2019gb07-空心薄壁梯形变截面预应力V型结构施工技术(二).doc
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5、1.1设计概况及施工环境潮州市韩江北桥位于潮州市湘子桥以北约1.73公里处(北堤桩号2+350),跨越韩江水道,标段起讫里程为K0+606.9K2+537.5,全长1930.6m,其中主桥580m,两岸引桥长1350.6m。道路等级为城市主干道,双向六车道,河道内引桥桥宽28m,河道外引桥宽25m,主桥桥宽30m。主桥施工场地均位于韩江大堤内,其中Z1、Z4、Z5、Z6墩位于沙滩上,Z2墩位于航道浅水边,这五个桥墩采用填砂石形成施工作业平台(韩基标高9.5m),Z3墩位于韩江航道中。韩江枯水期水位在7.5m左右,雨季期间水位上涨到14m左右,而且水流冲刷破坏严重。1.2结构形式主桥上部为五跨连
6、续无风撑钢管混凝土系杆拱桥(C跨+B跨+A跨+B跨+C跨),其跨径组合为(85m+114m+160m+114m+85m);下部为钻孔桩基础、矩形承台、双薄壁矩形空心墩、V形结构。主桥总体结构布置如图1所示。图1 主桥总体结构布置图V型结构设计为空心薄壁梯形变截面预应力钢筋砼结构,如图2所示(以Z3墩为例),与上部现浇箱梁形成倒三角形结构,与下部空心薄壁矩形墩固结形成。两侧V腿最底部离地面约11m高,顶部离地面约1620m高。全桥六个主墩,每主墩为两个独立的V构,总共12个V型结构。Z3(Z4)墩V型结构:往B跨的V腿斜长13.12m,底面倾角43o3454”。往A跨的V腿斜长13.39m,底面
7、倾角43o3126”。根部厚3.12m。V腿横桥向底宽8m,顶宽4.45m,底板及顶板厚0.6m,侧墙厚0.5m,中隔墙厚1.6m。 Z2(Z5)墩V型结构:往C跨的V腿斜长10.94m,底面倾角42o394”。往B跨的V腿斜长11.46m,底面倾角42o3637”。根部厚2.459m,横桥向底宽8m,顶宽约4.5m,侧墙厚0.5m,中隔墙厚1.4m。Z1(Z6)墩V型结构:往引桥的V腿斜长8.74m,底面倾角41o3543”。往主桥C跨的V腿斜长9.15m,底面倾角41o3543”。根部厚1.89m,横桥向底宽8m,顶宽约4.6m,侧墙厚0.5m,中隔墙厚1.2m。每个V型结构均设计有斜向预
8、应力,预应力束设在V腿的底板及顶板内,每侧V腿设12束(底板6束,每束9根;顶板6束,每束19根)。预应力束固定端在空心墩顶内,张拉端在上部箱梁内。图2 Z3墩V型结构设计图1.3 主要工程数量全桥共12个V构,主要工程数量详见表1。表1 主要工程数量表墩位C50砼II级钢筋钢绞线Z1(Z6)每个V构C50砼=193m3,四个V构合计=772 m3每个V构=22.5t四个V构合计=90t每个V构=4.2t,四个V构合计=16.8tZ2(Z5)每个V构C50砼=284m3,四个V构合计=1136 m3每个V构=29.3t,四个V构合计=117.2t每个V构=5.42t,四个V构合计=21.7tZ
9、3(Z4)每个V构C50砼=415m3,四个V构合计=1660m3每个V构=39.8t,四个V构合计=159t每个V构=6.24t,四个V构合计=25t合计全桥合计C50=3568 m3,II级钢筋=366.2t,钢绞线=63.5t。2. V型结构总体施工方案概述2.1施工特点平衡塔斜拉施工方法是利用拉杆向上斜拉,通过中间塔平衡水平分力及抵消部分力矩,结构受力分析比较明确,充分利用型钢的轴向抗拉及抗压性能,这种方法不受桥墩高度限制,支架体系也不受桥下洪水的影响;此外,因施工支架不落地,在进行V型结构施工期间,还可以同时进行上部箱梁的基础处理及搭设部分支架,有利于加快进度。2.2施工方法采用型钢
10、在空心墩顶上组拼为平衡塔,通过中间塔平衡水平分力及抵消部分力矩。V腿外侧利用贝雷梁组拼为斜托梁,斜托梁底部与墩顶预埋件销接,中部及顶部通过型钢斜向拉在平衡塔上。V腿砼浇筑后利用水平刚性拉杆临时固定,水平拉杆与V腿形成临时倒三角稳定结构,直至顶部箱梁施工后形成永久三角形结构。V腿为空心薄壁变截面状,结构复杂,操作空间狭小,而且混凝土方量大,为了降低施工荷载,并减少混凝土的收缩及徐变应力,将Z3(Z4)墩V腿结构分三次先后浇筑砼,第一次浇筑根部,第二次浇筑空心段,第三次浇筑顶部实心段;Z1(Z6)、 Z2(Z5)墩V腿分两次浇筑砼,第一次浇筑根部及空心段,第二次浇筑顶部实心段。2.3 主要施工步骤
11、(以Z3为例)第一步:空心墩顶部实心段施工后,利用汽车吊或塔吊安装平衡塔、斜托梁、斜向拉杆,人工安装第一节模板,绑扎钢筋,浇筑根部砼。第二步:安装第二节模板,绑扎钢筋,调整模板至斜腿位置,凿毛砼接头并清理干净,两侧对称浇筑空心段砼。第三步:安装第三节模板,绑扎钢筋,预埋型钢水平拉杆,调整模板至斜腿位置,凿毛砼接头并清理干净,两则对称浇筑顶部砼。第四步:砼达到90%设计强度后,利用预埋的型钢水平拉杆与V腿形成临时稳定三角结构,割除斜托梁及斜向拉杆,施工上部现浇箱梁。主要施工步骤如图3所示。3. 主要施工技术3.1平衡塔施工3.1.1结构形式常规的V型结构多为实心矩形截面,平衡塔常采用万能杆件、贝
12、雷梁、军用梁等定型构件组拼形成,但由于本桥V型结构为空心变截面,而且受预应力束干扰(平面投影为斜向,中心间距45cm),斜向拉杆的位置受到限制,若采用上述定型构件组拼则导致定型构件局部应力过大。因此本桥的平衡塔采用槽钢、工字钢自由组拼以适应斜向拉杆的位置。平衡塔平面尺寸为2m6m,高度1216m。每个平衡塔共813根格构柱,每个格构柱由两根25b槽钢 (Z1、Z6部分格构柱为I25b工字钢) 组拼成25cm25cm的矩形组合截面。格构柱之间用10槽钢作水平及斜撑,将格构柱连成整体,确保有足够的强度、刚度及稳定性。如图4所示。图4 Z3墩V型结构施工平衡塔构造图3.1.2 施工方法平衡塔座落在空
13、心墩顶上,在施工墩顶砼时按格构柱的位置在墩顶上预埋钢板,砼施工后在钢板上准确定出纵横轴线及标高。每个格构柱预先在地面加工组拼,将每四个格构柱组拼成单体空间结构,然后利用汽车吊或塔吊安装,最后在墩顶上将所有格构柱连成整体。长度超过12m的格构柱竖向分段安装,接头先用螺栓临时连接,试拼合格后解体分段吊装,最后焊成整体。吊装时用全站仪及吊线控制格构柱的垂直度,然后将格构柱与墩顶的预埋钢板焊接固定。水平撑及斜撑利用汽车吊起吊,手动葫芦辅助就位后与缀板焊接固定,将各个格构柱连成整体。平衡塔的安装如图5、图6所示。图5 平衡塔安装图(一)图6 平衡塔安装图(二)3.2 斜托梁施工3.2.1 结构型式斜托梁
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