大跨径连续桥梁施工技术

大跨径连续桥梁施工技术

1案例介绍

某桥梁工程的总建设长度为430m,桥面宽度为25.3m。桥梁上部使用预应力混凝土连续箱梁结构,下部使用桩基础结构。桥墩为整体式结构,大小为14.0m×25.3m×4.0m,使用钻孔灌注桩作为基础结构,直径为1.9m。

2工程自身特点

该桥具有一系列特点,首先就是在建立桥梁的山谷位置地势险峻,整个河谷两侧山体陡峭,形成一个“V”字形,其次是桥面所在的位置非常高,与地面有高达112m的落差,桥体上半部分采用钢构的形式,跨度可达135m之多,下半部分采用空心墩的形式,桥墩高达104m,这座桥具有梁结构复杂、环境险峻、高度较大等一系列特点。

3大跨径连续桥梁的施工方法

3.1桥墩建设

1)桥体施工控制点。一般建设一座大桥建立3个控制点即可,但是此案例的桥梁环境特殊,施工条件艰苦,建立在陡峭的山谷之内,同时考虑到放样精确以及通视条件,在一般的基础之上进行了控制点加密,又增加了4个控制点(M、N、G和H点)。建设桥梁一般需要的时间比较长,控制点有可能发生移动,所以,在控制点布置好之后,每隔一段时间对控制点进行修正和复测,保证控制点的准确。

2)精确定位及复核。桥墩是整个桥梁的基础,决定着整个桥梁的稳定和牢固性,所以在施工过程中需要频繁地测量,对精度的要求也非常高,不允许有任何错误甚至是误差。因此,在测量过程中必须选择精密的测量仪器和严谨的测量方法。例如,在7#桥墩的施工过程中,对H点进行精确的定位后,必须再次用N点进行校正和复测,保证5个点的放样结果一致或者误差在一定范围内,这样可以保证放样点的精确度。可能由于自然环境因素导致仪器产生误差,例如风力过猛、外界温度低于常温或高于常温,以及其他自然因素导致仪器产生误差,这时候需要从后视放心重新放样,反复校对,若发现问题当场解决,避免任何错误的发生。

3)高程的精确测量。这座桥梁的8#和6#桥墩是桥梁的主墩,高度相对7#桥墩要高出一些,所以在测量桥墩的高度时必须采用精密的测量方法。在这两个桥墩的上方引入一个共同并且固定不变的控制点,然后再找到其他控制点进行校正,保证误差在一定范围之内。

3.2悬吊技术在边跨施工中的应用

3.2.1桥体施工原理

本桥在钢构桥面的设计上采用了吊架设计,即在桥墩的一侧预埋一个托架,用来支撑主桥架,同时边墩的盖梁部位也能够起到支撑作用,这个设计主要技术点在于大大减轻了悬臂终端上面的压力,同时也使边墩的偏心压力大大减小,这一设计不但能够防止悬臂端因压力产生的变形,还能够减轻墩身的压力,这是其他桥梁在建设过程中所不具备的优点,也是在特殊环境之下运用的有效设计。

3.2.2桥梁施工方法

1)柱墩外侧预埋承力架。在柱墩的外侧预埋一个托架,能够减小悬臂端的压力,压力变小之后墩身变形的几率也会大大减小,托架的制作材料为工字钢,不同型号的工字钢承受的荷载不同,所以选择型号先要确定压力的大小。

2)主桥架的安装。在悬臂浇筑完成之后,将挂篮前移,使主桥架和墩柱原有的桥架进行焊接,原有的桥架经过精确计算能够承受最大的变形压力,是由贝雷片组装而成,挂篮的另一侧以钢管桩为连接处,与墩柱焊接在一起,并且保证焊接的牢固度。

3)主桥架前移至工字钢前端。主桥架和原有桥架连接完成后,将主桥架前移至工字钢的前端支撑托架,这个结构有效通过传递压力的原理使得悬臂端最终承受的荷载仅为外露箱梁质量的1/4,并且即使是在桥架部位,承受的荷载是箱梁质量的1/2,所以通过这种结构有效减小了悬臂端的荷载,墩身变形的可能也降到了最低,这为整座桥梁的建造提供了保障。

4)外侧模和底板的固定。外侧模的大小不是固定不变的,可以根据现场实际情况制作,外侧模位置固定后进行加固处理。底板的铺设是在析架固定之后进行的一个结构安装,采用定制钢模或者是竹胶板都可以。最后必须保证底板和外侧模紧密接触。

5)预压。预压是指在钢筋绑扎之前进行的一个模板荷载测试过程,一般在方案中要求预压的压力大概是梁体质量的一半为宜,施加压力之后对支架进行观测,一般会出现非弹性变形和弹性变形两种变化,将弹性变形的数据作为理论数据进行记录,在后续工程中起到参考价值。

6)加工钢筋和绑扎钢筋。在进行钢筋绑扎之前,对设计方案进行仔细查看,确认设计方案中需要的型号和工艺,绑扎交叉点可以采用钢丝捆绑的方式,也可以采用焊接的方式。非焊接钢筋之间可以采用短钢筋进行支垫。

3.3合龙段的施工过程

对合龙段进行施工是一个类似挂篮施工的过程,主要在是在中跨和边跨处进行浇筑,在浇筑过程中尽量减小温度对混凝土的影响,在浇筑之前,查看近几日的天气预报,一般选择在日温差相对比较小的日子,时间可以选在当天气温最低的时间段进行,一般浇筑尽量在2h左右完成,为了减小热胀冷缩对混凝土的影响,可以在材料中适当加入膨胀剂。浇筑时,首先浇筑边跨段,待此段的混凝土达到一定强度后,拆除支撑物体及辅助结构。用同样的方法对中跨进行浇筑,最后将四跨进行合龙,完成整个桥体的合龙。主桥在建设过程中一般分为两个阶段进行,第一个阶段是边跨的浇筑合龙,第二个阶段是中跨的浇筑合龙,施工中必须严格按照规范执行。特别是焊接处,不能出现施工裂缝或者是收缩裂缝,保证整个桥梁建设的线性的要求。正常情况下,对于中跨部分的合龙处来说两侧的悬臂具有对称性,特别是在合龙的过程中,两端受到的荷载基本一样大小,合龙处起到辅助作用的支撑承受的荷载相对较小,对于边跨而言,合龙口两端是不同的,一侧是悬灌梁,一侧是现浇梁,所以在受到其他外部因素影响时,两端所受的荷载必然不会相同,所以会对混凝土产生一定的弯矩,对弯矩必须经过精确的计算和认识,保证桥梁的结构稳定性,但是计算方法一般比较复杂,在实际中大部分采用了电算的手段。此方法为首先假定两端全部为悬臂梁,在没有任何其他外力影响的情况下的角变位和挠度,然后计算弯矩的大小,但是这种情况下,合龙口会受到剪切。大量的实际经验证明,这种剪切产生的作用不是很明显,一般可以忽略不计。完成钢筋的绑扎以及一些相应的管道的预埋后,可以对合龙段进行一个临时锁定,这个过程必须在混凝土浇筑前一天中的某个特定时刻完成,那就是温度最低的时候,首先是用一定力顶推梁,然后用支撑牢固撑紧,把槽钢和剪力撑焊接在一起,形成一个坚固的具有安全功能的结构。

4大跨径连续桥梁关键施工技术的应用

1)在进行斜拉桥施工时,要重点控制好合龙梁段、索塔段和主梁段的施工,在进行混凝土主梁施工时,使用挂篮悬挑的方式进行施工,并定期检测挂篮的安全性。在进行索塔使用时,主要使用劲性骨架和爬模法进行施工。施工人员要结合索塔的结构和材料科学进行选择。合龙梁段施工时,为防止出现裂缝,要对临时连接的钢构件进行预埋。

2)在进行悬索桥施工时,要重点做好大体积混凝土、锚道架设的控制。在架设锚道面时,要注意监测锚索的垂直度以及塔身的移动量。结合桥梁的设计参数,在施工现场进行测量,保证索力的准确性及合理性。吊装施工时,要根据测量出的位移数据以及规定要求,对安装顺序进行合理安排。对桥梁合龙段各个节段之间的预留间隙进行修正和调整,提高桥梁施工的安全性。此外,在对大体积混凝土施工时,为避免出现裂缝,要对施工温度进行重点控制,采用分层施工、浇水冷却等措施来提高混凝土工程的施工质量。

5结论

在现代社会不断发展的形势之下,交通行业发生了翻天覆地的变化,运输业也得到了巨大发展。桥梁的建造一座接着一座,施工工艺越来越复杂。大跨径连续桥梁是现代桥梁的基础桥梁,这种施工技术也将会成为一种普遍的施工工艺,可保证桥梁的质量并使得我国交通行业健康有序发展。

作者:吴国庆 陈宝元 单位:山东明德市政园林工程有限公司 济宁市市政工程处