节段预制拼装桥梁

2024-09-05

节段预制拼装桥梁(共6篇)

节段预制拼装桥梁 篇1

可采用节段预制、体外预应力技术修建节段预制拼装桥梁, 本文探讨了一种关于节段预制拼装桥梁接缝处抗剪强度计算的新的计算方法, 并与实验数据进行了对比, 获得了较好的效果。

1 接缝抗剪强度计算

节段预制拼装桥梁接缝处剪力强度的计算, 国内应用最普遍的为美国AASHTO 规范对接缝抗剪强度的规定:

Vj=Akfc (12+0.017σn) +0.6Asmσn (1)

上述单位为英制单位, 转化为国际单位制后为:

Vj= (Akfc (1.088+0.224σn) +0.6Asmσn) ×10-3 (2)

式中:Ak—破坏面上键根部的面积;

f′c—混凝土圆柱体抗压强度;

fc—混凝土的立方体抗压极限强度;

σn—接缝上的压应力;

Asm—破坏面上的摩擦接触面积。

美国AASHTO规范公式是以Buyukozturk 和Bakhoum 等人的干接缝试验[4]为主要依据, 将接缝破坏面上的剪切强度分成两部分考虑, 一部分为混凝土上的剪切应力, 一部分为接缝破坏面上的摩擦力。这种逻辑和实际现象对比是可行的, 大量的试验也发现接缝剪切强度随混凝土的强度等级和侧压力的提高而提高, 这是AASHTO规范公式合理的地方。

但是AASHTO规范公式也有其不合理的地方。首先AASHTO规范公式是以单键试验为依据, 试验条件使得破坏只能在键根部, 且侧压力是由液压系统提供, 侧向约束不强。实际结构基本为多键, 接缝两侧的梁体互相约束, 内力包含多种因素, 受力状态复杂, 破坏失效面不可能有一部分光滑的摩擦面, 因此人为地将破坏面按几何形状分为两部分不合理。且根据JiaDing Li[5]的研究, 混凝土那部分剪切强度不仅仅有键齿混凝土本身的抗力, 还包含由施加正应力所带来的剪切抗力增量。其次, 由于公式依据为单键试验, 对多键的实用性不足。依据其计算公式, 多键情况下接缝剪切强度是其接缝破坏面上单键承载力的总和。事实上, 汪双炎[6]等人的试验已经证明单纯增加单键的数量并不能显著提高接缝抗剪承载能力, 多键情况下的接缝剪切强度低于相应的单键的代数和。

结合大量国内外试验数据与理论研究, 可知影响接缝剪切强度的主要影响因素有:接缝的类型、接缝面的正应力水平、混凝土的强度等级、剪力键的面积及环氧接缝胶层的厚度。接缝直接剪切破坏主要特点有:

(1) 采用剪力键或环氧胶接的接缝, 破坏时剪力键几乎同时破坏, 破坏面贯穿整个接触面的高度范围, 可以认为是整个剪切面的失效。

(2) 干接缝多键情况下受力不均匀, 剪力键破坏时单键逐一破坏, 并非同时破坏, 单纯增加单键的数量并不能显著提高接缝的剪切强度。

(3) 节段预制、干接缝、体外预应力混凝土梁剪切破坏模式与常规钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的破坏模式有很大不同, 在剪跨比大于6的情况下仍然发送由于接缝的直接剪切失效引发的剪切破坏。而常规梁在剪跨比为3~6时已经发生斜拉破坏。

结合上述各个结论和以往国内外的试验数据, 卢文良[7]等提出剪切失效破坏面为包括整个接缝高度的横截面面积, 接缝处剪切破坏示意图如图1:

其建议的计算公式计算值与实际测得值具有比较好的精确度。基于以上结论, 本文更进一步建议的接缝剪切强度计算的表达式为:

V=kAs[ (τp+λσn) +μσn] (3)

式中:k—接缝剪切强度考虑多键作用时折减系数;

As—接缝处横截面面积, 只考虑腹板部分;

τp—混凝土抗剪强度;

λσn—由接缝处正应力引起的剪切强度的增量, 其中λ为无量纲数;

μ—接缝界面的摩擦系数;

σn—接缝上的压应力。

式 (3) 依然将接缝破坏面上的剪切强度分成两部分考虑, 一部分为混凝土的直接抗剪力, 一部分为接缝界面上的摩擦力。这里混凝土的直接抗剪力不仅包括本身的抗剪能力, 还包括由于接缝处正应力引起的混凝土剪切强度的增量。As统一为剪切破坏面的横截面面积。该公式相对AASHTO规范公式物理意义更加明确, 概念更加清楚。

混凝土的抗剪强度τp与混凝土立方体强度fcu之间的关系, 经过回归分析的计算式为:

τp=0.38fcu2/3 (4)

而国外对混凝土剪切强度的描述, 多采用混凝土圆柱体强度f′c的平方根表示。结合f′c近似等于0.85fcu2/3以及结构常用强度等级f′c与fcu2/3的关系, 可以将式 (4) 归纳为[7]:

τp=0.55fc (5)

JiaDing Li[5]利用摩尔应力圆法给出了接缝处正应力引起的混凝土剪切强度的增量为0.08Aσnfcu2/3, 等量代换为式 (3) 中的混凝土剪切强度增量, 可得混凝土正应力剪切强度增量为0.21。

对于摩擦系数μ, 国外规范中的建议值如表1所示。

本文主要针对普通混凝土浇筑的节段预制桥梁, 对不同的接缝情况, 选取相应的摩擦系数进行计算。

2 干接缝直剪强度计算

根据上述对接缝处破坏模型的总结分析可知, 干接缝破坏时破坏界面为沿梁高度方向全截面产生, 对于单键干接缝, 混凝土的摩擦系数值可取1.0。考虑干接缝多键情况下的抗剪折减系数0.8, 干接缝剪切强度公式取为:

V=0.8As[ (0.55fc+0.21σn) +1.0σn] (6)

式中:As—接缝处横截面面积, 只考虑腹板部分;

f′c—混凝土圆柱体抗压强度;

μ—接缝界面的摩擦系数;

σn—接缝上的压应力。

根据Xiangming Zhou[8]等人对干接缝试件抗剪承载力的试验值, 和本文推导的公式进行比较, 如表2所示:

由表2可以看出, 实测值与本文计算值之比的平均值为0.97, 而实测值与AASHTO公式计算值之比的平均值为0.75, 本文公式的计算值与实测值吻合更好, 更能反映出键齿的实际抗剪承载力。AASHTO公式过高估计了多键干接缝的剪切强度, 偏向不安全。

3 环氧胶接缝直剪强度计算

环氧胶接缝的抗剪强度高于干接缝, 接缝的受力行为与整体式浇筑情况类似, 按照表1结论, 混凝土摩擦系数可取为1.4。根据对接缝处破坏模型的总结分析可知, 干接缝破坏时破坏界面为沿梁高度方向全截面产生, 对于单键干接缝, 混凝土的摩擦系数值可取1.0。干接缝剪切强度公式取为:

V=As[ (0.55fc+0.21σn) +1.4σn] (7)

式中:As—接缝处横截面面积, 只考虑腹板部分;

f′c—混凝土圆柱体抗压强度;

μ—接缝界面的摩擦系数;

σn—接缝上的压应力。

根据Xiangming Zhou [8]等人对胶接缝试件抗剪承载力的试验值, 和本文推导的公式进行比较, 如表3所示。

可见实测值与AASHTO公式计算值之比的平均值为1.15, 实测值普遍大于AASHTO公式计算的数值, 这也从一个侧面说明AASHTO中以干接缝受力机理推导出的计算公式, 用于胶接缝抗剪强度计算, 数值偏低。

本文计算公式与实测量值的比值的平均值为0.99, 吻合度很好, 且有一定的安全富裕。

4 结论

本文总结回顾了现有规范对节段预制拼装桥梁接缝处剪切强度计算的规定, 给出了AASHTO规范对接缝剪切强度计算的不足之处, 并在总结现有理论计算与实验数据的基础上, 总结出了一种包含混凝土抗剪强度、正应力抗剪强度增量以及破坏截面摩擦力三部分的抗剪强度计算方法。新计算公式结果与实测结果具有良好的吻合度与精确度, 且物理意义明确, 更加容易理解, 对节段预制拼装桥梁接缝处剪切强度的计算具有参考借鉴作用。

摘要:结合现有规范及实验数据, 探讨了节段预制拼装桥梁接缝剪切强度的计算方法, 提出一种包含混凝土抗剪强度、正应力抗剪强度增量以及破坏截面摩擦力三部分的抗剪强度计算方法。新的计算公式物理意义明确、概念清楚, 且与实际测量值具有较好的吻合度, 对节段预制拼装桥梁接缝处剪切强度的计算具有参考借鉴作用。

关键词:节段预制拼装桥梁,剪切强度,混凝土抗剪强度,正应力抗剪强度增量,破坏截面摩擦力

参考文献

[1]AASHTO.Guide Specifications for the Design and Construction ofSegmental Concrete Bridges.Second Edition, 1999.

[2]G.Rombach.Precast segmental box grider bridges with external pre-stressing-design and construction[J].Segmental bridges, 2002.

[3]T.Wakasa, H.Otsuka, W.Yabuki Ecpermental study of the shearstrength of precast segmental beams with extemal prestressing[j].Structural Concrete, 2005 (6) :63-80.

[4]Buyukozturk, O., Bakhoum, M., Beattie, S.Shear Behabior of Jointsin Precast Concrete Segmental Bridge.Journal of Structural Engineer-ing, 1990 (12) :3380-3401.

[5]Shear Behabior and Continuous Rigid-Frame System of Precast Seg-mental Bridges in The Fourth Nanjing Yangtze River Bridge[D].Nanjing, South East University.

[6]汪双炎.悬臂拼装节段梁剪力键模型实验研究[J].铁道建筑, 1997 (3) :23-28.

[7]卢文良.节段预制体外预应力混凝土梁设计理论研究[D]:[博士学位论文].北京, 北京交通大学.

[8]Xiangming Zhou, Neil Mickleborough and Zongjin Li.Shear Strengthof Joints in Precast Concrete Segmental Bridges.ACI Structural Jour-nal, 2005 (1) :3-11.

节段预制拼装桥梁 篇2

1 项目背景介绍

广州某标段轨道交通高架区间沿国道中间绿化带敷设,国道两边一般为民居及商铺等民用建筑,房屋较密集,多为2~6层的建筑物。本区间的高架全长约为7 270 m,平面上最小曲线半径为600m。

典型高架推荐采用30m跨的预应力混凝土简支箱梁,局部桥位受限制采用25m跨和35m跨的简支梁,结构形式为单箱单室箱梁(见图1)。

2 施工工法介绍

整孔预制梁施工是指将梁体按起吊安装设备的能力先在预制场逐孔预制,然后用各种安装方法将预制构件安装在墩台和轻型的临时支架上,再现浇接头混凝土,最后通过张拉部分预应力筋使梁体安装到位的施工方法。

桥梁节段预制施工方法是将桥梁按纵桥向分成若干节段进行预制,然后逐段拼装组合成桥的施工方法。

根据北京、上海、广州等城市交通高架区间桥梁的统计,采用施工工法进行统计(见表1)。

3 节段预制拼装与整孔预制吊装综合对比

3.1 两种工法的共同优点

整孔预制吊装、节段预制拼装具有共同的优势:

1)工厂化生产,质量有保证;

2)施工工期短;

3)制造的大规模使其具有经济优势;

4)现场管理难度较小;

5)对周围环境影响较小。

3.2 预制场地比选

3.2.1 预制场场地比选

预制场选址应根据所需架设桥梁的区段内桥梁及周围结构物的分布情况,从满足工期、造价合理等综合因素分析,确定预制场位置,主要应考虑以下原则:

1)永久和临时相结合,尽可能利用站场和其他工程永久用地,或将预制场设置在地方规划或工程规划中的永久建设用地上。

2)征地拆迁及复垦量少。预制场宜选择占用耕地少、拆迁量少以及工程完工后复垦小的场地。

3)供梁距离短。预制场一般宜选择在桥群集中地段或特大桥梁端位置,以减少运梁距离。箱梁供梁距离不宜超过20km。

4)交通方便。预制场应充分考虑交通、用电、用水等要求,尽量与既有路网或施工便道相连,以利于大型设备和材料进场。

5)预制场宜选择在地质条件好、地质处理工程量小的地基上。区间共计标准梁7 270 m,等效于30m简支梁,孔数为243孔,并综合考虑工期、架梁速度、梁场产梁速度、运距及国内既有经验。节段预制梁场的占地面积约为25 000m2,预制场的面积为25 000m2,其中存梁区面积为8 760m2,运输便道宽8m,采用6套模板制梁;整孔预制梁场占地面积为50 000m2,预制场面积为50 000m2,其中存梁区面积约为30 000m2,运输便道宽约13m,共采用7套模板制梁。

对于整孔预制工法,由于预制场面积较大,选择预制场较困难,并且伴有预制场的用地风险。而节段预制工法预制场面积较小,选择范围广,用地宽松。

3.2.2 预制场场地处理及场内运输

预制场地需进行土地硬化,节段预制单片梁段的重量约为40t,预制场内一般采用50t龙门吊进行场内运输与提升。由于梁段相对较轻,场地内的地基不进行换土或岩渣填筑,直接开挖平整后压路机碾压定型(对回填部分需分层碾压),运输通道设置30cm厚的C20混凝土。

整孔预制梁的重量约为450t,预制场内采用450t轮胎式提梁机进行场内运输与提升。场地内道路顶面自上而下设置沥青混凝土封闭层、混凝土硬化层和垫层。此外,对于梁场外市政道路也需要进行硬化及加固处理,费用较高。存梁的台座基地采用 Φ1.2m桩基础,进入中风化岩层;场内的运梁通道采用CFG桩加固,桩底进入全风化岩层,均长约为10m。

整体预制场对场地地基的处理要求较高,工程造价较大,场内需要大型提升与运输设备。节段预制场的场地处理相对简单,工程造价较低,小型提升设备即可满足场内生产要求。

3.3 梁体的运输与架设

3.3.1 运输、架设设备

1)梁体运输设备。节段预制梁的梁片重量约为40t,采用常规平板拖车即可满足要求(见图2);整孔预制梁体重量约为450t,需采用专用运梁设备,如DCY450型运梁车(见图3)。

2)架设设备。节段预制梁片重量轻,采用小吨位架设设备,如LG450t上行式架桥机(见图4);整孔预制梁提重量重,需采用大吨位架设设备,如DF450型架桥机(见图5)。 费用相对节段预制梁高。

3.3.2 运输、架设条件

节段预制梁片运输所用常规平板拖车可在现有道路及广汕公路上通行,对现有广汕公路交通影响较小,因此采用地面运梁至架设点的运输方式,且不受节点桥、车站、门式墩及偏心墩的影响。

整孔预制梁体所用的DCY450 型运梁车重量大、转弯半径大、通行速度慢,对现有广汕公路交通影响大,因此采用定点上桥、梁上运梁的运输方式。受节点桥、车站、门式墩及偏心墩的影响,局部偏心墩、门式墩需进行局部加固。

通过对比节段预制工法与整孔预制工法运架设备、运输条件及梁上运梁工况对梁体材料的影响,可知节段预制施工工法运架设备轻便,运输与架设方式灵活,受影响因素小。整体预制施工工法运输与架设设备较庞大,只能采用梁上运梁的方式,受节点桥时影响较大。

3.4 曲线段的景观性比选

曲线段的景观性比较如表2所示。

3.5 工期比选

对于需要比较的7 090m长典型高架段,节段预制拼装工法平均吊装速度为3d一孔,理论架设工期为220d,但由于运输与架设方式灵活,可多点架设,且不受节点桥、车站结构或其它突发因素的影响,符合工期要求。

整孔预制吊装工法架设速度约每天一孔,单孔架设速度较块,理论架设工期为180d,但受节点桥、偏心墩及框架墩对施工工期的影响,实际施工工期可能会长于理论施工工期。工期比较如图3所示。

3.6 经济性比选

基于上述的比较,7 270m长的典型高架段,针对30m节段预制简支梁及30m整孔预制简支梁两种工法,综合考虑制造、运输、安装及材料等因素,进行经济比选,考虑如下因素:

1)工期一致性,整孔预制考虑一套运架设备,节段预制考虑两套吊装设备,并考虑各工法运输、架设设备转场一次;

2)节段预制、整孔预制保持构造一致(如表4所示);

3)预制场考虑选择同一位置空地,空地多为农田,因此整孔预制梁场需考虑地基加固措施;

4)整孔预制场内设备考虑大型运输设备进行梁体转运,节段预制的预制场考虑采用50t龙门吊进行转运,并各自考虑其他运输设备。

4 结论

通过以上工法比较,可得到以下结论:

1)节段预制、整孔预制工法作为桥梁绿色建设的代表工法,优点突出,在市政桥梁工程施工中值得推荐采用。

2)结合该线路特点、节点结构、预制场地、运输架设条件及工期可保证性等因素,节段预制较适合于本线路高架,因此推荐采用节段预制拼装工法作为标准梁的施工工法。

3)通过以上比选,对于线路低于7.0km的高架段,预制施工工法的节段预制具有一定优势,建议采用。

参考文献

[1]铁道部工程管理中心.节段预制拼装移动支架造桥机施工技术要点手册[M].北京:中国铁道出版社,2009,29-66.

[2]李浩,孙峻岭.节段预制桥梁技术应用发展前景[J].铁道建筑技术,2012(4):38-40.

[3]熊伟,蒋建设,廖宇峰.城市轨道交通高架桥整孔箱梁架设施工技术[J].铁道科学与工程学报,2007,4(3):73-78.

[4]刘家锋.我国铁路客运专线中小跨度简支箱梁架设方法综述[J].铁道标准设计,2010(6):42-47.

[5]孙峻岭.现代桥梁工程工业化技术[C]//第十八届全国桥梁学术会议论文集桥梁.北京:中国土木工程学会,2008:131-145.

[6]黄嘉迪,陈慧,郑美端.城市轨道交通运营安全评估体系研究[J].交通科技与经济,2015,17(5):34-38.

[7]郭忆.郑州陇海路高架160m特大连续梁桥设计[J].交通科技与经济,2015,17(3):99-103.

[8]Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges[S].American Association of State Highway and Transportation Officials(AASHTO),U.S.A,2003.

地铁高架预制节段拼装梁的施工 篇3

1 节段拼装梁的施工工艺

1.1 节段梁的预制

节段梁预制场的选择可利用交通方便通达的已有混凝土制作工厂,从而可以节省部分混凝土及钢筋制作、大型吊运、存放、装卸等昂贵的设备投资。预制的步骤为:组装钢筋骨架→组装模板→把钢筋骨架装到模板里→浇筑混凝土→脱模→新浇梁段移至镶合梁段的位置上→镶合浇筑梁段移至贮梁场,预制时采用相邻梁段彼此靠在一起预制,组装时接缝吻合,位置不需要调整。

1.2 节段梁搬运、存放、运输方法

梁段完成镶合浇筑后,用吊机移至贮梁场,吊机可用龙门吊、履带吊机或大吨位汽车吊机。对于单室箱梁,吊装应在腹板附近的顶道板内埋设吊环或预留起吊孔,用一根简单的分布梁来起吊,不能直接吊在梁体上。梁段应存放在地基牢固的场地内,必须按能避免翘曲或二次应力的方式堆放,放在地坪上的混凝土梁能为堆放的梁段提供良好的支承。梁段应在腹板下方或紧靠腹板处支架起来,如果要节省堆放即地面须堆叠起来,则应把重量从上面梁段传递到下面梁段,使不至在板内引起过量应力。梁段可通过水路或陆上道路运至拼装位置。当用水路时,可用大型驳船运梁,制梁场和转运处应设临时码头或水上平台进行倒运。当用陆上道路时,可用大型平板拖车运梁,运梁路线的道路应能满足城市主干道或二级公路的技术标准,运梁路线的桥梁设计荷载应不小于汽—20(挂—100)或城—B。当用已拼成桥上喂梁时,可用大型平板拖车或轨道运梁,轨道运梁平板车厢应通过检算。梁段运至拼装位置时可暂时存放在桥上或地坪上,但桥上存放位置须通过检算,存放地坪也须地基牢固。

2 节梁段拼装架设方法

2.1 上行式整孔拼装架设法

本施工方法用于架设简支体系的桥梁,先把本跨梁段逐一吊上上行式预制拼装系统架桥机,梁段通过分配钢横梁和钢索悬吊在架桥机的主桁架梁上,通过液压设备调整块件方向,逐个接口对齐,涂上环氧树脂后拉杆闭合,最后用预应力钢绞线整孔张拉拼装成一孔梁。本工法可以在桥上或桥下地面道路供梁,但桥下供梁时的拼装进度较快,一般1孔/(3 d~3.5 d),桥上供梁时进度较慢,一般1孔/(5 d~6 d)。

施工步骤:1)在墩顶安装本孔桥梁支座。2)移动并安装架桥机:a.在已拼装梁端顶及下一个桥墩顶安装支承横梁(或立柱);b.在横梁上安装主梁(桁架)滑动支座;c.移动主梁(桁架)至拼装孔桥位,就位后用锁定装置固定;d.在主梁上安装行吊车(吊重80 t,可沿主梁纵向移动),并在行吊车上安装吊索及分配横梁;e.安装架桥机上液压设备及其他附属设备。3)节块从预制厂运输到现场,用架桥机自带行吊车设备吊装。4)节块吊装从一端开始,第一节块作为其余节块的导向块。5)安装第一节,并调整到设计位置,用测量系统监控。6)调配环氧树脂,在第二节吊装就位后,在第一节端面均匀涂抹环氧树脂。7)把第二节移近第一节,用液压调整设备在各向调平,接口对齐后通过拉紧临时预应力拉杆使两节接缝压密闭合。8)以后各节依次从一端向另一端逐节拼装。9)本孔各节块拼装完成后,穿体内预应力钢索,在一端张拉(临空端)。10)架桥机移至下一孔位,继续拼装下一孔。

2.2 下行式整孔拼装架设法

本工法也用于简支梁体系,用吊机把梁段逐一吊上下行式预制拼装架桥机,两边挑出翼板分别搁在两侧主桁架梁上,通过液压设备调整块件方向,逐个接口对齐,涂上环氧树脂后拉杆闭合,最后用预应力钢绞线整孔张拉拼装成一孔梁。本工法桥下地面道路供梁居多,拼装进度较快,一般1孔/3.5 d。

施工步骤:1)在墩顶安装本孔桥梁支座;2)分别在拼装孔位的两个墩两侧安装支承悬臂梁,或在承台顶上安装支承立柱;3)在悬臂梁上安装主梁(桁架)滑动支座;4)移动主梁(桁架)至拼装孔桥位,就位后用锁定装置固定;5)在主梁上安装龙门行吊(吊重80 t,可沿主梁纵向移动),并在行吊车上安装吊索及分配横梁;6)安装架桥机上其他附属设备;7)节块从预制厂运输到现场,用架桥机自带行吊车设备吊装;8)节块吊装从一端开始,第一节块作为其余节块的导向块;9)安装第一节,并用千斤顶调整到设计位置,用测量系统监控;10)调配环氧树脂,在第二节吊装就位后,在第一节端面均匀涂抹环氧树脂;11)把第二节移近第一节,用千斤顶在各向调平,接口对齐后通过拉紧临时预应力拉杆使两节接缝压密闭合;12)以后各节依次从一端向另一端逐节拼装;13)本孔各节块拼装完成后,穿体内预应力钢索,在一端张拉(临空端);14)架桥机移至下一孔位,继续拼装下一孔;15)在本孔梁箱内穿体外预应力索,并进行两端张拉。

2.3 平衡悬臂拼装架设法

该方法是以一个桥墩为中心,对称顺序拼装节段。每一节段与前面的已装节段连成一体,自我平衡,并作为下一节段的拼装基础,对于每个施工步骤,悬臂结构通过张拉设置在箱梁节段中的预应力钢束来确保其安全和稳定。节段的吊装则可通过桥面支承吊机、导梁或地面起重机进行。

施工步骤:1)在墩顶安装本孔桥梁支座;2)用吊机吊装墩顶节段梁(1块~2块),并用设在墩内的预应力索进行临时固结;3)安装一端挂篮并拼装第一节。a.在墩顶节段梁上安装拼装挂篮及附属设备;b.节块从预制厂运输到现场,用挂篮吊车设备吊装该端第一节块;c.调配环氧树脂,在第一节吊装就位后,在墩顶节端面均匀涂抹环氧树脂;d.把第一节移近墩顶节,用千斤顶在各向调平,接口对齐后通过拉紧临时预应力拉杆使两节接缝压密闭合;e.穿体内预应力钢索,在一端张拉(临空端)该节块;f.移动挂篮至第二节位;4)按“3)”安装另一端挂篮并拼装该端第一节;5)逐一两端对称平衡悬臂拼装各节至跨中,并用测量系统对各节挠度、平面位置进行实时监控;6)相邻墩都拼装至跨中后,立模浇筑合龙段;7)合龙段混凝土达到设计强度后,穿束张拉跨中预应力索;8)解除墩顶临时固结预应力索,进行体系转换;9)在本联连续梁箱内穿体外预应力索,并进行张拉形成连续结构。

3结语

节段梁体积小、尺寸短、重量轻,普通的集装箱拖车即可运载,一般的道路就可满足运输要求,即使从桥上运(喂)梁,其载重与设计活载相当,并不需要对梁体作特别加强。端面设置一些剪力键,涂上一层很薄的环氧树脂,加上预应力即可保证接缝牢靠,组装成的梁体与普通工法建造的桥梁一样,可长期运营使用。节段梁小体量的块件制作,使场地地基加固范围减小,模板刚度、重度得到保证,装拆方便迅速,从而使块件制作周期短,精度、表面平整度和光洁度得到可靠保证,是目前所有桥梁施工中能够获得最佳外观质量的工法,有效地保证了桥梁的景观设计。

摘要:介绍了节段拼装梁施工工艺,详细阐述了三种节梁段拼装架设方法,包括上行式整孔拼装架设法、下行式整孔拼装架设法和平衡悬臂拼装架设法三种方法,以推广地铁高架预制节段拼装法的应用。

关键词:桥梁,节段拼装法,施工

参考文献

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[2]刘吉士,张俊义,陈亚军.桥梁施工百问[M].北京:人民交通出版社,2003:9.

[3]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,1988.

节段预制拼装桥梁 篇4

桃花峪黄河大桥 (位于河南郑州和焦作市境内) 北侧堤内引桥里程为K32+418~K34+534m, 总长2116m。上部结构80#~122#墩为3× (6×50) +4× (50+4×51+50) m预应力连续箱梁, 分上、下行两幅, 采用短线法节段预制方案, 共1120个节段, 其中边跨14个节段梁重1553t, 中跨13个节段最大重量1554t, 梁块最大重量为130t。主梁采用单箱单室截面, 箱梁顶板宽16.05m, 底板宽7m, 梁高3m。桥梁横坡采用箱梁斜置形成。箱梁设预应力管道采用塑料波纹管体内和体外预应力成孔, 体外索采用预埋钢管成孔及定位。

2 总体施工方案

本标段箱梁采用短线法进行预制, 箱梁平曲线型通过单跨内以直代曲、多跨折线连接来实现, 每孔梁均采用直段预制, 节段箱梁在工厂预制后经运梁台车运至待架处, 箱梁架设采用节段拼装施工方案, 由架桥机采取整孔悬挂逐块拼装方式, 单跨梁段拼装完后进行体内预应力施工形成简支梁结构, 架桥机落梁、前移过跨, 进入下一跨施工。单幅一联箱梁拼装完后浇筑每联各跨之间墩顶湿接缝, 张拉体内合龙束, 解除临时支座。一联合龙束张拉完后施工体外预应力, 形成一联连续梁。左右幅各投入第一、二台架桥机由122#墩开始分别右、左幅逐孔架设至90#墩, 第三台架桥机由90#墩向右幅纵向逐孔架设到边跨, 再横移至左幅由80#墩向90#墩逐孔架设。

3 主要机械设备

3.1 拼装主要机械设备表

3.2 架桥机

架桥机主要由主梁、导梁、临时斜撑、起吊天车、辅助门吊、吊具、液压及电气系统等组成。支腿由临时辅助支腿、辅助前支腿、辅助后支腿、前支腿及后支腿组成。架桥机设计全长110m, 重约800t, 主框架单边重量约265t, 其中主梁重197t, 导梁重68t。架桥机设有1台140t天车和1台10t的行车。按架桥机设计图纸及拼装方案在墩旁拼装好后, 由提升吊架吊装到位后再撤除提升吊架, 调试并运行架桥机。

4 节段拼装

现以右幅第一跨及首跨为例, 在第二十二联边跨122#~121#墩之间进行预制节段拼装, 共有14个节段箱梁。箱梁的节段编号及顺序B7、B8、B9、B10、B11、B5、B6、B5、B6、B5、B4、B3、B2、B1, B7类梁位于各联端头, B1类梁位于各跨端头, 步骤如下。

4.1 预制梁验收

严格按照设计图纸和监控指令对制梁质量进行控制, 梁段出厂执行验收程序, 验收重点为预应力孔道、匹配面和预留孔。4.2节段梁出厂前验收合格后, 通过运梁台车将每孔匹配各节段从梁场运至墩旁待架孔位存放。

4.2 整孔悬挂

(1) 架桥机调整到位后, 安装B7永久支座、墩顶临时支座。边跨墩顶永久支座需提前在预制厂内试拼安装后方可运至现场。B7节段箱梁落于临时支座、精确定位后立模板, 灌浆。

临时支座分滑动和固定两种, 为重要受力结构, 安装时必须保证位置及垂直度符合要求;四角高差控制在1毫米以内, 准备3-10mm的垫板, 保证临时支座顶面与梁底面平行。

(2) 起重天车将各节段箱梁逐块吊挂至拼装位置, 梁体由天车受力转换为4根Φ40精轧螺纹吊杆临时吊挂, 悬挂于架桥机主梁上, 吊挂顺序为B7→B8→B9→B10→B11→B5→B6→B5→B6→B5→B4→B1→B2→B3。

(3) 再次精确定位首节段 (B7) , 采用槽16支撑, 4个5吨导链拉的方式固定在架桥机支腿上, 然后逐步调整其它梁段。B8与B7间距、B1与B2间距均为40cm, 其余节段间距10cm, B3悬挂与B4和B2梁块的下方。首联首节段的临时固定, 其纵横竖向位置的准确定位, 对于后续拼装就位尤为重要。

4.3 胶拼

(1) 将节段梁端面的浮浆、渣尘清理干净。

(2) 节段箱梁在胶拼之前需进行试拼装, 防止剪力键不咬合, 存在缝隙等现象。

(3) 涂胶:将B8与B7调整到位, 在匹配面涂抹环氧粘结剂。涂胶之前匹配端面保持干燥、整洁, 剪力键位置使用小铲子涂抹, 涂抹厚度控制在2~3mm;梁端平面部分采用大铲子涂抹, 涂抹厚度控制在3~4mm;梁端面外圈周边5cm宽涂抹厚度为5mm。在预应力管口贴有高压缩性的闭孔发泡聚乙烯O型橡胶密封圈, 防止胶拼时环氧胶进入管道, “O”型密封圈要用502胶水贴, 对于修理扩孔的孔道将密封圈剪开贴保证孔道密封, 试拼梁缝均匀且不大于3mm后可进行胶拼。拼缝要密闭, 防止漏浆;孔道口涂量适宜以防环氧胶挤压后进入孔道, 但不涂压浆时则会串孔。

4.4 临时预应力张拉

B8和B7间顶、底板临时预应力同时、同步分五级进行张拉作业, 每根精轧螺纹钢张拉力610KN, 保证给胶拼面0.2-0.35MPa压应力。临时拉杆张拉需统一指挥, 保证精轧螺纹钢筋同步张拉, 六个锚座必须全部安装, 无特殊情况每根拉力不得小于610KN。

4.5 节段由天车吊挂转吊杆吊挂

梁段体系转换:将梁体由天车受力转换为4根Φ40精轧螺纹吊杆吊挂, 体系转换时, 吊杆进行预紧, 测量跟踪检查。

4.6 逐块涂装、张拉临时预应力束, 完成一孔箱梁的拼装

4.7 整孔体内预应力束施工

设备进场、验收→钢绞线下料→穿束→安装工作锚及工作夹片→安装限位板→千斤顶标定、安装→安装工具锚板及工具夹片→预应力束分级张拉→回油、拆除工具锚板→割除多余钢绞线→封锚→浆体试验、孔道真空辅助压浆。张拉过程中监测吊杆的受力变化、箱梁的线形变化以及架桥机主梁线形的变化。

4.8 体系转换

体内预应力张拉完毕后, 顶升架桥机支撑千斤顶, 将整孔梁顶升、精确定位墩顶节段轴线、标高, 抄垫简支梁临时支座, 千斤顶回落, 使一孔简支梁支撑于临时支座上, 吊杆在顶回落时受力逐步减小直至放松。

4.9 架桥机纵移过孔

架桥机纵移前检查签证→第一次纵移过孔→支腿倒换→第二次纵移前检查签证→二次纵移→架梁前检查签证。 (1) 架桥机前后支腿千斤顶落顶, 架桥机主梁落于反托轮箱上→拆除箱梁吊杆, 整机准备纵移→天车开到后支腿附近→将前支腿与简支梁段锚固→解除架桥机主梁纵向约束→启动油缸纵移, 推动主梁纵移过孔。 (2) 主梁向前纵移23.9m→将辅助前支腿支撑到120#墩上, 锚固→前支腿起顶, 在B1节段上安装临时辅助支腿。

(3) 前支腿千斤顶回油, 使临时支腿受力、前支腿托空, 前支腿自走行到120#墩位置。

(4) 用天车将辅助后支腿向前移动12m, 支起辅助后支腿→后支腿上下段分离, 后支腿上半段前移至辅助后支腿后方→使用起重天车旋转后支腿下半段后提起, 吊至前方桥墩处安装→将后支腿上半段提起旋转后也吊至前方安装。

(5) 天车走行至前支腿位置, 收起辅助后支腿及临时支腿, 由前后支腿承力→整机继续纵移到位, 调整标高并锚固→准备下一个标准施工循环。

4.1 0 湿接缝施工

墩顶湿接缝施工前, 须完成永久支座安装。一联共5个湿接缝, 其宽度1.2m, 以122#-116#右幅一联为例, 浇筑顺序按照先两个边跨再两个次边跨, 即先121#、117#墩, 再120#、118#墩, 最后119#墩, 墩顶合拢预应力对应对称施工。

4.1 1 体外索施工

体外索采用19φs15.20环氧喷涂无粘结钢绞线, 箱梁体外预应力施工包括体外索锚具OVM.TS15-19型的安装、体外索下料、穿索、张拉、锚头防腐、封锚、体外束减震定位装置的供应及施工, 至此梁体由简支变为连续梁。

5 箱梁拼装质量控制及事故预防

5.1 箱梁架设质量控制

5.2 箱梁验收

注意管道是否堵塞变形, 接头有无错台, 孔道有无错、串孔, 锚头垫板是否与孔道垂直。修补过多节段修整:剪力键修补, 接触面清理, 砼疏松缺陷处用环氧胶砂浆修补;砼凸出清平, 洗静, 刷出浮浆, 自然风干。

5.3 架桥机作业控制

支撑系统:架桥机在架梁﹑过孔时对牛腿支撑;架桥机支腿、吊挂上组件、吊挂横梁及吊杆;临时支座, 永久支座要重点检查, 保证架梁受力符号要求。架桥机走行前需调整轴线, 否则走到位轴线无法完全调整到位。一次纵移走行适宜, 否则导致相关设施无法安装就位。架桥机下放要保证水平, 应时刻保证临时支腿抄垫高度基本一致。架桥机进行架梁时, 前、后支腿顶升油缸与牛腿轴线应一致, 偏差不得大于5cm。

5.4 结构胶拌制

结构胶类型适用于现场施工温度环境:K-801-W为5-10℃;K-801-F为5-20℃;K-801-M为15-30℃;K-801-S为25-40℃。A组分:B组分=9kg∶3kg (重量比3∶1) , 专用拌枪, 控制在400~600转/min, 每桶混合胶体拌制时间在3-5min左右。

5.5 线形保证

(1) 过程控制:节段箱梁拼装每跨的首块节段拼装精度直接决定整跨箱梁的拼装精度, 因此必须对首块节段进行三维精确定位。每联最后一孔B7调整好位置后, 采用槽16支撑, 4个5吨导链拉的方式固定在架桥机前支腿上。其余各孔在上孔架设完成后最后节段锚座不拆, 首节段调整好后, 利用纵向拉杆进行收紧并在锚座之间设置丝杠进行顶推的方法固定。其余节段在胶拼中要控制好线形。节段箱梁拼装过程中线形控制主要包括轴线和高程控制。前4片因已胶拼箱梁重量较小, 精轧螺纹钢筋松紧程度对线型影响很大, 必须重点监控并及时调整。

(2) 偏差调整:当节段线形误差超出允许偏差时, 通过在相邻节段间增加环氧垫片, 利用其在拼接面上铺垫的位置和厚度, 使梁段向线形有利方向偏移, 从而达到调整的目的。但不能连续3片使用环氧垫片调整, 否则会影响主梁线型。在整跨节段箱梁架设完毕后, 若整跨箱梁线形误差较大, 可通过架桥机整机顶、落梁和横移来实现整孔梁线形的调整。

5.6预应力系统

预应力是全桥的生命线, 因而临时拉杆、锚座竖向锚固筋、纵向预应力必须要按要求张拉, 张拉前要校顶, 压浆要用稠度仪, 保证浆体质量。底板4束因后支腿碍事采用单端进行张拉, 超张控制在101%, 初张拉时应将夹片顶面捣平, 漏出锚具的高度不宜大于4mm, 张拉80%, 101%均需稳压5min, 张拉应力达到稳定后方可锚固。压浆前应压水湿润, 发现底板渗漏严重的采用修正支架将梁底密封后再压浆。压浆时间必须在过完孔6小时内进行, 张拉完成3天内压浆完毕。

6结束语

短线法预制箱梁节段拼装施工方法通过在桃花峪黄河大桥北引桥上部结构的应用, 取得了较好的社会效益和经济效益, 应用实践证明, 短线预制适合在工厂内进行节段预制, 设备可周转使用, 生产速度较快。而节段施工前需存放一定时间方可安装, 使得桥梁在拼装过程中不会出现收缩、预应力损失等问题, 从而有效实现了桥梁线形控制目的, 同时现场存放提高了箱梁架设时的挂梁速度。节段拼装施工技术先进, 能更好的掌握与控制其施工质量, 施工安全, 进度快工期容易控制, 该施工方法易保证现场整洁, 符合现代文明标准化要求。本项目的成功应用为短线法预制节段箱梁架设提供了良好的借鉴经验。

摘要:黄河滩地预应力连续箱梁采用节段预制拼装施工, 投入三台大型架桥机, 安全、快速、高质完成了84孔箱梁的拼装架设, 提高了施工效率。本文就节段拼装施工工艺、方法进行重点阐述。

关键词:架桥机,连续梁,节段,拼装

参考文献

[1]《预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程》 (CJJ/T 11-2006) .

[2]《节段式混凝土桥梁设计和施工指导性规范》.

[3]《公路桥涵施工技术规范》 (JTG/T F50-2011) .

[4]《公路工程质量检测评定标准》 (JTGF80/1-2004) .

节段预制拼装桥梁 篇5

第二次世界大战后, 为迅速修建战争期间破坏的桥梁, 欧洲开始使用节段预制拼装工法, 至今已有50余年。伴随着预应力技术的发展和成熟, 著名的法国工程师Eugene Freyssinnet在巴黎建造Marne桥梁时首先采用了纵向预制梁段和匹配接缝[3], 采用短线匹配接缝进行节段预制的方法进行施工的首座桥梁是法国巴黎跨越塞纳河的Choisy-le-Rio桥, 由法国工程师Jean Muller设计[3]。桥梁悬臂平衡拼装工法是由悬臂浇筑工法演变而来。悬臂浇筑工法现场存在大量的钢筋及混凝土施工, 施工工艺复杂、质量难以控制, 因而逐渐衍生出悬臂平衡拼装的概念, 悬臂平衡拼装工法为经济、高效的系统化施工方式, 梁段采用工厂系统化、自动化生产, 由陆路或水路装运至现场拼装, 适用于中长跨径桥梁施工。节段拼装工法在中国香港、中国台湾、东南亚地区及欧美国家应用较多。中国内地自20世纪60年代引进节段预制拼装技术后, 先后在上海沪闵二期高架、苏通长江大桥、澳门澳凼三桥、上海中环及广州地铁四号线等项目采用。近年随着桥梁工厂化生产和架桥机安装成桥技术的提高, 该工法在内地大型桥梁项目中应用日益广泛。

2 澳门轻轨项目C350标段工程概况

澳门轻轨一期工程C350标段位于澳门凼仔岛, 起点于西湾大桥凼仔出入口, 经凼仔一号码头、柯维纳马路、澳门赛马会、终点于望德圣母湾大马路。线路全长2 522.6 m, 共设一座地面车站、3座高架车站, 区间均为高架桥梁, 桥梁全长1 948.4 m。线路所经地区为凼仔岛中心区域, 建筑物密集, 人口众多, 道路弯曲狭窄, 受地形限制, C350标段桥梁最小曲线半径R=47.0 m, 远小于《地铁设计规范》规定的“正线困难地段最小曲线半径R=250 m”[1]的规定。区间高架桥采用20.241 m~45.0 m不等跨度单箱单室预应力混凝土斜腹板连续箱梁, 桥墩采用钢筋混凝土花瓶形桥墩, 局部跨越道路部分采用门式框架墩。结构形式均为墩梁固结的连续刚构体系。施工工法采用短线节段法预制、悬臂拼装。澳门轻轨主梁标准横断面见图1。

3 短线节段预制工法

长线节段预制法、短线节段预制法是箱梁节段预制常用的两种方法。两种工法各有优缺点。本项目采用短线节段预制法。长线法、短线法预制比较表见表1。

短线节段预制工法是将梁体划分为若干节段, 所有节段在同一位置用固定模板进行预制。该方法所需预制场地较长线节段预制工法要小。具体施工方法:从起始节段 (图2所示的1号梁段) 开始, 该节段在固定端模和浮动端模之间浇筑, 起始节段混凝土强度达到设计要求后, 将其前移作为匹配梁段进行第2节段浇筑, 重复上述过程, 将第i节段前移进行第i+1节段浇筑, 直至所有节段预制完成。

短线法预制工法对线形控制要求严格, 施工精度要求高。其是以一个邻接梁段作为浮动端模 (匹配梁段) 来控制待浇梁段线形, 一侧为固定端模, 要求其铅直 (与大地垂直) , 一侧为浮动端模 (已预制完成的相邻节段) , 通过对浮动端模 (匹配梁段) 进行三维调整来实现预制节段的三维线形, 三维调整包含匹配梁段理论安装位置调整和制造误差的修正补偿两方面。

本项目共652片预制节段梁, 经过对沿线交通情况、运输能力、悬拼设备工作性能的调查, 节段长度取为2.5 m/2.55 m, 节段最大重量小于40 t。为加快生产进度, 满足合同工期的要求, 预制梁厂共购置10套模板, 节段梁的生产速度为4片/d。

4 悬臂平衡拼装工法

悬臂平衡拼装工法一般适用于较长跨径的桥梁拼接, 本项目因曲线多, 曲线半径小, 采用整跨拼装, 架桥机适用性差、施工困难。因此选择悬臂平衡拼装工法。

悬臂拼装工法施工步骤如下:墩顶节段 (0号块) 一般均采用现浇, 为使0号块与1号块匹配良好, 在两节段间设置20 cm~30 cm现浇带。1号节段在支架上拼装 (满足提梁机的安装空间) 。提梁机安装就位后, 以各墩中心线对称向两侧同时移动提梁机, 对称悬臂拼装2号节段, 调整梁段各方向位置, 使梁段初对位, 测量中线, 标高符合设计要求后, 移开梁段约30 cm~40 cm, 涂胶 (环氧树脂胶) 、穿束、正式定位、张拉临时束, 待强度达到设计要求后, 按照设计要求依次张拉永久预应力[2], 压浆结束后, 向桥梁两侧同时移动提梁机, 重复以上步骤, 直至全部预制节段拼装完毕。悬臂平衡拼装工法示意图见图3。

本项目桥梁均为多跨连续刚构, 跨中设置20 cm~50 cm不等合龙段, 合龙顺序为逐跨合龙。合龙段混凝土的施工是连续结构施工的关键工序, 为避免因温度、早期收缩徐变等因素使新浇筑混凝土受拉、设计采用刚度较大的工字钢作为合龙段劲性骨架, 混凝土采用微膨胀混凝土。

5 结语

结合澳门轻轨C350项目, 作者较为详尽的论述了短线节段预制工法及悬臂平衡施工工法。

随着短线法施工工艺的日益成熟、节段拼装设计的国产化、线形控制程序的日益完善、孔道压浆无损检测的推广, 质量可靠的厂制梁将越来越多的应用于城市桥梁建设中, 节段拼装工法亦会有更为广泛的应用空间。

参考文献

[1]GB 50157-2013, 地铁设计规范[S].

[2]王渊.城市高架轨道交通节段拼装桥梁施工及控制技术研究[D].长沙:中南大学, 2008.

[3]徐栋.桥梁体外预应力设计技术[M].北京:人民交通出版社, 2008:8-9.

节段预制拼装桥梁 篇6

一、预制拼装技术

国内外的工程设计人员和研究人员根据工程的施工环境、条件以及桥梁类型的特点等方面, 对于预制拼接技术中连接墩柱的构造进行了多种类型的提出, 其主要的连接结构有以下几种:后张预应力筋精轧螺纹钢绞线 (有黏结) 、湿接缝连接 (焊接钢筋) 、承插和插槽混合连接自己波纹管和灌浆套管连接。通过以上几种方法连接墩柱、墩身、盖梁和承台, 运用环氧胶或砂浆垫层对接触面进行拼装。根据相关的调查和试验, 对几种连接方式进行比较, 并将国内的接受理念程度和实际的应用经验纳入考虑范围, 我国的桥梁连接可以选择波纹管和灌浆套筒连接进行深入研究。

后张预应力筋精轧螺纹钢绞线 (有黏结) :此结构通常情况下是联合环氧胶或砂浆垫层建造节段端柱。预应力筋一般采用的是精轧螺纹钢, 此结构的特点是在接缝中通过预应力筋, 其力学特性如强度和刚度具有可靠性, 在实际的工程当中广泛应用, 其施工的技术、设计和计算分析都较为成熟。但是其中也存在着不足之处, 主要是在配备预应力筋的基础上还要进行构造配筋的布置, 提高了墩身造价, 工艺较为复杂且周期长。

湿接缝连接 (焊接钢筋) :在进行墩柱的预制拼装时, 需要预先伸出钢筋, 便于搭接邻近构件的预留钢筋, 设置临时的支撑结构, 需要浇筑混凝土在连接钢筋的部位进行湿接缝连接。我国在进行建筑上海长江大桥的过程中使用了湿接缝连接, 湿接缝构造也是当前我国使用较为频繁的设计思路, 此结构的力学性能类似于现浇混凝土的传统方式。但是湿接缝会使得施工周期加长, 并增加作业量, 从施工速度的层面考虑, 该结构存在不足之处。

承插和插槽连接:插槽式的连接目前已经应用于部分桥梁工程, 其主要是对承台和桩、墩身和盖梁进行连接, 相较于灌浆套筒和波纹管连接, 其优势是施工公差较大, 在施工的现场需要进行混凝土的浇筑, 周期大致为两天。承插式的连接是将墩身在预留孔内进行插入, 其长度通常为1.2~1.5倍的墩身截面, 将砂浆在其底部铺设, 使用混凝土 (半干硬) 对其周围进行填充, 其优势是工序简单且作业量少, 缺点是其力学行为不足, 且抗震能力仍需研究。

波纹管连接:波纹管连接通常是用于连接墩身与承台和盖梁, 通过承台和盖梁内的金属波纹管与墩身的钢筋进行连接, 常采用的墩身与承台和盖梁的接触面是砂浆垫层, 而墩身之间的接缝使用的是环氧胶。此结构类似于灌浆套筒, 经过一天的现场施工即可进行后续的施工环节, 但是其伸出的钢筋要求长度较长, 必须符合锚固长度。现阶段, 国外的一部分桥梁采用此结构进行施工, 由于其抗震的能力仍需研究, 因此地震多方区域很少使用此结构。

灌浆套管连接:预制的墩身伸出的钢筋可以使用灌浆套筒进行连接, 通常采用的墩身与承台和盖梁的接触面是砂浆垫层, 而墩身之间的接缝使用的是环氧胶。其结构的主要特点是对施工的精度有较高的要求, 现场施工周期短且工作量较小。相较于后张预应力筋的结构, 其成本投入较低, 略微高于现浇混凝土的传统方法。在正常的使用过程中, 其力学性能接近现浇混凝土的传统方法, 所以其在经济方面具有一定的优越性, 但其抗震的能力仍需进一步研究。

二、技术研究

(一) 设计连接构造

灌浆套筒:在设计灌浆套筒的过程中, 其理念是利用强度高且不发生收缩的灌浆料 (水泥) 在套筒和钢筋之间缝隙进行填充, 待其硬化后就是连接的接头, 此结构就是将力在钢筋之间进行传递。

波纹管:在设计波纹管的过程中, 其理念就是利用强度高且不发生收缩的灌浆料 (水泥) 在波纹管和钢筋之间缝隙进行填充, 带起硬化后就是锚固构造。

(二) 构造研究及力学性能研究

力学指标:无论是波纹管还是灌浆套筒都需要符合两个力学指标, 其一, 钢筋技术规程中所提出的最高级的连接标准, Ⅰ级接头的标准, 且当钢筋出现断裂情况时, 其断裂处都距离连接部位较远;其二, 在地震灾害的强烈影响下, 尽管构件彻底失望承载抗推的能力, 其中的钢筋要不能相对于周边灌浆体产生滑移。

强度高的不发生收缩的灌浆料 (水泥) :此灌浆料的集料就是高强度的材料, 结合剂选用的是水泥, 选择的辅助材料具有防离析、微膨胀和高流态等特点, 灌浆料由集料、结合剂和辅料配制而成。在现场施工的过程中, 加入适量的水进行均匀地搅拌, 在波纹管或套筒与钢筋之间的缝隙内进行填充。根据力学指标, 灌浆料必须满足相应的力学标准, 见表1。

(三) 地震灾害中的设计研究

拟静力法制作模型:针对构造进行了10组加载试验, 通过拟静力循环试验对墩柱的抗震能力进行研究, 并与传统的桥梁墩柱 (现浇混凝土) 进行抗震能力的比较。模型的选取比例为1∶3, 混凝土的型号选用C30 (承台) 、C40 (桥墩) 、C50 (盖梁) , 立柱主筋 (纵向) 采用钢筋为HRB400, 直径为40mm。

构件加载:加载模型的装置选用的是竖向载荷, 采用100t工作吨位的两台前进的进行施加, 并且通过一个传感器对千斤顶的同步加载进行控制, 反复推拉的水平荷载采用作动器进行施加, 作动器的吨位为1500千牛, 电液伺服其位移行程。试件同时承担了循环的单轴水平加载和轴压, 直到试件无法承受而损坏, 加载制度采用位移控制, 加载频率和采样频率分别是0.01Hz和5Hz, 当每级位移达到最大值时持载, 对损坏的现象进行观察和标记, 直至试件强度降至最大值的80%时, 停止加载。

结果分析:对10组试验的各类指标如耗能能力、滞回性能等进行对比和分析, 可以得出以下结果。其一, 相较于传统的钢筋混凝土, 套筒预制拼装结构与其在耗能和变形能力以及滞回性能方面较为接近, 能够满足要求的抗震能力。其二, 试验表明, 在箍筋约束情况良好时, 试件都为弯剪破坏, 且弯曲为主, 未见显著的剪切破坏, 其中含有预应力筋矮柱的试件在即将破坏时, 在其接缝处产生了滑移现象, 通过对高墩和矮墩的立柱进行试验, 结构表明在相同的箍筋和纵筋结构下, 高墩立柱不产生剪切脆性破坏。其三, 墩身内的套筒, 相较于普通的桥墩, 其塑性铰区的破坏存在一定差异, 有两个破坏面分别在套筒的顶部和底部承台交汇处, 在其高度的范围内, 损伤并不严重。其四, 相较于传统的钢筋混凝土, 波纹管预制拼装结构与其在抗震能力方面不存在较大差异, 通过比较两者的试验结果, 其抗震性能接近, 能够满足要求的抗震能力。

结语

综上所述, 预制拼装是一项能够进行快速施工的系统性工程, 为了达到文明施工和快速施工的标准, 应当对其设计、技术和管理等方面的水平进行提升, 尤其要提高设备的水平和施工队伍的专业素质。另外, 通过对灌浆套筒和波纹管连接进行评估, 其耐久性能和施工风险都明显优于现浇混凝土, 其抗震能力并无差异。

摘要:预制拼装下部结构技术广泛被应用于跨海大桥中, 但是在城市桥梁的建设过程中并没进行应用, 为了对城市桥梁的建筑问题予以妥善解决, 突破当前困局, 必须对预制拼装技术进行系统研究。

关键词:城市桥梁,桥梁墩柱,预制拼装

参考文献

[1]姜海西, 查义强, 周良, 王志强.城市桥梁墩柱预制拼装关键技术研究[J].上海建设科技, 2016 (1) :56-57.

[2]姚晓飞, 徐岳, 刘士林, 牛宏, 周江, 成超.预制节段拼装混凝土桥墩力学性能研究进展[J].公路, 2013 (5) :134-135.

[3]葛继平, 王志强, 李建中, 彭大文, 陈旭.装配式预应力混凝土双柱桥墩抗震性能研究进展[J].地震工程与工程振动, 2013 (3) :12-13.

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