G晋陕黄河特大桥钢桁梁下节点预埋施工技术.doc

晋陕黄河特大桥钢桁梁下节点预埋施工技术前言晋陕黄河特大桥是大西铁路客运专线“一桥三隧”中的“一桥”，是大西全线重点控制工程之一，也是铁道部的重点工程。晋陕黄河特大桥全长9.969km，其中横跨黄河河槽主桥部分3.265km，梁部采用15联2108m单T刚构钢桁加劲组合结构形式，T构由0#27#共28个节段组成，其中26#块为合龙段，27#块为边跨现浇段，1#25#块由挂篮悬臂浇筑施工完成，钢桁梁在每个主墩T构两端与对称布置两联，即每个主墩与边墩之间均有一联钢桁梁，全桥15个T构共计钢桁30联，每联60m，钢桁梁布置效果如0所示。2108m单T刚构钢桁加劲组合结构效果图钢桁梁施工分两阶段进行：挂篮悬臂施工过程中下节点预埋；T构合龙及预应力施工结束后上部钢桁杆件组装施工。钢桁下节点为插入式散装节点，埋入式构造，与梁段混凝土同时浇筑，节点板与混凝土箱梁采用PBL剪力键及普通钢筋连接，采用M24高强度螺栓与钢桁腹杆连接；因此，孔位空间关系尤为重要，则要求施工T构时，钢桁下节点安装、定位是加劲钢桁拼装的关键。钢桁梁下节点设计及制造下节点设计晋陕黄河特大桥钢桁梁下节点分别位于左右侧腹板，一联钢桁梁各有下节点E0、E1、E2、E3、E4、E5两个左右对称布置，横桥向同一类型节点间距为11m，顺桥向相邻节点间距为12m；下节点分别预埋于T构27#、24#、21#、18#、15#、12#节段。具体布置如00所示。钢桁梁顺桥向布置图钢桁梁横桥向布置图下节点制造下节点由制造厂家场内加工，各杆件尺寸，严格按加工前制订的制造规则条款进行验收；加工时将节点中心点、水平线、栓孔群中心线等标识清晰。下节点大样如0所示。 下节点大样图（左：E0、E5；右：E1E4）下节点涂装按照铁路钢桥保护涂装（TB/T1527-2004）第7套涂装体系的工艺和标准进行；预埋入梁体的节点板部分按电弧喷铝200m环氧类封孔剂20m灰云铁环氧中间漆100m进行涂装。下节点预埋至钢桁构件安装间隔时间较长，而高强度螺栓摩擦面的摩擦系数有效期为6个月；出厂时摩擦面部位采用塑料薄膜进行密封，现场安装过程中加强保护。钢桁安装前，对同条件存放摩擦试块的系数进行测定，合格后方可进行构件安装；摩擦系数不满足要求时，对摩擦面部分重新处理。施工总体方案施工流程晋陕黄河特大桥设计采用“先梁后桁”的施工方法，即单T刚构采用悬臂法施工，在单T刚构梁段浇筑时预埋钢桁下节点；全桥合龙后，在梁顶搭设钢桁临时安装支架，利用龙门吊安装钢桁梁杆件；拆除临时施工支架，施工人行道、无碴轨道等后期工程。具体施工过程中，边跨现浇段27#块采用墩旁托架法施工；1#26#节段采用菱形挂篮悬臂对称施工，悬臂浇筑12#、15#、18#、21#、24#梁段，及现浇27#梁段时，预埋钢桁下节点；26#块合龙段浇筑完成并且全部预应力张拉压浆结束后方可进行钢桁安装。总体施工流程见0。钢桁梁安装总体施工流程图测量方案测量放样放样时采用前后墩对穿方式，确保整联钢桁梁单侧节点在同一直线上，同时左右节点平行；每个节点纵向、横向控制点为2个；施工放样控制点如0所示。钢桁梁下节点放样控制点布置图坐标定位施工放样时考虑预拱度、预应力、温度、徐变等多种施工因素对坐标的影响，严格按照监控量测单位下发监控指令进行放样，根据悬臂线形变化对节点旋转和标高的影响，结合已浇筑梁段线形变化趋势以及挂篮弹性变形和后期线形变化分析结果，放样时需预留一定的竖向沉降量与旋转角，相互叠加进行综合控制。精度控制晋陕黄河特大桥主桥位于直线上，下节点预埋均按平行线布置，仅考虑施工误差即可；为确保单T刚构合龙后能顺利安装钢桁构件，结合钢桁腹杆、平联加工误差及可调偏差，下节点安装精度验收标准如0所示。钢桁梁下节点安装允许偏差名称项 目允许偏差（mm）下节点中 心竖 向3横 向3纵 向3同一节板横向扭转122纵向基面相对高差H1H22垂直度1mm备注：表中H1、H2代表节点顶部两端点位置高程，具体位置如0所示；1、2代表节点两端距放样理论平行线间距，具体位置如0所示。下节点纵向基面相对高差控制位置图下节点横向扭转控制位置图节点垂直度通过控制左右侧两节点板对应螺孔相对高差来实现，节点纵向转角通过控制纵向距离最远两螺孔相对高差来实现，允许偏差1mm。混凝土浇筑前对各节点均要进行坐标复核，验收标准按照节点安装允许偏差控制，当复核结果不能满足允许偏差时，禁止进行混凝土浇筑，必须对节点进行重新调整，直至满足要求为止。节点调整满足要求后，需对固定杆件进行焊死，焊死之后重新进行坐标复核，满足要求之后方可进行混凝土浇筑，若不满足要求，将焊死杆件松动后反复调整，直至焊死前后坐标均满足要求。节点固定措施节点空间位置端节点E0、E5，每联2个，分别预埋在27#、12#梁段的边腹板内，距主墩中心距分别为106m、46m，横向分别距线路中心线5.5m；节点长2.15m，节点板宽0.808m，高1.56m，埋入梁体0.65m，外露0.91m，重约1.9t。中间节点E1E4，各种类型每联2个，分别预埋在主梁24#、21#、18#、15#节段梁的侧腹板内，距主墩中心距分别为：94m、82m、70m、58m；横向分别距线路中心线5.5m；节点长2.6m，节点板宽0.808m，高1.5m，埋入梁体0.65m，外露0.85m，重约2.4t。顺桥向相邻节点中心间距12m，节点中心位置距4m现浇梁段两端各2m，横桥向同一对应节点中心间距11m，节点中心距梁段边沿1.4m。以中间节点为例，具体节点纵向、横向、平面详细布置分别如0、0、0所示。节点板纵向布置图节点板横向布置图节点板平面布置图悬挑平台搭设混凝土浇筑前节点均处于悬空状态，如要实现精度的高标准控制必须搭设牢靠的固定装置，结合实际条件，现场采用在已浇筑梁段搭设反挑装置，该装置在节点预埋梁段悬臂伸出I40b工字钢作为固定节点主体框架，悬挑工字钢后端分前、后支点两位置采用扁担梁反压防止悬挑部分下沉。反压处利用边腹板竖向预应力精轧螺纹钢筋或预埋精轧螺纹钢筋固定。具体布置如00所示。悬挑型钢纵向布置图悬挑型钢平面布置图为保证悬挑工字钢水平放置，前、后两支点务必保证顶面水平一致，并用膨胀螺栓固定在梁顶防止支点垫块移动，具体布置如0所示。在前、后支点位置处均采用I14a工字钢对悬挑型钢进行反压，并用32精轧螺纹钢筋进行锚固，为保证反压稳定性在前支点位置处，双拼I14a工字钢与悬挑工字钢之间垫铺支垫型钢。反压装置详图及大样图如00、00所示。前、后支点反压详图前支点反压装置详图后支点反压装置详图前支点反压大样图后支点反压大样图节点三维定位悬挑平台搭设完成后开始进行钢桁梁下节点吊装初步就位，允许偏差在2cm左右。焊接纵向、横向调整型钢与螺栓，焊接竖向调整螺杆和搭设竖向调整型钢进行下节点三维坐标精确调整：调整顺序为初调中心初调标高精调中心精调标高复核中心与标高。下节点三维精调定位装置如000(1) 横向定位：横向采用4颗25螺栓调整节点横桥向位置，配套螺帽与悬挑型钢焊接固定，并将悬挑型钢对应螺孔位置钻眼以使螺栓可旋拧穿过与节点板紧贴，通过螺栓旋拧伸长或者缩短来实现下节点横向位置精调。(2) 纵向定位：纵向采用横向型钢和可调型钢拉杆限位，横向型钢由双拼I14a工字钢组成，在下节点纵向两端位置，横向型钢两端与悬挑型钢焊接固定，可调型钢拉杆由25精轧螺纹钢及配套螺帽组成，钢拉杆穿过工字钢双拼缝隙后与节点焊接固定，在钢拉杆后端通过旋拧螺帽以控制横向型钢至节点间的拉杆长度，从而实现纵向位移精调。(3) 竖向定位：竖向采用4条25精轧螺纹钢及双拼I14a工字钢调整，螺纹钢下端与节点钢板焊接，双拼I14a工字钢横搭悬挑型钢并焊接固定，通过旋拧螺帽调整竖向精轧螺纹钢筋长度以实现竖向精调节点目的。节点位置调整结束后，安放PBL钢筋。恢复节点两侧的钢筋和焊接切断的钢筋；节点处被切断的桥面横向钢筋，采用L形钢筋进行补强，并分别与PBL钢筋和桥面钢筋焊接，以确保此节点位置梁体的抗弯刚度。节点板精调装置纵向图节点板精调装置平面图节点板精调装置剖面图注意事项(1) 绑扎箱室钢筋时将节点空间预留出来，部分钢筋可在节点调整完成后再绑扎；安装预应力管道。(2) 绑扎顶板钢筋处理：在顶板与腹板钢筋绑扎完成后，根据箱梁钢筋图和节点布置，提前将节点处的钢筋进行特殊加工与处理。(3) 搭设悬挑调整平台：首先搭设悬挑型钢40b，型钢间用10a槽钢进行加固；横向利用40b进行联接，增加悬挑构件的横向稳定；利用预埋在已浇筑节段的竖向精轧螺纹钢进行反压，确保型钢后支点无竖向位移；两侧利用已浇筑节段上的预埋钢筋与型钢进行焊接，防止型钢横向位移。上下两层型钢间交叉处焊接，以增强平台的抗扭刚度和整体性。(4) 粗调可采用千斤顶，精调与固定采用螺栓微调。(5) 前支点处反压进行的竖向锚固可利用挂篮预留孔，减少施工任务。(6) 固定就位后，悬挑平台、精调装置禁止与挂篮菱形桁架直接连接，避免施工工程中因挂篮变形而影响节点预埋精度。结论晋陕黄河特大桥主桥钢桁梁下节点预埋技术精度高、操作简便、耗时少，成功解决了主桥钢混结构在“先梁后桁”施工流程下高精度预埋下节点遇到的技术难题。悬挑平台稳固牢靠，精调装置操作简单且精度高，保证了节点预埋精度，为后期钢桁杆件安装打下良好基础。正常施工条件下1天即可精调结束并符合验收标准，与原计划2天工期相比大大缩短施工时间，为其他工序施工争取较多时间。下节点预埋技术为后期桥梁设计、施工提供新思路，具有较高的借鉴意义。参考文献：铁建设2010241号，铁路混凝土工程施工技术指南S.Railway Construction 2010241， Technical Guide for Construction of Railway Concrete Engineering S.TB10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准S.TB10424-2010， Standard for Construction Quality Acceptance of Railway Concrete Engineering S.冯政.钢桁梁施工技术方案及工艺J.铁道建筑.2009.（6）：1-3.FENG Zheng. Construction Technical Scheme and Technologies of Steel Truss Bridge J. Railway Engineering. 2009.（6）：1-3. in Chinese）艾宗良，袁明，戴胜勇，胡步毛，童登国，杨善奎.钢桁梁腹杆插入式节点杆端应力分析与探讨J.铁道工程学报.2010.（12）：47-50.AI Zong-liang， YUAN Ming， DAI Sheng-yong， HU Bu-mao， TONG Deng-guo，YANG Shan-kui. Analysis and Discussion on Stress on End of Inserted Node Bar of Web Member of Steel Truss Girder J. Journal of Railway Engineering Society. 2010.（12）：47-50. in Chinese）黄小峰，王荣辉.钢桁梁制造和拼装误差对桁架内力