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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-09-04 14:09 熱度:
摘要:天池特大橋主拱凈跨204.959m,是目前國內采用斜拉扣錨索架設的跨度最大的鋼筋混凝土箱形拱橋,采用分節段預制、纜索吊裝、環氧樹脂膠拼、斜拉扣掛架設的先進施工技術,簡要介紹拱段預制、拼裝施工。
關鍵詞:RC箱拱;節段預制;纜索吊機;膠拼;扣錨索;施工方法
1.工程概況
天池特大橋位于福建省寧德市洪口水電站庫區內,大橋跨越峽谷,全長405.4米,橋寬10米,橋面距河道水面約140米。采用上承式鋼筋混凝土箱形拱橋,橋跨布置為5×20m+1×228.2m鋼筋混凝土箱型拱(主拱凈跨204.959m)+3×20m,凈矢高f0=51.227m。其中主孔采用單箱三室節段預制,纜索吊裝、斜拉扣掛的施工方案(如圖1)。
拱上結構采用變截面實心雙柱墩,最高達到48m,主跨橋面由2孔跨徑12.66m和16孔12.68m預應力空心板梁組成,設計荷載等級為公路I級,抗震按Ⅶ度構造設防。
主拱圈截面采用寬8.0米,高3.0米的單箱三室普通鋼筋砼箱型斷面,頂、底、腹板厚度均為25cm,施工時為減輕吊重,主拱圈截面分三次形成,其中兩個邊室采用分段預制拼裝成拱,中室采用拱上現澆施工。預制標準段邊室寬2.8米,頂板厚度為10cm,腹板和底板厚度均為25cm,接頭腹板采用大剪力鍵,底板采用剪力槽。
主拱沿縱橋向單肋分成19個節段,其中0#節段采用現澆,1#~9#節段采用預制吊裝施工。除拱腳0#塊和跨中合攏段兩處為現澆濕接頭外,其余各節段均為涂環氧樹脂的干接頭形式。單肋膠拼縫15道,全橋30道膠拼縫,每道膠拼縫面積約2.5m2,拱段對接前分別對兩個結合面均進行涂刮環氧樹脂漿,厚度約1mm。
2.拱段預制方案
天池特大橋主拱跨度大,邊箱拱肋如采用長線法預制,則預制臺座矢高將達到13m,受場地和龍門吊機高度等限制,無法實施。如采用短線法預制,則臺座質量控制和預制成本將大大提高。
經比選施工中采用了部分長線法施工,即分段設置臺座,具體方案為:1-2-3;3-4-5;5-6-7;7-8-9共4段布置(如圖2),這樣設置后,每個臺座的矢高(或弦高)只有1.5m左右,便于鋼筋、模板施工及龍門吊起重作業。
此法預制時先預制1#、2#、3#、7#、8#、9#拱段,將3#段吊至空臺座預制4#、5#段,再將5#、7#段吊至空臺座預制6#段。這樣既保證了拱肋線形,又保證了剪力鍵、剪力槽的相互咬合。
3.拱段拼裝施工
天池特大橋預制拱段最大吊重達118t,長16.01m,采用130t纜索吊機作為吊裝施工機械。纜索吊機系統主要由主塔、承重主索、后錨碇、牽引系統、起重系統、通風纜、錨固系統等組成。吊機布置為:120+228+84m,塔高42m。
天池特大橋受場地限制,拱段預制場沿河灘垂直橋軸線布置,架設時存在掉頭問題。為了解決起吊轉向時起重繩不與架好的拱段發生交叉碰撞,施工中在兩個運梁平車上設置轉向盤,并在上、下吊裝扁擔間用尼龍吊裝繩單點連接,僅由尼龍繩扭轉而起重繩不動,以實現轉向。
3.1拱段拼裝前剪力鍵、剪力槽的表面處理
(1)每一節段在拼裝前用電動磨光機將結合面的浮漿、雜物清理干凈。
(2)每一節段的剪力鍵,剪力槽應表面干凈、干躁,不得有油污、潮濕的地方,否則應進行處理方可進行拼裝。
3.2環氧樹脂配合比及配制要求
(1)根據施工地點和施工時間基本在2007年5月份和6月份,所以配制時將施工環境溫度定在20℃左右,配合比(重量比)如下表:
CYD-128 二丁脂 乙二胺 丙酮 白水泥 使用時間(小時)
100 15 8 10 200 4
(2)配制順序:先將環氧樹脂、稀釋劑、增塑劑各秤取準確重量,加料時邊拌邊加料,攪拌速度要快,時間不少于15分鐘,在拱段初步定位各項涂膠準備工作就緒后,再加入硬化劑,拌合均勻后加入白水泥進行充分攪拌,直到膠粘劑顏色均勻一致為止,應特別注意桶壁和桶底是否攪拌均勻。
(3)所用水泥必須干燥無水,并用900孔/cm2的篩子過篩。
3.3拱段懸拼
(1)纜索吊機將拱段吊起至一定高度,移動拱段至已拼拱段前端,進行接頭對接試對位,然后再移動纜索吊機,將拱段移開0.3~0.5m,準備涂層施工。
(2)環氧樹脂涂刮時為了加快速度,采用2~3人同時進行,涂刮先由下而上掛膠,再左右鋪平,最后自上而下刮平,厚度以1mm為宜,工具采用刮刀。為了在固化時間內完成拼裝作業,必須要求涂刮工作在30分鐘內完成。
(3)拱段涂層完成后,移動纜索吊機,使拱段對位膠拼,對位時,應使相鄰拱段腹板剪力鍵和底板剪力槽相互對齊,密實緊貼,必要時可采用5t倒鏈輔助牽引。完成后,接頭進行遮蓋養護,防止雨水浸入和陽光直射。
(4)拱段膠拼后,將節段扣錨索掛設就位,初張拉扣索使節段咬合面環氧樹脂固化,環氧樹脂達到規定強度后按順序張拉扣、錨索,同時配合將纜索吊前、后鉤松鉤,將拱段自重逐步轉移至扣錨索體系。為了減輕咬合面的應力,前、后鉤松鉤應同步進行,也可逐一進行,但每次卸載噸位應盡可能一致。全過程由監控進行有關索力、標高、軸線的測量和控制。
(5)待拱圈節段自重全部轉移到扣錨索體系之上,且經測量人員確定標高、軸線達到設計要求后,方可松鉤,移走吊鉤后及時進行側腹板連結鋼板焊接。
4.拱段拼裝質量控制
每個拱段拼裝完成后,進行動態測量控制,對出現的誤差,在下一拱段拼裝時及時調整,防止產生累計誤差。
4.1拼裝過程中允許誤差:
(1)拼裝拱段前端標高允許偏差±10mm。
(2)拼裝拱段前端軸線允許偏差±20mm。
4.2全部拱段拼裝完畢后允許誤差:
(1)合龍段兩端相對高差±20mm。
(2)同一拱肋左右對稱拱段相對高差允許偏差20mm。
(3)上、下游拱肋的相對高差允許偏差30mm。
4.3拱段誤差調整:
拱段安裝時,如發現實際拱軸線與理論拱軸線相差較大時,應作相應調整。調整方法如下:在剪力鍵或剪力槽中間放置1mm或2mm的薄鋼板進行糾偏,但是,為了保證拱軸線型,每一次使用薄鋼板的厚度予以控制,以不超過5mm為宜。如一次調整不到位,可以在下一節段繼續調整,直到滿足要求為止。
5.拱段預制、拼裝操作要點
(1)本橋邊箱拱肋接頭設計采用腹板剪力鍵、底板剪力槽的接頭處理形式,給預制工作帶來了一定難度,為了便于剪力鍵、剪力槽接頭脫膜,又不損壞接頭砼,施工中在接頭處采用塑料薄模隔離。
(2)預制時對要吊動的3#、5#、7#拱段空臺座就位需引起高度重視,就位必須精確,否則軸線或線形上一點點偏差可能會引起后續拱段較大的誤差。
(3)拱段膠拼時接頭砼表面溫度不宜低于15℃,否則應采取加溫措施。膠漿在使用過程中,要繼續攪拌,保持漿體均勻。
(4)在膠拼過程中應注意溫度的變化,使膠漿在比較穩定的溫度下硬化,隨時觀測硬化時間,以便在下一節段作相應調整。
(5)涂膠和拼裝各項工作必須緊密配合,必須在拱段初步定位和涂膠的各項工作準備就緒后,才可加入硬化劑,確保在硬化時間內完成整個膠裝工作。
(6)大跨度多段吊裝、斜拉扣掛混凝土拱橋的施工線形控制,是比較復雜的,同時施工線形控制好壞也將直接影響成橋線形與理論設計線形的差異,進而影響拱橋受力,所以拱段拼裝應嚴格按照監控提出的數據進行施工線形控制和調整。
6.結束語
天池特大橋的成功建設是鋼筋混凝土箱形拱橋采用纜索吊裝、斜拉扣掛施工的又一座里程碑,其主拱凈跨達到204.959m,是目前國內采用斜拉扣錨索架設鋼筋混凝土箱形拱橋的第一跨度,居世界第二位。該橋節段拼裝接頭腹板采用大剪力鍵、底板采用剪力槽并用環氧樹脂膠拼均是一種新的嘗試,對大跨度鋼筋混凝土箱形拱橋的設計與施工具有借鑒意義,可為今后同類型橋梁提供有益參考。
文章標題:大跨度鋼筋混凝土箱形拱橋拱段預制拼裝施工新技術
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