城市斜拉桁架橋梁施工技術研究

鄭虎

(中建四局第五建筑工程有限公司,貴州貴陽550003)

城市斜拉桁架橋梁施工技術研究

鄭虎

(中建四局第五建筑工程有限公司,貴州貴陽550003)

斜拉桁架橋梁是當前比較先進的一種橋梁結構類型,可以很好地解決柔性索拉橋的防腐和斜拉索疲勞的問題,橋梁結構具有良好的剛度、投入成本小、造型美觀、受力合理等優點。基于此,現對城市斜拉桁架橋梁施工技術進行探討。

城市斜拉桁架;橋梁施工技術;探討

1　工程概況

某橋梁設計車輛行駛速度為30 km/h,全橋長度為343 m,主橋結構的中跨和邊跨為79.42 m+ 140 m+70.42 m的預應力混凝土桁架斜拉連續橋,引橋分別為8 m的鋼筋混凝土簡支梁空心板和31 m預應力混凝土整體現澆簡支曲線箱梁。橋梁主結構邊跨和中跨上部結構主要由兩個桁架片、中橫梁、端橫梁、桁頂橫系梁、橫向布置空心板組成,桁架分別由下弦桿、腹桿、上弦桿構成。腹桿和上弦桿之間、上弦桿之間均使用干接縫進行連接,下弦桿和腹板、下弦桿之間使用濕接縫進行連接。斜拉式桁架主要由下弦桿、上弦桿和腹桿構成,桁架除了墩帽V肢和墩頂節間腹桿、中橫梁、端橫梁進行現澆施工以外,其余的都進行預制拼裝。其上部結構如圖1所示。

圖1　上部結構圖

2　設計施工方案

2.1下部結構施工

(1)橋臺施工。采取明挖施工的辦法來對橋臺基礎進行施工,采取現場澆筑的辦法來對橋臺臺身進行施工。

(2)橋墩施工。橋墩施工的時候一定要注意以下三點:第一,采取挖孔樁的辦法來對一號和四號橋墩基礎進行施工,采取支架施工的辦法來對橋墩帽和橋墩身進行施工;第二,采取挖孔成型的辦法來對二號和三號橋墩圓形樁基礎進行施工;第三,使用15號片石混凝土來對樁壁的中間進行填充,在挖掘橋墩基礎的時候一定要做好邊坡的支護工作,采取滑膜施工的辦法來對橋墩墩身進行施工。

2.2上部結構施工

(1)引橋跨施工。采取現場支架現澆混凝土的辦法來對30 m簡支箱梁進行施工,采取預制吊裝的辦法來對8 m簡支空心板進行施工。

(2)主結構中跨和邊跨施工。采取預制拼裝的辦法來對預應力斜拉桁架進行施工,澆筑完成下弦桿以后馬上采取立模澆筑的辦法來對腹桿進行施工,接著依據施工順序的要求來對每一節的部件進行對稱安裝,采取干接縫的辦法來對上弦桿與腹桿、上弦桿與上弦桿進行有效連接,采取濕接縫的辦法來對下弦桿與腹桿、下弦桿與下弦桿進行有效連接,橋面空心板架設好以后,節點與下弦桿現澆部位共同進行澆筑施工。

3　斜拉桁架的施工技術

3.1吊裝方案

該座橋梁的預制桿件全部都是細長的,依據壓桿的設計標準對析架桿件進行設計,這就導致桁架桿件的抗扭性和抗彎性比較差,因此一定要選擇合適的桿件吊裝運輸起吊點,桿件所受到的正負彎距最小的地方就是最佳的起吊點「1]。在運輸桿件的過程中要固定好桿件兩側,這樣桿件就不會扭曲,也不會使混凝土出現裂紋,采取從桁架中間向兩側懸拼的辦法來處理上部斜拉桁架,有50個桁架節間平均存在于上、下游側,施工采取對稱的辦法,4個桁架節間的安裝為一個施工段,在安裝的時候使用2套纜索吊裝體系。起吊桿件的時候要在空中做一次翻身,接著將其調整到合適的位置,節點坐標和軸線調整好以后,預應力要實現五分之一的張拉,預應力束在張拉的時候,節點高程和桿件軸線都會發生一些改變,這就要做好高程和抽線的調整工作,張拉完成以后才能澆筑混凝土。采取無支架纜索吊裝的辦法來安裝上部構建,桿件的吊重最大值為300 kN左右,在設計的時候是按照大于300 kN的標準來進行的,這是因為還有起重配重和吊具的重量在里面,萬能桿件索塔設置的時候,使用索鞍直接將主索固定在錨樁上,在上、下游還要分別設置吊籠和主吊點。

3.2吊裝準備工作

(1)水平歪拉的布置桿件和主索位置在起吊以后,設計的析架安裝軸線和構件軸線之間會有一定的偏差,要想將其調整到合適的位置,就一定要對歪拉進行設置,卷揚機和歪拉地籠不適合設置在橋位的上下游,所以主索在布置的時候,需要將上游的索鞍向上游移動2 500 mm左右,將下游的索鞍向下游移動2 500 mm左右。此時桿件安裝完成以后,就會向外有一段距離的位移,可以通過對內側的歪拉調節桿的抽線位置進行設置來解決,詳見圖2所示。在需要歪拉的桿件上將千斤繩捆綁好,在已經安裝結束的另一側下弦桿上也捆綁一根千斤繩,使用鏈子葫蘆連接的辦法將兩根千斤繩捆綁在一起,這樣桿件軸線的位置可以通過收放鏈子來實現調整。

圖2　安裝下弦桿內側歪拉示意圖

(2)布置臨時橫向聯系。臨時橫向聯系由小型角鋼組拼裝而成,可以保證上、下游兩下弦桿間相對距離有效,下弦桿臨時橫向聯系在下弦桿調整合適以后使用吊籠進行安裝「2]。安裝結束以后,使用鋼繩將上、下游的下弦桿套緊,有利于軸線的安裝,詳見圖3所示。

圖3　臨時橫向聯系示意圖

(3)制作與布置歪拉橫桿。析架鋪設歪拉鋼繩要使用到歪拉橫桿,歪位橫桿使用鋼管制作,還要從桿件軸線向外分為兩段,并在澆筑好的下弦桿節點上固定,掛外側歪拉鋼索時需要桿件調整到軸線最近的位置,安裝轉向滑輪在歪拉橫桿端頭處。下弦桿安裝的時候,臨時橫向拉索和內外側歪拉鋼索要收緊,拆除內側歪拉索后才能安裝車道板。

3.3掛籃安裝

采取貝雷架拼裝的辦法對斜拉掛籃進行施工,拼裝結束以后,使用纜索吊將其轉移到設計好的地方,在已經澆筑完成的下弦桿節點處錨固后面部位,在已經澆筑完成的上弦桿節點處采取斜拉吊桿的辦法進行前面部位的錨固。這樣懸臂工作臺的底模模板高程可以得到有效控制「3]。在初步固定的時候使用斜拉索和吊桿,精確定位中橫梁底模和掛籃的時候可以按照監控單位給的標準來執行。

3.4下弦桿、中橫梁、下節點施工

在固定好的掛籃操作臺上綁扎中橫梁鋼筋和下弦桿,同時進行模板的支立,使用纜索吊機來輸送混凝土進行澆筑。將4根I40型鋼預埋到下弦桿底部,以此作為下一施工步驟掛籃的后限位器，同時將拉腹桿預應力鋼絞線安裝好,還要將拉腹桿壓漿管道預埋好,下節點混凝土澆筑需要在下弦桿混凝土澆筑結束3 d以后進行。

3.5拉腹桿施工

下節點和下弦桿混凝土澆筑強度達到設計標準三分之二以后,拉腹桿混凝土就可以進行澆筑了,澆筑時需要在已經澆筑完成的下弦桿上面架設支架立模。腹桿比較長,在澆筑的時候采取分段施工的辦法,這樣可以充分確保混凝土密實,腹桿呈扇形斜面。因此在搭設一定要結實牢固,以免出現任何的變形下沉現象「4]。上一節節點部位和腹桿頂部呈導斗形連接,這樣可以確保連接更加緊密。拆除模具以后,混凝土多余的部分一定要清理干凈,將膨脹劑添加到最后澆筑的那一斗混凝土里,這樣連接處就不會有裂紋出現。

3.6上節點、壓腹桿施工

拉腹桿混凝土的強度達到設計標準的三分之二以后,拉腹桿預應力鋼束完成壓漿和張拉以后,壓腹桿混凝土才能通過架設支架立模實施澆筑。架設模板的時候使用萬能竿,接著將鋼筋捆綁好,最后進行混凝土澆筑。壓腹桿澆筑之初,拉腹桿和壓腹桿之間使用鋼管進行連接,這樣可以有效地提升壓腹桿的穩定性能。上節點澆筑需要在壓腹桿澆筑完成3 d以后,預埋一根I40型鋼在上節點澆筑以前,該I40型鋼兩端要預留200 mm裸露在外面,這樣有利于上弦桿牛腿的澆筑。

3.7上弦桿施工

在相鄰兩個節點預埋工字鋼上將I40型鋼焊接上,I40型鋼需要兩根,每一根的長度為12 m,間距保持在400 mm左右,為了防止工字鋼下撓并提升其剛度,可以焊接肋板,下弦桿底模為工字鋼上面搭設的方木竹膠板,波紋管連接的時候,使用綁扎鋼筋時按照設計的標準來進行,接著將該段的預應力張拉錨具安裝好「3]。要想澆筑上弦桿混凝土就需要監理單位驗收合格后才能施工,張拉上弦桿預應力鋼束需要上弦桿混凝土的強度達到設計標準的三分之二以上時才能施工。

3.8前移掛籃

為了拆除支架就要保證上弦桿張拉壓漿全部施工結束,接著將后吊桿和斜拉吊桿拆除,斜拉吊桿和斜上橫梁借助纜索吊機運送到下一個工作點,運送掛籃到下一個工作點的時候,可以使用四個纜索吊鉤來一起完成。

4　結語

該橋梁完成施工后,因采用的施工方案比較新穎,橋梁設計的結構也比較有特色,受到了社會的一致認可,為斜拉桁架橋梁施工積累了經驗,為類似工程的施工提供了參考。

「1] 農升河.預應力混凝土斜拉精架連續梁施工技術「J].鐵道建筑技術，2002，(03):19-20.

「2] 李雨潔，李多修.大跨度鋼析梁斜拉橋架設技術與經濟分析「J].鐵道工程造價與管理，2005，(06):67-68.

「3] 張建民，肖汝誠.預應力混凝土斜拉橋施工過程中的力學行為研究「J].中國工程科學，2007，(05):83-84.

「4] 彭旺虎，邵旭東，李立峰，張陽.無背索斜拉橋的概念、設計與施工「J].土木工程學報，2007，(05):48-49.

U445

B

1009-7716(2015)12-0094-03

2015-09-10

鄭虎(1982-)，男,貴州大方人,工程師,從事道路橋梁工程施工管理工作。