跨线连续箱梁桥平面转体施工技术_李拉普

桥 梁

跨线连续箱梁桥平面转体施工技术

李拉普

(中铁十五局集团有限公司,河南洛阳 471013)

摘 要:桥梁转体施工根据转动方向,可分为竖向转体法、水平转体法以及竖转与平转相结合的施工方法。转体施工与其他如悬臂拼装、悬臂浇筑、原位现浇施工等相比较,具有对既有交通影响小,可跨深沟、河流等,且施工快速、技术和经济效益高等优点。以苏州兴郭路跨苏嘉杭高速公路连续箱梁成功转体为背景,详细介绍连续梁桥水平转体施工的转体体系构造、施工工艺、施工方法及转动体系磨合控制等内容。关键词:公路桥;连续箱梁;转体施工中图分类号:U445 文献标识码:B文章编号:1004 2954(2009)08 0055 03

T 构的转体重为49887 5kN,10号墩 T 构的转体重为49787 5kN。2 转体体系构造与施工

本桥的转体体系由上下承台构成。上承台高2 0m,为转体上转盘;下承台高2 5m,为转体下转盘,如图2所示。在上下转盘间有20cm空隙设球铰,依靠

相对于转轴对称布置的千斤顶系统反对称作用形成的力矩完成转动。施工过程为:浇筑箱梁主体混凝土,待混凝土强度和弹性模量达到转体施工的要求后,脱空撑脚将箱梁重量通过墩柱传递于上球铰,再通过上下球铰之间的聚四氟乙烯板传递至下球铰和承台。进行 T 构的秤重和配重,并利用2台水平放置的千斤顶对磨心形成的力偶,克服上下球铰之间、撑脚与下滑道之间的摩擦力,

使桥梁主体转动一定角度后就位。

1 工程概述

兴郭路跨苏嘉杭高速公路大桥地处吴中区河东高新工业园中,主桥为3跨预应力混凝土连续箱梁,跨径布置为55m+85m+55m,主桥立面布置如图1所示。

主桥上部结构为单箱双室竖直腹板变高度箱梁,中支点处箱梁高为5 2m,跨中及边跨直线段梁高为2 2m,梁高按二次抛物线变化;箱梁顶板宽20m,设1 5%单向横坡;底板宽12m;腹板厚50cm,在靠近支点处增加到80cm;底板厚度为70cm(支点)~25cm(跨中)。腹板上方设通气孔,主墩0号块上设有检修预留孔。桥梁下部为钻孔灌注桩基础,主墩承台分上下两层,主墩采用墙式薄壁墩。主桥立面布置如图1

所示。

图2 转动体系构造(单位:cm)

2 1 磨心和磨盖的施工

磨心是位于下承台上的混凝土球缺面铰,直径为3 0m,曲面半径为10m,球面矢高为26 6cm。磨心与下承台一次浇筑完成,浇筑前,按照磨心的半径和边高度,用钢板制模,在下承台施工时准确预埋在钢筋上,同时采用经纬仪交汇法准确预埋钢柱。

磨心圆弧面的施工:事先制作一个半径相同的刮尺,混凝土浇筑完成后,初凝前反复沿中心旋转,刮除高出的部分,填补低的部分,待混凝土终凝后,在圆弧面上作经纬线,用精密水准仪反复测同纬度交点的高程,以检查圆弧面上的各个方向的曲率,高程测量示意如图3所示。圆弧面上不圆滑的地方用砂轮机人工打磨,待圆弧面上同纬度的高程高差不大于2mm时,即可进行下道工序施工。

磨盖是上承台的一部分,是上承台与磨心接触的部分,同时也是转体过程中上下承台的主要接触面。为了减少磨合过程磨盖的质量,磨盖浇筑尺寸为3 5m 3 5m 1m,其质量为30 7t。

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图1 主桥立面布置(单位:cm)

由于苏嘉杭高速公路交通繁忙,日交通量大,为减少桥梁施工对高速公路交通的影响,主桥采用平衡平

面转体法施工。具体方法为:在高速公路两侧,与高速公路平行搭设支架,将主桥分为对称的2个 T 构分别分段在支架上现浇(其中0号段长10m,1号~7号段长6m,8号段长10 52m),然后水平转体到设计桥中轴线位置处。转体角度分别为9号墩70 、10号墩85 。在完成边跨现浇段及体系转换后,吊架法现浇中跨合龙段,满堂支架法施工边跨合龙段,最终完成主桥跨高速路段施工。转体部分悬臂单侧长41m;9号墩

收稿日期:2009 04 03

作者简介:李拉普(1966 ),男,高级工程师,1987年毕业于石家庄铁道学院。

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转动体系磨合合格的判断方法:(1)摩擦力。达到一个普通工人用距磨心中心3m长的推杆即可使磨盖旋转360 的目标;(2)光滑度及磨合面。将磨盖吊起,手摸法检查磨合面面积是否光滑,磨合面是否大于70%;(3)高程。确保磨盖在转动过程中始终处在同一水平面上。具体控制的方法为,在磨盖四角设点测其高程,每旋转45 测1次各点高程,直至一周。单点高程在每个方向上误差小于5mm,这是转体就位后,梁体线形合理的有力保证。

判断磨合合格后,则可以拆除水池,清理圆弧面,在圆弧面中转轴上涂上一层黄油以增加光滑度,放下磨盖,固定。

2 3 环形滑道施工

环形滑道为不锈钢板和四氟板组成的滑动面,其宽度在下承台为50cm,上承台为40cm,上下承台以直径5 3m宽设置,如图4所示。具体的施工工艺为:在下承台的顶面预留2cm深环道槽口,下层不锈钢板与四氟板的粘贴由专业厂家分块施工,现场组拼,四氟板在下承台环道上适当间隔留空隙,以防止四氟板在转动时沿途鼓起。施工前将槽口清洗干净,用环氧砂浆贴底层钢板,同时用预埋钢筋固定钢板,四氟板的平面高差控制在 0 5mm,接缝相对高差为0 2mm,转动时前进方向只能为负误差。安装时每块钢板测4个点,逐块调整,直至满足误差要求为止。不锈钢板位于四氟板之下,比四氟板每边宽3~5cm,以保证两者密贴;与上层钢板采用焊接粘贴,和上承台浇在一起;其前口做成上卷圆弧形,

防止转动时刮板。

图3 磨心高程测量平面示意

磨盖以磨心为底模进行浇筑。磨心完成后,在其顶面涂层黄油并在黄油上铺一层油毡(距磨心边的20cm范围)作为隔离层,安装钢筋,安设侧模,浇筑磨盖混凝土。混凝土强度达到设计强度的80%后,在磨心周围搭设简易支架体系,以方便将磨盖吊起。磨盖吊起后用洗涤剂将磨心和磨盖的接触面清洗干净,放下磨盖,进行磨合。2 2 磨心和磨盖的磨合

磨心和磨盖均为C50混凝土,其轴心抗压强度为27 0MPa。以全部转体重由磨心支承计算,磨心的平均应力为 =N/A=9 351MPa。上转盘混凝土强度达到设计强度的80%后,将其吊起,清除中间的隔离层后再放下来,采用水磨法进行磨心和磨盖的磨合。即在下承台上磨心的周围砌筑水池,蓄水的高度以磨合面浸入水中即可,利用2台卷扬机产生力偶矩使磨盖转动,转动的方向和桥梁转体的方向相同。磨合一段时间后,吊起磨盖,清理磨渣,再放下磨盖继续磨合,反复多次。

图4 环形滑道构造(单位:cm)

3 箱梁施工及转动就位3 1 箱梁施工

(1)施工工艺流程基础处理 支架搭设 支架预压 0号段施工 正常节段分段施工(支模绑钢筋 浇注混凝土 张拉预应力钢筋 压浆封锚)。

(2)施工方法

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T构箱梁采用落地碗扣式满堂支架施工,分节浇筑完成。由于箱梁基本平行于高速公路两侧,为了防止施工干扰高速运营,在支架靠近公路的一侧,安设防护钢丝网,高出梁顶2 2m,以保证施工机具材料杂物不影响高速公路正常运营。3 2 转体顶推力计算

由于上承台预应力的作用,环道的F4板与不锈钢板并不密贴,摩擦力主要在磨心上。假设转体重力全部由磨心支承,摩擦力在磨心全面积均匀分布,则顶推力采用下式计算

T=(2fGR)/(3D)

式中 T 顶推力,kN;

G 转体总重力,取为49880kN;

R 磨心半径,为1 5m;D 牵引力偶臂,为14 2m;

f 摩擦系数,启动摩擦系数为0 12,动摩擦

系数为0 08。将上述参数代入公式计算,得

T静=422kN

T动=281kN

动力储备系数为:1500/422=3.553 3 箱梁转体施工

梁体转体施工采用2台150t液压千斤顶顶推进行。2台水平放置的千斤顶对磨心形成力偶,按50kN一级对称缓缓给油加力,直至启动。水平千斤顶顶推一个行程后(一个行程按照150cm计算),回油安装L=150cm的顶铁,继续顶推,顶推至足以安装600cm的顶铁,接上L=600cm的顶铁。重复上面的工序直到下一个预留槽口的位置。接近合龙时,减慢顶推速度,同时垫塞反力限位块,以免过位。

转体到位后,立即在上、下承台的四周打入钢楔,并将其临时锁定;然后支立四周模板,及时灌注混凝土,达到永久固结;最后按设计要求顺利施工合龙段。预制箱梁的2个 T 形梁段施工完成后,测量箱梁各截面在施工中的误差及跑模变形值,准确计算 T 形梁段两侧对转轴的力矩,以确定是否需要配重。确定 T 形梁段两侧的力矩相等后,方可拆除现浇支架,并清理上下转盘之间阻碍转体的物体。3 4 合龙段施工

中跨合龙段长3m,与高速公路的中央分隔带同宽。合龙段采用挂篮法施工,该桥中合龙段挂篮的底栏结构高度为0 65m,跨中处设计净空为6m,底栏安装后净空为5 45m,满足高速公路净空5m的要求。挂篮安装和合龙段梁体施工期间,未影响高速公路的通行;挂篮拆除采取整体下落的方法,选择车流量较小的清晨,将高速公路两侧的超车道临时封闭2h,既保

AY ARDDESIGN (8证了不中断交通,又确保行车安全。

3 5 线形控制情况

该桥主桥主跨为85m,主梁挠度变化大,影响因素多,施工监控控制难度较大,通过施工中的主梁高程、应变、温度及截面尺寸和弹性模量等数据采集,再对所得到的数据进行误差分析后,不断修正设计、施工参数,使内力、高程的计算与实测值之差不断缩小,从而使计算程序与施工过程相融合,从转体后量测结果看,其达到了设计和规范的要求,保证了整个桥梁线形的美观,保证了施工的质量。4 结语

(1)选择平面转体法施工 T 形连续梁横跨高速公路桥梁工程,其主桥下部结构、箱梁现浇以及转体施工等过程,对高速公路运营影响较小,部分桥面系、防撞护栏均可在转体前施工。

(2)转盘部分是转体桥的关键部位,转轴的定位精度直接影响上部结构位置的准确性,下转盘表面的平整度是影响转动过程中摩擦力大小的关键因素,下盘底混凝土的密实与否,决定着转动系统能否正常转动。因此在平铰转盘施工中必须抓好这3方面的质量要求,是转体成功的保证。

(3)通过对磨心、磨盖和滑道施工过程中的精度控制,确保转体桥梁按照设计要求及施工规范顺利转体;通过施工过程中的高程、应力等的控制,保证了施工的质量并使合龙后的桥梁偏差控制在规范和设计要求之内,确保了整个桥梁线形的美观。

(4)转体施工前准备阶段,和高速公路管理部门及时协调、沟通,转体施工时,高速公路管理单位、高速交警必需在现场有配合人员,并根据高速公路要求,安置警示牌、限速牌等。

(5)转体实施时考虑高速公路行车流量相对比较少的早晨进行,可保证转体施工时高速路行车不中断,但在两侧各100、200m的位置需设安全防护员,如有紧急情况,及时阻车,防止不必要的事情发生。参考文献:

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