鋼管混凝土系桿拱橋施工

高　舫

摘要:本文對鋼管混凝土系桿拱橋施工中經常出現的技術問題進行了剖析,詳細地闡述了科學、實際、有效的防治對策。

關鍵詞:鋼管混凝土;系桿拱;施工;難題;對策

1 引言

近年來,鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結構輕、造型美、 省建材等優點,被廣泛應用于公路工程。但該橋型技術復雜,施工難度大,已經暴露和潛在的問題還很多,亟待廣大工程技術人員在實踐中不斷探討和完善,本文將結合工程實踐就有關問題做 簡要闡述。

2 鋼管混凝土系桿拱橋施工技術難題及對策

2.1 支承系統

2.1.1 功能

系桿拱橋支承系統宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架,該系統具有支架豎向組合微調功能,主要以工具支架和特制微調座組成。

2.1.2 地基處理

WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設在經處理的堅實地基上,地基須高出原地面0.5~0.8m,做好防水,避免雨季浸泡。在立桿底部鋪設墊層和安放底座,墊層可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的鋼筋混凝土或厚度≮5cm的木板。

2.1.3 預壓

支架使用前須全程預壓,不能以一孔預壓取得的經驗數據推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達到沉降穩定狀態2d(48h)以上,沉降穩定標準:24h沉降不超過1mm。

2.2 主拱肋拱軸線控制系統

2.2.1 以激光照準和精密測標組成定位系統;監測項目為拱肋的線形變化、拱腳位移和拱腳沉降。

2.2.2 建立測量控制網

在每節拱肋端頭設置固定的測量控制點,控制點設在拱肋中線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進行,每架設一節段拱肋,對全部控制點都要進行觀測。此外,對拱座的偏位進行觀測。鋼管拱對溫度,特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和日照對線形控制的影響,標高的測量包括合攏時間都安排在凌晨。

2.2.3 施工控制

在扣索塔架頂部設有扣、錨索調整裝置千斤頂,通過改變扣索的張力,并采用在拱段之間的內法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方法,來實現拱段接頭標高的調整(跨徑較小的拱肋可利用WDJ支撐系統高度及其豎向微調功能實現)。

設置臨時橫撐固定拱肋。每架設一節拱肋,就利用鋼管拱的橫聯鋼管臨時焊接固定上下游拱肋,特別是在合攏段基肋端一定要設置臨時支撐。

在焊接拱肋接頭外包板時,對稱布置的焊縫,采用成雙 焊工對稱施焊,這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消;非對稱焊縫,先焊縫少的一側,這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。

為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩定性,在每吊裝一節段拱肋時,采用通過對稱設置兩道浪風繩來調整和控制拱段就位中線位置,減少拱肋自由長度,增大橫向穩定。控制浪風繩長度基本相同。

2.3 設計高性能膨脹混凝土的三個問題

混凝土施工可按一般高性能混凝土設計方法進行配制強度計算,不必計算后將強度提高一個等級作為配制強度,關鍵在于施工配合比的施工現場驗證。設計時應嚴格控制水灰比,將其確定為定值。

混凝土是采用鋼管中頂升灌注,粗骨料在頂升過程中不能因自身重力而下落,否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設計混凝土配合比過程中碎石應稍微呈懸浮狀態,不能下沉。所以該種混凝土的砂率可提高一些。

許多工程實踐認為鋼管混凝土設計為微應力時,限制膨脹率28天內應控制在(2~6)×10-4的范圍內是合理的。

2.4 主拱肋鋼管的拼裝

2.4.1 鋼管拱肋的制作

鋼管拱主弦管直徑>600mm采用螺旋焊管。宜選用具有CAD加工設計技術和成功經驗的廠家;單元階段制造好后在工廠進行平面和立面組拼檢查;螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機上進行,采用埋弧自動焊;腹板安裝采用CO2氣體保護焊;單元階段焊接完成后,若與理論線形不符,可用“火工矯正法”矯正。鋼管拱單元階段制好后運至工地組焊成吊裝段,運至施工現場,最后用跨墩龍門吊機或其它起重設施將吊裝段吊上橋組裝。為便于調整拱肋預埋段制造、溫度引起的偏差,鋼管制造在工廠時,拱腳預埋段與拱中段之間預留80mm調整量;拱肋合攏鎖定溫度為10~15℃。

2.4.2 鋼管拱肋單元構件的防護

預拼成型的安裝節段必須對接口進行地面預接和必要的技術處理,拱肋每一個吊裝階段之間采用內法蘭連接,法蘭間可抄墊鋼板進行微調;單元制造階段之間采用臨時外法蘭連接。

2.4.3 鋼管拱肋的懸拼

拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后,首先在制作場地進行預拼,合格后方可吊裝。拱肋吊裝前應安裝好拱腳臨時鉸,懸拼過程中允許拱肋繞鉸轉動。每吊裝一個階段除安裝好橫撐及臨時橫撐外還要設置橫向浪風索。以利調整拱軸線和保證橫向穩定。兩階段接頭端面先用螺栓對接,安裝合攏段前應預先通過扣索調整拱肋橫向位置,然后再安裝拱頂合攏段。兩條拱肋全部合攏后,再全面校核一次拱軸線坐標,并調整至誤差容許范圍內。再對焊主拱鋼管、燒掉螺栓,用加勁鋼板補焊拱肋鋼管接頭,以保證受力連續。用鋼管焊接封死拱腳臨時鉸,澆注拱座預留槽口C50混凝土,形成無鉸鋼管桁架拱,待拱腳混凝土達到強度后拆除扣索;泵送壓注填充管內C50微膨脹混凝土。

2.4.4 跨徑較小的橋梁可用WDJ支撐系統配合吊車、攬繩完成拱肋組拼。

2.5 波紋管堵塞

系桿拱橋橫梁、系梁多為群錨后張預應力混凝土,于是防治波紋管堵塞,避免鋼鉸線局部拉伸率、應力超標是施工中不容忽視的大問題。對此我們的預防措施是:

波紋管固定后,將半硬性塑料管穿入波紋管內,其外徑小于波紋管內徑8~10mm,長度大于波紋管長4~6m;指派專人,在澆筑混凝土過程中不停抽動塑料管至混凝土澆筑完畢;抽出塑料管,清除其表面灰漿,擦凈備用。抽動半硬性塑料管法,可從根本上解決波紋管堵塞問題。

2.6 支座墊石鋼板懸空

預埋支座墊石鋼板下混凝土懸空,既影響下部結構受力,又危害上部結構荷載均勻傳遞和受力平衡,也就是說,出現這種現象是很危險的,其主要原因是混凝土在澆筑流動過程中,預埋鋼板下的氣體無法排除,形成了空洞,為避免該現象的發生,可在鋼板中心用電鉆打一個直徑5mm的“排氣孔”,澆筑預埋鋼板處混凝土時,濃水泥漿由“排氣孔”冒出即可。

2.7 空腹式端橫梁澆筑工藝

端橫梁為封閉式變斷面空心梁,其施工有兩種方法:一種方法是采用木模或其它一次性芯模,不考慮翻番周轉,此類模板只側重考慮其強度,滿足混凝土幾何尺寸需要即可;另一種方法是采用鋼模或其它可周轉性芯模,澆筑混凝土時在梁頂預留“天窗”,待拆除芯模后再二次澆筑混凝土,將天窗堵死,但應注意兩期混凝土的結合牢固問題。

2.8 鋼管混凝土“緊箍效應”落空

由于施工工藝和混凝土收縮,混凝土總是無法完全充滿鋼管,使得“緊箍效應”無法實現,混凝土達不到三軸壓縮的理想效果。防治該問題的一般方法有兩種:

預防。微膨脹混凝土隨著齡期增長,混凝土的收縮仍然不可避免,為防止這類問題發生,在混凝土配合比設計時,在添加UEF微膨脹劑的同時增添“聚丙烯腈纖維”。

處置。待混凝土大于28d齡期后,用小錘對拱肋進行全面敲擊檢查,發現空隙,則確定準確位置,鉆孔并壓注環氧樹脂水泥漿進行補救。

3 結語

鋼管混凝土系桿拱橋施工中需要研究的問題還很多,這就需要我們廣大工程技術人員積極探索,不斷完善,使這一先進技術在公路交通設施建設領域發揮更大作用。