敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术.pdf

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敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术1 敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术2 敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术3 敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术4
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·桥涵工程·收稿日期:20140428优先数字出版:本文已于2014-04-29在中国知网上优先数字出版,数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3368.TU.20140526.0853.001.html敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工技术周伟明(中铁二十四局集团安徽工程有限公司合肥230011)摘要新汴河大桥主桥A部分为60m敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥,该工程是徐州至明光高速公路的重难点工程,也是新技术、新工艺应用工程;该新型桥梁具有建筑高度低、结构新颖和谐、造型简洁美观、结构自重轻及工程造价低等特点。结合本工程施工实例,综合介绍该新型桥梁的施工方案及施工工序,特别是桥梁桥面系结构及下弦杆采用满堂支架现浇施工,钢管桁架采用搭设支架悬挂安装,钢管混凝土采用混凝土地泵顶升灌筑施工,可为类似工程的施工提供参考。关键词敞开式钢管-混凝土桁架组合梁悬挂安装顶升灌筑中图分类号U445.4文献标识码B文章编号10094539(2014)10000104·×°→℃°   ·×° → → ° °  ·→ ° →℃××ZhouWeiming(ChinaRailway24thBureauGroupAnhuiEngineeringCo.Ltd.,Hefei230011,China)AbstractTheApartofthenewBianheBridgeisacompositebeambridgewith60mopentypesteelpipeconcretetruss.AsakeyprojectofXuzhouMingguangfreeway,itemploysnewtechnologyandprocessinengineering.Thenewbridgehascharacteristicsincludinglowbuildingheight,novelandharmoniousshape,simpleandbeautifuloutlook,structurewithlightweightandlowcost.Combinedwiththeconstructionpractice,thispapermakesacomprehensiveintroductiontothenewbridgeonconstructionschemesandprocedures,especiallythebridgestructureandthebottomchordoffullframingcastinplaceconstruction,theerectionofscaffoldsteelpipetrusssuspensioninstallation,concretefilledsteelpipewithconcretepumpliftingandgroutingconstruction,whichcanprovidereferencesforthesimilarconstruction.Keywordsopentype;steelpipeconcretetruss;compositebeam;suspensioninstallation;liftingandgrouting1引言敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥作为一种新型桥梁结构形式,在上世纪桥梁发展过程中就曾出现并蓬勃发展,被广泛应用于铁路桥梁及港口工程中。后期鉴于材料强度、桥梁跨径等因素,以及对桁架结构侧向屈曲的相关计算理论不够深入等制约,敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥的发展一度停滞不前。随着当今社会各种建筑材料、设计理论及施工水平等方面的不断提高,敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥也得到发展。并且由于其建筑高度低、造型简洁新颖、跨越能力强及施工速度快等特点,又迎来了一个新的发展阶段[1]。2工程概况徐州至明光高速公路新汴河大桥位于安徽省泗县,为跨越新汴河而设,是徐明高速公路的重难点工程及新技术、新工艺应用工程。桥跨组合为(3×30)m小箱梁+60m敞开式钢管-混凝土桁架组合梁+(25+30+2×25+2×30+25)m小箱梁+(2×60)m独塔单索面矮塔斜拉桥+(7×30)m小箱梁+60m敞开式钢管-混凝土桁架组合梁+(3×30)m小箱梁,全长827m。主桥A部分为敞开式钢管-混凝土桁架组合1铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2014(10)·桥涵工程·梁桥,桥长60m,宽14.75m,桥面系结构由桥面板、中横梁及端横梁组成,并与下弦杆连接共同参与受力,桥面系结构及下弦杆均采用C50预应力混凝土结构。端横梁高2.4m,中横梁高1.1m,桥面板厚0.3m,下弦杆标准段尺寸为1.8m×1.1m。主桁采用不带竖杆的华伦式三角腹杆体系,节间长度为4m,主桁高6.8m,两片主桁中心距为13.85m。上弦杆采用-920×30mm的圆形钢管混凝土结构,端斜杆采用-660×25mm圆形钢管混凝土结构,腹杆采用-660×25mm、-660×16mm及-660×12mm三种规格的焊接钢管。上弦杆及端斜杆钢管内灌筑C50自密实混凝土。敞开式钢管-混凝土桁架组合梁布置见图1,其效果图见图2。图1敞开式钢管-混凝土桁架组合梁布置(单位:mm)图2敞开式钢管-混凝土桁架组合梁效果图3施工总体思路根据现场实际情况及桥梁结构特点,本桥桥面系结构及下弦杆采用搭设满堂支架现浇施工,钢管桁架采用搭设支架悬挂安装。满堂支架搭设完后,铺设底模,绑扎桥面系结构及下弦杆钢筋,搭设钢管桁架安装支架,单侧桁架片在加工厂分12个块体进行加工,汽车运至施工现场后采用汽车吊静置吊装就位并进行焊接。最后浇筑桥面系结构及下弦杆混凝土并灌筑上弦杆及端斜杆钢管混凝土,从而完成整个敞开式钢管-混凝土桁架组合梁施工。4施工方案4.1地基基础处理地基基础处理是满堂支架现浇施工的关键,处理时应尽可能早填筑以减少后期沉降。由于敞开式钢管-混凝土桁架组合梁跨越堤坝,堤坝的原地面为中间高两头低的斜坡面,为应地制宜,地基处理时将斜坡整平成3个台阶状。地基基础整理完后,施工一层40cm厚5%石灰改善土,最后浇筑20cm厚C25混凝土垫层。由于下弦杆及中横梁重量大,为增强垫层整体强度,在下弦杆及中横梁的投影面积下布置能8带肋钢筋网片,网片纵向间距为10cm,横向间距为20cm。网片应绑扎牢固,位于垫层混凝土上部。地基基础设计见图3。图3地基基础设计(单位:mm)4.2满堂支架搭设根据总体施工方案,满堂支架搭设采用碗扣式钢管脚手架。依据下弦杆、横梁及桥面板混凝土厚度不同,满堂支架顺桥向间距为60cm,横桥向在下弦杆部位间距为30cm,在桥面板及中横梁部位间距为90cm。水平横杆按照120cm步距布置。立杆上下均设置可调螺杆,立杆底部螺杆放置在铁路普通枕木上,枕木尺寸为22cm×16cm。立杆底层纵、横向设扫地杆,距离离地面20cm。满堂支架搭设尺寸为15m×55.8m。为保证支架的整体稳定性,满堂支架需设置剪刀撑,剪刀撑分为纵向剪刀撑和横向剪刀撑。各方向剪刀撑均每隔4.5m设置一道,架体外侧、内部顺桥向及横桥向均需设置,剪刀撑杆件与地面夹角以45°角为宜,且剪刀撑与相2铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2014(10)·桥涵工程·遇的架体杆件用扣件连接。满堂支架布置见图4。图4满堂支架布置(单位:mm)4.3底模铺设及支架预压支架搭设完后在顶托上顺桥向安放15cm×10cm方木,横桥向安放10cm×10cm方木,然后在方木上安放底模,底模采用桥梁专用竹胶板,尺寸为1.22m×2.44m×15mm。模板接缝要紧密且平顺。底模安装采用人工为主,机械配合的方式施工。为使梁体在卸架后能达到设计规定的线形,需按照图纸要求的预拱度铺设底模。脚手架搭设及底模铺设完毕后进行静载试验,以测定支架结构的弹性变形并消除非弹性变形,验证支架各部分结构安全性,同时为逐段立模标高提供可靠数值。预压采用沙袋堆载法,首先根据箱梁混凝土体积计算出试压各级加载配重数量,最终配重超载20%。预压过程中,荷载的施加顺序应与实际砼浇筑时的一致,以保证试压过程中支架各杆件的受力与实际相符。加载时应逐层加载,避免偏荷载过大,预压完成后根据测量数据对底模标高进行调整。4.4桥面系结构及下弦杆钢筋绑扎4.4.1钢筋制作安装钢筋在加工场集中加工,运至现场绑扎,中横梁及端横梁钢筋在加工场制作好后直接吊装入模。纵横向需要接长的钢筋采用现场搭接焊。绑扎顺序为:端横梁→下弦杆→中横梁→桥面板。4.4.2钢筋保护层及预埋件施工钢筋保护层采用成品C50混凝土垫块,垫块边长即为保护层厚度,所有垫块用扎丝绑扎在钢筋节点上、纵横间距均为1m且成梅花形布置。上下层钢筋网之间安装架立钢筋,上层钢筋网上设置垫块以支撑内侧模板。桁架梁预埋件包括桁架节点板、桁架片预埋筋、护栏预埋螺栓及泄水管等,预埋件施工需严格按设计和规范要求放置并加以固定。4.5钢管桁架安装支架搭设钢管桁架采用搭设支架悬挂安装,因此需要搭设安装支架[2]作为支撑将钢管桁架固定。安装支架结构分以下3部分。(1)立柱:立柱采用-203×6mm螺旋钢管。每个临时支架由4根立柱组成1.7m×2.5m的支架结构,其中2根立柱穿过桥面板立于混凝土硬化面上,另外2根立柱直接立于地面上,地面摆放双榀2.5m长28工字钢作为立柱基础。(2)连接系:支架结构连接系分为纵向和横向两部分,均采用10槽钢与立柱焊接固定。(3)安装脚手架:安装脚手架在支架的横撑处设置上下钢爬梯,并做好外围防护栏杆。临时支架顶工作平台用木板铺设,并用铁丝固定好木板和钢管,同时做好外围防护栏杆。钢管桁架安装支架布置见图5。4.6钢管桁架节段划分为方便吊装及受陆上公路运输限制,单个钢管桁架片分12个块体在厂家进行制作。加工时进行整体预拼,每个接口均设焊接使用的临时连接。钢管桁架节段划分见图6,钢管桁架节段重量及吊装顺序见表1。图5钢管桁架安装支架布置(单位:mm)图6钢管桁架节段划分4.7钢管桁架吊装根据钢管桁架吊装顺序(见表1),先吊装节点板,后吊装上弦杆及端斜杆;吊装采用汽车吊静置吊装,近端桁架片采用70t汽车吊吊装,远端桁架片采用220t汽车吊吊装。桁架片块体运输至施工现场后,对桁架片块体进行检查验收,验收合格后先将6个桁架片节点板依次吊装就位,桁架节点板吊装完成后,再依次吊装4个上弦杆和2个端斜杆,吊装前需在安装支架上准确定位上弦杆的位置和3铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2014(10)·桥涵工程·高程。吊装完成后采用临时支架固定。表1钢管桁架节段重量及吊装顺序序号块体号重量/kg吊装顺序1块体12344.99第十一步2块体213523.37第七步3块体34538.70第一步4块体43608.10第二步5块体56588.04第八步6块体63608.10第三步7块体713044.88第九步8块体83608.10第四步9块体93608.10第五步10块体1013523.37第十步11块体114538.70第六步12块体122344.99第十二步13合计74879.454.8钢管桁架焊接钢管桁架片块体吊装就位后将各块体进行焊接成整体。主要包括各块体环缝焊接和附属件焊接。桁架片焊接前,先复测上弦杆的标高及坐标,确保无误后用倒链葫芦拽拉桁架片节点板向上与上弦杆进行对接,对接后用钢板进行临时焊接固定。焊接前用砂轮清除表面的铁锈,清除范围为焊缝两侧各50mm,除锈后24h内必须焊接,以防接头再次生锈或被污染。否则应在重新除锈后再施焊。钢管焊接采用CO2气体保护焊,施焊时焊工要佩戴防护面罩并配备通风防护安全设施,以免焊接时产生的CO2危及焊工的人身安全。焊接施工的环境温度宜在℃5以上,相对湿度不大于80%,风力不大于5级。若在露天或雨天施焊时,应采取有效的防风、防雨及防潮措施。4.9下弦杆及桥面系结构混凝土浇筑根据该桥梁结构的特点,浇筑顺序为:端横梁→下弦杆→中横梁→桥面板。根据浇筑顺序,混凝土浇筑从两侧端横梁开始,设置2个作业面,采用6台能50mm振捣棒,振动器及照明的电源设置统一的电源控制柜,按作业面分组安排专人操作管理。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣,振捣过程中,振捣棒不能接触到波纹管及模板。振捣侧板及顶板时,注意振捣棒要插入下层砼中5~10cm。振捣棒的移动间距宜为30cm左右,每一次振动10~15s,直至混凝土不再显著沉落,不再冒气泡,表面均匀,平整泛浆为止。振捣棒移动过程要缓慢,提升时不宜过快,以防振动中心产生空隙或漏振、过振等质量通病的发生。4.10钢管混凝土灌筑根据施工图纸要求,上弦杆及端斜杆均需灌筑混凝土。混凝土采用混凝土输送泵顶升灌筑[3],在注浆口安装截止阀,防止灌筑结束混凝土倒流,非端头的注浆孔宜与上弦杆成适当的夹度。钢管混凝土灌筑之前,先泵入清水,湿润钢管内壁,再泵送水泥砂浆将全部导管润滑[4],然后开始灌筑混凝土,灌筑应连续进行不得中断,待管内水泥浆全部排出,并在排气管内持续排出合格混凝土为止。管内混凝土不再下沉和冒气泡后,即可停止灌筑。钢管混凝土质量检查的方法采用敲击法或超声波检测。管内混凝土达到设计强度后,将混凝土灌筑管和排气管外漏部分切除,并将从该处切除下来的钢板焊回原位并打磨光滑。5结束语目前徐明高速公路新汴河大桥主桥A部分敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥已顺利施工完成。通过实践证明,该新型桥梁采用先安装上弦杆桁架片,焊接定位后再浇筑桥面系结构混凝土,直接规避了上弦杆节点板因预埋误差大造成安装困难的风险。上弦杆桁架片采用支架悬挂法安装,直接将桁架片分节段吊装就位,操作简单,安全性高,降低了施工难度,为类似桥梁施工提供了宝贵经验。参考文献[1]吴刚.敞开式钢管-混凝土桁架组合梁桥设计[J].公路交通科技:应用技术版,2010(8):232-235.[2]霍玉卫.下承式钢管-混凝土桁架组合梁桥钢管桁架安装施工技术[J].安徽建筑,2014(2):116-118.[3]王红卫.钢管混凝土拱桥主拱肋灌筑施工技术[J].铁道建筑技术,2008(4):121-123.[4]四川省交通厅公路规划勘察设计研究院.公路钢管混凝土桥梁设计与施工指南[M].北京:人民交通出版社,2008:79-91.4铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2014(10)

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