下承式鋼筋混凝土系桿拱橋選用先梁后拱的施工淺談

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隨著社會經濟的不斷發展,以汽車為主要交通工具的時代正在逐步改變人們的生活方式。如今,汽車與大中型運載車輛越來越多,以致于公路與橋梁的承載力越來越大,再加上橋梁運輸是公路建設中最重要的內容之一,所以,要想保證公路橋梁的整體質量,就必須要加強其施工技術以及提高施工質量。下承式鋼筋混凝土系桿拱橋以其造型美觀的特點,在城市道路和公路橋梁工程中得到了廣泛的應用。文章中介紹某橋選用先梁后拱的施工方案,該方案施工安全、設備簡單、速度快且工業化程度高。

  關鍵詞:先梁后拱施工;注意事項

  一、“先梁后拱”施工流程

(1)主橋橋墩下部結構現澆施工,工廠預制鋼制拱肋并進行預先拼裝,工廠預制中橫梁,張拉第一批預應力鋼束;
(2)在拱腳處搭設滿堂支架,進行預壓,待支架彈性變形和累計沉降穩定后(不小于 7d),架立模板,現場澆注鋼拱肋拱腳段(預埋鋼拱肋節段)和端橫梁,張拉端橫梁預應力鋼束并進行壓漿密實;
(3)在滿足通航凈空的情況下,在水中打入臨時鋼管樁,架設臨時支撐墩,安放貝雷梁,然后在貝雷梁上加設支架,同樣進行預壓、卸載,然后現場吊裝預制中橫梁,放置于支架上,并預留與現澆系梁焊接鋼筋;
(4)在支架上現澆系梁,分三段澆注,與預制橫梁澆為整體,然后張拉系梁第一批預應力鋼束和中橫梁第二批預應力鋼束;
(5)現場綁扎橋面板鋼筋,立模澆筑橋面板砼,通過橫梁和系梁預埋鋼筋與其形成整體;
(6)現場吊裝、拼接鋼拱肋,拱肋荷載通過拱架傳遞給橋面,同時于拱架上調整拱軸線,使其與設計一致,預制鋼拱肋與拱肋拱腳預埋節段工地接頭采用套接焊接,鋼管拱軸線長度誤差累計到拱腳并切除多余量,以保證拱軸線拼裝精度,然后安裝拱間 K 型風撐;
(7)鋼制拱肋焊接成整體后,張拉系梁第二批預應力鋼束;
(8)通過四個拱腳向鋼管拱內泵送微膨脹緩凝混凝土,泵送過程遵循緩慢、多次、少量的原則,確保拱肋受力均衡、安全;
(9)拆除拱架,拆架順序遵循從拱頂向兩邊的原則;
(10)待鋼制拱肋內微膨脹混凝土達到設計強度后安裝吊桿,并于梁底第一次張拉吊桿力,邊吊桿張拉控制力為650KN,其余吊桿張拉控制力為 530KN;
(11)施工橋面系結構,第二次張拉吊桿,邊吊桿張拉控制力為 720KN,其余吊桿張拉控制力為 700KN,并控制橋面結構線形達到豎曲線要求;
(12)拆除主梁支架,施工橋面鋪裝,成橋。

  二、施工中有關注意事項

1.支架預壓
橋梁端橫梁和系梁均在支架上整體現澆,支架的線形和穩定性直接影響系梁和拱腳段的走向和受力,因此對采用支架必須做靜載試壓,并充分考慮支架的擾度、壓縮變形和基礎的沉降,以檢查支架的承載能力和穩定性。在架設支架前需先對地基進行處理,對支架靜壓最大加載按主梁自重的1.25 倍計。要分級加載,每級持荷時間不小于 30min,最后一級為 1h,然后穩定時間 48~72h,一般預壓連續三天累計沉降不大于 3mm,分別測定各級荷載下支架和支架梁的變形值。根據測試結果,確定支架的施工預拋高值,以消除施工中因支架變形而造成的主梁線形和標高誤差。支架預壓總天數不小于 7d。
2.系梁現澆
系梁采用整體支架現澆,一次落架。施工時,由于系梁較長,采用分段澆筑施工。全橋等分為三段澆筑,各段之間的澆筑時間不宜過長,各接縫斷面嚴格按要求進行鑿毛處理和沖洗,以免影響澆筑混凝土銜接質量,確保混凝土連接的可靠性和良好的整體性。
混凝土澆筑過程中,應特別注意對預應力錨下混凝土的振搗,防止出現蜂窩等空洞。同時施加預應力必須采用張拉噸位和鋼束引申量雙控。當預應力鋼束達到設計噸位時,實際引申量與理論引申量的誤差不應大于±6%,否則應進行檢查,分析原因,采取相應措施后方可繼續張拉。
3.拱肋預制
本橋鋼拱肋預制材料采用 Q345qD 鋼板,鋼板進行加工前,需對其質量進行嚴格檢測和挑選,鋼板表面不應有裂紋、氣泡、結疤、折疊、夾雜,鋼材不應有分層。如有上述表面缺陷需進行處理,處理深度從實際尺寸算起,不應大于鋼材厚度公差之半,并應保證最小厚度,經處理之處應平滑無棱角。
鋼拱肋制作加工在工廠按實際比例根據拱軸線要求放置實樣,鋼管卷制成型方向與鋼板壓延方向一致,鋼板對接焊縫完全采用熔透坡口焊縫,焊縫質量為Ⅰ級,且宜在室內進行,濕度不高于 80%,焊接環境溫度不低于 5℃。在結構表面潮濕或遇到大風、降雨天氣又無保護措施情況下,不得進行焊接。主要桿件應在組裝后 24h 內焊接,如因氣候或其它原因不能及時焊接時,應在焊接前重新進行清理。焊接完畢,所有焊縫必須進行外觀檢查,不得有裂紋、未熔合、夾渣、未填滿弧坑和超出規定的缺陷。焊縫應在焊接 24h 后進行無損檢測,對接焊縫類別及超聲波探傷范圍按相應技術規程要求進行。
鋼管大段焊接后采用煨彎工藝技術將鋼管符合至拱軸線的要求,并在實樣臺上由拱頂向拱腳逐節預拼裝成整體,考慮放樣溫度與拼裝溫度的修正,確定拱軸線和吊桿位置,安裝錨環墊板,確保錨墊板與吊桿軸線垂直,經驗收合格后運至施工現場。
鋼拱肋的防腐與涂裝應采用性能可靠、附著力強、耐侯性好、防腐蝕性好、成熟可靠的涂料涂裝,其使用期保證在50 年以上。本橋原則上采用熱噴純鋁(純度大于 99.5%)和聚胺脂族(可復涂)并能相容匹配的油漆品種,拱肋內部不涂裝。
4.拱腳現澆
拱腳現澆段是全橋受力的關鍵,其澆注質量直接關系到橋梁結構的安全,因此,在施工中高度重視拱腳處混凝土振搗質量,且在澆注時嚴格按照拱軸線的走向,與工廠預制拱肋拱軸線一致,確保橋梁結構受力安全可靠。
5.鋼拱現場安裝
鋼管拱分段運至現場后,通過拱架進行整體拼裝、焊接。拱肋拼裝焊接應注意拱架位置的準確,并按拱肋各階段所受荷載情況設置預拱度。
6.微膨脹混凝土的灌注
微膨脹混凝土灌注前先設計混凝土的配合比,使其和易性、膨脹系數及泌水等滿足設計要求,并清洗鋼管內污物,濕潤管壁,然后按照緩慢、多次、少量的原則向鋼管拱內灌注。灌注過程一次性完成,直到鋼管拱頂端排氣孔排出合格的混凝土時停止。灌注過程還需防止灌注力度過大,導致現澆混凝土拱腳段開裂。灌注完畢后及時關閉倒流截止閥,同時對混凝土灌注質量進行檢測,確保混凝土密實、均勻。

 三、結論

“先梁后拱”的施工工藝較”先拱后梁”成本低、施工便捷且易于控制,對通航要求不高或者施工過程中沒有通航要求的橋梁有一定的借鑒作用。

 參考文獻:
[1]金成棣.預應力混凝土梁拱組合橋梁——設計研究與實踐.北京:人民交通出版社,2001.
[2]李斌.對我國拱橋施工方法的探討和未來展望.城市建設理論研究,2013.

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