4、頂升混凝土灌注拱肋

      混凝土灌築採用泵送壓注,爲自密實混凝土;在泵送頂升的全過程中,混凝土始終保持良好的可泵性,混凝土坍落度的經時損失應儘量減小;每次壓注工作時間長,並且必須在混凝土初凝前壓注完畢。混凝土應具有較好的緩凝性;泌水率較低,且流動度高,便於混凝土自動擴張填充;爲縮短兩次壓注的間隔時間,混凝土必須具備早強性能。

      六、方案實施情況

      1、海青鐵路跨威烏高速公路64米系杆拱橋於2012年5月18日開工,通過預製條基、鋼管法蘭及螺帽調垂直度等技術,過車門洞施工用7天時間,就正常恢復交通。

      2、拱肋支架精確下料,加工製作一次成型,安裝拱腳用時一天,經測量精度滿足要求。

      3、拱肋砼頂升經檢測滿足設計要求。

      4、內模及支架整體吊裝技術,整個安裝過程用時3天,拼縫嚴密及定位準確。