涪江五橋主梁前支點掛籃懸澆施工技術

喬永和,李盼盼

(1.中交一公局總承包經營分公司,北京 100024;2.中交一公局第四工程有限公司,廣西南寧 530033)

涪江五橋主梁前支點掛籃懸澆施工技術

喬永和1,李盼盼2

(1.中交一公局總承包經營分公司,北京 100024;2.中交一公局第四工程有限公司,廣西南寧 530033)

為了說明預應力混凝土雙肋板式主梁施工的技術要點,以涪江五橋為例,對前支點掛籃系統的構造、主梁懸臂澆筑施工技術、施工質量關鍵控制點進行詳細分析。結果表明:前支點掛籃的設計提高了主梁施工的安全性;各工序之間高效銜接,成橋線形優美,節段標高尺寸符合設計要求;提高了施工效率,對同類型斜拉橋主梁前支點掛籃懸澆施工具有指導意義。

橋梁工程;斜拉橋;前支點掛籃;懸臂澆筑

0 引 言

隨著中國基礎建設的持續推進,各類橋梁的建設如雨后春筍般不斷涌現,這不僅對橋梁的美觀性、舒適性提出了更高的要求,也為修建各類大跨度、造型獨特的橋梁提供了廣闊的舞臺。獨塔斜拉橋塔身具備極強的可塑性,造型美觀、多變,往往會成為一個地方的地標性建筑,也是現代最為流行的大跨度橋梁的橋型之一[1-10]。

斜拉橋的主梁是橋梁最主要的構成部分,主梁施工質量的好壞直接關系到橋梁建設的成敗,也關系到斜拉橋全橋的結構受力、線型、內力分布狀況等,直接影響橋梁結構的使用性能[11-17]。斜拉橋預應力混凝土主梁的施工工藝有前支點掛籃施工、后支點掛籃施工、支架施工等,其中前支點掛籃施工工藝是當前應用最多的一種[18-20]。

江油涪江五橋為H型曲線獨塔斜拉橋,采用塔梁固結體系,主梁為雙肋板式結構,本文通過對涪江五橋主梁前支點掛籃懸臂澆筑施工技術的研究,為類似工程的設計與施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

涪江五橋主橋結構采用獨塔、雙索面、密索、對稱扇形布置、預應力混凝土雙縱肋主梁、塔梁固結體系,跨徑布置為(155+155)m。

主梁為雙縱肋π型斷面,寬32.5 m,高2.7 m,設雙向2%橫坡,共分為0#梁段、變寬梁段、標準梁段、邊跨現澆梁段4種,如圖1所示。

圖1 主橋結構

標準梁段長6 m,質量為378 t,共有21個節段,采用前支點掛籃懸澆工藝施工。每副掛籃設計質量約170 t(包括模板和其他施工荷載)。掛籃采用整體焊接箱梁,以提高掛籃的整體剛度。

2 前支點掛籃的組成

掛籃外形長15.45 m,寬32.4 m,由承載平臺、掛索系統、行走系統、定位系統、錨固系統、模板系統、操作平臺及預埋件系統組成,掛籃主體結構如圖2所示。

圖2 掛籃主體結構

2.1 承載平臺

承載平臺是掛籃的主體結構,由支承懸澆荷載及模板體系的平面剛架和掛腿組成。平面剛架分別由主縱梁、橫梁組成。兩側主縱梁前端開槽,在主縱梁上設置承力面,如圖3所示。

圖3 掛籃平面

2.2 掛索系統

掛索系統在掛籃懸澆施工時將斜拉索與掛籃連接起來且形成前支點,懸澆完成后,將斜拉索與掛籃分離,實現索力的轉換。掛索系統由張拉機構、斜拉索錨頭和連接器組成。張拉機構中的張拉千斤頂通過撐腳固定在墊塊總成上。墊塊總成可沿主縱梁頭部導軌上下滑動并鎖定,因而前支點斜拉索空間位置可調整。掛索系統如圖4所示。

圖4 掛索系統

2.3 行走系統

行走系統可實現掛籃空載前移功能,由牽引機構及行走反滾輪組成。牽引機構由2臺YC70X150千斤頂通過2根精軋螺紋鋼筋同步牽引掛腿下部行走滑靴帶動掛籃前移,行走滑靴在主梁頂面輔設的滑移鋼板上滑動。掛籃行走時由行走反滾輪平衡前傾力,牽引機構布置如圖5所示。

2.4 定位系統

掛籃定位系統實現掛籃澆筑前的定位,由前錨桿組、止推機構及頂升機構組成。掛籃由前錨桿組提升到位,放置在主縱梁尾部的頂升機構,用于調整掛籃前端的豎向標高,止推機構承受斜拉索張拉力

圖5 牽引系統

中的水平分力。由于掛籃的自重及構造尺寸都較大,再加上本橋主梁斷面的構造特點,使得掛籃橫橋向定位調整較困難,因此在掛籃前移時應盡量保證整體同步平移,并不斷觀測,隨時糾正掛籃是否偏位。當掛籃前端產生橫橋向偏移時,可在掛籃后橫梁與橋主梁主肋間設反向頂推予以調整,掛籃定位及錨固系統如圖6所示。

2.5 錨固系統

錨固系統包括4組前錨桿組和2組后錨桿組。前錨桿組設在主縱梁上,作用是將承載平臺承受的施工荷載傳遞到已澆梁段上;后錨桿組設在主縱梁尾部,作用是平衡掛籃斜拉索在初張拉時產生的后傾力。同時,4組錨桿組亦作為抗風安全錨固點。

2.6 模板系統

模板系統由橫隔板底模及側模、主肋側模及底模、頂板底模、頂模拱架及支架、支撐等組成。

橫隔板側模底部通過鉸接與承載平臺相連,側模之間采用對拉螺桿連接,橫隔板底模位于承載平臺前橫梁之上。前端頂模采用可調撐桿支撐在承載平臺上,中間頂模采用拱架支撐,拱架通過鉸接固定在主縱梁的滑軌上,模板布置如圖7所示。

圖7 掛籃主體及模板結構

在掛籃前移前,松開對拉螺桿,將主肋側模及橫隔板側模放置于拱架及承載平臺上,并與頂模一起隨拱架下降至橫隔板底標高以下。掛籃前移到位后,再將拱架提升到設計標高位置,立模,澆筑下一節段。

拱架用千斤頂頂升到位,并用銷軸定位,這樣可方便立模、拆模,并將模板系統整體移至下一待澆節段。掛籃模板澆筑、行走狀態如圖8所示。

圖8 掛籃模板澆筑、行走狀態

3 前支點掛籃懸澆施工技術

主梁標準節段施工為循環施工,具體流程為:混凝土澆注結束、養護等強(3 d左右)、主梁預應力張拉、斜拉索體系轉換及三張、掛籃下放、掛籃行走、掛籃提升及錨固定位、斜拉索一張、鋼筋和模板施工、混凝土澆注至50%、斜拉索二張、混凝土澆注結束。

掛籃施工主要分為混凝土養生等強、掛籃行走定位、鋼筋模板施工、混凝土澆筑4個階段。

3.1 混凝土養生等強階段

混凝土養生等強期間的主要工作要點如下。

(1)由專人負責養生,防止梁體出現裂紋。

(2)混凝土澆注結束24 h后,安排人員拆除端頭模板,50~60 h后開始下放拱架。

(3)提前做好預應力錨具及千斤頂安裝等張拉準備工作。

(4)安裝掛籃行走牽引座并鋪設固定掛籃行走軌道。

(5)預制主梁橫隔板及齒塊鋼筋。

3.2 掛籃行走及定位

掛籃行走、提升、定位、錨固期間的主要控制點如下。

(1)主梁強度達標后立即開始主梁預應力施工,時間控制在8 h左右。

(2)梁體預應力張拉后立即開始斜拉索的體系轉換及三行工作,時間控制在24 h左右。

(3)體系轉換后即開始下放掛籃,掛籃下放到位后,通過后支點頂升,將后掛反滾輪旋起,然后對稱拆除前后錨桿組、止推機構,時間控制在6 h左右。(4)掛籃下放就位后,對掛籃狀態進行檢查,然后開始掛籃行走,通過對講機控制各作業面同步進行,并根據測量精確定位掛籃平面位置,時間控制在6 h左右。

(5)行走就位后安裝錨桿組,下旋反滾輪,安裝止推機構,完成掛籃提升定位,然后錨固前后錨桿組。

(6)掛籃提升后開始進行拱架提升,并同步進行梁端索導管的安裝定位工作,完成斜拉索的初張,使掛籃處于正常的澆筑狀態。

3.3 鋼筋綁扎及模板安裝

主梁為π型雙主肋截面,主要分為2個主縱肋、2個次縱肋、1個橫隔板、1個頂面板四類區域。施工先后順序為:主縱肋、橫隔板、主縱肋、頂面板。在混凝土等強期間完成橫隔板鋼筋預制,待到施工時整體安裝即可;提前預制好頂面板的高強鋼絲束,后期整體安裝,提高功效;檢查前階段混凝土的成品情況,并采取相應的處理措施。

3.4 混凝土澆注

混凝土澆注前對掛籃進行整體檢查,保證掛籃處于正常的澆筑狀態下;在混凝土澆注至50%時,斜拉索進行二次張拉(30 min),然后再繼續完成剩余混凝土的澆注工作;做好澆注過程的質量控制工作,保證主梁混凝土的性能。

4 結 語

(1)前支點掛籃的設計及構造必須充分考慮到安全、實用、便捷等方面,提高主梁施工的安全性及高效性。

(2)前支點掛籃懸澆施工與斜拉索掛索施工交叉進行,二者環環相扣、相互制約,因此必須細化各施工工序,嚴格控制各工序節點時間,提前做好相應的準備工作,保證主梁施工的高效性。

(3)因主梁施工存在多隊伍、多工序的交叉作業,有較多安全隱患,必須加強安全管理工作,并制定細致的掛籃狀態(分為行走、澆筑2種狀態)檢查表格,對關鍵工序(如掛籃行走、混凝土澆筑等)按檢查表格逐一進行檢查,保證施工的安全性。

自涪江五橋工程主梁施工開始以來,根據實際情況不斷進行優化,提高功效,目前已經順利完成了全部的主梁懸臂澆筑施工。成橋線形優美,節段標高尺寸符合相關的設計規范要求,在進行工序搭接優化后平均施工速度為每節段10 d,達到了安全、質量、進度等方面的預期。

[1] 金亞彬,卜東平,張小琦.斜拉橋主梁懸臂段前支點掛籃施工技術研究[J].北方交通,2010(10):29-32.

[2] 吳 號.預應力混凝土斜拉橋主梁牽索式前支點掛籃施工技術[J].交通世界,2011(7):212-213.

[3] 郭艷軍.獨塔混凝土斜拉橋穩定性研究[D].成都:西南交通大學,2008.

[4] 歐陽斌.斜拉橋前支點掛籃施工技術分析[J].黑龍江交通科技,2013(5):136-136.

[5] 藍 勇.大跨度混凝土斜拉橋整體穩定性分析[D].長沙:長沙理工大學,2009.

[6] 康 莊.獨塔單索面斜拉橋結構設計特點與建筑造型[J].四川建筑,2013,33(5):142-143.

[7] 閭開軍,孫江濤,胡曉東.淺談斜拉橋的發展[J].湖南交通科技,1999(1):38-41.

[8] 汪勁豐.預應力混凝土斜拉橋施工控制的關鍵技術研究[D].杭州:浙江大學,2003.

[9] 雷 宇.組合梁斜拉橋靜力穩定性研究[D].成都:西南交通大學,2009.

[10] 李曉磊.獨斜塔單索面斜拉橋設計、施工及施工控制技術研究[D].西安:長安大學,2011.

[11] 馬文田,韓大建.混凝土斜拉橋施工控制的最佳成橋狀態法[J].華南理工大學學報:自然科學版,1999,27(11):7-13.

[12] 闞 戈.斜拉橋施工控制技術的研究[D].天津:河北工業大學,2007.

[13] 張 泳.支架現澆斜拉橋施工監控技術研究[D].西安:長安大學,2005.

[14] 池彥賓.預應力混凝土矮塔斜拉橋懸臂施工監控研究[D].重慶:重慶大學,2011.

[15] 吳鼎汕.港里島大橋掛籃設計及應用探討[J].筑路機械與施工機械化,2004,21(10):30-32.

[16] 顏東煌.斜拉橋合理設計狀態確定與施工控制[D].長沙:湖南大學,2001.

[17] 劉長卿.涪江五橋斜拉橋主梁前支點掛籃設計及仿真計算[J].浙江交通職業技術學院學報,2015,16(4):1-4.

[18] 吳運宏,岳 青,江 湧,等.混凝土斜拉橋前支點掛籃施工控制[J].現代交通技術,2012,9(5):51-53.

[19] 孟為宗,江仲明.六安市淠史杭大橋前支點掛籃懸澆施工技術[J].安徽建筑,2010,17(5):103-104.

[20] 張爭鵬.復合式牽索掛籃設計與應用技術研究[D].西安:長安大學,2010.

[責任編輯:高 甜]

Construction Technology of Cantilever Casting by Form Traveler at Fore-fulcrum of Main Girder of Fifth Fujiang River Bridge

QIAO Yong-he1,LI Pan-pan2
(1.General Contracting Branch of CCCC First Highway Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100024,China; 2.Fourth Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Highway Engineering Co.,Ltd., Nanning 530033,Guangxi,China)

In order to illustrate the technical points of the construction of prestressed doubleribbed concrete girder,a detailed analysis of the structure of the fore-fulcrum form traveler system,the construction technology of cantilever casting of main girder and the critical control points of construction quality were carried out by taking the Fifth Fujiang River Bridge as an example.The results show that the design of the fore-fulcrum form traveler improves the safety of the main girder construction;the processes are effectively connected,the finished bridge is linearly beautiful in shape,and the segment elevation meets the design requirements;it improves the construction efficiency and provides reference for similar cable-stayed bridges constructed with cantilever casting.

bridge engineering;cable-stayed bridge;fore-fulcrum form traveler;cantilever casting

U445.466

B

1000-033X(2017)07-0083-05

2016-12-21

喬永和(1971-),男,內蒙古武川人,高級工程師,研究方向為土木工程、路橋工程。