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摘要:斜拉桥适用于大跨度桥梁,广泛应用于大江大河以及峡谷间。但由于其施工条件复杂,操作空间受限,建造难度较大,因而对斜拉桥索塔施工技术质量的把控就显得至关重要。基于此,本文笔者以某工程为案例对斜拉桥索塔预埋件施工关键技术进行简要分析。
关键词:斜拉桥索塔;预埋件;施工;关键技术;
1 工程概况
某港口公路工程主桥为三塔整幅钢箱梁斜拉桥,跨径布置为(78+187+550+550+187+78)m,边中跨比 0.482,边跨设辅助墩。主通航孔斜拉桥主墩索塔共 3 个索塔:2 个边塔、1 个中塔。索塔采用钻石形塔身,由下塔柱、中塔柱、上塔柱和下横梁组成。边、中索塔总高度相同,塔底高程为 8.000m,塔顶高程为 188.000m,塔柱总高 180m(含塔冠);横桥向轮廓造型及截面尺寸完全相同,但下横梁竖向位置不同。下横梁顶面标高为边塔 57.100m、中塔 59.300m;顺桥向轮廓造型相同,相同标高处中塔截面比边塔截面宽 2m。索塔采用强度等级 C50 混凝土。
2 传统预埋件施工
2.1 传统埋板式预埋件
以往传统索塔预埋件施工中多为由受力钢面板与锚筋组成的结构形式,如图 1所示。预埋件安装时紧贴模板放置。
图1 传统埋板式预埋件结构
该传统施工预埋件技术提前将整个预埋件系统安装到位,后期直接使用,操作性强,加工方便,但在后期下雨时预埋件铁锈沿塔柱壁从上向下流淌,污染塔壁,难以清理,外观质量较差,且锚筋不易处理,留下腐蚀通道。
2.2 缩进型埋板式预埋件
缩进型埋板式预埋件与传统埋板式预埋件结构相同。安装时,预埋件面板背面紧贴结构钢筋,在模板与钢板之间预留一定厚度的空间,后期使用混凝土封面,同样,由于钢板与封面混凝土之间的黏结力差,在长时间风雨作用下,后期封面混凝土易出现开裂、脱落现象。缩进型预埋件如图2 所示。
图 2缩进型埋板式预埋件结构
3 预埋件分类设计及施工工艺
本工程主通航孔项目根据索塔预埋件使用类型分为 2 类:临时预埋件和永久预埋件。临时预埋件为塔式起重机、施工电梯扶墙件、主动横撑施工平台、模板拉杆连接件及横梁施工支架等施工时所需预埋件;永久预埋件为航标灯底座、斜拉索套管、爬梯、检修平台、供配电设施及供电电缆、照明设施、避雷设施、排水和通风设施等预埋件。由于索塔预埋件种类数量较多,质量要求高,埋设难度大。预埋件结构设计直接影响后期结构物施工,为此,根据预埋件结构受力大小和用途将其分为临时轻型预埋件、临时重型预埋件及永久预埋件。预埋件施工过程中由专人负责,并建立预埋件埋设前后的复查制度,防止少埋或漏埋,确保定位准确。
3.1 临时轻型预埋件
临时轻型预埋件主要用于电梯、塔式起重机扶墙件、主动横撑施工平台等,主要包括经济型直螺纹套筒预埋件和爬锥式预埋件。
3.1.1 经济型直螺纹套筒预埋件
直螺纹套筒预埋件系统包括锚筋、套筒和垫片(见图3),在钢筋加工场内将钢筋按设计长度下料并弯曲成型,将弯曲成型钢筋车丝后得到锚筋,将锚筋与定制的套筒匹配连接,为防止套筒锈蚀,并方便使用完毕后套筒拆除,在套筒周围包裹透明胶带。锚筋绑扎完成后,将其按设计位置安装。混凝土浇筑完成拆模后,将套筒找出,安装钢牛腿等其他结构物,整个预埋件使用完毕后拧出套筒,向套筒内填充高强度混凝土。安装时预埋套筒紧贴模板。
图 3 直螺纹套筒预埋件结构
直螺纹套筒预埋件一般根据实际施工需要进行选择,常用有 M22,M25,M28,M32 等规格(见表1),套筒及螺母委托厂家加工以满足现场需求,加工应满足规范 JG/T 163—2013《钢筋机械连接用套筒》要求。M22,M25 拧紧扭矩为 260N•m,M28,M32拧紧扭矩为320N•m。
表 1 直螺纹套筒预埋件尺寸
直螺纹套筒预埋件由8.8级高强螺栓和HRB400 钢筋组成,预埋锚筋先拧入套筒一半进行预埋,然后对套筒端头进行土工布密封处理,防止混凝土进入。螺母初拧和终拧应在同一工作日内完成,施拧时用卡死扳手卡住螺栓头,防止螺栓转动。高强螺栓初拧完毕后使用黄色油漆在螺栓、螺母、垫片及连接板上进行画线标识。初拧后全部螺栓使用 0.3kg 小锤沿施拧方向逐个敲击进行初拧检查,防止漏拧。初拧完毕 2h 后进行终拧,终拧扭矩根据预埋件螺栓直径选用,终拧顺序应与初拧顺序相同。
3.1.2 爬锥式预埋件
爬锥式预埋件针对直螺纹套筒预埋件在施工后期出现极个别套筒难以拧出的情况设计的,拆装方便且套筒可重复使用。但相对成本较高,需专门定制采购预埋件系统,爬锥式预埋件主要由埋件系统、埋件板、高强螺杆、爬锥、受力螺栓组成。
3.2 临时重型预埋件
此工程主通航孔项目采用剪力销预埋件作为横梁支架预埋方式,主要由爬锥式预埋件与剪力销结合形成的以承受剪力为主的剪力销预埋件系统,具有承载力高、安拆方便等特点,适用于大跨度、重荷载的高塔横梁施工。目前索塔大跨度横梁支架多采用牛腿板作为预埋件,也有钢靴预埋件(对设计构造钢筋破坏较大),但后期支架拆除后预埋牛腿板不易处理,留下腐蚀通道,严重影响索塔结构耐久性和外观质量。
3.3 永久预埋件
主塔永久预埋件有种类繁多、使用周期长、后期不易更换、受力较复杂等特点,因此,在加工质量、防腐要求及安装精度等方面均有较高要求。为增强永久预埋件防腐性能,埋设在塔柱混凝土内部及表面的预埋钢板均应在工厂下料加工,并经镀锌处理。现场安装过程中要注意安装精度,并在其相应部位混凝土浇筑前与主塔主筋进行有效连接。
结束语
综上所述,通过上述索塔施工过程中预埋件关键技术的研究,无论是永久预埋件还是临时预埋件,在索塔施工过程中均扮演着重要角色,因此,在设计过程中要考虑复杂海域环境对预埋件的影响,尽量做到预埋件结构具有轻便、牢固、耐腐蚀、拆装方便、可重复利用等特点,且要重视在重型荷载作用下的预埋件优化设计工作。
参考文献:
[1] 何雨微,汤立志.斜拉桥索塔劲性骨架多功能研究[J].交通科技,2018(06):31-34.
[2] 黄玉仁.双向倾斜索塔柱中的劲性骨架施工设计[J].福建建筑,2018(09):99-100.