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白洋长江公路大桥北塔上横梁施工技术

2022-02-09陈伟

交通科技与管理 2022年1期
关键词:公路桥梁施工技术

陈伟

摘要 湖北白洋长江公路大橋北索塔采用钢筋混凝土门型框架结构,索塔设上下两道横梁。文章简要阐述了白洋长江公路大桥北索塔上横梁塔梁同步空中膺架法现浇施工工艺,上横梁分两次浇筑。采用有限元分析软件进行施工过程模拟分析,选择最佳的预应力分批张拉方案,轻量化现浇膺架设计,降低上横梁混凝土开裂的风险,保证施工质量,可为类似工程提供借鉴和参考。

关键词 公路桥梁;上横梁;施工技术

中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949(2022)01-0174-03

0 引言

白洋长江公路大桥是宜昌至张家界公路在湖北省宜昌市境内跨越长江的通道,是国家高速G59的控制线节点工程,是湖北省骨架公路网中的重要组成部分。白洋长江公路大桥于2016年8月动工兴建,2019年11月主桥合龙,2020年10月交工验收,2021年2月9日通车试运营。白洋长江公路大桥主桥为主跨1 000 m的单跨钢桁梁悬索桥,北索塔上横梁塔梁采用同步空中膺架法现浇施工工艺,施工经验具有一定的参考价值。

1 工程概况

白洋长江公路大桥北索塔采用钢筋混凝土门型框架结构,塔高142.5 m,混凝土标号C50。索塔共设上下两道横梁,其中上横梁采用单箱单室截面预应力钢筋混凝土结构,横梁宽7.0 m,高7.0 m,底面长度31.18 m,混凝土总方量约1 550 m³,横梁底部设置1.5 m装饰块。梁内共布置50束15.2-19低松弛预应力钢绞线,锚固点设在塔柱外侧壁。北索塔上横梁构造设计见图1。

2 总体施工方案概述

根据现场实际施工条件,北索塔上横梁采用空中膺架、塔梁同步浇筑方案,共分两层浇筑,其中装饰块水平层1.5 m+上横梁第一次3.5 m同塔柱31#节段一次浇筑,剩余上横梁3.5 m与塔柱32#节段同步浇筑,塔柱侧面的竖向装饰块在上横梁施工完成后进行浇筑。混凝土浇筑完成,分批张拉预应力钢束。

3 主要施工方法

3.1 现浇支架设计及施工

上横梁支架采用斜腿支撑系统,主要由钢管斜腿、纵向撑杆、柱间平联、卸荷砂筒、型钢纵横梁、贝雷架及工字钢分配梁等组成。

斜腿支撑系统由6根Φ820×10 mm钢管及6排(单侧三排)2[40b型钢共同组成斜腿体系,纵横桥轴向均按3×2布设,钢管间采用法兰盘连接;钢管斜腿纵向布置3道Φ325×8 mm钢管平联,与钢管立柱形成刚架结构,型钢斜腿纵向采用[40b组成平联;三排斜腿两侧排斜腿布置塔柱腹板上,中间排布置在塔柱中轴线上[1]。

斜腿根部设塔柱间横向撑杆,塔内设塔内横撑(根部塔柱内腔内对应设置塔内横撑),均采用Φ630×

8 mm钢管;钢管立柱顶端布设2I56b工字钢横梁,横梁上安置卸载沙筒,沙筒上布设2I56b工字钢纵向分配梁,纵向分配梁上安设贝雷梁作为横向分配梁(22片)。在贝雷梁上布设纵向2I25b工字钢,工字钢上再分配横向I10的工字钢作加劲肋,最后在I10工字钢上铺设6 mm钢板形成底模。支架钢材材质均为Q235。现浇支架总体设计见图2。

采用Midas civil有限元分析软件整体建模分析,现浇支架各杆件最不利荷载作用下应力均小于规范设计允许应力,支架整体最大变形19 mm(见图3),一阶屈曲稳定荷载系数为11.9>4(见图4),整体强度、刚度及稳定性满足施工要求。

为减少高空作业安全风险,提高支架焊接质量和安装效率,三角斜腿膺架采用厂内预装成排架,运至现场后利用索塔施工塔吊分片进行吊装安装,然后依次吊装安装贝雷梁、型钢分配梁及模板系统。考虑支架整体刚度较大,施工过程中未对支架进行预压,仅根据支架弹性变形模拟计算结果,在底模安装前进行支架预拱度设置(见图5)。

3.2 模板系统及钢筋安装施工

上横梁模板分为底板底模板(含装饰块底板)、顶板底模板及侧模施工。底板底模采用现浇膺架支架支撑,顶板底模采用横梁内满堂式脚手架支撑。横梁外模板采用定型钢模板,厚度6 mm,内侧模板采用大块组合钢模板,倒角位置采用异性钢模,顶板底模板采用1.5 cm竹胶板,10×10 cm木方按30 cm间距布置小分配梁,顺桥向采用I10型钢大分配梁,安装均采用塔吊进行分块定位安装。模板安装完成后,同时绑扎横梁钢筋和塔柱31#、32#节段钢筋,横梁钢筋先绑扎装饰块、横梁底板及腹板钢筋,第一次混凝土浇筑完成后,再绑扎横梁顶板钢筋[2]。

3.3 混凝土分层浇筑施工

上横梁混凝土由2台地泵通过分别附着布置在上、下游塔柱上的泵管垂直泵送至上横梁。通対泵管向上横梁及对应塔柱内布料,布料区域范围利用泵管、三通管和软管进行调整。在进行混凝土浇筑时,分层进行浇筑,每层浇筑厚度不大于30 cm。每次混凝土浇筑完成后,采用已布置的上横梁自动喷淋养护系统进行14天洒水保湿养护。

3.4 预应力施工

该桥上横梁预应力束均设计为通长束,设计数量为50束15.2-19低松弛预应力钢绞线,其分布位置主要为上横梁底部32束,顶部18束,锚下张拉控制应力为0.75Rby=1 395 MPa,每束张拉力为3 686 kN。钢束锚固端分别位于塔柱31#、32#节段外侧壁。为降低上横梁底板混凝土在第二次混凝土浇筑过程中的开裂风险,采用有限元分析软件分别对预应力钢束不同的张拉工况进行模拟分析,选择最佳张拉顺序,确定最佳张拉方案(见图6)。

上横梁混凝土浇筑完成后,对混凝土进行连续7天24 h保湿养护,待混凝土强度达到设计要求的90%以上时开始第一批16束预应力张拉施工。张拉采用智能张拉系统按以下顺序和原则进行:先从靠近底板中部向上、下缘依次张拉,底板两侧同一高度预应力钢束对称张拉。第二次混凝土浇筑完成后张拉顶板、腹板18束钢束,张拉顺序与原则与第一批张拉钢束相同,最后张拉腹板底部第三批16束钢束。每批次张拉完成后24 h内完成预应力管道压浆和封锚,完成上横梁全部施工[3]。

4 结语

通过白洋长江公路大桥北塔上横梁空中膺架设计与施工方案,介绍了上横梁支架的总体设计及上横梁施工。从工程实际实施效果来看,对刚度较大的空中膺架不进行预压,仅根据支架弹性变形模拟计算结果进行底模预抬,上横梁混凝土浇筑后各项指标满足设计规范要求。通过有限元分析软件对预应力张拉方案的不同张拉工况进行模拟计算和对比分析,选择最优张拉方案,不仅能减小支架荷载,提高施工安全性,同时能最大限度降低上横梁底板混凝土开裂风险。

参考文献

[1]赵成贵.公安长江大桥主塔上横梁施工技术[J].上海公路,2019(3):41-45+4.

[2]张德致,张敏,代皓,等.黄冈公铁两用长江大桥桥塔上横梁施工技术[J].桥梁建设,2013(3):5-10.

[3]薛光雄.公路桥梁施工系列手册:悬索桥[M].北京:人民交通出版社,2014.

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