摘要:连续刚构桥具有连续梁不设置伸缩缝,桥面平整度高的优点,同时也具备了T型刚构不设支座、无需体系转换的优点。近年来,在桥梁工程建设中,连续刚构桥得到了广泛运用,其中0#块及悬臂浇筑段是本类型桥梁成桥的质量控制关键点。
本文以某桥梁工程为例,介绍了墩顶0#梁段的施工要点,包括托架的设计方式、安装方法、模板、钢筋的安装以及混凝土的浇筑施工及悬臂段挂篮设计与安装的注意事项。
关键词:0号块托架施工;悬浇段挂篮设计
一、工程概况
某桥全长为300m,桥面宽度为12m,为悬浇预应力混凝土连续刚构桥。主桥上部结构是C50现浇预应力混凝土箱梁,墩顶0#梁段长度为15m,悬浇段共分14节段,其粱段数及粱段长度从根部至跨中各为:6×3.5m+8×4m,累计悬臂总长为57.5m。边跨、中跨合拢段皆采用2m。
二、连续刚构桥0#块施工
1、托架设计与安装
托架主要发挥承重作用,可以保证墩身上部的一系列构件(钢筋、模板、混凝土等)牢固、稳定,设计托架时除考虑上部构件的重量外,还应考虑施工过程中的人、机械等荷载。然后选择相应承载性能的钢材,采用螺栓紧固的方式制作成三角形托架,托架通过桥墩上的预留孔及预埋件进行固定,其上安设纵、横工字钢分配梁及模板,墩身纵向从预留孔洞布置工字钢,在其下方对称布设型钢三角托架,托架经检查签证后方可投入使用。
2、托架预压
为验证托架的稳定性、刚度及强度、弹性变形指导梁体高程控制及消除托架的非弹性变形应对托架进行预压。预压采用堆载预压法,加载材料使用砂袋,加载重量按照最大施工荷载的1.20倍配重。堆载预压采用分级加载的方法进行。压重的先后顺序按照混凝土的浇筑顺序进行,先浇筑混凝土的部位先压重,后浇筑混凝土的部位后压重,荷载分别按设计荷载的60%、100%、120%进行。加载分级为:0→(60%)→(100%)—(120%)。
纵向加载时从中点开始向支点处进行对称布载,横向加载时从中心线向两侧进行对称布载。当荷载压至设计荷载的60%、100%时都要对观测点进行沉降观测,每级持荷时间不少于12小时,当支架测点连续2次沉降平均值均小于2mm时,方可继续加载。当压至总重量的120%时停止加载,每间隔24小时观测1次,当各测点沉降量平均值小于1mm时,可进行支架卸载。沉降量满足验收要求后按照支架两侧对称、均衡、同步卸载。
在边跨现浇段底板模板横向等间距布设5个变形观测点,共布置3个观测断面。记录每个观测点分别在加载前,每级荷载加载后、卸载后的标高。测量时尽量避开阳光直射,减少温度测量误差,对压重至60%、100%、120%时段观测频率为每2小时一次,直至满足沉降量满足预压要求。
3、模板安装
底模采用刚模板,侧模及内模采用竹胶板,翼板和内顶板支架采用普通钢管脚手架。底模安装时及时进行高程测量,保证立模标高的准确。为了确保施工安全,在外侧模板边设置安全防护栏杆并设置安全防护网。由于0#块是悬浇挂篮的起始位置,为了后期施工方便,需要预留出临时孔洞,方便后期进行挂篮的安装和行走,后期随着施工的不断进行,在开始进行下一块的作业后,方可将预留的临时孔洞封堵。
4、钢筋绑扎
现浇段钢筋在钢筋加工场集中加工,运输至施工现场绑扎成型,在正式进行钢筋绑扎前,应当对照设计图纸,确定各个部位所用钢筋的型号、规格和数量,经清点无误后,再进行绑扎作业,明确各个部位的施工顺序,总体上遵循从下往上的原则,先将底板钢筋绑扎完成,然后是两侧的腹板钢筋和中隔板钢筋,最后再完成顶板钢筋的绑扎。需要注意的是,在顶板钢筋绑扎前,需要提前把波纹管、隔板、内模板等安装完成。
5、浇筑混凝土
在模板工程和钢筋工程结束后,还需要对钢筋与模板的固定情况,以及模板之间的接缝情况进行检查。如果发现有模板松动、钢筋弯曲变形等问题,应及时做好处理。模板接缝过大的,也需要采取止水带或其他材料进行封堵。完成上述检查并对存在问题进行有效处理后,再进行混凝土的浇筑施工,可以保证混凝土成型良好,且不会出现漏浆问题。
0#块体积大,为了防止大体积混凝土因为水化热出现裂缝问题,浇筑时均采取分层浇筑的方式,单层厚度控制在50cm。混凝土采用输送泵泵送入模,按先浇筑底板、后腹板、最后顶板的顺序进行浇筑。由于梁段的高度大,腹板内钢筋及预应力管道等密集,混凝土泵到梁顶直接泵入底板和腹板下部时无法保证灌注和振捣质量,因而在灌注混凝土时顶板处预留天窗,天窗处架设接灰漏斗,漏斗下接锥形串筒,当施工顶板时关闭该天窗。混凝土灌注按照前后对称分段、左右同位对称、上下水平分层的原则由两端向墩顶灌注。同时注意两侧腹板浇筑的对称性,对腹板应进行分层振捣。特别应注意对腹板下层与底板接触处的振捣,保证底板倒角处砼的密实。在交接处使用Φ30插入式振动器进行二次振捣,保证混凝土振捣密实。分层浇筑厚度不超过30cm,在振捣上层时应插入下层10cm,每一振捣点要掌握振捣时间,不宜少振或过振,同时注意点的密度,间距不大于振动作用半径。
振捣人员要认真划分施工区域,明确责任,以防漏捣。振捣腹板砼时,振捣人员要从预留“天窗”或底板“人孔”进入腹板内捣固。
混凝土振捣时应注意振捣棒不得触及预应力管道,注意锚具部位混凝土的振捣应密实。顶板砼浇筑应注意桥面的平整度及高程,标高为现场测量控制,以铝合金长尺刮平。
砼浇筑完毕,初期养护非常重要。在浇筑砼初凝后用土工布覆盖,并须加强洒水养护,养护周期不少于7天。
二、悬臂段施工
0#块预应力筋张拉完毕后,在0#块上拼装挂篮,逐段对称施工箱梁悬浇段,其钢筋、钢筋安装、预埋件、张拉、压浆等施工工艺同0#块施工不再赘述。
1、挂篮设计
(1)三角桁架
桁架的作用与0#块施工的托架类似。每单箱单室2个腹板上设置有一处纵向受力梁。此梁即由三角桁架组成。在结构设计上,使用一个直径为70mm的销子将主纵梁与斜拉杆固定起来。一付挂篮两片三角桁架通过横联桁架和前上横梁连接成整体,横联桁架通过节点板和φ36销子与主桁连接。
(2)提吊系统
悬臂在浇筑完成后,组成悬臂的钢筋、模板和混凝土的总重量较大,且由于悬臂自身结构的特殊性,很容易因为重力作用导致主体结构出现弯曲变形及裂缝的问题。为此,需要设计提吊系统,分担一部分因为悬臂重力产生的荷载,从而达到了保证悬臂结构稳定的目的。整个提吊系统大体分为两个部分,即前吊带与后吊带。其中,前吊带的下端与底模前下横梁连接,上端吊在前上横梁上。后吊带的下端与底模后下横梁连接,2根吊带上端锚于挂篮主体横联上。
(3)模板系统
挂篮的模板系统也分为外模、内模和底模三部分。不同的模板使用的材料存在较大的差异,例如外模的桁架由12#槽钢组成,而背枋则使用的是8#槽钢。内模的吊梁则使用10#槽钢。在具体组成上,底模主要由前、后下横梁,纵梁组成;内模则由桁架、吊梁组成。
(4)行走系统
该系统是挂篮的关键组成部分,整个走行系统的主体结构是A、B型两条轨道。在轨道的下方垫上一块边长为20cm木枋,可以起到支撑、稳固的作用。利用箱梁垂直方向上预埋件,使用螺栓将两者进行固定。每次需要使用挂篮时,提前将挂篮顶起,然后布置好前端支垫,使轨道移动到挂篮行走距离。
2、挂篮安装
0#块的总长度为15m,能够同时满足2幅挂篮同时运行。使用吊车将各个部分吊运到制定位置,施工人员辅助完成安装。挂篮安装结束后,还要组织技术人员进行一次全面检查和空载运行试验,确定稳定后再进行正式作业。
3. 安全注意事项:
(1)挂篮试压前,要做好对拼装工序的检查验收,确保挂篮结构安全。特别是对后锚固及走道、前支点、吊挂系统等关键部位要进行专项检查验收。
(2)挂篮预压试验时,注意刚构箱粱两端的受力,要保持平衡,偏载在设计要求范围内尽量小,同时要避免增加不必要的施工荷载。
(3)挂篮试压过程中,注意用电安全和增设消防设施。
(4)预压试验不得在风力超过4级或雨天进行。
(5)试压前应做好安全网挂设、施工通道和防护栏杆安装检查、挂篮结构检查等工作。
结语:连续刚构桥虽然在实际应用中展现出了诸多的优势,但是也对施工技术水平和现场质量管理提出了更为严格的要求。在连续刚构桥施工时,墩顶施工及悬臂段是两个需要重点控制环节。前者需要重点加强托架设计与安装、模板安装、钢筋绑扎、浇筑混凝土等环节的技术控制,后者则需要做好挂篮设计与安装管理。现场施工人员应结合设计方案,明确各个环节的技术要点,树立精益化、全过程的管理理念,才能不留质量隐患,保障连续刚构桥工程项目的高质量建设完成。
参考文献:
[1]杨文刚,王雄,姚二华.大跨径预应力混凝土连续刚构桥悬浇施工技术[J].绿色环保建材,2019(02):120-123.
[2]高庆力.预应力混凝土连续钢构桥梁施工质量控制探析[J].城市建设理论研究,2014(029):286-288.