钢管混凝土系杆拱桥施工

钢管混凝土系杆拱桥施工

摘要:本文对钢管混凝土系杆拱桥施工中经常出现的技术问题进行了剖析,详细地阐述了科学、实际、有效的防治对策。

关键词:钢管混凝土;系杆拱;施工;难题;对策 1 引言

近年来,钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、 省建材等优点,被广泛应用于公路工程。但该桥型技术复杂,施工难度大,已经暴露和潜在的问题还很多,亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善,本文将结合工程实践就有关问题做 简要阐述。

2 钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策

2.1 支承系统 2.1.1 功能

系杆拱桥支承系统宜选用WDJ齿碗扣型多功能支架,该系统具有支架竖向组合微调功能,主要以工具支架和特制微

调座组成。 2.1.2 地基处理

WDJ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上,地基须高出原地面0.5~0.8m,做好防水,避免雨季浸泡。在立杆底部铺设垫层和安放底座,垫层可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的钢筋混凝土或厚度≮5cm的木板。 2.1.3 预压

支架使用前须全程预压,不能以一孔预压取得的经验数据推概全桥。静压5d(120h)以上及达到沉降稳定状态2d(48h)以上,沉降稳定标准:24h沉降不超过1mm。 2.2 主拱肋拱轴线控制系统

2.2.1 以激光照准和精密测标组成定位系统;监测项目为拱肋的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降。 2.2.2 建立测量控制网

在每节拱肋端头设置固定的测量控制点,控制点设在拱肋中线位置。施工放样及检查都采用全站仪进行,每架设一节段拱肋,对全部控制点都要进行观测。此外,对拱座的偏位进行观测。钢管拱对温度,特别是日照影响非常敏感。为了减少温度和日照对线形控制的影响,标高的测量包括合拢时间都安排在凌晨。 2.2.3 施工控制

在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶,通过改变

扣索的张力,并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方法,来实现拱段接头标高的调整(跨径较小的拱肋可利用WDJ支撑系统高度及其竖向微调功能实现)。

设置临时横撑固定拱肋。每架设一节拱肋,就利用钢管拱的横联钢管临时焊接固定上下游拱肋,特别是在合拢段基肋端一定要设置临时支撑。

在焊接拱肋接头外包板时,对称布置的焊缝,采用成双 焊工对称施焊,这样可使各焊缝所引起的变形相抵消;非对称焊缝,先焊缝少的一侧,这样可使先焊的焊缝变形部分抵消。 为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性,在每吊装一节段拱肋时,采用通过对称设置两道浪风绳来调整和控制拱段就位中线位置,减少拱肋自由长度,增大横向稳定。控制浪风绳长度基本相同。

2.3 设计高性能膨胀混凝土的三个问题

混凝土施工可按一般高性能混凝土设计方法进行配制强度计算,不必计算后将强度提高一个等级作为配制强度,关键在于施工配合比的施工现场验证。设计时应严格控制水灰比,将其确定为定值。

混凝土是采用钢管中顶升灌注,粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而下落,否则会造成顶升压力过大而失败。在设计混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态,不能下沉。所以该种混凝土的砂率可提高一些。

许多工程实践认为钢管混凝土设计为微应力时,限制膨胀率28天内应控制在(2~6)×10-4的范围内是合理的。 2.4 主拱肋钢管的拼装 2.4.1 钢管拱肋的制作

钢管拱主弦管直径>600mm采用螺旋焊管。宜选用具有CAD加工设计技术和成功经验的厂家;单元阶段制造好后在工厂进行平面和立面组拼检查;螺旋焊管弯曲成型在中频弯管机上进行,采用埋弧自动焊;腹板安装采用CO2气体保护焊;单元阶段焊接完成后,若与理论线形不符,可用“火工矫正法”矫正。钢管拱单元阶段制好后运至工地组焊成吊装段,运至施工现场,最后用跨墩龙门吊机或其它起重设施将吊装段吊上桥组装。为便于调整拱肋预埋段制造、温度引起的偏差,钢管制造在工厂时,拱脚预埋段与拱中段之间预留80mm调整量;拱肋合拢锁定温度为10~15℃。 2.4.2 钢管拱肋单元构件的防护

预拼成型的安装节段必须对接口进行地面预接和必要的技术处理,拱肋每一个吊装阶段之间采用内法兰连接,法兰间可抄垫钢板进行微调;单元制造阶段之间采用临时外法兰连接。

2.4.3 钢管拱肋的悬拼

拱肋吊装采用悬拼和扣挂施工。拱肋作完后,首先在制作场地进行预拼,合格后方可吊装。拱肋吊装前应安装好拱脚临

时铰,悬拼过程中允许拱肋绕铰转动。每吊装一个阶段除安装好横撑及临时横撑外还要设置横向浪风索。以利调整拱轴线和保证横向稳定。两阶段接头端面先用螺栓对接,安装合拢段前应预先通过扣索调整拱肋横向位置,然后再安装拱顶合拢段。两条拱肋全部合拢后,再全面校核一次拱轴线坐标,并调整至误差容许范围内。再对焊主拱钢管、烧掉螺栓,用加劲钢板补焊拱肋钢管接头,以保证受力连续。用钢管焊接封死拱脚临时铰,浇注拱座预留槽口C50混凝土,形成无铰钢管桁架拱,待拱脚混凝土达到强度后拆除扣索;泵送压注填充管内C50微膨胀混凝土。

2.4.4 跨径较小的桥梁可用WDJ支撑系统配合吊车、揽绳完成拱肋组拼。 2.5 波纹管堵塞

系杆拱桥横梁、系梁多为群锚后张预应力混凝土,于是防治波纹管堵塞,避免钢铰线局部拉伸率、应力超标是施工中不容忽视的大问题。对此我们的预防措施是:

波纹管固定后,将半硬性塑料管穿入波纹管内,其外径小于波纹管内径8~10mm,长度大于波纹管长4~6m;指派专人,在浇筑混凝土过程中不停抽动塑料管至混凝土浇筑完毕;抽出塑料管,清除其表面灰浆,擦净备用。抽动半硬性塑料管法,可从根本上解决波纹管堵塞问题。 2.6 支座垫石钢板悬空

预埋支座垫石钢板下混凝土悬空,既影响下部结构受力,又危害上部结构荷载均匀传递和受力平衡,也就是说,出现这种现象是很危险的,其主要原因是混凝土在浇筑流动过程中,预埋钢板下的气体无法排除,形成了空洞,为避免该现象的发生,可在钢板中心用电钻打一个直径5mm的“排气孔”,浇筑预埋钢板处混凝土时,浓水泥浆由“排气孔”冒出即可。 2.7 空腹式端横梁浇筑工艺

端横梁为封闭式变断面空心梁,其施工有两种方法:一种方法是采用木模或其它一次性芯模,不考虑翻番周转,此类模板只侧重考虑其强度,满足混凝土几何尺寸需要即可;另一种方法是采用钢模或其它可周转性芯模,浇筑混凝土时在梁顶预留“天窗”,待拆除芯模后再二次浇筑混凝土,将天窗堵死,但应注意两期混凝土的结合牢固问题。 2.8 钢管混凝土“紧箍效应”落空

由于施工工艺和混凝土收缩,混凝土总是无法完全充满钢管,使得“紧箍效应”无法实现,混凝土达不到三轴压缩的理想效果。防治该问题的一般方法有两种:

预防。微膨胀混凝土随着龄期增长,混凝土的收缩仍然不可避免,为防止这类问题发生,在混凝土配合比设计时,在添加UEF微膨胀剂的同时增添“聚丙烯腈纤维”。

处置。待混凝土大于28d龄期后,用小锤对拱肋进行全面敲击检查,发现空隙,则确定准确位置,钻孔并压注环氧树脂水

泥浆进行补救。 3 结语

钢管混凝土系杆拱桥施工中需要研究的问题还很多,这就需要我们广大工程技术人员积极探索,不断完善,使这一先进技术在公路交通设施建设领域发挥更大作用。

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