12-预应力混凝土斜腿钢构桥有支架施工工法

.预应力混凝土斜腿刚构桥有支架施工工法（TLEJGF-92-09）铁道部第三工程局预应力混凝土斜腿刚构于1954年首次在德国应用于霍莱姆大桥，该桥跨度85.5m，在膺架上施工，采用迪维达格体系，是目前世界上最大跨度的铁路预应力混凝土斜腿刚构桥。斜腿刚构是刚构中的一种特殊形式，有其结构上的固有特点，如：斜腿与中跨形成拱的作用，具有较大的轴向压力(天然预应力)；梁部类似三跨连续梁，既具有拱桥的优点，又有连续梁的特性，梁拱结合，受力合理；结构整体性好，线条挺拔，外观轻巧，等等。这种桥跨结构我国于70年代后期在公路、铁路上相继使用。主跨82m的浊漳河预应力混凝土斜腿刚构桥系铁道部科研项目，是我国铁路上第一座斜腿刚构桥，于1981年8月建成通车，在世界上跨度仅次于霍莱姆大桥。该桥竣工后经动载、静载试验，跨中挠度为8mm，为跨度的1/5500，列车速度60km/h时竖向和横向自振频率接近计算值。工程于1983年获国家银质奖，施工技术于1984年通过部级鉴定。一、工法特点及适用范围1.以钢拱架、膺架作支架，就地分段由跨中向两端连续对称灌筑梁体混凝土，不需大型机械设备，施工安全、可靠。2.灌筑梁段混凝土前，于拱架跨中节点预加荷载；随梁段混凝土灌筑而相应卸除预加荷载，这样能最大限度地消除钢拱架非弹性变形，从而确保斜腿刚构的设计拱度。3.本工法适用于修建跨越山谷、河道的预应力混凝土斜腿刚构桥、拱桥等。二、施工工艺(一)工艺流程(见图1)图1 斜腿刚构施工程序(二)主要工序架设缆索吊机预拼拱架桥上拼拱拱架抄平、测设中线钢拱架预加载支立木排架铺设底板安装支座并灌注斜腿混凝土灌注中跨混凝土并相应卸载形成门式刚构落拱第一次预应力架设边孔支架、立木排架铺设边孔底板灌边跨梁部混凝土全桥预施应力压浆拆除拱架。(三)施工工艺1.架设缆索吊机82m跨度斜腿刚构桥，根据地形和设备情况，两端索塔以万能杆件拼装，塔高30m，跨度280m 。由于拱架拼装和灌注混凝土的需要，采用两条主索道和一条辅助索道，主索道台车吊重为 70kN，辅助索道台车吊重30kN。2.拼装钢拱架(1)选配所需要的杆件，并对扭曲变形杆件进行校正和整修。(2)预拼：预拼的目的在于核定设计拱轴线、拼装工人熟悉施工程序和为桥上高 空拼装组成吊装单元。预拼施工组织设计的原则是：预拼场地应距桥头较近，以便于运输； 预拼宜选用半跨立体拼装，采用混凝土垫层基础，木排架支撑，木排架的变形应压缩到最低 限度。预拼的顺序是：a.将拱脚安装就位，安装上下平联的断面联结系。b.将基本节与下弦杆组成单元。c.组装上下平联和断面联结系。预拼需用的主要机具见表1。预拼需劳力17人，其中基本节组装起重工4人，安装联结系起重工6人，杆件挑选起重工2 人，小搬运普工2人，指挥1人，司机1人，木工1人。 表1 预拼需用机具(3)钢拱架拼装a 准备工作：核对中线和支座垫石标高；制作垫木，整修砂箱，配滑板、垫板；选配砂子，砂箱预压等。应做到：砂箱除根据载荷要求设置外，还应考虑掏砂操作方便；使用的砂子应进行强度试验，其破碎率不大于10%；砂箱使用前应进行预压，以减少弹性变形；跨度范围 内架设安全网。b.按施工设计要求，于3#、4#墩顶拼装塔架，安装分配梁，吊挂斜拉索。c.利用缆索吊机拼装中间4片拱架。首先安装拱脚节和支座，而后按照预拼顺序所组成的单 元进行拼装，并按施工设计要求的吊点位置设置斜拉索。d.两端交替调整斜拉索，利用特制的刹尖箱和刹尖板使拱顶合拢，形成三铰拱。e.拼装两侧其余2片拱架并进行贴边，安装平面和断面联结系。放松斜拉索。(4)拼装拱架注意事项a.拱架拼装过程中，应遵循“宁高勿低”的原则，以便于落拱合拢。b.拱架平面中线与桥梁中线偏差不大于20mm。c.封拱是钢拱架成拱的最后一道工序，根据“低温封拱”的原则，封拱时间以选在气温变化 较小的早晨为宜。d.拱架顶留高度可考虑以下因素：钢丝绳温度变形：（缺公式）钢丝绳弹性变形：其他非弹性变形：式中at钢丝绳温度膨胀系数；Ls钢丝绳长度；Es钢丝绳弹性模量；Fs钢丝绳截面积。(5)钢拱架拼装需用的机具(见表2)表2 钢拱架拼装机具(6)钢拱架拼装需劳力30人，其中指挥1人，穿钢销起重工6人，安联结系起重工4人，拉倒链 滑车起重工2人，推绞车普工10人，卷扬机6人，安检员1人3.钢拱架加载钢拱架合拢后进行加载，以消除拱架非弹性变形。加载吨位根据设计要求而定。4.钢拱架弧度调整为调整钢拱架弧度，于钢拱架上设立木排架。排架竖向轴线在斜腿部分垂直于斜腿轴线，梁 部按铅垂线布置。木排架设计应考虑预留拱度的因素，主要有以下各项：(1)钢拱架在承重后产生的挠度(由设计单位提供)。(2)木排架承重后的压缩量及各接缝压密值。(3)砂筒压缩值。(4)斜腿刚构在自重以及温度作用下的挠度值(由设计单位提供)。5.模板制作及安装(1)模板设计参数的选定水平荷载：Pmax=r2R (旧规范)竖向荷载最大组合：0.138MPa模板跨径：L=（缺公式） （挠度控制，小 于跨度的1/400） (强度控制)选定最小L值式中r混凝土容重；R附着式震捣器作用半径；模板厚度；L模板跨径；q均布载荷。(2)模板材质及构造根据结构形式、工程数量和施工方法等情况，可选用组合钢模板、木结构镶铁皮模板、滑动模板或钢模板。无论何种模板必须保证混凝土外形尺寸的正确和具有较好的光洁度。一个梁段模板钢筋安装程序为：在木排架纵梁上铺设底模支立外模绑扎底板腹板钢筋安装底、腹板内预应力成孔管道依次支立内模底板、腹板、顶板及隔墙等绑扎顶板、道碴槽钢筋安装顶板内预应力成孔管道支立道碴槽模板安装附着式震捣器清除杂物、清洗模板。6.灌注斜腿及梁段混凝土(1)预应力混凝土箱形梁灌注混凝土的必要条件是：必须有足够数量和一定振动力的混凝土振捣设备；混凝土要在保证强度的前提下，有足够的坍落度，以确保灌注过程中有一定的流动性；一般情况下应保证混凝土连续灌注。(2)斜腿部分的轴线和水平线夹角为4050，混凝土灌注系在斜面上进行，但仍应水平分层施工。(3)梁部混凝土分段灌注，其灌注顺序如图2所示。灌注时应注意：图2 梁部混凝土分段灌注顺序a.一般情况下，除隅节点处外，均应一次成箱灌注。b.梁部混凝土灌注应从低处向高处对称进行，并同时按灌注混凝土重量进行相应的卸载。(4)混凝土灌注可采用吊机提升，也可用泵送混凝土，使用泵送混凝土应注意以下问题：a.由于箱形梁钢筋密集，管道较多，混凝土需较大的坍落度，一般取值为162cm。含砂率比普通混凝土增加3%7%。b.泵送混凝土供料以直接供料为好，它可以减少混凝土坍落度的损失。c.为防止堵管，应选用可泵性良好的材料及骨料级配，确定合理的施工配合比。 7.预应力张拉(1)张拉设备(见表3)表3 张拉设备(2)张拉工艺要点a.为改善钢铰线松弛状态，初调应力为6MPa，并以此为零点记录伸长值。b.钢铰线伸长值按下式计算：（缺公式及注解）c.钢铰线梁部通长束均较长，由于受千斤顶行程限制，一般应分两次张拉，第一次按50%张 拉力同时顶锚，并记录伸长值。d.调整锚具重新起步第二次张拉时，应复核并记录伸长值。e.待拉到张拉控制应力时，检查钢铰线总伸长值与计算值之差在10%以内时，可认为合格 。f.两端分别按50%张拉力进行顶锚。顶锚后24h内钢铰线与锚塞滑移值不大于2mm，则认为合 格。(3)劳力10人，其中司泵2人，装卸千斤顶4人，丈量伸长值2人，指挥兼记录2人。(4)效率：2.55束/日。8.孔道灌浆(1)水灰比选用0.3，体缩率小于2%，流动速度228mm。(2)自一端向另一端压浆，压力为0.7MPa，稳压25min。9.落拱及拆拱(1)门式刚构形成后，为使混凝土内应力得到调整，待混凝土强度达到40MPa后，即可落下拱架。落拱通过砂箱排砂实现，分三次进行。第一次下落1.5cm，第二次为3cm，第三次为20cm 。(2)边跨部分排架拆除通过退出硬木楔实现，木楔角度不大于25，接触面压力不大于2MPa。(3)拆除拱架应利用已完成的斜腿刚构桥面为支承，以缆索吊机为辅助工具进行。拆除的原则是：先从拱顶开始，逐步向两端，先外侧拱片，而后逐步向中间拆除。三、质量标准1.考虑悬拼时钢丝绳的变形和拱架合拢的方便，拱架实际标高可较设计标高高出1020cm。2.凡属自制特种杆件，均应标明产品精度，以便安装时选配。3.模板支立时，每个接触面要考虑12mm的非弹性变形。4.梁体混凝土应满足铁路桥涵工程质量评定验收标准的要求。5.所选用胶管应经过0.5t拉力反复10次试验后，残余变形不大于1.4mm，径缩不小于10mm，管道安装误差应在5mm以内。6.顶锚后两端伸长值之和不得超过计算值的5%。四、安全措施1.缆索吊机所用卷扬机较多，要集中控制。对继电器、接触器等应经常保养。2.索道主绳和起重绳每710天检查一次。3.拱架合拢后，在卸除拉索时，应自跨中向两侧分三个阶段逐步进行，并应注意观察。4.预应力筋张拉锚固完成后，张拉缸回油要平缓，以防由于降压过快而发生意外。5.卸落钢拱架时，应听从指挥，严格统一掌握砂箱出砂量，保证拱架均衡下落。五、工程实例工程名称：邯长铁路浊漳河大桥(图3)图3 浊漳河大桥结构类型：预应力混凝土斜腿刚构跨 度：82m全 长：171.1