城市斜拉桁架橋梁施工技術(shù)研究

鄭虎

(中建四局第五建筑工程有限公司,貴州貴陽(yáng)550003)

城市斜拉桁架橋梁施工技術(shù)研究

鄭虎

(中建四局第五建筑工程有限公司,貴州貴陽(yáng)550003)

斜拉桁架橋梁是當(dāng)前比較先進(jìn)的一種橋梁結(jié)構(gòu)類型,可以很好地解決柔性索拉橋的防腐和斜拉索疲勞的問題,橋梁結(jié)構(gòu)具有良好的剛度、投入成本小、造型美觀、受力合理等優(yōu)點(diǎn)。基于此,現(xiàn)對(duì)城市斜拉桁架橋梁施工技術(shù)進(jìn)行探討。

城市斜拉桁架;橋梁施工技術(shù);探討

1　工程概況

某橋梁設(shè)計(jì)車輛行駛速度為30 km/h,全橋長(zhǎng)度為343 m,主橋結(jié)構(gòu)的中跨和邊跨為79.42 m+ 140 m+70.42 m的預(yù)應(yīng)力混凝土桁架斜拉連續(xù)橋,引橋分別為8 m的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁空心板和31 m預(yù)應(yīng)力混凝土整體現(xiàn)澆簡(jiǎn)支曲線箱梁。橋梁主結(jié)構(gòu)邊跨和中跨上部結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)桁架片、中橫梁、端橫梁、桁頂橫系梁、橫向布置空心板組成,桁架分別由下弦桿、腹桿、上弦桿構(gòu)成。腹桿和上弦桿之間、上弦桿之間均使用干接縫進(jìn)行連接,下弦桿和腹板、下弦桿之間使用濕接縫進(jìn)行連接。斜拉式桁架主要由下弦桿、上弦桿和腹桿構(gòu)成,桁架除了墩帽V肢和墩頂節(jié)間腹桿、中橫梁、端橫梁進(jìn)行現(xiàn)澆施工以外,其余的都進(jìn)行預(yù)制拼裝。其上部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　上部結(jié)構(gòu)圖

2　設(shè)計(jì)施工方案

2.1下部結(jié)構(gòu)施工

(1)橋臺(tái)施工。采取明挖施工的辦法來對(duì)橋臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行施工,采取現(xiàn)場(chǎng)澆筑的辦法來對(duì)橋臺(tái)臺(tái)身進(jìn)行施工。

(2)橋墩施工。橋墩施工的時(shí)候一定要注意以下三點(diǎn):第一,采取挖孔樁的辦法來對(duì)一號(hào)和四號(hào)橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行施工,采取支架施工的辦法來對(duì)橋墩帽和橋墩身進(jìn)行施工;第二,采取挖孔成型的辦法來對(duì)二號(hào)和三號(hào)橋墩?qǐng)A形樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工;第三,使用15號(hào)片石混凝土來對(duì)樁壁的中間進(jìn)行填充,在挖掘橋墩基礎(chǔ)的時(shí)候一定要做好邊坡的支護(hù)工作,采取滑膜施工的辦法來對(duì)橋墩墩身進(jìn)行施工。

2.2上部結(jié)構(gòu)施工

(1)引橋跨施工。采取現(xiàn)場(chǎng)支架現(xiàn)澆混凝土的辦法來對(duì)30 m簡(jiǎn)支箱梁進(jìn)行施工,采取預(yù)制吊裝的辦法來對(duì)8 m簡(jiǎn)支空心板進(jìn)行施工。

(2)主結(jié)構(gòu)中跨和邊跨施工。采取預(yù)制拼裝的辦法來對(duì)預(yù)應(yīng)力斜拉桁架進(jìn)行施工,澆筑完成下弦桿以后馬上采取立模澆筑的辦法來對(duì)腹桿進(jìn)行施工,接著依據(jù)施工順序的要求來對(duì)每一節(jié)的部件進(jìn)行對(duì)稱安裝,采取干接縫的辦法來對(duì)上弦桿與腹桿、上弦桿與上弦桿進(jìn)行有效連接,采取濕接縫的辦法來對(duì)下弦桿與腹桿、下弦桿與下弦桿進(jìn)行有效連接,橋面空心板架設(shè)好以后,節(jié)點(diǎn)與下弦桿現(xiàn)澆部位共同進(jìn)行澆筑施工。

3　斜拉桁架的施工技術(shù)

3.1吊裝方案

該座橋梁的預(yù)制桿件全部都是細(xì)長(zhǎng)的,依據(jù)壓桿的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)析架桿件進(jìn)行設(shè)計(jì),這就導(dǎo)致桁架桿件的抗扭性和抗彎性比較差,因此一定要選擇合適的桿件吊裝運(yùn)輸起吊點(diǎn),桿件所受到的正負(fù)彎距最小的地方就是最佳的起吊點(diǎn)「1]。在運(yùn)輸桿件的過程中要固定好桿件兩側(cè),這樣桿件就不會(huì)扭曲,也不會(huì)使混凝土出現(xiàn)裂紋,采取從桁架中間向兩側(cè)懸拼的辦法來處理上部斜拉桁架,有50個(gè)桁架節(jié)間平均存在于上、下游側(cè),施工采取對(duì)稱的辦法,4個(gè)桁架節(jié)間的安裝為一個(gè)施工段,在安裝的時(shí)候使用2套纜索吊裝體系。起吊桿件的時(shí)候要在空中做一次翻身,接著將其調(diào)整到合適的位置,節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和軸線調(diào)整好以后,預(yù)應(yīng)力要實(shí)現(xiàn)五分之一的張拉,預(yù)應(yīng)力束在張拉的時(shí)候,節(jié)點(diǎn)高程和桿件軸線都會(huì)發(fā)生一些改變,這就要做好高程和抽線的調(diào)整工作,張拉完成以后才能澆筑混凝土。采取無支架纜索吊裝的辦法來安裝上部構(gòu)建,桿件的吊重最大值為300 kN左右,在設(shè)計(jì)的時(shí)候是按照大于300 kN的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行的,這是因?yàn)檫€有起重配重和吊具的重量在里面,萬能桿件索塔設(shè)置的時(shí)候,使用索鞍直接將主索固定在錨樁上,在上、下游還要分別設(shè)置吊籠和主吊點(diǎn)。

3.2吊裝準(zhǔn)備工作

(1)水平歪拉的布置桿件和主索位置在起吊以后,設(shè)計(jì)的析架安裝軸線和構(gòu)件軸線之間會(huì)有一定的偏差,要想將其調(diào)整到合適的位置,就一定要對(duì)歪拉進(jìn)行設(shè)置,卷?yè)P(yáng)機(jī)和歪拉地籠不適合設(shè)置在橋位的上下游,所以主索在布置的時(shí)候,需要將上游的索鞍向上游移動(dòng)2 500 mm左右,將下游的索鞍向下游移動(dòng)2 500 mm左右。此時(shí)桿件安裝完成以后,就會(huì)向外有一段距離的位移,可以通過對(duì)內(nèi)側(cè)的歪拉調(diào)節(jié)桿的抽線位置進(jìn)行設(shè)置來解決,詳見圖2所示。在需要歪拉的桿件上將千斤繩捆綁好,在已經(jīng)安裝結(jié)束的另一側(cè)下弦桿上也捆綁一根千斤繩,使用鏈子葫蘆連接的辦法將兩根千斤繩捆綁在一起,這樣桿件軸線的位置可以通過收放鏈子來實(shí)現(xiàn)調(diào)整。

圖2　安裝下弦桿內(nèi)側(cè)歪拉示意圖

(2)布置臨時(shí)橫向聯(lián)系。臨時(shí)橫向聯(lián)系由小型角鋼組拼裝而成,可以保證上、下游兩下弦桿間相對(duì)距離有效,下弦桿臨時(shí)橫向聯(lián)系在下弦桿調(diào)整合適以后使用吊籠進(jìn)行安裝「2]。安裝結(jié)束以后,使用鋼繩將上、下游的下弦桿套緊,有利于軸線的安裝,詳見圖3所示。

圖3　臨時(shí)橫向聯(lián)系示意圖

(3)制作與布置歪拉橫桿。析架鋪設(shè)歪拉鋼繩要使用到歪拉橫桿,歪位橫桿使用鋼管制作,還要從桿件軸線向外分為兩段,并在澆筑好的下弦桿節(jié)點(diǎn)上固定,掛外側(cè)歪拉鋼索時(shí)需要桿件調(diào)整到軸線最近的位置,安裝轉(zhuǎn)向滑輪在歪拉橫桿端頭處。下弦桿安裝的時(shí)候,臨時(shí)橫向拉索和內(nèi)外側(cè)歪拉鋼索要收緊,拆除內(nèi)側(cè)歪拉索后才能安裝車道板。

3.3掛籃安裝

采取貝雷架拼裝的辦法對(duì)斜拉掛籃進(jìn)行施工,拼裝結(jié)束以后,使用纜索吊將其轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)好的地方,在已經(jīng)澆筑完成的下弦桿節(jié)點(diǎn)處錨固后面部位,在已經(jīng)澆筑完成的上弦桿節(jié)點(diǎn)處采取斜拉吊桿的辦法進(jìn)行前面部位的錨固。這樣懸臂工作臺(tái)的底模模板高程可以得到有效控制「3]。在初步固定的時(shí)候使用斜拉索和吊桿,精確定位中橫梁底模和掛籃的時(shí)候可以按照監(jiān)控單位給的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。

3.4下弦桿、中橫梁、下節(jié)點(diǎn)施工

在固定好的掛籃操作臺(tái)上綁扎中橫梁鋼筋和下弦桿,同時(shí)進(jìn)行模板的支立,使用纜索吊機(jī)來輸送混凝土進(jìn)行澆筑。將4根I40型鋼預(yù)埋到下弦桿底部,以此作為下一施工步驟掛籃的后限位器，同時(shí)將拉腹桿預(yù)應(yīng)力鋼絞線安裝好,還要將拉腹桿壓漿管道預(yù)埋好,下節(jié)點(diǎn)混凝土澆筑需要在下弦桿混凝土澆筑結(jié)束3 d以后進(jìn)行。

3.5拉腹桿施工

下節(jié)點(diǎn)和下弦桿混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)三分之二以后,拉腹桿混凝土就可以進(jìn)行澆筑了,澆筑時(shí)需要在已經(jīng)澆筑完成的下弦桿上面架設(shè)支架立模。腹桿比較長(zhǎng),在澆筑的時(shí)候采取分段施工的辦法,這樣可以充分確?；炷撩軐?shí),腹桿呈扇形斜面。因此在搭設(shè)一定要結(jié)實(shí)牢固,以免出現(xiàn)任何的變形下沉現(xiàn)象「4]。上一節(jié)節(jié)點(diǎn)部位和腹桿頂部呈導(dǎo)斗形連接,這樣可以確保連接更加緊密。拆除模具以后,混凝土多余的部分一定要清理干凈,將膨脹劑添加到最后澆筑的那一斗混凝土里,這樣連接處就不會(huì)有裂紋出現(xiàn)。

3.6上節(jié)點(diǎn)、壓腹桿施工

拉腹桿混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的三分之二以后,拉腹桿預(yù)應(yīng)力鋼束完成壓漿和張拉以后,壓腹桿混凝土才能通過架設(shè)支架立模實(shí)施澆筑。架設(shè)模板的時(shí)候使用萬能竿,接著將鋼筋捆綁好,最后進(jìn)行混凝土澆筑。壓腹桿澆筑之初,拉腹桿和壓腹桿之間使用鋼管進(jìn)行連接,這樣可以有效地提升壓腹桿的穩(wěn)定性能。上節(jié)點(diǎn)澆筑需要在壓腹桿澆筑完成3 d以后,預(yù)埋一根I40型鋼在上節(jié)點(diǎn)澆筑以前,該I40型鋼兩端要預(yù)留200 mm裸露在外面,這樣有利于上弦桿牛腿的澆筑。

3.7上弦桿施工

在相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)預(yù)埋工字鋼上將I40型鋼焊接上,I40型鋼需要兩根,每一根的長(zhǎng)度為12 m,間距保持在400 mm左右,為了防止工字鋼下?lián)喜⑻嵘鋭偠?可以焊接肋板,下弦桿底模為工字鋼上面搭設(shè)的方木竹膠板,波紋管連接的時(shí)候,使用綁扎鋼筋時(shí)按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,接著將該段的預(yù)應(yīng)力張拉錨具安裝好「3]。要想澆筑上弦桿混凝土就需要監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后才能施工,張拉上弦桿預(yù)應(yīng)力鋼束需要上弦桿混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的三分之二以上時(shí)才能施工。

3.8前移掛籃

為了拆除支架就要保證上弦桿張拉壓漿全部施工結(jié)束,接著將后吊桿和斜拉吊桿拆除,斜拉吊桿和斜上橫梁借助纜索吊機(jī)運(yùn)送到下一個(gè)工作點(diǎn),運(yùn)送掛籃到下一個(gè)工作點(diǎn)的時(shí)候,可以使用四個(gè)纜索吊鉤來一起完成。

4　結(jié)語(yǔ)

該橋梁完成施工后,因采用的施工方案比較新穎,橋梁設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也比較有特色,受到了社會(huì)的一致認(rèn)可,為斜拉桁架橋梁施工積累了經(jīng)驗(yàn),為類似工程的施工提供了參考。

「1] 農(nóng)升河.預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉精架連續(xù)梁施工技術(shù)「J].鐵道建筑技術(shù)，2002，(03):19-20.

「2] 李雨潔，李多修.大跨度鋼析梁斜拉橋架設(shè)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析「J].鐵道工程造價(jià)與管理，2005，(06):67-68.

「3] 張建民，肖汝誠(chéng).預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋施工過程中的力學(xué)行為研究「J].中國(guó)工程科學(xué)，2007，(05):83-84.

「4] 彭旺虎，邵旭東，李立峰，張陽(yáng).無背索斜拉橋的概念、設(shè)計(jì)與施工「J].土木工程學(xué)報(bào)，2007，(05):48-49.

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1009-7716(2015)12-0094-03

2015-09-10

鄭虎(1982-)，男,貴州大方人,工程師,從事道路橋梁工程施工管理工作。