摘要:波形钢腹板预应力连续箱梁桥具有预应力控制好、受力明确、自重较轻、造型优美等优点,但此类桥梁施工复杂,对波形钢腹板的安装和预应力的张拉控制等关键技术影响着桥梁施工质量。依托平武涪江特大桥波形钢腹板预应力混凝土现浇连续梁施工,对波形钢腹板的制作、吊装以及连接工艺进行分析,结合总体施工方法,解决了波形钢腹板纵横向连接困难的问题,同时,分别对钢筋的绑扎、混凝土的浇筑、预应力张拉控制工艺进行了研究,提出了相应的质量控制要求。
关键词:波形钢腹板;预应力混凝土;混凝土连续箱梁;施工技术
1 工程概况
九绵高速公路平武涪江特大桥地处四川省绵阳市平武县龙安镇境内,全长1771 m,主桥上部结构设计为85 m +2×160 m +85 m波形钢腹板预应力混凝土连续刚构结构,下部结构采用空心薄壁墩。
主桥上部构造设计为波形钢腹板连续刚构,采用分幅式单箱单室结构,箱梁顶板宽12.6 m,底板宽7.5 m,翼缘悬臂2.55 m,翼缘端厚20 cm,悬臂根部厚80 cm,箱梁顶板厚30 cm,墩顶局部加厚至130 cm。箱梁跨中及边跨现浇段梁高4.0 m,桥墩与箱梁相接的根部断面及墩顶0号梁段高10.0 m;箱梁底板厚从箱梁根部截面的120 cm渐变至跨中及边跨支点截面的35 cm厚,箱梁梁高、底板厚度均按1.8次抛物线变化。
2 桥梁总体施工方法
0#块施工支架采用预埋牛腿+满堂支架的结构,在施工墩身或盖梁时将牛腿预埋件安装至设计位置,拆模后进行牛腿焊接,牛腿验收合格后进行分配梁铺设和满堂支架搭设,搭设完毕进行预压,检验托架受力情况及消除非弹性变形,预压合格后立模灌注0#块。
待0#块张拉完成后安装挂篮,并进行预压,再对称向两侧顺序灌注其他标准梁段。主梁1~17#梁段采用菱形挂篮悬浇施工,挂篮设计自重,小于设计挂篮控制重量22.6 t。经合理优化,主梁1~17#梁段采用顶、底板同步异幅挂篮悬臂浇筑方式施工,另外1#~4#梁段波形钢腹板由塔吊吊装,从第5#梁段起由挂篮吊装。
3 波形钢腹板施工
3.1 波形钢腹板制作、运输
波形钢腹板钢材为Q355NHD钢材,波长1.6 m,波高22 cm,腹板钢板厚度为16~28 mm。水平面板0.43 m,水平折叠角度为30.7°,弯折半径为15d(d为钢板厚度)[1]。钢腹板生产后在外表面涂装长效高性能防腐蚀涂装材料,由于加工工厂距离项目位置较远,且运输山路崎岖、狭窄,在运输过程中应严格对钢腹板进行保护,避免损伤。另外,波形钢腹板运输、贮存时可以多层叠放,但层数不超过5层。波形钢腹板的存放应按照施工部位、施工顺序和钢腹板的编号集中放置,以方便于现场安装需要时准确有序的运抵施工部位。
3.2 波形钢腹板定位放样与吊装
准确定位波形钢腹板的安装中线位置,以及控制点的位置,由设计安装高程和实测高程确定安装高度,控制点位置一般为混凝土节段划分线处。首块钢腹板定位精度极其重要,将直接影响后续钢腹板的准确就位。在波形钢腹板起吊之前,在底板上安装垫块及槽钢衬垫作为钢腹板下支架(支架高度需考虑钢腹板纵坡)以确保钢腹板高程。
采用JP7020塔吊直接起吊钢腹板,并吊装就位,吊装时可采用手拉葫芦配合作业的方法吊装。斜撑安装就位后,利用磁力线坠来进行校验垂直度和纵坡(垂直度可通过斜撑丝杆调整,纵坡可用千斤顶调整),满足要求后再进行加固;待测量复核后采用]10型钢作为钢腹板横向连接,加固确保其稳定性。
悬臂浇筑节段波形钢腹板安装,在顶板砼浇筑后(强度达到85%以上)挂篮前移,但顶板模板保持不动,采用塔吊将待装波形钢腹板起吊到0号块桥面位置,再使用小车将波形板(最大高度6.4m)运送到挂篮尾部,挂篮的起升机构将待安装腹板安装到位,与前节腹板相连。
3.3 波形钢腹板连接
(1)波形钢腹板与顶底板的连接
波形钢腹板与砼顶板的连接采用波形钢腹板顶端焊有翼缘板与穿孔板的Twin-PBL键连接方式,波形钢腹板与混凝土底板的连接采用埋入式连接[2];混凝土与波形板的顶底板连接,靠穿过波形板孔洞的贯穿钢筋以及焊接于波形板上、下缘的纵向连接钢筋来实现。钢腹板定位完成后可安装腹板底、端横隔处贯穿钢筋及内衬钢筋,与顶板、底板钢筋搭接成整体。
(2)波形钢腹板纵向连接
在悬臂浇筑施工中为了施工中连接方便,标准节波形钢腹板节段与节段之间纵向连接设计考虑了用螺栓先做临时固定后施焊的连接方法。临时固定螺栓设置在波形钢腹板搭接部分中心线上(单侧搭架长度为6cm),每个搭接部位,按照等间距设置6~15个螺栓做临时固定连接。
(3)波形钢腹板与横隔板的连接
波形钢腹板与0#块及端横隔板的连接采用穿孔板连接方式,其剪力传递通过混凝土销、贯穿钢筋完成,波形钢腹板与跨间横隔板连接采用焊钉连接。
4 钢筋的绑扎与混凝土的浇筑
钢筋安装前,由测量组精确测设出连续梁纵横轴线及中心点位,钢筋绑扎由下往上逐层进行绑扎,钢筋绑扎及焊接接头不应位于构件的最大弯矩处。主筋焊接接头断面不超过50%,绑扎不超过25%,钢筋焊接采用搭接焊,双面焊接焊缝长度不应小于5d;单面焊接焊缝不应小于10d。为保证钢筋与模板间的保护层厚度达到设计和规范要求而设置钢筋保护层垫块,垫块间距100㎝,每组4个均匀布置在立柱钢筋四周,用扎丝将垫块在钢筋上绑扎牢固,防止在模板安装时保护垫块发生滑动或移位[3]。
混凝土浇注顺序一般为:底板→腹板→顶板。有组合腹板的位置,底板、腹板+顶板分两次浇筑,有横隔板的位置,由于需要避开挂篮滑梁,在滞后挂篮前移2个节段后施工。面板砼由两侧翼缘板边缘向中间相向靠拢浇注,梁段砼由前端向后浇注,最好在梁段根部与已浇注梁段接合。
5 预应力施工
主桥箱梁体内预应力有纵向、横向和竖向三种,均采用强度为1860MPa的Φs15.2高强度低松弛钢绞线。纵向张拉控制应力1370Mpa,纵向预应力分为顶板纵向预应力和底板纵向预应力,采用M15-24、M15-23、M15-20、M15-19、M15-16大吨位锚固体系。
竖向预应力束控制张拉应力为1302MPa,横向预应力束控制张拉应力为1395MPa。竖向预应力存在于0#块竖向位置,采用M15-3DHS(张拉端)、M15-3P(固定端)锚具;横向预应力在箱梁顶板和0#块横隔板位置,顶板横向预应力采用BM15-3(张拉端)、BM15P-3(锚固端)锚具,0号块横隔板横向预应力采用M15-11(张拉端)、M15P-11(锚固端)型锚具。
预应力总体张拉顺序:纵向钢束→横向、竖向钢束→体外钢束。当强度到达设计强度的90%可进行张拉,具体张拉步骤如下:①安装工作锚板→②安装工作锚夹具→③安装限位板→④安装千斤顶→⑤安装工具锚→⑥安装工具锚夹片[4]。
6 结论
依托平武涪江特大桥波形钢腹板预应力混凝土现浇连续梁施工,对波形钢腹板的制作、吊装以及连接工艺进行分析,结合总体施工方法,解决了波形钢腹板纵横向连接困难的问题,同时,分别对钢筋的绑扎、混凝土的浇筑、预应力张拉控制工艺进行了研究,提出了相应的质量控制要求,形成一套完整的施工技术方案,为同类结构的箱梁施工提供了施工技术借鉴,同时对波形钢腹板在我国的应用推广具有一定的指导意义。
参 考 文 献(References):
[1] 王钰.波形钢腹板-预应力混凝土组合桥梁技术探讨[J]. 水利与建筑工程学报,2008(3):60-61.
[2] 王卫,张建东,段鸿杰,等.国外波形钢腹板组合桥梁的发展与现状[J]. 现代交通技术,2011(12):31-33.
[3] 姬同庚.大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术[J]. 世界桥梁,2014,42(5):12-17.
[4] 窦世昌.大跨度波形钢腹板组合箱梁设计及施工中重点问题的探讨[J]. 黑龙江交通科技,2013(8):117-118.
[5] 李杰,武海鹏,陈淮.波形钢腹板变截面连续体系梁桥钢腹板承剪分析[J]. 桥梁建设,2015(1):79-84.