提籃式鋼管混凝土拱橋施工過(guò)程關(guān)鍵技術(shù)分析以武岡客運(yùn)專(zhuān)線路口特大橋?yàn)槔?/h1>
2018-06-19 08:45:24王鳳喜
中華建設(shè) 2018年5期
王鳳喜
一、工程簡(jiǎn)介
武漢至黃岡城際鐵路路口特大橋112m提籃鋼管拱橋工程，橋梁總長(zhǎng)116m，計(jì)算跨長(zhǎng)112m，矢跨比f(wàn)/l=1∶5，拱肋平面內(nèi)矢高22.4m，拱肋采用懸鏈線型。拱肋橫截面采用啞鈴形鋼管混凝土截面，截面高度3m，鋼管直徑為1.2m，由厚18的鋼板卷制而成。每根拱肋的兩鋼管之間用16厚的腹板連接，每隔一段距離在鋼管內(nèi)設(shè)置加勁環(huán)，在兩腹板間焊接拉筋。拱肋在橫橋向內(nèi)傾9°，形成提籃式，拱頂處兩拱肋中心距9.19m。拱腳處兩拱肋中心距16.2m。本橋拱肋鋼管、腹板等采用Q345qD鋼，其余鋼材采用Q235鋼。與傳統(tǒng)的平行拱肋相比提籃拱橋具有較大的寬跨比，因此在進(jìn)行施工的過(guò)程中具有比較高的穩(wěn)定性以及良好的抗震性能。
二、提籃式鋼管混凝土拱橋施工的關(guān)鍵技術(shù)分析
1.在拱座進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)對(duì)裂縫的控制
在對(duì)供座進(jìn)行混凝土澆筑的過(guò)程中，由于是大體積的混凝土澆筑，因此在單位時(shí)間內(nèi)混凝土發(fā)生水化反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，并且熱傳導(dǎo)的距離較長(zhǎng)。這樣就會(huì)導(dǎo)致熱量集聚在混凝土的內(nèi)部無(wú)法發(fā)散，造成大體積混凝土中的內(nèi)外溫差很大。因此施工人員在對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)以及后期拆模的過(guò)程中就容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象。這種裂縫現(xiàn)象對(duì)于提籃式鋼管混凝土拱橋的質(zhì)量影響很大，所以在施工過(guò)程中注意對(duì)裂縫進(jìn)行控制是拱橋供座施工的關(guān)鍵點(diǎn)和質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們可以將混凝土的材料配合比進(jìn)行優(yōu)化從而減小在施工中混凝土的水化熱。同時(shí)，也可以對(duì)施工的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化來(lái)達(dá)到釋放水化熱的目的，以此來(lái)控制大體積混凝土內(nèi)外的溫度差，使得拱座的大體積混凝土溫度應(yīng)力不大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。
在拱座進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)對(duì)裂縫的控制具體措施如下：
（1）拱座的澆筑采用的是C25的混凝土，在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中我們采用的是熱量低的礦渣水泥，在其中摻雜粉煤灰以及高效的減水劑，用以降低在混凝土中水泥的用量，降低水灰比，最終降低混凝土的水化熱。
（2）將在拱肋預(yù)埋的鋼管作為分界線，供座按照分界線分別進(jìn)行混凝土的澆筑，因此來(lái)減少每次澆筑的混凝土的澆筑量，這樣有利于降低單位時(shí)間內(nèi)的水化熱，有利于混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)。
（3）利用混凝體的裂縫計(jì)算出結(jié)果，在混凝土的內(nèi)部設(shè)置循環(huán)冷卻的水管，確定每一次澆筑的混凝土的數(shù)量，及時(shí)地對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣能夠減少混凝土內(nèi)外的溫度差，從而對(duì)于拱座的大體積混凝土的裂縫具有一定的限制作用。
2.武岡客運(yùn)專(zhuān)線路口特大橋提籃式鋼管混凝土拱橋施工步驟
（1）首先對(duì)于主孔的基礎(chǔ)以及墩身進(jìn)行施工，然后搭設(shè)支架，安裝拱腳段預(yù)埋鋼拱肋及其定位鋼構(gòu)件，混凝土進(jìn)行澆筑之前支架需要預(yù)壓。
步驟1
（2）支架現(xiàn)澆系梁以及拱腳混凝土，混凝土需要養(yǎng)護(hù)15天并且要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以后，交錯(cuò)張拉預(yù)應(yīng)力索，交錯(cuò)張拉第一批預(yù)應(yīng)力索。
步驟2
（3）在系梁上搭設(shè)支架，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。然后在支架對(duì)稱(chēng)安裝第一段拱肋鋼管，同時(shí)注意K撐以及輔助臨時(shí)定位撐的安裝。最后調(diào)整拱肋的線型，焊接拱腳的接頭焊縫。
步驟3
（4）對(duì)稱(chēng)安裝第二段拱肋鋼管，然后調(diào)整拱肋的線型達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高，注意臨時(shí)定位撐以及永久橫撐的安裝，焊接拱肋鋼管的接頭焊縫。
步驟4
（5）安裝合攏段的鋼管；檢查、校核、調(diào)整各接頭點(diǎn)的標(biāo)高；安裝焊接各接頭處的焊縫；安裝拱頂?shù)臋M撐；泵送拱肋上的鋼管混凝土；泵送拱肋下的混凝土；分倉(cāng)、對(duì)稱(chēng)、均勻灌注拱肋腹板板內(nèi)的混凝土，要嚴(yán)防板內(nèi)的混凝土外翻；在混凝土進(jìn)行泵送時(shí)，要注意觀測(cè)拱腳和拱肋的位移；
步驟5
（6）等待管內(nèi)的混凝體土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%以后，拆除系梁上的混凝土支架，安裝吊桿并且張拉3。
步驟6
（7）依次張拉其余的吊桿；張拉系梁剩余預(yù)應(yīng)力索；
步驟7
（8）拆除系梁支架；安裝橋面的線上設(shè)備；檢測(cè)和調(diào)整吊桿力至設(shè)計(jì)值；對(duì)拱腳進(jìn)行二次混凝土的澆筑；鋼管外的表面涂裝；施工完成，驗(yàn)收，準(zhǔn)備運(yùn)營(yíng)。
步驟8
3.拱肋合攏段的施工方案
我們?cè)谶M(jìn)行合攏段的施工之前，應(yīng)該對(duì)于水平的系梁進(jìn)行初張，這樣可以有效地防止拱肋自重產(chǎn)生的水平力的作用。要在合攏段和兩側(cè)的前端之間存留有一定的空隙，在這空隙中安裝臨時(shí)的法蘭來(lái)對(duì)整個(gè)系梁進(jìn)行臨時(shí)的固定，然后采用焊接的形式對(duì)其進(jìn)行加固。對(duì)于合攏段的施工順序是：利用精密儀器對(duì)兩拱之間的間距進(jìn)行測(cè)量→利用得到的數(shù)據(jù)對(duì)已經(jīng)合攏的施工段進(jìn)行修正→對(duì)于合攏段進(jìn)行提升和就位→在空隙的內(nèi)部安裝臨時(shí)的法蘭→等到溫度穩(wěn)定以以后進(jìn)行固定→利用焊接進(jìn)行加固。
（1）施工準(zhǔn)備
對(duì)于臨時(shí)的法蘭進(jìn)行加工，加工的質(zhì)量要滿足相關(guān)的規(guī)范和要求。對(duì)于臨時(shí)的法蘭盤(pán)應(yīng)該進(jìn)行噴砂的處理，經(jīng)過(guò)處理后的法蘭盤(pán)的表面摩擦系數(shù)不小于0.5。出廠前的設(shè)備要做抗滑移的試驗(yàn)。對(duì)于已架拱段的調(diào)整：在每個(gè)分段的拼裝過(guò)程中要對(duì)拼裝的誤差進(jìn)行實(shí)際的控制，這樣才能使得偏差的方向保持一致性，合理的控制偏差的范圍。拱段的標(biāo)高要滿足誤差范圍內(nèi)的測(cè)量，四點(diǎn)的高差也要滿足誤差的要求。在拱段進(jìn)行調(diào)整以后，對(duì)于兩拱之間的間距進(jìn)行精確的測(cè)量，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算安裝的誤差。
（2）合攏段的吊裝
起吊：吊點(diǎn)的位置要盡量保持水平。
對(duì)位：在上弦管進(jìn)行跨越的同時(shí)，必須要對(duì)前后吊點(diǎn)的高度進(jìn)行調(diào)整，然后使得整個(gè)合攏段保持一定的高度。隨后再進(jìn)行一定的調(diào)降工作，這樣能夠使得合攏的部分依靠懸臂的支梁橫跨在段的兩側(cè)。然后在合攏的部位達(dá)到吊裝的位置時(shí)候，在合攏段的兩側(cè)要設(shè)置電動(dòng)裝置來(lái)進(jìn)行合攏的操作；還要設(shè)置一定數(shù)量的緊線器，對(duì)于合攏段的軸線的位置進(jìn)行調(diào)整。利用緊線器和電動(dòng)葫蘆，能夠?qū)崿F(xiàn)合攏段的精確的線型的控制。
定位：在我們調(diào)整完合攏段的選型以后，應(yīng)該在接頭處立即安裝臨時(shí)的法蘭盤(pán)，原先接頭處安裝的是內(nèi)襯圈。在安裝臨時(shí)的法蘭盤(pán)時(shí)，要注意保持法蘭盤(pán)的靈活，不得輕易鎖死臨時(shí)法蘭盤(pán)。
三、 結(jié)語(yǔ)
本文以武岡客運(yùn)專(zhuān)線路口特大橋主跨112m的提籃式鋼管混凝土拱橋施工項(xiàng)目為基礎(chǔ)，探討了這一類(lèi)型鐵路橋梁的關(guān)鍵性技術(shù)的施工步驟，希望能給廣大的工程技術(shù)人員以借鑒。
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二、提籃式鋼管混凝土拱橋施工的關(guān)鍵技術(shù)分析
1.在拱座進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)對(duì)裂縫的控制
在對(duì)供座進(jìn)行混凝土澆筑的過(guò)程中，由于是大體積的混凝土澆筑，因此在單位時(shí)間內(nèi)混凝土發(fā)生水化反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生大量的熱，并且熱傳導(dǎo)的距離較長(zhǎng)。這樣就會(huì)導(dǎo)致熱量集聚在混凝土的內(nèi)部無(wú)法發(fā)散，造成大體積混凝土中的內(nèi)外溫差很大。因此施工人員在對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)以及后期拆模的過(guò)程中就容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象。這種裂縫現(xiàn)象對(duì)于提籃式鋼管混凝土拱橋的質(zhì)量影響很大，所以在施工過(guò)程中注意對(duì)裂縫進(jìn)行控制是拱橋供座施工的關(guān)鍵點(diǎn)和質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們可以將混凝土的材料配合比進(jìn)行優(yōu)化從而減小在施工中混凝土的水化熱。同時(shí)，也可以對(duì)施工的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化來(lái)達(dá)到釋放水化熱的目的，以此來(lái)控制大體積混凝土內(nèi)外的溫度差，使得拱座的大體積混凝土溫度應(yīng)力不大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而防止大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。
在拱座進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)對(duì)裂縫的控制具體措施如下：
（1）拱座的澆筑采用的是C25的混凝土，在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中我們采用的是熱量低的礦渣水泥，在其中摻雜粉煤灰以及高效的減水劑，用以降低在混凝土中水泥的用量，降低水灰比，最終降低混凝土的水化熱。
（2）將在拱肋預(yù)埋的鋼管作為分界線，供座按照分界線分別進(jìn)行混凝土的澆筑，因此來(lái)減少每次澆筑的混凝土的澆筑量，這樣有利于降低單位時(shí)間內(nèi)的水化熱，有利于混凝土內(nèi)部熱量的散發(fā)。
（3）利用混凝體的裂縫計(jì)算出結(jié)果，在混凝土的內(nèi)部設(shè)置循環(huán)冷卻的水管，確定每一次澆筑的混凝土的數(shù)量，及時(shí)地對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這樣能夠減少混凝土內(nèi)外的溫度差，從而對(duì)于拱座的大體積混凝土的裂縫具有一定的限制作用。
2.武岡客運(yùn)專(zhuān)線路口特大橋提籃式鋼管混凝土拱橋施工步驟
（1）首先對(duì)于主孔的基礎(chǔ)以及墩身進(jìn)行施工，然后搭設(shè)支架，安裝拱腳段預(yù)埋鋼拱肋及其定位鋼構(gòu)件，混凝土進(jìn)行澆筑之前支架需要預(yù)壓。
步驟1
（2）支架現(xiàn)澆系梁以及拱腳混凝土，混凝土需要養(yǎng)護(hù)15天并且要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以后，交錯(cuò)張拉預(yù)應(yīng)力索，交錯(cuò)張拉第一批預(yù)應(yīng)力索。
步驟2
（3）在系梁上搭設(shè)支架，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。然后在支架對(duì)稱(chēng)安裝第一段拱肋鋼管，同時(shí)注意K撐以及輔助臨時(shí)定位撐的安裝。最后調(diào)整拱肋的線型，焊接拱腳的接頭焊縫。
步驟3
（4）對(duì)稱(chēng)安裝第二段拱肋鋼管，然后調(diào)整拱肋的線型達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)高，注意臨時(shí)定位撐以及永久橫撐的安裝，焊接拱肋鋼管的接頭焊縫。
步驟4
（5）安裝合攏段的鋼管；檢查、校核、調(diào)整各接頭點(diǎn)的標(biāo)高；安裝焊接各接頭處的焊縫；安裝拱頂?shù)臋M撐；泵送拱肋上的鋼管混凝土；泵送拱肋下的混凝土；分倉(cāng)、對(duì)稱(chēng)、均勻灌注拱肋腹板板內(nèi)的混凝土，要嚴(yán)防板內(nèi)的混凝土外翻；在混凝土進(jìn)行泵送時(shí)，要注意觀測(cè)拱腳和拱肋的位移；
步驟5
（6）等待管內(nèi)的混凝體土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%以后，拆除系梁上的混凝土支架，安裝吊桿并且張拉3。
步驟6
（7）依次張拉其余的吊桿；張拉系梁剩余預(yù)應(yīng)力索；
步驟7
（8）拆除系梁支架；安裝橋面的線上設(shè)備；檢測(cè)和調(diào)整吊桿力至設(shè)計(jì)值；對(duì)拱腳進(jìn)行二次混凝土的澆筑；鋼管外的表面涂裝；施工完成，驗(yàn)收，準(zhǔn)備運(yùn)營(yíng)。
步驟8
3.拱肋合攏段的施工方案
我們?cè)谶M(jìn)行合攏段的施工之前，應(yīng)該對(duì)于水平的系梁進(jìn)行初張，這樣可以有效地防止拱肋自重產(chǎn)生的水平力的作用。要在合攏段和兩側(cè)的前端之間存留有一定的空隙，在這空隙中安裝臨時(shí)的法蘭來(lái)對(duì)整個(gè)系梁進(jìn)行臨時(shí)的固定，然后采用焊接的形式對(duì)其進(jìn)行加固。對(duì)于合攏段的施工順序是：利用精密儀器對(duì)兩拱之間的間距進(jìn)行測(cè)量→利用得到的數(shù)據(jù)對(duì)已經(jīng)合攏的施工段進(jìn)行修正→對(duì)于合攏段進(jìn)行提升和就位→在空隙的內(nèi)部安裝臨時(shí)的法蘭→等到溫度穩(wěn)定以以后進(jìn)行固定→利用焊接進(jìn)行加固。
（1）施工準(zhǔn)備
對(duì)于臨時(shí)的法蘭進(jìn)行加工，加工的質(zhì)量要滿足相關(guān)的規(guī)范和要求。對(duì)于臨時(shí)的法蘭盤(pán)應(yīng)該進(jìn)行噴砂的處理，經(jīng)過(guò)處理后的法蘭盤(pán)的表面摩擦系數(shù)不小于0.5。出廠前的設(shè)備要做抗滑移的試驗(yàn)。對(duì)于已架拱段的調(diào)整：在每個(gè)分段的拼裝過(guò)程中要對(duì)拼裝的誤差進(jìn)行實(shí)際的控制，這樣才能使得偏差的方向保持一致性，合理的控制偏差的范圍。拱段的標(biāo)高要滿足誤差范圍內(nèi)的測(cè)量，四點(diǎn)的高差也要滿足誤差的要求。在拱段進(jìn)行調(diào)整以后，對(duì)于兩拱之間的間距進(jìn)行精確的測(cè)量，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算安裝的誤差。
（2）合攏段的吊裝
起吊：吊點(diǎn)的位置要盡量保持水平。
對(duì)位：在上弦管進(jìn)行跨越的同時(shí)，必須要對(duì)前后吊點(diǎn)的高度進(jìn)行調(diào)整，然后使得整個(gè)合攏段保持一定的高度。隨后再進(jìn)行一定的調(diào)降工作，這樣能夠使得合攏的部分依靠懸臂的支梁橫跨在段的兩側(cè)。然后在合攏的部位達(dá)到吊裝的位置時(shí)候，在合攏段的兩側(cè)要設(shè)置電動(dòng)裝置來(lái)進(jìn)行合攏的操作；還要設(shè)置一定數(shù)量的緊線器，對(duì)于合攏段的軸線的位置進(jìn)行調(diào)整。利用緊線器和電動(dòng)葫蘆，能夠?qū)崿F(xiàn)合攏段的精確的線型的控制。
定位：在我們調(diào)整完合攏段的選型以后，應(yīng)該在接頭處立即安裝臨時(shí)的法蘭盤(pán)，原先接頭處安裝的是內(nèi)襯圈。在安裝臨時(shí)的法蘭盤(pán)時(shí)，要注意保持法蘭盤(pán)的靈活，不得輕易鎖死臨時(shí)法蘭盤(pán)。
三、 結(jié)語(yǔ)
本文以武岡客運(yùn)專(zhuān)線路口特大橋主跨112m的提籃式鋼管混凝土拱橋施工項(xiàng)目為基礎(chǔ)，探討了這一類(lèi)型鐵路橋梁的關(guān)鍵性技術(shù)的施工步驟，希望能給廣大的工程技術(shù)人員以借鑒。
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