海青铁路钢管混凝土系杆拱桥综合施工技术

2012-05-18 /4981

一、工程概况

1、主桥桥式

海青铁路跨荣乌高速公路采用钢管混凝土系杆拱桥结构。主桥上部结构采用钢管混凝土系杆拱结构,计算跨径64m,梁长65.5m。主梁采用箱形截面,拱肋为钢管混凝土结构,哑铃型断面。拱肋与主梁的刚度之比为1/17.88,属于刚性系梁刚性拱。系杆拱系梁用支架上现浇施工,钢管拱肋在系梁及支架上拼装合龙,即主桥采用先梁后拱的施工方法。

2、周边环境

本桥位于平度市灰埠镇下刘家村耕地内,桥址区所在位置为冲积平原,地势平缓。在DK9+756.8处跨越威乌高速公路,威乌高速公路路基宽度36.7m,高约4m,双向2车道,与线路法向夹角为23.8°。主桥采用1孔64m钢管混凝土系杆拱桥跨越。




3、拱肋及吊杆构造

拱肋采用钢管混凝土结构,计算跨径64m。拱轴线采用二次抛物线,矢跨比f/L=1/5,矢高f=12.8m,理论计算跨度L=64m,理论拱轴线方程为Y=0.8X-0.0125X2。起拱线位于梁下1.1m,每片拱肋由2根上、下钢管(φ700×18mm)和两块厚18mm钢板(外边距40cm)焊接成哑铃型断面。拱肋高度1.65m,两道拱肋中心间距7.1m。拱肋间设置三道横撑,其中边横撑为K撑,中间撑为一字撑。横、斜撑均为钢管混凝土结构,横撑钢管直径700mm,壁厚16mm;斜撑钢管直径500mm,壁厚14mm。全桥拱肋共设11对吊杆,除拱脚至第一根吊杆间距为8.0m外,其余吊杆中心间距均为4.8m,吊杆采用PESFD7-61新型低应力防腐成品索体,冷铸锚锚固。

二、施工特点

系杆拱桥结构施工期间,需要保证桥下高速公路通行,因此施工具有以下特点:

1、地基位于高速公路边坡

22#、23#墩柱墩处于高速边坡,地基处理复杂难度大。

2、施工期间高速公路车流量大。

威乌高速公路为双向六车道,是山东高速的主干道。来往车量多,施工期间不得出现调流、断流。

3、大吨位预埋拱脚精确定位。

全桥拱脚4件,拱脚单件重5吨,斜角66.3度,定位精度要求高。

4、全桥内箱较多,结构形式复杂。

标准内箱20个(尺寸为长4.5m×宽3.3m×高1.9m),异形内箱4个(尺寸为长5.55m×宽3.3m×高1.2m )。

5、拱肋安装施工难度大。

拱肋尺寸大,结构复杂,跨高速施工场地受限制、定位技术要求高,施工难度大。

6、拱肋混凝土顶升灌注难度大。

根据施工要求,先上灌注上管后下管,再腹腔,最后灌注横撑。混凝土拌合站距施工现场较远、以及保证行车安全带来巨大难度,提出更高要求。

三、主要施工方案

针对系杆拱桥的施工特点,经过分析比较,支架采用碗扣式脚手架,设置两个钢管柱式过车门洞。拱脚定位采用墩顶预埋铁件,桥上加工焊接成框架,内膜组拼整体吊装技术。

1 拱脚定位方案比选

由施工方案的总体要求,定位系统的功能是:

(1)墩定预埋钢筋,焊接定位槽钢框架,测量标高及位置,箱梁模板、钢筋施工。安装拱肋定位,焊接抗浮铁件。

(2)梁底板预埋拱脚定位铁件,梁端底板浇筑50cm混凝土将其铁件固定,安装拱肋定位,焊接抗浮铁件。

对两种施工方法,前者在技术、经济、工艺进行综合比较。

拱脚定位方案

2、总体施工方案

高速公路路面上支架采用梁柱支架,其它采用碗扣式脚手架。

(1)碗扣式脚手架和梁柱式支架。
梁端及高速公路外侧采用碗扣式脚手架,支架依据梁体结构截面荷载布置支架。梁柱式支架钢管柱上下端设法兰盘,条型基础预制成型。


碗扣支架丁字架搭设法


位于高速路上的梁柱式支架

(3)内模施工

由于内模结构形状复杂,采用三维CAD技术进行结构剖解,确定模板下料尺寸。在加工厂模板制作成型,在成型模板搭设支架体系,用塔吊整体吊装就位。

内模搭设成型

内模整体安装

四、需解决的关键技术问题

1、研究拱脚平面定位精度、倾斜角度,实现拱脚顺利安装,保证拱脚施工偏差符合设计要求。

2、高大内箱整体制造、整体吊装安装的技术控制。

3、过车门洞在不影响交通的情况快速施工与安全保障。

4、研究顶升灌注混凝土施工工艺,确保连续顺利完成及混凝土的密实度。

五、关键技术问题的处理

1、确保拱脚平面定位精度及倾斜度。

(1)定位精度的误差分析。

拱脚支架在制造、安装施工过程中存在许多因素影响,以及测量放样施工偏差,使拱脚难以的顺利下放。

①支架安装精度,受下料精度影响很大,客观对支架加工精度提出了较高要求。

②拱脚形体尺寸庞大,受焊接变形影响,现场焊接将会产生一定偏差,尽可能加工厂焊接。

⑵拱脚平面定位精度与倾角控制措施。

经过拱脚定位精度的误差分析,掌握影响定位精度的因素,分析产生偏差的原因,采取如下技术措施控制拱脚平面定位精度与倾斜度。

①综合考虑方案的技术经济性及定位精度的要求,采用墩顶预埋槽钢定位方案,用槽支架刚性定位系统,有效提高拱脚平面定位精度。通过横联槽钢高度差形成倾角,使定位系统布置更趋合理、紧凑,有效减小支架系统非弹性、弹性变形影响。

2、高大内箱整体制造、整体吊装的技术控制

箱梁内模较大,整体吊装不同于工况下的结构受力与稳定性,掌握施工天气的变化对吊装的影响,采取必要的技术措施,确保吊装的安全稳定。

①内模结构形式复杂,梗肋较多,用三维CAD图解加工详图,内模支架上托摆放主肋(方木10×10cm)纵桥向布置,其次安装内模上盖确定准确位置,再次安装侧模板,最后安装上梗肋模板,用2寸钢钉装订模板接缝处,组装牢固。

②选择地面平整且塔吊能辐射的范围作为模板支架组装场地,首选摆放支架底托调至设计高度,搭设立杆、纵横向水平杆用直角扣件锁紧,立杆安装上托调至设计高度,纵横向水平杆两端每隔一跨安装丝托作为加固模板支撑,待模板精确定位后搭设斜杆支撑上梗胁。

3、过车门洞在快速施工技术

过车门洞条形基础实行预制并预埋有地脚螺栓,吊装组拼成形。钢管柱加工成标准杆件上下焊接有法兰盘,首选地脚螺栓用螺丝帽调平,然后用塔吊吊装钢管柱固定在地脚螺栓上。焊接横联槽钢,安装横向、纵向分配梁完成过车门洞施工。

4、顶升混凝土灌注拱肋

混凝土灌筑采用泵送压注,为自密实混凝土;在泵送顶升的全过程中,混凝土始终保持良好的可泵性,混凝土坍落度的经时损失应尽量减小;每次压注工作时间长,并且必须在混凝土初凝前压注完毕。混凝土应具有较好的缓凝性;泌水率较低,且流动度高,便于混凝土自动扩张填充;为缩短两次压注的间隔时间,混凝土必须具备早强性能。

六、方案实施情况

1、海青铁路跨威乌高速公路64米系杆拱桥于2012年5月18日开工,通过预制条基、钢管法兰及螺帽调垂直度等技术,过车门洞施工用7天时间,就正常恢复交通。

2、拱肋支架精确下料,加工制作一次成型,安装拱脚用时一天,经测量精度满足要求。

3、拱肋砼顶升经检测满足设计要求。

4、内模及支架整体吊装技术,整个安装过程用时3天,拼缝严密及定位准确。