预制节段桥梁（共8篇）
预制节段桥梁 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:
上述单位为英制单位, 转化为国际单位制后为:
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=0.38f
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0.85f
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0.08Aσnf
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:
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:
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
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[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.
预制节段梁拼装施工监理监控实例 篇2
关键词：预制节段梁；拼装；监理；监控
一 工程概况
东莞市城市快速轨道交通R2线工程起点位于东莞北部茶山镇，终点为东莞虎门站，全长37.75km，其中地下线长33.735km，高架线长3.6km，过渡段及地面上线长0.515km。高架桥上部结构25m、30m简支梁采用预制节段拼装，预制梁标准节段长度2.5m、宽度9.2m，每榀梁体的重量为42T，架设高度为1.8m。采用工厂化施工的预制梁片共计108孔1272节（榀）。
二 监理监控
1、前期技术资料文件的审核
开工前，审核承包单位的资质；检查各级管理人员架构及资质；审批施工方案及技术交底等技术资料；核实专业操作人员上岗证及安全、技术交底记录、材料和设备、施工机械和机具实施全面控制，以期按标准达到预定的施工质量目标。
1.1审批施工组织设计，经专家评审的专项施工方案，要求施工单位严格按照审核后的设计图纸、施工方案进行施工。
1.2 对工程承包人的资质、业绩、安全、质保体系（包括专业技术人员上岗证）及能力与制度贯彻实施进行审核。
1.3 审查承包商的安全生产许可证；特种作业人员和安全管理人员持证上岗情况；作业人员的“平安卡”情况；及进入现场的主要施工机电设备安全状况。审查施工单位的三级安全教育活动，对不同对象的操作工进行相应的安全教育，监理应检查教育的内容及相关的内业资料。
1.4审批材料、机械设备的进场报验、施工工艺、质量保证措施、安全保证措施、进度计划、人员及设备进场计划是否切实可行，并提出合理化建议。
2、架桥机厂家的考察及选型
主要考察厂家的资质及相关报告，根据项目特点及设备技术经济特性，施工方兼顾考虑后续类似施工需要，最终确定选用郑州新大方公司生产的DP500/30-A3上行式节段拼装架桥机，其主要优点有：
2.1方便实现快速双向施工：主框架全对称设计，前后固定支腿相同，中间支腿为活动支腿；
2.2前跨、后跨和跨内喂梁，适应性强，方便适应变跨施工；
2.3整机方便通过限高、同时满足通过既有桥梁或路基的要求；
2.4过孔无需依赖桥面轨道：采用轮轨、托辊技术，连续性好，方便快捷，施工效率高。
3、架桥机进场检查
3.1主要受力构件的检验。主梁、端吊挂、中间吊挂、支腿、天车等主要受力构件应无裂纹、无永久变形；主要受力构件母材不应出现严重锈蚀或磨损。
3.2焊缝质量检查。主要受力构件焊缝不得有目测可见的裂纹、孔穴、固体类夹渣、未熔合和未焊透等缺陷。
3.3吊装用钢丝绳的进场检验。钢丝绳的外观结构、公称直径、外观状况（制造质量、编织质量、擦伤等缺陷情況）应符合执行的国家标准和行业标准；不合格钢丝的断面积与钢丝绳的总面积之比大于6%不得用于起吊；钢丝绳起吊的安全系数应符合GB/16423的相关规定。钢丝绳的检测必须符合GB/T 228、GB/T 239、GB/T 8358的规范要求，对进场的钢丝绳见证取样进行破断力、扭转次数、反复扭转、抗拉强度的检验；试样截取长度为1.5m，截取时不应加热切割，不应使试样表面收到任何损伤。
4、架桥机现场组装
首先对安装单位的资质及人员按要求进行核查，组装过程中实时监控，见证施工方对螺栓紧固度、支腿垂直度、整机润滑等进行检查。督促施工方根据《起重机械监督检验规程》、《起重机试验规范和程序》等国家相关标准和法规，在架桥机进行正常施工运营前，由具有从事起重机验收检验、定期检验资质的单位检验架桥机是否符合其工作性能参数和技术要求以及是否能够起升额定载荷。检验合格并出具正式报告后，方可投入运行。
5、预制节段梁拼装
5.1端节段是整跨箱梁的拼装起点，直接控制着整跨箱梁的位置和线形，故在安装时必须精确定位。监理工程师须进行重点监控。
5.2节段端面涂刷粘结剂
在节段端面涂刷粘结剂前，应进一步检查节段端面是否有破损和修补现象，并应查明原因，确定是否影响拼接精度和结构安全。节段梁拼接面应清理干净、保持干燥，不得有油污；按照粘结剂的固化时间，确定涂刷人员，在固定区域涂刷，并设专人检查，防止漏刷和孔道堵塞。粘结剂应快速分散到工人的盛器内，快速均匀地进行涂刷，不能将粘结剂涂到预应力孔道内，如有残留，应在固化前及时擦净；本工程根据节段胶的力学性能、耐久性、成胶性和粘接性等实验验证，最终采用武汉健桥公司生产的K-801型桥梁节段拼接专用胶。采用刮铲和戴胶手套将胶结剂均匀涂抹到箱梁匹配面上，涂胶时要先上后下（避免浪费）、方向一致，涂胶厚度要均匀、平整，以覆盖住混凝土表面为宜，厚度控制在2mm，试拼中缝隙宽的部位可多涂。分为“顶板、腹板、底板”多个工作面同时涂刮，在30 min内涂刮完成。
5.3 施加临时预应力
粘结剂均匀涂刷完成后，将待拼节段和已拼节段正式定位对拼，应及时施加两节段顶板、底板临时预应力，使粘结面达到 0.2—0.3MPa的设计压力，使两梁段收拢、压紧，拼缝宽度控制在1mm左右为宜，并保证拼缝溢胶、粘贴密实。待粘结剂基本固化后，继续将临时预应力提高到设计值。临时预应力施加过程中，有少量粘结剂从拼缝中挤出，应及时清除残，保持外观整洁，不允许粘结剂滴落对周围环境造成影响；临时预应力筋（精轧螺纹钢）的性能、位置、数量、张拉力均须达到设计要求。由于节段梁的拼装是有方向性的，因此，施工时应注意临时张拉设施设置的方向性；临时张拉台座安装前，应对安装处的混凝土表面打磨平整，施工时应确保梁顶板临时张拉台座与梁顶板连接牢固；梁体的顶板、底板临时预应力应在拼接面涂刷粘结剂后，同时张拉，不同部位、不同应力区的张拉力应按设计给定的数据进行。所有临时预应力应在梁体永久预应力张拉完成后才可拆除。
6、节段梁拼装测量控制
节段梁整孔拼装完成后，测量监理应对整孔节段进行轴线、标高的测量，掌握其偏差，以便采取措施，对整孔梁进行纠偏。
6.1测量控制点的布置：1）利用节段梁预制时已预埋的高程控制点和中线控制点，亦即“六点坐标”作为整孔节段梁的测量控制点。2）在已拼装的节段梁面上，根据设计和预制提供的“六点坐标”复核实际拼装的轴线和标高。
6.2轴线控制：节段梁拼装为密贴镶合拼接，每跨的首块节段轴线直接决定整跨梁的轴线精度，因此，必须首先控制好首块节段的轴线精度。当整孔梁的轴线偏差超出设计要求时，利用架桥机的双向千斤顶对整孔梁进行纠偏，直至符合精度要求。
6.3高程控制：节段梁预制时，已将预供度调整控制到节段梁预制尺寸中，拼装时，通过调整支座的标高控制首段和末段的高程，直至符合设计要求。
三 结语
在东莞市城市快速轨道交通R2线高架段预制节段梁拼装施工中监理人员对108孔1272段节段梁的拼装进行严格的质量控制，达到了预期的监控效果，得到了相关单位的认可，为我司在以后类似工程的监理工作积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]东莞轨道交通R2线节段梁设计图纸。
论短线法预制节段的桥梁施工工艺 篇3
关键词：预制梁,短线法,模板,测量方法
0 引言
自1950年以来, 在发达国家中, 预制节段桥梁已经得到了较为广泛的应用, 其施工工艺主要是对若干节段进行拼装, 也就是工厂对桥梁上部的主梁部分进行分段以及预制。当然, 如若想达到节约运输成本的目的, 也可在施工现场进行预制, 之后在施工现场将预制节段进行拼装。拼装后的节段在预应力的作用下形成桥梁的整体结构。
目前, 发达国家已经在广泛应用预制节段桥梁施工工艺, 相比较于传统桥梁施工工艺, 预制节段桥梁施工工艺体现出比较多的优势, 包括施工简单、施工材料较少等等。因此, 应用预制节段施工工艺进行桥梁施工, 不仅可以降低施工的成本, 而且还可以提高施工的效率, 对于桥梁工程的建设与发展具有非常积极的意义。
1 短线法预制梁技术概述
在桥梁建设中, 预制节段桥梁施工工艺的应用已经较为广泛, 并且该项工艺的研究也不断取得突破。和长线法预制梁施工技术相比较, 短线法预制梁施工技术因其先进性在许多发达国家中已经应用的较为普遍。在我国, 有学者也对短线法预制梁施工技术进行了相关的研究, 但由于较发达国家起步较晚, 因此该项技术仍处于发展阶段。短线法预制梁的工序, 首先是对匹配模具进行相应安装, 并对预制梁进行浇筑, 完成浇筑后, 移动节段至模具开口位置, 对位置进行调整, 从而有助于后续浇筑施工的开展。后续的浇筑施工均按照先前浇筑的预制梁工序进行。
短线法预制梁技术和长线法预制梁技术相比, 其与桥梁施工的工艺要求更加符合, 在复杂且工期紧张的桥梁设计施工中能得到有效应用。桥梁施工过程中, 需要根据实际情况对节段的线型进行调整, 而短线法预制节段桥梁施工工艺能够充分的满足这些工艺所需的要求。长线法预制技术的操作过程较为简单, 容易掌握, 但该技术只适用于当水平波动处于平稳时的桥梁施工中, 并且该技术在使用时, 要求施工过程中必须分阶段实施, 导致施工效率较低。并且, 长线法预制节段线型的调整不能根据实际需求予以实现, 因此不适用于施工复杂的桥梁工程中。
2 短线法预制节段施工工艺
短线法预制工艺在桥梁施工中的应用具有明显的优势, 但是其应用也需保证按照施工工艺规范实施, 处理好其中出现的施工难点。尤其是影响短线法预制技术的浇筑模板系统以及线型调整匹配等, 若施工未能顺利开展, 将带来不良的影响。短线法预制节段的施工流程如图1所示。
2.1 短线匹配的线型控制原理
1) 理论浇筑曲线。
预制场预制节段桥梁的几何外形已经得到明确, 理论浇筑曲线对几何精度影响较大。现阶段, 主要采用悬臂施工法进行桥梁施工, 通常采用切线拼装法进行其无应力构形的计算, 并对整个施工的过程进行相应的模拟, 得到较为准确的挠曲曲线。挠曲曲线的重合点和桥梁所形成的成桥线形就能称作为无应力构形。在对桥梁中的无应力构形进行安装时, 不考虑施工时的过程, 而做好预制工作, 需要桥梁的变形数值作为数据支持。因为进行的是无应力预制, 所以桥梁线型在施工中也比较容易控制。
短线法有效匹配的实现, 应重视理论线形数据库的构建。凭借竖曲线以及平曲线进行桥梁空间线形的描述, 采用预制节段轴线在水平面上的投影进行平曲线的控制, 并且竖曲线的控制也采用相似的方法。融合节段的超高三个要素, 控制的主要方式可选用节段两侧高程差来进行判断, 并绘制出曲线。在桥梁施工中, 运用有限元软件对其进行分析, 该软件能够得出桥梁无应力构形。对于理论线形来说, 可根据输入情况使其复杂程度得到调整, 也就是水平控制轴线分布在中心位置, 高程控制线分布在水平控制轴线的两边。
2) 划分短线预制节段。
将短线预制法应该用于桥梁施工中, 需要将桥梁整体进行分段处理, 使用短线段进行拟合。在进行划分节段时, 应使拼装方向的节段端面和桥梁的轴线处于垂直的状态, 从而确保节段端面和预制场地中的浇筑匹配节段能够相互对应。在节段浇筑和拼装工作完成以后, 描绘折线形的空间曲线。节段的长度通常需控制在2 m~4 m的范围之内, 其作用是确保折线拟合结果的精确性。
节段划分和固定端模的匹配十分重要, 因此需要参考固定端模, 建立预制场地局部坐标系。结构轴线和前端端面为垂直的关系, 本节段轴线和后端端面为不垂直。采用湿接缝连接的方法进行预制节段和墩项节段的连接, 但是墩项节段采取匹配预制之外的方法, 亦即临时端模, 分开进行。这也就表明, 在进行节段划分的过程中, 应该确保墩项节段符合规则, 从而便于临时端模的顺利定位。
2.2 短线预制测量方法
节段建筑位置由匹配节段以及固定端模得以确定。在两块端模高程定位作为依据的前提下, 配合中心线的测设辅助, 使初始节段位置得到精确的定位, 在两块模板之间进行浇筑, 需要确保端模的顶端处于水平状态。浇筑之后的工作是节段的测量, 确定节段的匹配位置。在全站仪的辅助下结合台座轴线于梁顶上使中心轴线的位置得到确定, 再进行梁项观测点高程的测量, 得到其相对值。以所得数值作为节段高程调整的参考。使用全站仪在测量塔上进行测量, 确定节段中心轴线, 需要用到中心转眼器, 在预埋钢条上确定轴线, 并且保证标识线和中心轴线不偏离, 在检查后使其位置得到确定, 从而使测量结果的精确性符合要求。
3 短线法预制节段施工技术要点分析
预制节段在进行施工时, 必须确保模板节段的精度, 从而使浇筑质量得到提高。在模板安装过程中, 先是安装底模, 在确定固定端模的基础上, 进行侧模的安装, 再进行钢筋骨架的吊装以及内模的生产。一般将底模控制在1 cm, 配合底模台车进行安装, 使测量塔基线和中轴线一致。通过合理调整桥梁位置进行剪力键的合理设置, 做好稳固措施。凭借螺旋调节系统进行竖向/横向的移动进行侧模的安装, 对侧模和支架之间的耦合密实度进行控制, 确保浇筑严密。在对内模进行施工时, 应依据预制阶段中的内部空间变化状况进行相应的调整, 保障内模与模块之间完全符合。安装前应确保内模在台车滑梁上被固定, 应注意台车方向的灵活调整, 从而更好地进行各种预制要求下的施工。
测量短线法预制节段, 其在施工中的作用比较显著。因为吊装钢骨架以及安装或拆迁模板时, 移动距离较大容易引起较大的误差。若误差值不在允许的范围之内, 则应对节段位置进行及时调整。为使测量结果更加精确, 测量人员可采用多次测量取平均值的方式。
4 结语
预制节段桥梁施工技术在桥梁工程中的应用, 不仅能够提高施工的效率, 降低施工的成本, 并且施工对环境造成的影响比较小。和长线法预制节段桥梁施工工艺进行比较, 短线法预制节段施工工艺具有的优势更为显著, 将短线法预制节段施工工艺有效应用于桥梁工程施工中, 对桥梁工程的建设与发展具有十分重要的意义。
参考文献
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[4]刘俊岭.短线法预制节段桥梁施工工艺分析[J].中国高新技术企业, 2015 (29) :103-104.
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预制节段桥梁 篇4
随着桥梁施工技术的发展,预制节段拼装施工以其施工速度快、自动化程度高,改善劳动条件,提高劳动效率及环境适应性好等优点逐渐成为一种新的施工工艺。节段预制拼装技术一般采用砼预制箱梁,一孔由若干箱梁节段组成,节段接头涂有环氧树脂,短时间内可以凝固,起防水及保证接缝连接密实性的作用且无须养护,整孔梁段施工完成后可立即施加预应力。主梁吊装施工中,箱梁的拼装线形控制是成桥线形良好与否的关键。本文以正在建设中的广州地铁六号线区间高架为工程背景来说明主梁吊装施工几何线性控制的方法,总结了现代预制拼装的施工几何线形控制方法,对类似工程具有一定的指导意义[1,2]。
1 工程概况
广州市轨道交通六号线浔峰岗~河沙西入洞口区间西起于金沙洲浔峰岗附近该区间主要采用高架结构形式。以34+35+35+34 m[3,4]一联刚构为控制联。桥型立面图及截面尺寸如图1、图2。
施工阶段内容描述和重点说明:
(1)首先完成基础以及边墩、主墩的施工。架桥机就位,吊装节段梁;节段梁张拉简支钢束,下落梁至临时支承张拉梁段内简支钢束,放松并解除中间吊杆,箱梁处于简支吊梁状态,落梁至临时支承上。
(2)架桥机前移过孔梁段下放后,架桥机前移过孔至另一跨位置。
(3)浇注节段梁与中墩顶现浇梁间竖向接缝,张拉体内连接钢束,拆除中墩临时支撑。
(4)浇注边墩顶节段实心隔板内砼,拆除边墩临时支撑,张拉边墩钢束。
(5)全桥施工完毕后30 d铺装二期恒载。
2 有限元软件计算施工阶段拼装线形
为了分析钢束张拉变形值,采用桥梁专用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间模型,对恒载(包括一期恒载、预应力荷载)进行计算。MIDAS/CIVIL建立有限元模型,通过梁单元进行模拟。全桥135节点,129个梁单元。
该联全桥成桥绝对高程均是21 m,无横向坡度,所以拼装线形应当成反拱状态。通过桥梁专用软件MIDAS/CIVIL计算张拉后跨中最大上拱位移为13 mm,故拼装时跨中阶段梁标高要下挠13 mm。如中跨35 m共计12片节段箱梁2.5×2 m+2.6×10 m,节段梁拼装后张拉理论上挠值Δh如表1。
3 主梁拼装几何线形控制方法
架桥机架设完毕后,吊装全部主梁12片,拼装前让架桥机在全部主梁结构自重下完成变形,测点布置如图6。
拼装前先把参考梁段调整到水平状态,即L侧和R侧的标高一样,读第一块节段梁参考点标高H。每拼一片梁时都要在拼装那片梁端部测点测其相对参考点的标高值,L侧测点与R侧测点保持相应的标高。每测完一次标高都要进行比较,若与理论值相差则微调标高,直至标高调到理论值,然后张拉临时固结的钢筋,拼装下一块,直至完成整孔梁[5—7]。每块节段梁拼装的理论相对标高(每块节段梁拼装时相对于端部第一块节段梁的参考点标高)为H(端部第一块节段梁标高)+Δh(拼装块节段梁张拉后理论挠度值,注:方向向下为正值,向上为负值)。节段梁拼装完成在钢束张拉后成为简之状态时每块节段梁理论桥面标高值为第一块节段梁参考点标高H值,即张拉后桥面处于等水平面状态。因篇幅有限本文仅列出中跨35 m实际拼装线形图与理论值比较图如图8、图9。
有图9可知在钢束张拉后每块节段梁桥面标高几乎处于水平状态,达到了设计要求。通过几何线形的控制,节段梁拼装张拉后的桥面标高值与设计高程之差控制在三毫米之内,完全符合施工及设计的要求。
4 结束语
节段预制拼装技术在我国国内的使用较少,是较为先进的施工工艺,尤其是在城市轨道交通中的使用。几何线形控制的关键是拼装线形的计算及节段梁标高的调试,总结以往施工线形监控的方法,通过对于这种新型桥梁施工工艺线形的控制,来验证了线形控制的可行性,对工程中类似的桥梁施工中几何线形的控制具有现实的指导意义,同时也为类似桥梁的施工提供了宝贵经验。
参考文献
[1]蒙晓莲.桥梁节段预制拼装技术及其在城市轨道交通中的应用.广州:华南理工大学出版社,2006
[2]向中富.桥梁施工控制技术.北京:人民交通出版社,2001
[3]铁路桥涵设计基本规范.TB10002.1—2005,北京:人民交通出版社,2005
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[6]陈礼忠.节段梁短线法预制、悬臂拼装几何控制技术.建设施工.2008;30(7):579—581
宝兰客专节段梁预制施工技术 篇5
关键词：节段梁,预制,施工技术,工艺流程
1 工程概况
宝兰客运专线BLTJ-5标段,起讫里程为IIDK784+313～DK794+940.2,自东南向西北方向前进,两跨渭河,再跨葫芦河至本标段终点。全标段穿过石佛乡、渭南镇和中滩镇3个乡镇,标段内特大桥2座,合计9 935.1 m,占线路全长的93%;1～12m箱型桥1座,1～6m框架涵1座,路基703.344m,占线路全长的7%;预制架设梁254孔,48m节段预制拼装梁32孔,40+5 6+40连续梁1联,正线、单线铺轨770 km。
2 方案选定
节段法预制箱梁是近些年预应力混凝土梁在客运专线施工中重要的施工方法之一。其适用范围广、成本低、施工进度快、梁节质量好、可以模块化施工和工厂化程度高的特点和优势,节段法预制箱梁现已广泛应用于国内外各项工程中。
48 m箱梁采用分段预制,造桥机现浇湿接缝的方法施工。由于箱梁截面大、自重重,对施工机械的要求较高,所以,设备在桥上移动时,机械稳定性尤为重要,是安全方面要重点注意的地方。
本标段设置一处48m梁段预制场,分别负责三阳川渭河1号特大桥12孔节段箱梁和三阳川渭河2号特大桥20孔节段箱梁的预制,与天水制梁场合建一处,其中节段梁预制场占地约为1.093 hm2。设2个节段梁预制台座,月生产能力60节。设6列存梁台座,每列存梁1孔,加上生产区存梁,最大存梁能力为7孔。
场内采用2台200 t龙门吊机完成节段梁预制、移梁和装车等工作。采用汽车运输至桥下、龙门吊提升上桥的方式进行施工,具体情况如图1所示。
3 施工工艺
3.1 原材料的选控
水泥、钢材、外加剂需有出厂质量证明书、检验合格证书或式验报告单。
箱梁混凝土采高性能混凝土,按100年使用年限对耐久性进行控制检验。原材料按《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》《客运专线铁路混凝土工程施工技术指南》《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的技术质量要求,在入场时严格按要求进行检验和复检。
3.1.1 水泥的选用
水泥采用品质稳定、强度等级42.5级的低碱普通硅酸盐水泥,水泥熟料中铝酸三钙(C3A)含量不大于8%,矿物掺和料仅限粉煤灰或磨细矿渣粉,其性能指标要满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175—1999)的要求。
3.1.2 细骨料的选用
选用非碱活性,硬质洁净的天然河砂,细度模数为2.6～3.0,含泥量不大于2.0%,要符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ 52—2006)中的质量要求。
3.1.3 粗骨料的选用
选用非碱活性,级配合理,粒形良好,质地均匀、坚固,线膨胀系数小,坚硬、耐久的碎石,其必须要符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGG 52—2006)中的质量要求。
3.1.4 粉煤灰的选用
选用品质稳定、均匀的I级粉煤灰,其需水量比不大于100%,烧失量小于3%,符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596—2005)的规定。
3.1.5 磨细矿渣粉的选用
质量要求符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《高强高性能混凝土用矿物外加剂》(GB/T 18736—2002)的规定。
3.1.6 拌和用水的选用
采用经检测符合《混凝土拌和用水标准》(JGJ 63—2006)规定的水作为拌和用水。
3.1.7 外加剂的选用
选用与水泥有良好的相容性,通过铁道部鉴定或评审,并经铁道部质量监督检验中心检验合格的高效减水剂。外加剂要符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》和《混凝土外加剂》(GB 8076—1997)的规定。
3.1.8 钢筋的选用
要选用符合《低碳钢热轧圆盘条》(GB/T 701—1997)、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB 1499—98)和《碳素结构钢》(GB 700—2006)规定的钢筋。
3.1.9 钢配件材料的选用
钢配件指桥梁所用预埋件和随梁的铁配件。所用钢板、型钢和圆钢的材质、规格要符合GB 700—2006和GB 13013—91的规定。
3.1.1 0 成孔胶棒的选用
采用抽拔橡胶棒成孔,橡胶棒质量要满足《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》的要求。
3.1.11泄水管的选用
桥面泄水管和管盖采用PVC管材,要符合《给水用硬聚氯乙烯(PVC-u)管材》的要求。
3.1.12保护层垫块的选用
采用与梁体混凝土同强度、同耐久性的高性能细石混凝土垫块来保证混凝土保护层厚度。保护层垫块要按照保护层的厚度分别存放。
3.2 生产工艺流程
具体工艺流程详见图2.
3.2.1 钢筋加工
钢筋加工成型的工艺流程是准备—划线—试弯—批量加工。梁体钢筋绑扎,要先考虑内模安装,将箱梁钢筋绑扎分阶段进行,底、腹板钢筋骨架与顶板钢筋骨架分别在专门设计的绑扎胎具上绑扎,待内模拼装后,在预制梁台座上将顶板钢筋骨架与底、腹板钢筋骨架拼装绑扎和焊接。成孔胶棒安装是要将胶棒安装牢固,绑扎铁线不扣入胶皮,胶棒内穿入一根7Φ5钢绞线,以增加胶棒刚度,保证管道顺直。在预埋件、预留孔的设置方面,梁体的各种预埋件、预留孔与模板、钢筋骨架同时安装,以保证设置齐全、位置准确。
3.2.2 模板安装制作
模板分为底模、端模、侧模、内模。底模、端模和侧模采用整体式钢模板,内模采用液压式自动缩放内模。模板的安装程序是底模调整一侧模安装一吊装底、腹板钢筋骨架一安装端模下部一吊装内模一安装端模上部一吊装顶板钢筋。在技术上要求钢模板需具有足够的强度、刚度和稳定性,要能保证节段梁各部预埋件和结构尺寸位置的准确,且多次使用不变形。
3.2.3 混凝土的施工
3.2.3. 1 混凝土配置拌和前的准备
混凝土拌和之前,要对所有机械设备、工具、需用材料进行认真检查,确保混凝土的拌制和浇筑正常、连续进行。上料搅拌前要检查施工配合比是否按试验室提供的配合比进行配料,搅拌中需严格按照实验室提供的施工配合比进行称量和配料,并在电脑上做好日常记录。采用电子泵自动计量,配料允许有误差,砂、石为±2%,水、水泥、掺合料、减水剂为±1%.
3.2.3. 2 混凝土拌制
搅拌时,加水前先向搅拌机内投入粗骨料、细骨料、水泥、矿物掺合料和外加剂,干拌均匀后再加入水,加水后继续搅拌直至均匀。每一次循环搅拌的时间不能少于30s,每一盘混凝土搅拌时间不能少于90 s。
混凝土的含气量必须控制在2%～4%之间,坍落度须控制在16～20 cm之间,每次拌和的前3盘要逐盘检测。在混凝土拌和中,要及时进行混凝土坍落度、和易性、保水率的试验和观察。
3.2.3. 3 泵送混凝土
节段梁采用泵送混凝土、布料机连续浇筑梁体。在施工过程中,混凝土必须始终连续输送,中途不能中断。
3.2.3. 4 混凝土浇筑
3.2.3. 4. 1 浇筑顺序
混凝土的浇筑必须连续浇筑一次成型,两侧边墙混凝土同步对称浇筑。浇筑的总原则是“先节段梁板底中部和底板两侧,再节段梁腹板顶部和底板中部,最后是顶板部分”,采用水平分层、斜向分段、连续浇筑、一次灌筑成形的方式,从节段梁的一端向另一端的两侧腹板进行浇筑,采用等高往复的浇筑顺序,浇筑顺序详见图3.
3.2.3. 4. 2 浇筑和振捣的方法
浇筑时,采用水平分层、斜向分段的方法,两层混凝土浇筑的间隔时间小于30 min,每片节段梁浇筑时间不能超过6 h。夏季天气温度高,应选择在傍晚或气温低时进行浇筑。浇筑时,钢模板的温度应控制在5～35℃,混凝土拌入模温度应控制在5～30℃。浇筑时,混凝土应严格控制塌落度,防止混凝土产生离析现象,泵管口距离混凝土面不超过2 m,要保持预应力管道孔不发生挠曲和位移,布料机管道口要控制方向,不能使混凝土对腹板槽产生冲击。
3.2.3. 5 混凝土养护
高性能混凝土养护工序非常关键,必须确保混凝土强度慢速增长,防止混凝土失水过快产生干缩和温度裂纹,特别是天水地区夏季海拔高,昼夜温差大,要特别注意这个问题。
梁浇筑后,梁节及时采用土工布蓄水,篷布苫盖,梁体拆模后对梁体浇水养护。当环境度小于60%时,自然养护时间不少于28 d;当环境湿度大于60%时,自然养护时间不少14 d。
3.2.3. 6 抽拔胶棒
胶棒抽拔时间以不造成孔道变形、塌陷、裂纹或无法抽拔为准。一般以混凝土强度达6～8 MPa为宜。胶棒抽拔顺序是先上后下,每次抽拔胶棒不超过2根。拔出的胶棒要清理污碴,并仔细检查有无损伤,严重损伤或压扁的不能继续使用。
3.2.3. 7 拆模
当混凝土强度达到规范和设计要求强度的60%以上时方可拆模。节段梁混凝土内部与外部、梁内与梁外、表层温度与现场温度差不大于15℃,且梁体达到一定强度能拆模时,在不破坏梁体棱角完整度的条件下方可拆模。气温温差变化快时不宜进行拆模。
3.2.3. 7. 1 拆外模
拆模时,先拆除底模与侧模底部连接的螺栓拉杆和其他的连接螺栓,然后松开底部内外两侧的螺旋千斤顶,使侧模与梁体脱离并落在千斤顶上,通过缓慢下降千斤顶将侧模落到移模台车上。拆端模时,要先松开所有模板之间的连接螺栓,利用移模小车将端模模块分别拆除、移走。端模拆除后,及时对梁端锚穴进行凿毛处理。
3.2.3. 7. 2 拆内模
拆除外模后,再拆除内模。液压内模拆卸流程为安装拖行轨道一拆卸螺旋支撑一收缩端部变截面模板一按序分段收缩中部液压式内模的一、二级动模板一拆除横向固定轴销,收缩顶升油缸—落下轮箱滚轮到轨道上一模板整体下落一用卷扬机将内模整体拖出,运至内模清理和拼装区存放。箱梁结构详见图4.
4 结束语
4.1 施工优点
该施工技术的施工优点是:①施工进度快。节段梁的预制和下部结构。可同时施工同时养生,等强、收缩和徐变不占用工期。②工厂化施工占地少。节段拼装法将大跨度梁化整为零,在预制厂制造,制梁条件好,操作简单、安全,内在质量和外观质量都能够得到有效控制。③质量可控制。节段梁要求在预制场存放等强,强度达到要求后才进行桥位吊装,这样做能够保证质量,避免发生意外。④节省投资。在可工厂化预制节段梁的情况下,相比传统的支架现浇法,其施工的经济性更明显。
4.2 存在问题
主要包括以下几方面:①钢筋位置放置不正确,影响混凝土结构的有效承载拉力。如果指盖层不够,不能对钢筋进行长期的保护,会影响梁的使用寿命。②预应力孔道位置不对,可能会引起拉应力的变化,并导致混凝土开裂。③在混凝土达到规范要求的强度前,拆模会产生拉应力和压应力,引起梁节开裂和变形。④梁节结构构件如果出现施工误差,会引起结构和美观问题。如果梁节结构构件超出设计和规范允许范围,会导致桥梁偏心,无法拼装,会延长工期,造成经济损失。
4.3 施工体会
梁节的施工过程控制是非常关键的,每道工都应重点控制。在施工中,每个环节都应责任到人,层层把关,明确责任施工技术人员、质量检验人员必须跟班作业,发现问题及时解决。要确定责任区,采取分工负责制。
通过以上施工技术方案和施工控制措施,宝兰客专跨渭河1,2号特大桥节段箱梁质量达到了规范和设计要求,施工进度也满足计划的要求,取得了较好效益。成功的施工经验将为今后类似节段箱梁预制提供有益的借鉴和参考。
参考文献
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预制节段桥梁 篇6
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) .
预制节段桥梁 篇7
南京长江第四大桥自南向北连接栖霞区和六合区,在南京长江第二大桥下游约12.5 km处跨越长江,是南京市绕越高速公路的重要组成部分。桥面为左右箱体分离的双向6车道;行车速度为100km/h;车辆荷载等级为公路Ⅰ级;单方向桥面宽度为15.8 m。主桥结构为大跨度的悬索桥,引桥为预应力混凝土箱梁桥,包含南引桥和北引桥两部分,其中南引桥长1 489.6 m,北引桥长1 313 m,北引桥又分为划子河以北引桥、跨划子河引桥和划子河以南引桥3个部分。南京四桥的引桥桥型、桥跨布置方案及施工方法见表1。南引桥及北引桥中的划子河以南引桥均采用短线匹配预制、逐孔吊挂安装的施工方法,跨划子河引引桥采用短线匹配预制、悬臂拼装的施工方法。具体布置见图1。
节段预制拼装和体外预应力技术的综合运用,是现代混凝土桥梁工业化的发展方向之一。在桥梁的发展历程中,随着制造技术的进步、环保意识的提高、对耐久性的重视以及工程经验教训的积累,工程师们对“原位现浇”与“节段预制拼装”、“体内预应力”与“体外预应力”反复进行着实践和探索。“节段预制拼装”和“体外预应力”技术也在经历“肯定—否定—重新肯定”的螺旋式发展过程。近30年来,欧美、日本等国对“节段预制拼装”和“体外预应力技术”的研究十分重视,新建的混凝土梁桥多以这些技术为核心[1]。
然而,由于这一技术目前在国内的研究及应用还较少,国内工程界对这一新技术的认识还存在较大差异,比如在造价、耐久性、技术合理性等方面存在争议。其实,争议的存在,一方面反映了该技术在我国的应用还不普及,造成了认识上存在一些疑虑;另一方面,也反映了需要通过研究,解决其中的关键技术难题,为该技术在我国的推广应用打下良好的基础。
在南京四桥的节段预制拼装技术中,力图体现“技术先进、安全可靠和适用耐久”这些基本原则[2]。其技术特色为:(1)通过规模化、标准化的制梁、运梁和架梁工艺,提升桥梁建设质量;(2)注重耐久性的结构体系与细部设计;(3)运用D区设计理念,细化锚固区构造设计;(4)采用特制的专业架桥机,同时适应满跨悬吊与悬臂拼装以及桥下喂梁和架桥机后喂梁等多种作业方式;(5)通过一孔节段拼装箱梁和剪力键的足尺模型试验,对设计施工关键技术进行评价。
2 制梁、运梁和架梁工艺
南京四桥节段梁的预制场位于安徽芜湖裕溪口长江边,设有14个现代化的短线预制台座,生产能力约120榀节段/月,预制场存梁能力约1 000榀节段。节段梁从预制场码头直接装船,沿长江水运至南京四桥工地,全程约120 km。在四桥桥位南、北岸栈桥码头处,由龙门吊吊运至运梁车上,并由运梁车沿栈桥运输至相应桥墩或过渡墩处,通过桥面运输至架桥机尾部,由架桥机完成梁段安装。
节段箱梁安装采用TP54型架桥机,采取整孔悬挂拼装方式,单跨梁段安装完后进行体内及横向预应力施工。体内预应力施工完后架桥机卸载前移过跨,进入下一跨施工。单幅箱梁安装完后,架桥机后退、横移,进入另一幅箱梁施工。单幅箱梁安装完浇筑每联各跨之间墩顶后浇段后,进行体外预应力施工,完成体系转换,最后进行桥面系及附属设施施工。
3 结构体系与设计施工
南京四桥位于栖霞化工区,耐久性问题值得重视。节段预制拼装混凝土梁桥的耐久性问题涉及面很广,包括:结构体系的选择、抗裂设计、预应力系统的防护、体外预应力筋的可更换性、混凝土材料及环氧胶接缝的配制和施工、桥梁防水及成品保护等环节。除采用高耐久性的混凝土材料之外,还注重耐久性的结构体系与细部设计,主要体现在:
(1)以连续刚构为主要结构形式,连续刚构约占全部节段预制拼装引桥长度的70%。连续刚构的使用增加了结构的整体性和刚度,减少了日后可能发生的支座更换工作量。
(2)对预应力体系进行多重防护。对体内预应力束,采用塑料波纹管与真空辅助压浆技术,在环氧树脂胶接缝断面对波纹管设有专用密封圈。体外预应力束,自内向外采用防腐油脂、热挤PE层和外加HDPE套管的3重保护措施。
(3)设置了具有可更换性的体外预应力束,预留了换索作业空间,并结合足尺模型试验,对体外预应力的换索施工工艺进行了预演。
(4)加强施工工艺的过程控制,确保净保护层的厚度、孔道精确定位与成型、环氧树脂胶接缝的涂装和压力固化、根据环境条件的室内喷雾养护措施等。
(5)采取多种成品保护措施,例如:为防止雨水影响,在翼缘板悬挑端下侧粘贴一条双面胶海绵条,使梁顶积水能够从此处流下,不对翼缘板及外侧腹板外观造成影响;不开启无须立刻通启的孔洞,如临时预应力孔,泄水孔等;在吊点孔等必须开启的位置,使用砂浆砌筑维护,使雨水无法从孔内流下,污染腹板内侧。
4 锚固区构造设计
针对目前混凝土桥梁设计规范缺乏局部区定量配筋设计方法,在南京四桥引桥的设计及研究中,运用了D区设计的拉压杆模型方法,进行了体内预应力束的三角形齿块锚固区、体外预应力束的矩形齿块锚固区设计复核和配筋建议,从而增强了局部区的抗裂性。
为构建锚固区的拉压杆模型,通过应力场分析、传力路径的拓扑优化找形、裂缝分布的试验验证等手段,揭示了齿块锚固区内的荷载传递机理,在此基础上,提出了三角形齿块以及矩形齿块锚固区的拉压杆模型,见图2和图3。
5 架梁作业方式
本桥对预制梁段的运输和安装作业有多种要求:(1)南引桥及北引桥的划子河以南部分,采用“梁上喂梁、满跨吊挂、逐孔拼装、先简支后连续”的方法施工,但是,起始跨的预制节段必须从桥下直接起吊安装,后续桥跨采用梁上运梁方式。南引桥左右幅共60跨,划子河以南引桥的左右幅共38跨,计划安装进度平均每跨7 d。(2)北引桥的跨划子河引桥部分,采用“梁上喂梁、悬臂拼装”的方法施工(见图4~图6),左右幅共12跨,计划安装进度平均每跨14 d。
南、北引桥的节段箱梁拼装,各采用1台武汉通联制造的节段箱梁拼装架桥机施工,北引桥为TP65型,南引桥为TP54型。TP65架桥机设有2台120 t的天车和1台10 t的行车,全长146 m,重达900 t。TP54架桥机设置1台120 t的天车和1台10 t的行车,全长120 m。
2台架桥机的左右主框架中心距为7 m,满足梁上运梁情况下的喂梁要求,同时通过局部悬挑吊挂构造,解决最后一个预制梁段的旋转空间问题。
6 节段预制拼装桥梁性能的研究
开展了48 m跨径节段预制拼装桥梁的足尺模型试验。对节段预制及拼装的施工质量进行预先检验;通过加载试验,对桥梁的设计使用性能进行直接检验和深入研究;测定体内、体外预应力束的孔道摩阻系数,检验体外预应力索的再张拉与更换技术;通过梁上运梁的试验模拟,评定结构在最不利施工受力状况下的安全性。
此外,还开展了15个不同类型试件的抗剪承载力试验。试件的键齿形式有:平接缝、单键齿和三键齿;以及干接缝和胶接缝2种界面形式。通过对比不同类型试件的破坏过程、破坏形态和直剪承载力,总结了正应力水平、环氧胶存在与否以及键齿个数等因素对键齿接缝抗剪性能的影响,基于试验结果和键齿接缝抗剪承载力计算理论,选取实桥中代表性的桥跨,对施工状态、正常使用极限状态和承载能力极限状态的抗剪能力进行了评价。
7 结语
节段预制拼装是混凝土桥梁的工业化发展方向,与量大面广的现浇混凝土梁桥相比,节段预制拼装和体外预应力技术在我国应用还不普遍。其规模化、标准化的作业方式,要求精心管理、精心设计和精心施工。在南京四桥引桥的建设过程中,通过管理、设计、施工、监理、科研等各方的通力协作,因地制宜地对预制、运输、拼装过程及工艺进行了优化,特别是进行了节段预制拼装梁的足尺模型试验和接缝键齿抗剪试验,研究成果对于推动我国节段预制拼装技术的进步起到了积极的作用。
参考文献
[1]Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges (Second Edition) [S]. Washington:American Association of State Highway and Transportation Officials,1999.
[2]南京长江第四大桥建设协调指挥部,东南大学,中交公路 规划设计院有限公司.体内-体外混合配束节段预制拼装 连续刚构桥关键技术研究大纲[R].2009.
[3]聂永福.预制节段拼装桥梁足尺模型试验及极限承载力 研究[D].南京:东南大学,2011.
预制节段桥梁 篇8
关键词：价值工程,节段预制,梁场建设,优选
0 引言
价值工程理论自1978 年引入国内以来, 在我国得到不断发展传播, 广泛应用于机械、金融、煤炭、建筑等行业, 其在机械设备制造、工艺流程改造等领域的应用取得了较好的成效。近年来, 随着社会经济的发展, 作为国民经济支柱产业的建筑业得到了快速发展, 建筑市场的竞争日益激烈。运用新的管理理念和科学的手段促进技术进步、加强成本管控、提高效益、提升核心竞争力成为各建筑企业的目标追求所在。价值工程理论有效地将技术与经济相结合, 从多专业、多视角分析问题, 为决策者和建设者提供了一种全新的思路和方法, 在施工方案的选择、工程建设的成本控制中得到了积极地推广应用。本文在福建泉州湾跨海大桥的建设过程中, 成功运用价值工程理论对节段箱梁预制场建设方案进行比选, 通过对预制梁场建设的功能和成本进行分析和权衡, 选定综合效果最佳的方案实施, 缩短了施工工期, 降低了施工成本, 使场地和机械设备得到了合理、有效的利用, 取定了良好的社会和经济效益。本文简要阐述了价值工程的理论和方法, 介绍福建泉州湾跨海大桥节段箱梁预制场3 个备选建设方案, 及运用价值工程理论对备选方案进行优选的思路和方法, 供决策者和工程建设者参考。
1 价值工程理论概述
价值工程 (Value Engineering, 简写为VE) , 也称价值分析 (Value Analysis, 简写为VA) 。它是一项系统的、有组织的技术经济方法, 通过功能分析、功能评价等手段, 力求以最低的寿命周期成本可靠地实现产品或作业过程中的必要功能。价值工程涉及到价值V、功能F和寿命周期成本C 3 个基本要素。
1.1 价值V
价值工程中的“价值”是一个相对概念, 不是对象的使用价值, 也不是对象的交换价值, 而是对象的比较价值, 它是效益评价的尺度, 是指研究对象所具有的效用与取得该效用所需资源投入的比值, 即价值V=效用F/投入资源C。对于节段箱梁预制梁场而言, 效用是指梁场具备的功能, 投入的资源就是梁场建设及运行、拆除所耗费的成本。
1.2 功能F
功能是指研究对象的具体用途, 它是研究对象使用价值的一种表现形式, 对于不同的对象有不同的含义。对节段箱梁预制梁场而言就是制梁、存梁功能。
1.3 成本C
价值工程的成本是指产品全寿命周期的总成本。节段箱梁预制梁场的全寿命周期成本是指从梁场建设、使用至拆除整个周期的成本。
2 工程概况
福建泉州湾跨海大桥南岸浅水区引桥50m跨预应力混凝土连续箱梁共18 联单幅119 孔, 双幅桥布置。其中六车道预制箱梁1167 个节段, 八车道预制箱梁636 个节段, 共计1803 个节段。六车道箱梁采用单箱单室斜腹板箱梁型式, 箱梁顶宽16.5m, 底宽7.4m, 梁高3m;八车道箱梁采用单箱双室斜腹板型式, 箱梁顶宽20.05m, 底宽11.64m, 梁高3m。每跨箱梁共分为15 个预制节段, 即墩顶0# 节段 (中跨) 和1# 节段 (边跨) , 跨中悬挂2#~15# 节段。节段梁最大单块重量175t。箱梁采用纵、横双向预应力体系, 纵向预应力体系又分为体内和体外2 种预应力钢束, 体内索和横向预应力采用7Φ5 普通钢绞线束, 体外索采用7Φ5 环氧钢绞线束。
3 节段箱梁预制施工工艺
箱梁节段采用短线匹配法预制, 以每2 条相邻湿接缝间的所有梁段为一个预制循环单元。每孔梁共2 个循环单元, 0# 块与1# 块为一个循环单元, 其余2#~15# 块为一个循环单元。0#块与1# 块为非标准梁段, 横断面不需要匹配, 专门采用一个单独的台座进行循环预制。2# 块~15# 块梁段为标准梁段, 横断面需要匹配, 预制时以2# 块为起点, 向施工桥跨的前进方向进行匹配预制, 至相邻的下一道湿接缝时结束。短线匹配法预制节段箱梁施工工艺流程如图1 所示。
4 节段箱梁预制梁场建设方案
节段箱梁预制场设置于浅水区节段箱梁起始端桥梁左侧, 设10 个制梁台座、9 个整修台座及158 个存梁台座 (双层存放的最大存梁能力316 节段) 。预制生产线内设置有钢筋制作加工区、钢筋绑扎胎架、模板整修区及材料存放场区, 每条生产线配备2 台25t轮轨式龙门吊机, 用于材料、模板及钢筋笼的吊装。按照提梁设备配置不同, 拟定了3 个方案。
4.1 方案1 简介
梁场全部设置于红线范围外, 占地40 930m2, 采取轮胎式提梁机作为提梁设备。箱梁预制完成后, 采取200t轮胎式提梁机从制梁台座直接取梁, 并搬运至存梁台座。轮胎式提梁机可以纵横向移动, 便于梁场布置, 梁场建设可不受场地的限制。但是, 轮胎式提梁机的造价昂贵, 使用费用高, 且需设置专门的走行通道。此方案的梁场布置如图2 所示。
4.2 方案2 简介
梁场全部设置于红线范围外, 占地36250m2, 采用轨道式提梁机作为提梁设备, 箱梁预制完成后先通过滑移轨道滑移至存梁区域, 然后采取布置于存梁区域的200t龙门吊机提运至存梁台座。轨道式提梁机的造价相对较低, 走形线路固定, 便于安全管理。但是, 轨道式提梁机方案存梁区域只能长条形布置, 需设置走行轨道及滑移轨道。此方案的梁场布置如图3 所示。
4.3 方案3 简介
梁场采取L型布置, 制梁区域位于红线范围外, 存梁台座设于桥位处。整个梁场占地43051m2, 其中红线内的用地17 930m2。存梁场设200t轨道式龙门吊机作为提梁设备, 兼做架梁提升站。箱梁预制完成后先通过滑移轨道滑移至桥位处存梁区域, 然后采取200t龙门吊机提运至存梁台座。该方案占用红线范围外的用地较少, 提梁设备兼做提升站, 设备投入少。但是, 该方案存梁场的建设必须在该区域的桩基全部完成后方可进行, 梁场投产较晚, 且梁场区域箱梁需在其他箱梁全部架设完后, 采取架桥机调头架设梁场区域的箱梁。此方案的梁场布置如图4 所示。
本文对以上3 个梁场建设方案的工程量及设备投入进行了对比分析, 各方案的建设工程量及设备投入数量如表1 所示。
5 节段箱梁预制梁场建设方案优选
5.1 成本分析
3 个建设方案在制梁台座、存梁台座等方面的建设成本差异不大, 主要的成本差异在于提梁设备投入及相应配套设施的建设费用不同。经计算, 各方案的建设成本如表2 所示。
在施工方案的经济性评价中, 为了能全面、客观地评价方案的经济性, 获得更加合理的评判结果, 应对施工方案的全寿命周期成本进行分析, 即不仅要分析大临、辅助设施的设置成本, 还要分析后续的使用、维护及拆除成本。由于不同梁场建设方案所需的提梁设备配置不同, 所发生的使用费用差异较大。因此, 在对节段箱梁预制梁场建设方案进行比选的时候, 除了分析梁场的建设成本外, 还应分析梁场后续的使用成本及拆除成本。此外, 方案3占用红线范围内用地, 减少了红线范围外场地租赁费用, 但梁场区域内节段箱梁的架设需待其他箱梁全部架设完成后方可施工, 架桥机需在桥上调头, 其增加的架桥机桥上调头费用也应纳入全寿命成本进行计算。表3列示了上述3个梁场建设方案的全寿命成本。计算可得, 3个方案的成本指数C分别为0.410, 0.309和0.281。
单位:元
通过对表3 的分析可以看出, 方案1 的梁场建设费用虽低于方案2, 但其后续吊装设备的使用费远高于方案2, 造成方案1 的全寿命成本高出方案2 的全寿命成本达32.8%。而方案2和方案3 的全寿命成本基本相当。因此, 方案1 不是较佳方案。
单位:元
5.2 功能分析
价值工程的核心是功能分析。功能分析就是通过研究对象的实物现象, 将隐藏在研究对象背后的本质功能揭示出来, 从而明确研究对象具有哪些功能。就本项目的50m箱梁节段预制场而言, 它的功能是在合理的工期内安全、高效、优质、按期地完成节段箱梁的预制, 并尽可能降低对土地资源的占用, 它的功能可以从施工工期、操作方便、施工安全、少占耕地等4 个方面进行分析评价。运用0~4 评分法对该4 项功能的重要程度进行评分, 得到的评分结果如表4 所示。计算可得, 该4 项功能所占的权重分别为0.333, 0.208, 0.333, 0.125。
再按照功能的重要程度, 邀请专家采用10 分制对3 个梁场建设方案的4 项功能满足程度进行评分, 得到评分的结果如表5 所示。
由表5 计算可得, 3 个方案的功能指数F分别为0.373, 0.351, 0.277。
5.3 价值分析
由前文计算所得各方案的功能指数F和成本指数C, 求出3 个方案的价值指数V分别为0.910, 1.137, 0.985 (见表6) 。
通过以上分析计算可知, 方案3 的成本最低, 但是该方案难以保证合同工期, 且安全性和可操作性较差, 其价值指数为0.985<1, 不是最佳方案;方案2 的成本居中, 但具备与方案1相当的功能, 其价值指数大于1, 因此, 方案2 为最佳方案。
6 结语
价值工程作为一种全新的理念和方法, 紧密地将技术与经济结合在一起, 从多专业、多视角分析问题, 以最低的全寿命周期成本换取所需的必要功能, 为建筑企业优化管理、促进技术进步、节约投资、增加利润创造了有利条件。在福建泉州湾跨海大桥的建设过程中, 应用价值工程理论对节段箱梁预制场建设方案进行比选, 选定了综合效果最佳的方案实施, 使场地和机械设备得到合理、有效的利用, 降低施工成本, 为工程安全、高效、优质、按期建成提供了前提保障条件, 取定了良好的社会效益和经济效益。因此, 在建筑企业中推广应用价值工程理论和方法, 对促进技术进步、加强成本管控、缩短建设工期、提高工程质量、提升核心竞争力等均具有重要的影响和作用。
参考文献
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