马王槽大桥连续刚构弓弦式挂篮悬臂施工
张晓阳1,吴 云2
(1.宁波市公路局路桥工程处,浙江宁波 315040; 2.中交第四公路工程局有限公司第八工程处,北京 100025)
摘 要:随着高速公路和铁路的快速发展,高薄壁墩和连续刚构得到广泛应用。文中以马王槽大桥为例,介绍了劲性骨架挂模滑升和轻型弓弦式挂篮悬臂的施工技术。
关键词:桥梁;劲性骨架挂模滑升;轻型弓弦式挂篮;悬臂施工
中图分类号:U445.466 文献标识码:B 文章编号:1671-2668(2007)04-0156-04
马王槽大桥是梁万(梁平—万洲)高速公路中的重点工程项目。该桥分上、下行2个独立桥梁结构,各幅桥面为单向2%横坡。跨径布置为40 m+70m+40 m。墩身采用双薄壁柔性墩,墩高50 m,截面尺寸为1.5 m×7 m。梁体为单箱室断面,顶板宽12.5 m,底板宽7 m,梁顶纵向设3%的纵坡,梁高度按二次抛物线变化。桥梁中心线位于R=1 540m的圆曲线上。该桥每个T构共分20个单元,梁段最大重量为310 t(见图1、2)。
梁体预应力体系采用三向预应力,纵向采用大吨位预应力钢束,双向张拉,不设下弯束和通长束。顶板束采用平、竖弯结合,锚固在顶板承托内。底板束为平、竖弯结合,锚在腹板旁边的锯齿块内;横向预应力钢绞线采用扁锚,交错单向张拉;竖向预应力采用精轧粗钢筋,在顶板上单向张拉。预应力钢束均采用塑料波纹管成孔。
1 主箱梁施工
在1#、2#墩顶用万能杆件组成支架和托梁,并进行预压→立模浇筑0#、1#节段砼→在0#、1#节段上安装轻型挂篮,并进行预压,完成对称悬浇T构的准备→悬臂对称浇注2#节段砼→张拉锚固纵向预应力钢束(张拉锚固必须在砼达到85%强度后进行,以下各节段相同)→张拉锚固2#节段的竖向预应力精轧螺纹钢及顶板横向预应力钢束。
以1#、2#墩顶中心线对称往两侧同时移动轻型挂篮一个节段→悬臂对称浇注3#节段砼,张拉锚固3#节段的纵向预应力钢束→张拉锚固3#节段的竖向预应力精轧螺纹钢及横向预应力钢束。
重复以上步骤,对称悬浇4#~9#节段砼,并张拉锚固箱梁纵向预应力钢束和各节段的竖向预应力精轧螺纹钢及横向预应力钢束。
拆除挂篮。用万能杆件和型钢组成边跨合龙支架。浇筑边跨合龙段砼,张拉锚固边跨纵向底板束,然后拆除边跨支架。张拉锚固10#节段的竖向预应力精轧螺纹钢及顶板横向预应力钢束。完成第一次结构体系转换。
用万能杆件和型钢组成中跨合龙支架,在箱梁底板和顶板设体外支撑。浇筑中跨合龙段砼,张拉锚固中跨底板纵向预应力钢束和中跨合龙段的竖向精轧螺纹钢及顶板横向预应力钢束。完成第二次结构体系转换。拆除所有支架和托梁,浇筑桥面铺装、栏杆等,完成全桥施工。
2 弓弦式挂篮施工
马王槽大桥的悬臂施工采用弓弦式挂篮。弓弦式挂篮由弓弦桁架、吊杆、后锚系统、行走系统和模板系统组成(见图3、4)。
2.1 挂篮试拼装
弓弦桁架由弧杆、腹杆和弓弦杆组成,前两者均用万能杆件组拼而成,弓弦杆用槽钢组拼并与弧杆铰接,其余用节点板螺栓连接。主桁片设于箱梁腹板上方,两桁片间以万能杆件平联连接,后锚梁亦为两槽钢组拼成的空腹工字形梁。
前吊杆全部采用45号钢棒,预留上拱度,用螺栓连接于桁架前桁梁与底模前横梁上,将悬臂段约1/3的荷载传至桁架上。后锚栓采用45号钢棒,通过对后锚栓施以一定的预拉力,使模板产生预压弹性变形,密贴于已浇筑箱梁底而不漏浆,后锚栓承担悬浇段约2/3的荷载并传至箱梁底板上。
2.2 挂篮受力性能测试
挂篮拼装完成后,对挂篮进行等强度预压,以消除挂篮的弹性和非弹性变形。在预压期间,对挂篮进行观测,同时测量挂篮的弹性变形参数,以确定挂篮施工上挠度值。
1)挂篮底模前横梁预压、卸载挠度见图5。从图5可以看出,前横梁4个测点的弹性变形值分别为12 mm、11 mm、10 mm、13 mm,施工中取其平均值(11.5 mm)。
2)翼缘板的预压、卸载挠度变化如图6所示。从图6可看出,翼缘钢架3个测点的弹性变形值分别为8 mm、6 mm、8 mm。施工中取其平均值(7 mm)。
2.3 挂篮的移动
第一步:将主桁架行走到位。将前横梁上底模和翼缘钢架所受的拉力转移到已浇注的砼上(在已浇注的砼完成预应力张拉锚固后进行)。取下前吊杆,用千斤顶顶起主桁架,从主桁架下抽出走行工字钢,安装到下一段的走行位置,在走行工字钢的端部与主桁架的走行系统之间安装牵引装置,牵引主桁架行走到位(见图7)。
第三步:将挂篮底模用钢绳吊于翼缘钢架上,将翼缘钢架和底模一起沿外滑梁滑出并行走到位。然后调整挂篮模板系统的标高中线,即完成挂篮的行走定位。
3 合龙段施工
3.1 预应力砼连续刚构的合龙施工
1)掌握合龙期间的气温情况,测试分析气温与梁的相互关系,以确定合龙时间并为选择合龙段锁定方式提供依据。
2)根据结构情况及梁温的可能变化,选定适宜的合龙段锁定方式并进行力学验算。
3)合龙段的锁定应对称、迅速地进行,先将外钢性支撑一端与梁端部预埋件焊接(或栓接),再将内钢性支撑顶紧并焊接,迅速将外钢性支撑另一端与梁连接,临时预应力束也随之快速张拉。在合龙段锁定后,立即释放一侧的固结约束,使梁一端在合龙段锁定的连接下能沿支座自由伸缩。
4)合龙段砼标号宜比梁体高一个等级,并要求早强,最好采用微膨胀砼,并作特殊配比设计,浇注时应认真振捣和养生。
5)为保证砼浇注中合龙段始终处于稳定状态,浇注前可在各悬臂端施加与砼重量相等的配重。
6)砼达到设计要求的强度后,解除另一端的支座临时固结约束,完成体系转换,然后按设计要求张拉全桥剩余预应力束。利用永久束时,按设计顺序将其补拉至设计张拉力即可。
7)临时束的张拉力一般宜为(0.45~0.5)Rjy,以防合龙过程中预应力束过载而报废。
3.2 合龙段收缩、徐变的影响
对梁在合龙段的收缩、徐变的影响,可采用2种方法来处理:
1)将梁收缩、徐变值的影响视为梁降温来等效处理,即选择合龙温度时,在原设计的基础上再降低一个Δt值,此值即为梁收缩、徐变引起的缩短与梁降温产生的缩短的等效值。
2)在合龙锁定前,将梁预顶一个Δt值,即可抵消梁体后期收缩、徐变产生的收缩影响。
3.3 合龙段力学特性
如图9所示,合龙段锁定后,环境温度变化Δt,
4 结 语
马王槽大桥主墩高达50 m,采用墩梁固结连续结构,利用高墩的柔度来适应结构由于砼收缩、徐变和温度变化等引起的位移,桥梁整体性好、受力合理、造型美观。
对于竖向预应力筋的张拉顺序,设计文件中没有作明确规定,为确保腹板竖向预应力均匀,竖向预应力筋张拉没有与悬臂施工同步进行,而是滞后张拉3~4周。经观测,腹板没有出现裂缝。采用弓弦式轻型挂篮施工,工艺简捷、受力性能好,挂篮挠度和变形在控制允许范围内,施工进度快,节约成本,保证了工期和质量,是连续悬臂浇筑桥梁施工中值得推广的一种挂篮形式。
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