大跨径钢管混凝土拱桥施工新技术研究与应用[详细]

1、施工新技术研究与应用,大跨径钢管混凝土拱桥,报告人：陈光辉 广西路桥工程集团有限公司 2016年10月10日,报告内容,1. 发展概况 2.关键施工技术研究与应用 -缆索吊装系统 -扣塔及其安装 -钢管内混凝土灌注工艺研究 3.下一步研究与应用方向,发展概况,最早于1930s 1940s出现于前苏联，1990年我国建成了第一座钢管拱混凝土拱桥四川旺苍大桥，为主跨115米的下承式刚架系杆拱。 钢管混凝土拱桥在90年代开始得到了大量的应用和快速的发展。拱跨也不断突破记录，最大跨径的为2014年建成通车的530m的四川合江长江一桥大桥（波司登大桥）。,获得国家或省部级科技进步奖项目,发展概况,国家及

2、地方标准或规范,发展概况,钢管拱桥相关国家级工法,发展概况,关键施工技术研究与应用,依托工程概 合江长江一桥（波司登大桥）位于四川省泸州市合江县境内。全桥跨径组合为1020m（引桥）530m（主孔跨径）420m（引桥），主桥为530m跨径钢管混凝土拱桥，为同类型桥梁“世界第一” 。大桥拱座设计为分离式的钢筋混凝土拱座。拱肋为变高钢管混凝土桁架结构，拱顶截面高为8m，拱脚截面高为16m；肋宽4-7m；拱肋中距为28.6m；吊杆和拱上立柱间距为14.3m；拱肋钢管直径1.3m，壁厚由拱脚处30mm渐变到拱顶的22mm。拱肋总重约60000kN，共40个吊装节段，吊装节段最重1980kN。大桥吊杆采

3、用成品平行钢绞线，两端为挤压型锚具。大桥桥面由钢格子梁、混凝土桥面板、沥青混凝土组成钢混凝土组合结构。,关键施工技术研究与应用,大桥设计图,缆索吊装系统总体布置 采用的双塔三索跨布置形式，缆索吊机的总体布置： 430m（重庆岸锚跨）+554m（工作跨径）+405m（宜宾岸锚跨）；主索共有2组，单组主索的设计净吊重能力1000kN，单组主索由8根50密封钢丝绳组成；吊塔采用“吊扣合一”的方式，即将吊塔置于扣塔顶部，吊塔与扣塔通过铰座连接，吊塔为万能杆件拼制。,关键施工技术研究与应用,缆索吊装系统移动式索鞍 索鞍是安装在塔架顶部横移轨道上用来支承缆索的装置，通过索鞍横移装置，主索可横移到构件安装位

4、置，施工相当方便。,关键施工技术研究与应用,缆索吊装系统吊塔设计 合江长江大桥的缆索吊机的吊塔为万能杆件拼装的门式结构，位于扣塔顶部，塔高29.6m（塔铰中心至塔顶索鞍轨道梁高度），横桥向宽度46.2m（轨道梁长度），纵桥向宽度4.25m。吊塔除塔底三角铰、塔顶结构为专用结构外，塔身均采用万能杆件拼装。,关键施工技术研究与应用,缆索吊装系统拱肋吊装 合江长江一桥位于长江上游，该处河段水流较急，拱肋安装时正值洪水季节，为此采用了可回转梁式吊具和江面定位船配合工作的方式解决了该难题。,关键施工技术研究与应用,缆索吊装系统拱肋吊装,关键施工技术研究与应用,缆索吊装系统格子梁吊装 根据不同位置格子梁结

5、构以及拱肋横撑的情况将整个桥面格子梁划分为5个安装区间，分别采用不同吊装的方式进行安装。,关键施工技术研究与应用,扣挂体系总体布置 扣塔位于两岸拱座上，塔距554m，扣塔为钢管混凝土塔式结构。扣索采用塔顶张拉方式。,关键施工技术研究与应用,扣塔及其安装 扣塔位于两岸拱座上，塔高分别为148.51m（重庆岸）和134.6m（宜宾岸），塔距为554m，采用8根66012（或16）mm钢管，立柱钢管内灌注C50混凝土，组成钢管混凝土格构柱扣塔。扣塔底部桁宽25.46m，顶部桁宽8.46m，横向宽31.94m。,关键施工技术研究与应用,扣塔及其安装 吸收输电铁塔安装的技术，并结合扣塔自身的结构特点和桥

6、梁施工现有装备，开发了实用的“提升式摇臂组塔技术”进行扣塔安装。,关键施工技术研究与应用,扣塔及其安装,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验 模拟合江一桥的拱顶段线形进行两组试验： （1）常规压力泵送灌注混凝土试验。采用传统的方法，在正常压力下进行钢管混凝土泵送灌注试验。 （2）真空辅助泵送灌注混凝土方法。将钢管内抽真空至负压-0.07MPa -0.09MPa，在此状态下进行钢管混凝土泵送灌注试验。 通过以上两种试验结果的对比，验证真空辅助技术对钢管混凝土泵送灌注质量的影响。,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验,关键施工技术研究与应用,钢管内混

7、凝土灌注工艺研究灌注对比试验 完成灌注试验后，在不同混凝土龄期情况下，对钢管混凝土进行了超声波检测，,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验,关键施工技术研究与应用,（a）17d混凝土龄期 （b）28d混凝土龄期,（c）56d混凝土龄期 通道1超声波检测结果对比,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验,关键施工技术研究与应用,（a）17d混凝土龄期 （b）28d混凝土龄期,（c）56d混凝土龄期 通道2超声波检测结果对比,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验,关键施工技术研究与应用,（a）17d混凝土龄期 （b）28d混凝土龄期,（c）56d混凝土龄期 通道3超声波检测结果

8、对比,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验,关键施工技术研究与应用,（a）17d混凝土龄期 （b）28d混凝土龄期,（c）56d混凝土龄期 通道4超声波检测结果对比,钢管内混凝土灌注工艺研究灌注对比试验 两试验管灌注的混凝土、混凝土泵机、施工队伍、外部环境一样，采用真空辅助泵送工艺灌注的2拱段较常压灌注的1#拱段管内混凝土密实程度高得多，尤其是内法兰附近，显然是因为真空而获得。两者施工工艺有较大差异，但设备、施工费用增加不多。 真空和常压灌注的管内混凝土均存在随龄期增加超声波波速降低的现象，混凝土与钢管局部脱粘，这是混凝土收缩和温度等原因所致，与混凝土灌注工艺无关，但真空较常压灌注管内混凝土脱

9、粘范围窄，易于复灌满。,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究真空辅助泵送管内混凝土 合江长江一桥单根主弦管内混凝土为736m3，每根管分两个半拱分别灌注，半拱采用三级连续泵送工艺。,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究真空辅助泵送管内混凝土,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究真空辅助泵送管内混凝土 真空辅助工艺的管内真空度定为-0.076-0.08MPa。具体实施时，泵送混凝土前对拱肋主弦管抽真空至-0.08MPa，在泵送过程中进行实时监测，当真空度接近-0.076MPa时，启动真空泵使管内真空度重新达到-0.08MPa。 灌注过程中，两岸半拱管内混凝土灌

10、注上升超过每一级进浆管约3m后，分别开始抽真空，真空负压达到-0.08MPa后停止泵机并观测管内真空负压变化情况，当接近-0.076MPa时，重启泵机并使管内压力重新回到-0.08MPa。 抽真空过程所花的时间控制在30min以内。,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究真空辅助泵送管内混凝土,关键施工技术研究与应用,钢管内混凝土灌注工艺研究真空辅助泵送管内混凝土 合江长江一桥用42天的时间完成了8根主弦管的混凝土灌注施工，8条主弦管混凝土均一次连续浇筑完成，最长用时19小时，最短用时13小时。,关键施工技术研究与应用,下一步研究与应用方向,自密实钢管混凝土收缩调控及补偿技术，研究钢管混凝土的绝对体积收 缩调控及补偿方法，提出材料要求及组成设计方法; 大跨径钢管混凝土真空辅助泵送施工技术升级，对密实成型工艺参数及 真空工艺参数进行研究，提出工艺标准及检测方法，编制相应施工技术规范；,依托工程 马滩红水河特大桥为柳南高速公路改扩建工程7标段标段内的1座特大桥。大桥的主桥为336米跨钢管混凝土中承式拱桥，桥面梁为“工”型格子梁