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桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术的应用分析

2022-08-20王召康浙江省建投交通基础建设集团有限公司浙江杭州310012

中国房地产业 2022年22期
关键词:跨径挂篮桁架

文/王召康 浙江省建投交通基础建设集团有限公司 浙江杭州 310012

引言:

桥梁工程建设技术日益复杂,越来越多的施工技术被运用其中,如何加强对桥梁工程施工技术的落实,是需要重点探索的问题。PBG 大桥工程中的桥梁为大跨径连续桥梁,施工技术较为复杂,很容易出现桥梁结构与实际设计的偏差,也容易引发施工安全事故。因此,工程工作人员立足工程实际情况,考虑桥梁的经济、施工、安全性需求,优化调整桥梁跨径的布置,同时加强对连续桥梁的施工环节的控制,严谨细致操作。

1、大跨径连续桥梁相关阐述

大跨径连续桥梁施工技术就是指一种连续性刚构桥梁的施工技术,桥梁主要结构是连续型梁为主体,将桥墩与桥梁固结,形成桥梁结构。相较于传统桥梁施工技术,这种结构的桥梁体系载重能力更强,能够有效减小桥墩顶部位置的负弯矩。大跨径连续桥梁施工技术实施中,可以采用柔性墩,对变强度较大的桥梁进行处理,进一步提升桥梁整体的抗震能力,增强桥梁的可靠性与安全性。施工技术实施过程中,可能会在混凝土现浇环节出现混凝土收缩、预应力变化、不均匀沉降等,这些均会引起附加应力值的变化,从而影响大跨径连续桥梁的稳定性。大跨径连续桥梁施工技术的复杂程度较高,很多大型器械装置无法使用,这就对施工人员的技术水平、专业能力提出了较高的要求。

2、桥梁中大跨径连续桥梁施工技术原理

对大跨径连续桥梁进行正装分析的最终目的是确认桥梁结构的受力情况,随着施工技术的落实,桥梁结构形式、荷载形式与约束条件逐渐发生变化,早期结构发生徐变,几何位置也会发生变化。因此,在之前一个施工阶段完成之后桥梁结构状况就是下一个施工阶段开始时的初始状态。按照这样的顺序记性分析,以施工应力为根据,调整施工应力的控制参数,从而确保每个施工环节均能够安全、有序落实,最终得到的成品桥梁状况是符合设计图纸要求的。根据大跨径连续桥梁的施工状况,需分析的施工技术内容包括:挂篮行走、预应力张拉与损失、快件重量、混凝土收缩与徐变。

3、大跨径连续桥梁施工技术的具体应用

3.1 大跨径连续桥梁工程及其施工方案

PBG 大桥工程位于三门县东南部区域,大桥的桥位水面宽度800m,水深5m,桥梁起止桩号为K120+184~K123+036,桥梁跨径布置情况:(5×30+30×(4×30))预制T 梁+(68+120+68)连续钢构+(8×(4×30)+2×(3×30)+3×33+7×(4×30))预制T 梁。

PBG 大桥工程中桥梁结构是大跨径的连续钢构桥,主桥长度为68m+120m+68m,边跨:中跨=0.57,梁高按照1.8 次的抛物线线形变化。工作人员根据桥梁的实际情况,对桥梁分段进行划分,除了边跨现浇段、合拢段之外,还可以划分为16 对阶段,0-1’号块长度为120m(一共3 块),2-6 号块长3m,7-10 号块长3.5m,11-16 号块长4m;边跨现浇段的长度是6.84m,边跨与中跨的合拢段长是2m。

本次桥梁施工采用挂篮悬臂现浇施工技术,悬浇梁段的重量是181.1t;主桥横截面是单箱单室结构,顶板宽1605m,底板宽8.75m,悬臂成3.65m。桥梁结构中,墩顶的0 号块上方设置两块150cm 规格的横隔板,主跨的跨中设施50cm 规格的横隔板;顶板横坡为2%,主梁张拉分别采用顺桥向、横向与竖向的预应力钢绞线,纵向的预应力锚具为群锚、扁锚。

3.2 大跨径连续桥梁施工关键技术

(1)预压技术

0 号块段的托架预压,预压是为了检验托架的荷载承受情况,保证托架在施工过程中的安全;同时了解托架弹性变形的情况,根据预压结果为0 块立模标高,为之后的施工实施提供参照。在横向分配梁、装配式公路背蕾桁架、牛腿安装完成之后进行托架预压,根据0块设计重量计算支架可承受的总荷载为210t,考虑荷载与其他因素的影响,得到支架承受预压总荷载参数为252t(2520KN)。预压实施过程:分布式方法堆载钢筋→分级加载处理,分别为42t、105t、210t、252t →持续加载24h,每完成一次加载之后测量一次,获取数据。

边跨现浇段的托架预压,采用锚具、钢板将 32 精轧螺纹钢与 15.24 钢绞线连接起来,通过张拉钢绞线施加预应力,以此达到挂篮预压的目的。加载时采用分级加载方式,逐步加载,在加载程度达到120% 之后测量所有检测点,同时在卸载完成之后测量所有测点的变形情况。根据预压方案,边跨现浇段的总荷载为135t,配重之后的总荷载为67.5t,预压配重端,检测墩身的受压情况,分析是否出现偏移变形,之后对现浇段逐级加压,加载力值分别为:18t、35t、45t。

(2)挂篮悬浇施工技术

这一施工技术的实施对象是非边跨与中跨合拢段的块段,也就是PBG 大桥工程的2-16 块段。根据这些块段的梁结构、重量与规格,采用菱形挂篮悬臂节段现浇作业工艺;工艺实施中,在工厂集中加工钢筋,将钢筋运输到现场进行二次拼装;在现场周边自建混凝土拌合站,之后将混凝土运输到施工现场,采用地泵泵送,采用QTZ80 塔吊设施负责垂直运输,将其防止在柱墩之间。挂篮悬浇施工中,挂篮体系包括:主桁架、悬吊系统、底部平台、锚固系统、行走系统与防护系统。

主桁架负责承担下部系统传递出来的重量,主桁架按照顺桥向的方向、以两榀菱形桁架搭设在结构上,采用横向联结系与菱形桁架垂直联结。主桁架长9.8m,高3.5m,桁架间隔8.45m。

底部系统负责承受挂篮施工,此时混凝土、钢筋材料等重量均施加在底部系统,且施工人员的工作面重量也会施加于底部系统。底部系统结构为钢模板+ 工字钢横纵梁,前后两的中心距离确定为5.3m,采用焊接法将纵梁与横梁进行连接。在前侧下横梁的施工中,可以使用2HN400×5200 组合加工形成,剩下的横梁则采用2HN600×200 组合加工形成,纵梁可以采用单根的HN350×175 型钢。

悬吊系统负责连接底部系统与主桁架结构,可以将底部系统所承载的荷载传递给主桁架。一般来说,悬吊系统的结构为多个吊杆,包括:底模平台的吊杆、前上横梁、外模走行梁吊杆、内外模走形梁的吊杆、螺旋千斤顶等。前上横梁吊杆可以采用Q345 钢板(120+140mm),其余吊杆可以采用 32mm 精轧螺纹钢筋。

锚固系统是挂篮悬浇作业中确保施工安全的主要结构,在悬浇施工的过程中,锚固系统能够有效抵消混凝土的倾覆力。锚固系统可细化分为4 组,每组由扁担梁、后锚杆构成,分别设置在桁架的节点位置。锚固系统使用中,力的传导过程为:主桁架厚街店→上扁担梁→后锚杆位置→精轧螺纹钢筋→混凝土。

行走系统是本次大跨境连续梁桥悬臂现浇施工的重要构成,在每个块段桥梁施工完成之后,挂篮向前移动,以此便于开展下一块段桥梁的施工。一般来说,挂篮的前进依靠行走系统。行走系统的构成为:梁垫+ 工字钢轨道+ 内外行走梁支座等。在行走时,可以先移动桥面的轨道,将其固定,之后挂篮会整体向外移动,实现主桁架与底部的同时移动。

(3)混凝土现浇技术

混凝土现浇技术是本次桥梁工程施工的主要技术之一,负责对边跨块段桥梁、墩柱进行连接,促使二者固结形成桥梁整体结构。根据工程实际情况,为了避免本地区气候变化引起现浇成果质量的变化,引起混凝土开裂,需要在边跨现浇之前调查最近时间的气候情况,选择前后2 天没有降雨、温度在24-35℃之间的时间。

泵送是现浇作业的主要环节,根据本工程桥梁规格,考虑桥梁长宽度、边跨桥梁段的规格情况、桥墩的高度参数等情况,选择C55 混凝土进行泵送,将混凝土泵送到160m 高度的位置,采用两端同时浇筑的方法。考虑“气温升高梁体下挠,业之梁体上翘”的情况,为了避免出现边跨现浇段混凝土在浇筑之后出现由于强度不断增加而开裂的其概况,可以采用水箱控制悬臂端,通过增加、减少水箱的重量对悬臂端进行平衡,避免其产生变形。在边跨段现浇作业完成之后,需要每次间隔2h 测量桥墩顶的位移情况,及时调整邻近桥梁块段与桥墩位置,确保现浇作业成果满足技术要求。

(4)合拢顶推技术

合拢顶推的目的是确保桥墩始终处于受力状态,提升桥梁合拢质量水平,促使桥梁在运营周期内安全、稳定。根据本工程实际情况,桥梁结构为连续钢构,本身具有较强的跨越能力、稳定性,且之前采用的挂篮施工技术成熟可靠。考虑桥梁施工过程中外界因素的影响,为了避免出现:预应力流失、桥墩与梁位置偏移、主梁下挠等问题,需啊哟采用合拢顶推技术,加强对桥梁线形的控制,以水平顶推力抵消桥墩产生的业向力,弱化由于温差引起的附加内力,从而降低桥梁长期荷载作用的影响。

在合拢顶推施工之前,需固定骨架,让主梁段向外移动,让骨架储存压力促使其在合拢时释放,减少徐变效用,优化内部应力的分配,对主梁下部的梁体进行保护,避免其由于作用力出现开裂。本次实施的合拢顶推施工流程为:预埋合拢段预埋件→焊接顶推传力杆→固定千斤顶→按照顺序施加顶推压力→施加100% 的顶推力→分析效果,固结安装体外骨架→卸载千斤顶→后续施工。

在合拢顶推施工过程中,考虑外界环境温度变化会对施工效果产生影响,比如:温度变化拿起梁内应力的变化,导致桥墩位置出现弯矩,引起桥墩与主梁的分离,在固结处出现裂缝。为了改善这种影响,需要加强对施工现场的温度控制,根据施工组织方案,施工环境中的平均温度设定为合拢温度;但是实际施工中合拢温度与现场环境温度一定会产生差值,此时就要考虑这温差的影响,适当弱化温差。根据合拢段(18#、19# 为合拢段)两端的数据测试结果(如表1),需要考虑合拢实际温度与设计温度的一致性需求,为了确保本工程中大跨径连续梁桥在施工之后具有较强受力能力,就要适当施加此时的顶推力度。若出现实际温度高于设计温度的情况,则会引起施工之后的主墩向内侧倾斜,因此,此时需要适当增加顶推力;若出现实际温度低于设计温度的情况,则要适当减小顶推力,避免主墩出现向外倾斜的情况。

表1 桥梁工程合拢段两端的数据测试结果

顶推力施加环节,需要根据之前的测试情况,先施加40% 的顶推力持续这一力度20 分钟,等待合拢段与桥墩稳定之后,测量位移数据(如表2),之后逐步增加顶推力。在60% 顶推力施加20 分钟之后,等待合拢段与桥墩位置稳定,测量应力与位移数据,继续施加80%顶推力。

表2 测量位移数据

结语:

综上所述,通过本次研究,可以看出大跨境连续桥梁施工具有一定复杂性,很容易遭受外界因素影响,引起施工隐患,影响桥梁工程的整体建设质量。因此,在大跨径连续桥梁的施工技术实施过程中,需要根据工程实际情况,分析工程施工情况、得出具体可行的施工方案,梳理施工流程,并且把握桥梁施工中的关键技术,包括:预压技术、挂篮吊架设施、合拢顶推技术等,以此确保工程施工与设计要求相符合,保证桥梁施工质量符合技术要求。

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