摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升,橋梁技術(shù)也有了大幅度的發(fā)展。先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁施工體系的出現(xiàn)有效地提高了施工效率,并且提高了橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力,還能夠?qū)蛎媪芽p的產(chǎn)生實(shí)施有效控制,所以在橋梁建設(shè)中先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)具有重要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁的施工技術(shù)展開(kāi)了分析。
關(guān)鍵詞:先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu);連續(xù)橋梁;施工技術(shù);橋梁結(jié)構(gòu);承載能力;橋面裂縫 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號(hào):U445 文章編號(hào):1009-2374(2016)01-0092-03 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.047
當(dāng)前,現(xiàn)代化橋梁建設(shè)要求在保證運(yùn)行安全的前提下降低行車噪音,以達(dá)到提升振動(dòng)承受能力和保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境的目的。先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁施工技術(shù)可有效提高橋梁施工質(zhì)量及效率,特別是針對(duì)部分大規(guī)模和大跨度的橋梁工程可從某一方面控制施工成本,既不影響工程質(zhì)量,又有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
1 先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)梁部結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:其預(yù)制梁段并非傳統(tǒng)意義的成品梁,相反它是連續(xù)梁的一部分,只是具有半成品意義的較長(zhǎng)時(shí)間處于簡(jiǎn)支狀態(tài)的大梁段。這一結(jié)構(gòu)將剪紙結(jié)構(gòu)施工的便捷性有充分的應(yīng)用,在對(duì)后連續(xù)施工的操作過(guò)程中,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)梁整體受力的目的。這種橋梁施工方法在實(shí)際施工中克服了簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁兩種橋型的缺點(diǎn),可以借助于后澆段和負(fù)彎矩區(qū)張拉實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換,從一開(kāi)始的簡(jiǎn)支梁轉(zhuǎn)化到連續(xù)梁。預(yù)制梁和簡(jiǎn)支梁都采用場(chǎng)內(nèi)集中控制,能改造預(yù)制梁預(yù)制和橋梁下部構(gòu)造,縮短施工周期,有利于強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和提高施工質(zhì)量。運(yùn)營(yíng)中和施工過(guò)程中產(chǎn)生的恒載簡(jiǎn)支受力和總荷載先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁設(shè)計(jì)的主要參考依據(jù),特別在橋梁投入運(yùn)行后期簡(jiǎn)支梁?jiǎn)慰缡芰σ陀谡w受力,尤其先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁梁端連接主要采用預(yù)應(yīng)力張拉,一定程度上提高了行車舒適性。
2 先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁施工技術(shù)的實(shí)例分析
2.1 工程概況
本文所研究的橋梁工程案例位于某城市山道立交的沿港路段,全線為高架橋并跨越立交。高架橋南側(cè)為集裝箱碼頭,北側(cè)為稅區(qū)用地。原始地貌為濱海沖積平原,屬低山山麓,經(jīng)開(kāi)挖后,山體平整并修筑現(xiàn)狀道路。整個(gè)高架橋終點(diǎn)樁號(hào)為ZK10+035.642,左線設(shè)計(jì)起點(diǎn)樁號(hào)為ZK8+836.642。主線右線設(shè)計(jì)起點(diǎn)樁號(hào)為YK8+876.085,終點(diǎn)樁號(hào)為YK9+040.444,全長(zhǎng)1200m。該橋上部結(jié)構(gòu)為30cm后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁,全橋共37跨,每一聯(lián)1~5跨不等。橋跨布置為35m+(4×35m)+(4×35m)+(4×35m)+(4×35m)+(4×30m)+(4×35m)+(3×30m)+(5×30m),預(yù)制箱梁共計(jì)378片。
2.2 施工技術(shù)
2.2.1 預(yù)制梁場(chǎng)建設(shè)。一個(gè)完整的預(yù)制場(chǎng)包括鋼筋、混凝土混合物制備區(qū)、存梁區(qū)部分、小型鋼件加工以及制梁區(qū)等,本文主要說(shuō)明的是制梁區(qū)。
第一,制梁區(qū)及龍門吊設(shè)置。和場(chǎng)地地形條件相結(jié)合,在實(shí)際操作中一般情況下都是本著方便移梁和架梁的施工原則,選擇合適的預(yù)制場(chǎng)地。如果橋址條件比較好(不跨大河溝、不跨交通路,且地勢(shì)平坦),那么也就可以應(yīng)用雙孔門吊直接實(shí)現(xiàn)吊梁就位。不足之處是工序間有一定干擾,對(duì)長(zhǎng)橋應(yīng)慎用。橋址外圍條件受限,橋址條件也較差(跨河、跨交通等),橋址順橋向設(shè)預(yù)制場(chǎng)一般是不得已的選擇。橫橋向布置預(yù)制場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于預(yù)制場(chǎng)可以只采用一臺(tái)用于質(zhì)量、移梁的大型龍門吊。即使場(chǎng)地(龍門吊走形軌)與橋向不能完全垂直而有一定夾角,也仍以一定夾角實(shí)現(xiàn)橫橋向基本布置形式。
第二,制梁臺(tái)座設(shè)置、維護(hù)。在制梁臺(tái)座設(shè)置中考慮因素包括有場(chǎng)地條件、受力分析、工期要求以及起梁設(shè)備等。
地基處理:如果場(chǎng)地中的地基條件相對(duì)來(lái)講比較差,則可以進(jìn)行相應(yīng)的硬化。
布置方式:通常是選擇在龍門吊范圍之內(nèi),依照龍門吊走向以及吊梁吊點(diǎn)情況等相關(guān)因素進(jìn)行成排布置。
臺(tái)座數(shù)量:需要對(duì)制梁工期、臺(tái)座周轉(zhuǎn)期以及模板等相關(guān)因素確定。
臺(tái)座結(jié)構(gòu):先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)梁部結(jié)構(gòu)的先期預(yù)制梁為后張梁,在實(shí)施預(yù)應(yīng)力之后,中部會(huì)出現(xiàn)拱起,臺(tái)座頂端和梁板端頭都需要承擔(dān)較大的集中力。所以在進(jìn)行制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)的時(shí)候,最好是端部做好擴(kuò)大基礎(chǔ),一般下挖基坑應(yīng)用漿砌片石基礎(chǔ),上面可以制作C30砼臺(tái)座端部,厚度在20~40cm之間;為減少梁端集中應(yīng)力,可以對(duì)其實(shí)施柔性化處理,以能夠?qū)⑵涫芰佑|面加大。可以將磚砌或者現(xiàn)澆C20混凝土應(yīng)用在臺(tái)座中部。通常都會(huì)在臺(tái)座中設(shè)置和模板相配套的拉桿孔,并在臺(tái)座兩端頂部埋設(shè)50型鋼,以此確保膠管放置和鋼側(cè)模之間的接縫連接緊密;吊梁孔的預(yù)留位置和梁端之間的距離為70~90cm/cos(注:為梁端斜度)。想要確保其箱梁線性平直,則可以在臺(tái)座跨中實(shí)施反拱設(shè)計(jì),也可以在臺(tái)座上實(shí)施水磨頂面涂蠟,在上面覆蓋鋼板或者粘貼數(shù)值絕緣板等。在施工過(guò)程中,還必須對(duì)臺(tái)座經(jīng)常進(jìn)行檢查和維護(hù)。
2.2.2 模板拆卸、安裝。排除端模較小和內(nèi)膜拆卸受限這些情況,一定要實(shí)施人工分塊,通常情況下想要對(duì)質(zhì)量周期縮短,均會(huì)采用人工配合空門吊對(duì)模板實(shí)施整體性拆裝。對(duì)于外側(cè)模的拆裝可以分成四節(jié),內(nèi)模整體吊裝可以分成兩節(jié)。在拼裝外模的時(shí)候,可以應(yīng)用拉桿實(shí)施連接,將兩側(cè)模之間的寬度采用鋼尺進(jìn)行檢查,確保其拼裝接縫平整并且嚴(yán)密;在安裝端頭模板的時(shí)候需要有效控制梁端斜度;安裝吊裝內(nèi)模之前一定要將模底支撐安裝好,從而有效避免將其直接放置在底部鋼筋上。最后,在完成梁頂部的鋼筋綁扎工作之后,一體化固定內(nèi)外模,同時(shí)還一定要測(cè)定好梁截面軸線,保證外側(cè)模斜度能夠真實(shí)準(zhǔn)確。在進(jìn)行模板拆卸的時(shí)候,基本順序?yàn)橄炔饍?nèi)膜,之后拆除端模,最后將側(cè)外模拆除,且當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上時(shí)方可拆模。
2.2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土技術(shù)施工。在砼澆筑之前,要對(duì)原材料質(zhì)量、施工可操作性、施工機(jī)械質(zhì)量以及施工人員在崗情況等進(jìn)行詳細(xì)檢查。隨時(shí)檢查砼澆筑過(guò)程中發(fā)熱砼拌和質(zhì)量,確保其坍落度是在6~12cm之間,同時(shí)也必須制作砼試件和張拉試塊同期養(yǎng)護(hù)。
箱梁砼澆筑順序?yàn)椋旱装濉?/3高度腹板→剩余腹板和頂板,注漿將其從梁一端推向另一端。從內(nèi)模頂開(kāi)天窗進(jìn)去底板砼,對(duì)于底板混凝土的坍落度一定要確保在6~8cm,可以采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行底板混凝土施工振搗。在澆筑底板完畢之后,要將底板頂模板及時(shí)扣牢。如果所采用的是非封閉式內(nèi)底模,一般情況下會(huì)適當(dāng)加大底板混凝土澆筑,同時(shí)實(shí)施振搗,人工對(duì)于實(shí)施反壓,這樣可以讓混凝土進(jìn)入到腹板幾厘米深度。成段底板混凝土實(shí)施澆筑結(jié)束之后,注意一定要將內(nèi)頂模及時(shí)封閉,這樣可以對(duì)后續(xù)腹板和頂板澆筑工作提供便利。腹板和頂板施工過(guò)程中,其混凝土坍落高度確保在8~12cm。主要采用多臺(tái)小功率附著式振搗器對(duì)腹板砼實(shí)施振搗,同時(shí)也可以加上插入式振搗器輔助進(jìn)行振搗。采用插入式振搗器對(duì)頂板砼實(shí)施振搗。為了能夠有效預(yù)防施工縫的出現(xiàn),必須嚴(yán)格控制三層砼澆筑時(shí)差,保障其在初凝時(shí)間之內(nèi),通常可會(huì)把前層砼澆筑進(jìn)行5~8m推進(jìn),之后實(shí)施后層澆筑。對(duì)于箱梁砼的振搗工作,一定要對(duì)過(guò)振和漏振工作有效預(yù)防,同時(shí)也要避免因?yàn)轫艥仓l(fā)生內(nèi)模上浮,其預(yù)防措施可以應(yīng)用上壓內(nèi)模。砼澆筑完畢應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù),夏天要注意高溫條件下的養(yǎng)護(hù),冬天要具備砼冬季施工養(yǎng)護(hù)條件,同時(shí)要進(jìn)行熱工驗(yàn)算。
2.2.4 張拉、壓漿。首先,在預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)埋階段必須對(duì)其曲線形狀實(shí)施有效控制,以此對(duì)施工質(zhì)量提供有效保障。要求每個(gè)控制點(diǎn)的高程定位一定要準(zhǔn)確并牢固,在進(jìn)行其他工序施工的時(shí)候不得對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼管波形套管產(chǎn)生損害和影響,并且,要對(duì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。其次在張拉和壓漿實(shí)施階段,嚴(yán)格依照要求控制張拉應(yīng)力,確保其伸長(zhǎng)值均是在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi);為使孔道內(nèi)的漿體飽滿,需確保壓漿的計(jì)量準(zhǔn)確無(wú)誤。再次,在預(yù)應(yīng)力工程施工中,要將連接處、外露孔道口以及各類孔道接口嚴(yán)密封堵,防止出現(xiàn)異物進(jìn)入到其孔道中,從而出現(xiàn)孔道堵塞問(wèn)題。最后,在進(jìn)行漿體攪拌的時(shí)候,嚴(yán)格依照要求投放水泥、施工用水以及外加劑,沒(méi)有將漿體徹底倒出的時(shí)候,禁止加入一些沒(méi)有攪拌的新材料,嚴(yán)禁出料和進(jìn)料工作同期實(shí)施。另外在壓漿之前處理在管道中殘留的水分或者垃圾,可以采用空壓機(jī)先將其進(jìn)行徹底清理;在安裝普通鋼筋時(shí)要注意保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋的成品,防止損壞或刺破預(yù)應(yīng)力鋼筋的外皮或套管。
2.2.5 架梁。先簡(jiǎn)支后連續(xù)橋梁聯(lián)長(zhǎng)確定過(guò)程中,一定要嚴(yán)格依照本次工程施工的實(shí)際地形和橋梁長(zhǎng)度實(shí)施相應(yīng)的分聯(lián),在分聯(lián)結(jié)束之后要確保下部結(jié)構(gòu)能夠均勻受力,結(jié)構(gòu)形式具有統(tǒng)一性。關(guān)于下部結(jié)構(gòu)和支座的設(shè)計(jì),固定支座的橋墩總長(zhǎng)度,設(shè)定在一聯(lián)總長(zhǎng)度的1/3,但是最長(zhǎng)長(zhǎng)度必須在120m以下。其他橋墩上設(shè)滑動(dòng)支座,伸縮端設(shè)定向滑動(dòng)支座。橋梁濕接縫寬度確定。濕接縫寬度的確定:對(duì)雙排支座連續(xù)梁橋,濕接縫寬度大于濕接縫內(nèi)最粗縱橋向鋼筋直徑40倍;對(duì)單排支座連續(xù)梁橋,濕接縫寬度大于濕接縫內(nèi)最粗縱橋向鋼筋直徑40倍,小于梁高為宜。
2.2.6 現(xiàn)澆接頭混凝土。澆筑前,先嚴(yán)格做好永久支座的安設(shè)檢查,確保安設(shè)工作做好之后,在其周圍鋪滿干砂之后進(jìn)行橫梁底模設(shè)置。如果永久支座和臨時(shí)支座之間距離太近,必須采用有效隔熱措施對(duì)其進(jìn)行隔離,以免在對(duì)臨時(shí)支座解除的時(shí)候,橡膠支座質(zhì)量受到高溫的影響??梢圆捎锰刭|(zhì)組合鋼模進(jìn)行側(cè)模制作,并進(jìn)一步強(qiáng)化支撐和聯(lián)固,確保其和預(yù)制梁之間的接縫嚴(yán)密。在澆筑中衡梁混凝土的時(shí)候通常情況是從每聯(lián)兩端逐漸向中間進(jìn)行對(duì)稱,間隔性實(shí)施。如果在澆筑同一聯(lián)混凝土的時(shí)候,確保氣溫之間的差異不大。采用膨脹水泥進(jìn)行混凝土接頭。在進(jìn)行混凝土灌注入模之前一定要對(duì)其模板和鋼筋仔細(xì)檢查,檢查重點(diǎn)應(yīng)該集中在鋼筋形狀、鋼號(hào)、鋼筋直徑、保護(hù)層處理、鋼筋根數(shù)以及綁扎牢固程度及預(yù)埋件處理,保證在混凝土灌注振搗時(shí)不移位、不松弛。為保證混凝土的支撐牢固強(qiáng)度和預(yù)防變形移位,要詳細(xì)地計(jì)算和設(shè)計(jì)現(xiàn)澆混凝土的模板。灌注過(guò)程中均勻地將混凝土鋪設(shè)在建筑結(jié)構(gòu)物的關(guān)鍵灌注區(qū)域,使混凝土在成型中滿足勻質(zhì)密實(shí)和不變形的基本要求??梢詰?yīng)用綁條焊或者搭接焊方式實(shí)施現(xiàn)澆連續(xù)段預(yù)埋鋼筋連接。關(guān)于對(duì)混凝土的選擇則是選擇和梁板同一個(gè)標(biāo)號(hào)的混凝土,這樣可以有效避免養(yǎng)生硬化中收縮性裂縫的發(fā)生,從而有效地預(yù)防對(duì)二次張拉中的承載力和橋梁受力性能產(chǎn)生影響,同時(shí)在進(jìn)行現(xiàn)澆連續(xù)梁接頭混凝土施工過(guò)程中,可以適當(dāng)添加一些微膨脹劑。可以采用防銹處理過(guò)的鋼板或者是竹膠板所制造的砂盒墊將永久橡膠支座和底??p隙實(shí)施密封,以免出現(xiàn)漏漿問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)受力最小或免受剪切的部位且與構(gòu)件軸線、表面相垂直區(qū)域設(shè)置一條施工縫,主要針對(duì)由于前一批已灌筑混凝土不能在施工過(guò)程中停歇時(shí)不能發(fā)揮其應(yīng)有的初凝效果,要想繼續(xù)灌注主要待先前灌注混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa以上,一定程度上還能防止因振搗而損害已灌注部分。一般混凝土灌注順序?yàn)?,?duì)于灌注框架來(lái)說(shuō),從兩端選擇最佳時(shí)段逐漸向中央推進(jìn),基礎(chǔ)灌注則選擇分段選擇最佳的時(shí)間從低處分層逐漸向高處推進(jìn),目的在于保證結(jié)構(gòu)整體性。
2.2.7 濕接縫施工。在對(duì)濕接縫進(jìn)行施工時(shí)要在臨時(shí)支座上安裝預(yù)制梁板并調(diào)整好軸線與標(biāo)高,隨后可開(kāi)始施工。首先,對(duì)舊混凝土去皮。梁板表層混凝土去皮要控制在梁頂板要澆筑混凝土的范圍內(nèi),大約去1~2mm,為保證新老混凝土的良好結(jié)合,在澆筑混凝土?xí)r濕潤(rùn)表面并座漿。依照本次施工資料可以看出,施工縫處理技術(shù)對(duì)新老混凝土連接面抗拉強(qiáng)度具有直接影響,如果是對(duì)于水平縫的處理則需要將其鋪設(shè)的薄膜浮漿鏟去1mm厚水泥之后,再將水泥砂漿鋪設(shè)在施工縫上,另外也要使?jié)仓幕炷量估瓘?qiáng)度折減率達(dá)到0.96。如果沒(méi)有將其混凝土上的浮漿去除,那么其折減率則為0.45,因此在實(shí)際施工過(guò)程中一定要對(duì)混凝土進(jìn)行去皮。其次,底模及永久性支座的安裝。在永久性支座外周圍安裝底模之前要先將支座置于墩頂支座墊石上,采取有效措施密封永久性支座與底模間的縫隙,以免發(fā)生漏漿問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際情況及施工經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果,在混凝土作用下會(huì)出現(xiàn)泡沫板壓縮情況,因此在實(shí)際施工中壓縮泡沫板厚度一定要比支座厚度大,在其支座縫隙之中可采用砂漿或膠布封住,可在泡沫板上噴灑一層水泥漿,防止焊渣掉落至底模燒壞泡沫板,對(duì)于部分支底??臻g大和支座較高現(xiàn)象在選用底模時(shí)可優(yōu)先考慮木楔支撐木模。再次,安裝鋼筋。按鋼筋設(shè)計(jì)要求和濕接縫鋼筋構(gòu)造圖分別對(duì)鋼筋進(jìn)行綁扎和連接,由于底板受剪鋼筋直徑大,縱向兩預(yù)制梁端伸出的鋼筋長(zhǎng)度無(wú)法采用搭接焊,因此在連接底板受剪鋼筋時(shí)適合運(yùn)用擠壓套管,此方法方便且快速,尤其符合質(zhì)量要求。最后,嚴(yán)格控制各材料用量,澆筑混凝土?xí)r采用小直徑振搗棒的振搗器和平板式振搗器確?,F(xiàn)澆段混凝土密實(shí)。
2.2.8 橋面系澆筑。在將其接頭施工結(jié)束展開(kāi)后,可以從跨中逐漸向支點(diǎn)實(shí)施混凝土澆筑,在將其澆筑結(jié)束之后,可以拆除這一聯(lián)之內(nèi)的臨時(shí)支座,從而完成體系轉(zhuǎn)換工作。
3 結(jié)語(yǔ)
先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)是近年崛起的橋梁施工工藝,它除了能有效克服由于預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力之間的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題,還能改良普通鋼筋連接處的開(kāi)裂,解決橋梁連接性不強(qiáng)等種種難題。對(duì)此,本文以某橋梁工程為案例,從該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)分析其施工技術(shù),以供參考。
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作者簡(jiǎn)介:武彥斌(1984-),男,內(nèi)蒙古人,中鐵二十局集團(tuán)有限公司工程師,研究方向:橋梁工程。
(責(zé)任編輯:秦遜玉)