某下承式钢结构桥梁工程制备技术

发表时间:2020/7/27   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:李秋华1 朱冬娇2 刘晓婷3 王向超4
[导读] 摘要:以某铁路双线桥下承式钢桁梁施工中采用的临时钢结构支架平台为例,对钢结构支架的力学性能进行了检算。
        1.身份证号码:14262219931029XXXX  2.身份证号码:13112719900901XXXX 3.身份证号码:13018219910201XXXX  4.身份证号码:13018219900816XXXX
        摘要:以某铁路双线桥下承式钢桁梁施工中采用的临时钢结构支架平台为例,对钢结构支架的力学性能进行了检算。检算的内容包括:钢管桩柱的检算、钢滑道梁的检算、工字钢分配横梁的检算、工字钢分配纵梁的检算、槽钢水平杆和斜杆的检算等,检算的结果表明,,钢结构支架力学性能满足规范要求。研究成果对相同类型钢结构支架的设计及检算具有-定的指导作用。
        关键词:桥梁工程,下承式钢桁梁,钢结构支架,力学性能检算
        引言
        钢管混凝土拱桥具有造型美观,结构严谨,受力均衡等特点,在近年来公路市政工程中应用广泛,但其工艺复杂,工序繁琐,技术要求较高,施工难度较大,因此认真总结该类型桥梁施工经验势在必行。本文以龙王塘分离式立交桥为对象,阐述钢管拱桥施工技术的控制要点。
        1工程概况
        龙王塘分离式立交设计为1-73m下承式钢管混凝土拱桥,横跨京新高速。为地方景观桥。桥梁设计跨径70米,矢高17. 5m,矢跨比为1/4,理论拱轴线为抛物线,系梁采用单箱四室预应力混凝土箱梁。上部结构为2榀钢管混凝土拱,钢管直径1000mm,拱之间设置3道橫撑,22 根吊杆。下部结构设计为座板台,每个桥台各有10根直径1. 5m钻孔灌注桩。
        2桩基础施工
        本桥共有2个墩台,共有桩基20根,设计为嵌岩桩,桩底为中风化麻粒岩,侧摩阻力400Kpa,端阻力1800kpa,建设初期考虑两种工艺,通过试桩确定该地质可采用大功率旋挖钻钻孔,可有效提升工期,但对钻头磨损较大,机械养护费用较高,若采用冲击钻施工,机械费用较低但工期较差,针对该桥对费用工期进行综合对比得出结论采用租赁机械的方式,旋挖钻综合费用约比冲击钻多出28%左右,但工期可提升220%。故采用SY460型大功率旋挖钻施工。
        3现浇箱梁施工
        本桥设计为单箱四室现浇箱梁,长70m, 宽21.5m。共计48个箱室。采用满堂支架施工,现浇箱梁施工主要应注重以下几个问题。
        (1)由于支架需要在上部吊杆张拉完成后,方可拆除,使用时间远远长于一般桥梁现浇箱梁,故需精确进行支架设计,尽量节省杆件材料,节约成本。且应提前规划交通,若下方通行车辆较多,根据实际情况设置门洞,本桥设置一个门洞,宽4m,施工高峰期有水稳料运输车,运梁车,各种工程机械通过,经常出现难以错车堵塞门洞现象。
        (2)需充分考虑上部结构预埋件对各工序的影响,本桥箱梁内部共涉及吊杆底部锚栓预埋,拱脚钢筋预埋,预应力筋、套管预埋。其中吊杆底锚栓预埋应在底板钢筋安装时,腹板钢筋安装前进行,预应力筋预埋应在实心段腹板钢筋施工进行,拱脚钢筋预埋应在顶板钢筋安装时进行,合理安排可以有效提升工效。
        (3)现浇箱梁共涉及顺桥向77束,横桥梁44束钢绞线张拉,应遵循先底板后顶板,先中后边,先顺桥向后横桥向两端对称张拉。按初应力-30%- 100%- 105%张拉.由于工程量较大需注意施工组织。张拉压浆均24小时连续作业,顺桥向完毕后,即可同时开始横桥向张拉和顺桥向压浆作业。以保证压浆的及时性。
        4钢管拱施工
        4.1钢管拱加工与运输
        (1)号料是钢管加工制作中第一道工序,也是最重要的一道工序。通过BIM建模精确确定每节钢管每个部位的尺寸,保证加工的理论精度。
        (2)本桥钢管直径1000mm, 厚度18mm, 采用常温下卷制。拱肋管节纵缝采用CO2 保护焊填充,自动埋弧焊盖面。
        (3)所有管节纵焊缝焊接完成后,必须进行回圆。矫圆过程中用直径为1000mm 的圆形样板进行比对,直到圆柱度符合标准要求。成形后的管节直径应控制在(1000+2)mm范围内,管口部分在无应力的状态下椭圆度应控制在3.Omm的范围内。
        4.2钢管拱安装
        (1)现浇箱梁施工完毕后,于桥面搭设拼装拱肋用临时支架,用汽车吊上桥将钢管拱拱肋逐段吊装到支架上进行焊接拼装。吊装时从拱脚处向拱顶处对称吊装,最后到拱顶合拢.制作按原设计制作七节,拱脚部位2节在吊装前即完成焊接。组合焊接后总质量约为25t,采用75t吊车在桥下进行吊装施工,防止损坏未达到后期强度的桥面铺装混凝土。

(2)拱肋接口处的钢管对接,焊接位置为全位焊接;拱肋接口处缀板对接,焊接位置为立焊,缀板与拱肋角接焊缝;橫撑与拱肋连接为角焊缝,焊接位置为全位焊接;所有焊接均采用CO2保护焊。
        4.3钢管混凝土泵送
        4.3.1混凝土控制
        钢管混凝土采用C50缓凝微膨胀混凝土,需要在高性能C50混凝土中掺入缓凝剂和膨胀剂。本桥膨胀剂掺量为48kg/m3,外加剂参量为5. 76kg/m3,初凝时间12h,终凝时间15h。扩散度450mm.拌和时间2 -2. 5min.设计掺水量154kgo 精确控制掺水量,避免压浆孔压力过大导致漏浆离析等情况。
        4.3.2压注管、排气孔、冒浆孔的安设
        压注孔分别对称安设在桥面以上2.0m处( 备用压注孔安设在距吊杆6、吊杆6'沿拱轴线拱脚方向1m 处,待混凝土全部完成并达到强度之后对局部混凝土不密实之处进行补浆),压浆孔轴线与拱轴线夹角为35°,压浆孔设有接管法兰和逆止阀,压浆管和备用压注孔均采用中125X10X700mm钢管。
        为保证顶升砼的顺利进行,从拱顶沿拱脚方向按20m间距设置竖向排气孔,排气孔采用φ 40X8X 100mm钢管,在拱顶设置φ 152 X 10X 1500mm的冒浆钢管同时兼作排气管,以保证压注砼均匀密实。
        4. 3. 4混凝土泵送
        泵送顺序:左幅下弦钢管→右幅下弦钢管→左幅上弦钢管→右幅上弦钢管→左幅腹腔钢管→+右幅腹腔钢管。拱肋上下弦管内混凝土分别从拱脚两侧同时压注,泵送速度尽量协调一致,严格遵循对称均匀加载原则。由于拱肋内部构造复杂,应随时监测混凝土压力,压力升高时应及时换管泵送。配置3台高压水枪,对钢管进行降温消除水化热,同时清洗排气孔,注浆孔溢出浆液。尽量减少泵管弯头数量,同时配备同样长度的泵管、弯头已做备用。泵送应尽量选择在一天气温最低的时间段进行。
        4. 3. 5钢管混凝土检测及补强
        本桥根据要求采用超声波无损检测法检测混凝土质量,不密实的部位采用钻孔压浆法修补,在不密实部位钻孔,压注同等强度水泥浆,最后将钻孔补焊封闭密实。
        4.4吊杆施工
        4.4.1吊杆加工
        根据本项目总结经验,若吊杆加工工程量不大,推荐在钢管拱安装完毕后进行。加工前测量钢管拱安装状态偏位,精确计算每个吊杆的实际长度,避免因安装偏差给施工造成的困难。
        4. 4.2吊杆安装
        吊杆安装采用汽车吊施工,吊车在桥面用抱箍在距上锚头3m处扎紧,缓慢吊起接近拱上的锁套管口,收紧葫芦将锚头引进锁套管,同时汽车吊在拱肋外调整角度,将锚头套进管内调整好高度后安装球形支座和螺母,桥梁整体受力仍由现浇箱梁满堂支架承担,下锚头施工时在箱梁腹板下,需注意支架设计时进行优。若未留好工作空间,拆除支架满足工作空间需要即可,不能随意乱拆,防止整体结构变形。
        4. 4.3吊杆张拉
        吊杆采用顶端单端张拉,分两次进行。安装就位后即可进行初张拉,每阶段同时张拉两组(4根)吊杆,且左、右、前、后对称张拉。采用伸长量张拉力双控,需逐根计算伸长量,步骤如下:
        (1)调节螺母在梁端调节。
        (2)安装连接螺母、张拉杆、撑脚、螺母及各种管线。
        (3)启动油泵逐级慢加压,待到计算张拉力时持荷5min 停机。
        (4)拧紧螺母,转入下一工作面。
        (5)安装梁端减震装置及防水罩。
        (6)安装上下锚头保护罩,并涂抹防腐油脂。初张拉完成后,拆除现浇箱梁满堂支架,按同样步骤进行二次张拉。
        5结束语
        钢管拱桥施工核心要点在于“精”,精确计算,精准控制,精细管理。本桥施工中应用BIM建模、madis 等多种工程计算软件,保证理论计算精确,现场关键节点施工全程跟踪测量,保证实时数据反馈。本桥施工技术及经验能为同类型桥梁提供有益借鉴。
        参考文献
        [1]胡杰,熊波,蒋永扬,王杰.某下承式钢结构桥梁工程制备技术[J].山西建筑,2020,46(07):130-132.
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