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【河津市裕偉建筑工程】分享:裝配式橋梁施工,從墩臺到索塔,一篇全搞定
2023-08-21
裝配式墩臺施工
裝配式墩臺是將高大的墩臺沿垂直方向、按**模數(shù)、水平分成 若干構(gòu)件,在橋址周圍的預(yù)制場地上進行澆筑,通過車船運輸至現(xiàn)場,起吊拼裝。
裝配式墩臺的主要特點是:可以在預(yù)制場預(yù)制構(gòu)件,受周圍外界干擾少,但相對來說,對運輸、起重機械設(shè)備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構(gòu)件,如承臺、柱、蓋梁(墩 帽)等,在工廠或現(xiàn)場集中預(yù)制,再運送到現(xiàn)場裝配成橋墩。其施工工序主要為預(yù)制構(gòu)件、安裝連接與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關(guān)鍵工序,既要牢固、安全,又要結(jié)構(gòu)簡單便于施工。
常用的拼裝接頭有以下幾種:
(1)采用有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造
有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造往往配合砂漿墊層或環(huán)氧膠接縫構(gòu)造實現(xiàn)節(jié)段預(yù)制橋墩的建造,方案中的預(yù)應(yīng)力筋可采用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強鋼筋。該構(gòu)造特點是預(yù)應(yīng)力筋通過接縫,實際工程應(yīng)用較多,設(shè)計理論和計算分析以及施工技術(shù)經(jīng)驗成熟。不足是墩身造價相對傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩要高許多,同時現(xiàn)場施工需對預(yù)應(yīng)力筋進行張拉、灌漿等操作,施工工藝復(fù)雜,施工時間較長。
(2)灌漿套筒連接
預(yù)制墩身節(jié)段通過灌漿連接套筒連接伸出的鋼筋,墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層,墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造。構(gòu)造特點是施工精度要求較高,現(xiàn)場施工所需時間短,同時也不需要張拉預(yù)應(yīng)力筋,現(xiàn)場工作量顯著減小,其正常使用條件下的力學性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似,因此具有**的經(jīng)濟優(yōu)越性。從國外應(yīng)用經(jīng)驗看,低地震危險區(qū)已開始廣泛應(yīng)用,高地震危險區(qū)域的應(yīng)用和科學研究還在進行中。
(3)灌漿金屬波紋管連接
該連接構(gòu)造常用于墩身與承臺或墩身與蓋梁的連接,預(yù)制墩身通過預(yù)埋于蓋梁或承臺內(nèi)的灌漿金屬波紋管連接墩身內(nèi)伸出的鋼筋,在墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層,墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造,見圖5所示。該構(gòu)造現(xiàn)場施工時間短,但需要滿足縱筋足夠的錨固長度,其力學性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似。目前國外已有少數(shù)橋梁使用這種連接構(gòu)造進行施工,高地震危險區(qū)域內(nèi)應(yīng)用較少,其抗震性能如何目前仍在研究中。
(4)插槽式連接
插槽式連接構(gòu)造如圖6所示,已在一些橋梁工程中得到應(yīng)用,主要用于墩身與蓋梁、樁與承臺處的連接,與灌漿套筒、金屬波紋管等相比,優(yōu)點是所需施工公差可以大一些,現(xiàn)場需要澆筑**的混凝土。
(5)鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫
預(yù)制拼裝橋墩預(yù)先伸出**數(shù)量的鋼筋以便與相鄰構(gòu)件預(yù)留鋼筋搭接,需設(shè)臨時支撐,鋼筋連接部位需通過后澆混凝土(濕接縫)方式連接,這也是目前**較多采用的節(jié)段拼裝橋墩的設(shè)計思路。采用該構(gòu)造建造橋墩,力學性能往往與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似,但濕接縫的存在會增加施工時間和現(xiàn)場鋼筋搭接、澆筑的作業(yè)量,從快速施工角度考慮,該方案存在**不足。
(6)承插式連接
承插式接縫連接構(gòu)造是將預(yù)制墩身插入基礎(chǔ)對應(yīng)的預(yù)留孔內(nèi),插入長度一般為墩身截面尺寸的1.2~1.5倍,底部鋪設(shè)**厚度的砂漿,周圍用半干硬性混凝土填充。優(yōu)點是施工工序簡單,現(xiàn)場作業(yè)量少;不足是接縫處的力學行為如何,特別是抗震性能如何,尚需進一步研究。**北京積水潭橋采用該連接構(gòu)造建造,美國一些橋梁也采用該連接構(gòu)造進行建造。如圖所示。
預(yù)制拼裝立柱的抗震性能
預(yù)制立柱的抗震性能是阻礙全預(yù)制拼裝技術(shù)在高地震危險區(qū)域橋梁中應(yīng)用的一個技術(shù)難題,為了實現(xiàn)全預(yù)制拼裝技術(shù)的全面推廣應(yīng)用,必須對預(yù)制拼裝立柱的抗震性能展開深入的研究。以典型實際工程橋墩構(gòu)造為原型,選取套筒(Coupler)、波紋管(Duct)和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋三種預(yù)制拼裝連接方式,進行了矩形實心節(jié)段預(yù)制立柱的低周反復(fù)水平加載縮尺試驗研究,通過對不同構(gòu)造細節(jié)下節(jié)段預(yù)制立柱試件的擬靜力試驗和有限元數(shù)值分析,研究了不同構(gòu)造方式下節(jié)段預(yù)制立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線性力學行為、損傷和破壞機理等。
試驗結(jié)果表明,采用套筒(Coupler)、波紋管(Duct)預(yù)制拼裝連接構(gòu)造的橋墩與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩相比,具有相近的抗震性能,可滿足預(yù)期抗震性能的要求。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接預(yù)制拼裝橋墩具有與現(xiàn)澆混凝土橋墩相近的變形能力,但耗能能力較弱。此外,通過計算分析、連接裝置試驗、對整批試件的制作和運輸過程的研究表明,套筒(Coupler)和波紋管(Duct)兩種預(yù)制拼裝連接方式,立柱總體受力、構(gòu)造連接、抗震性能和整個施工工藝細節(jié)均可以滿足當前設(shè)計和施工的要求,可用于工程實踐。
應(yīng)用實例:
裝配式柱式墩臺施工應(yīng)注意以下幾點:
(1)墩臺柱構(gòu)件與基礎(chǔ)頂面預(yù)留桿形基座應(yīng)編號,并檢查各個墩、 臺高度和基坐標高是否符合設(shè)計要求;基口四周與柱邊空隙不得小于2cm。
(2)墩臺柱吊人基杯內(nèi)就位時,應(yīng)在縱、橫方向測量,使柱身豎直度或傾斜度以及平面位置均符合設(shè)計要求;對重量大、細長的墩柱,需用風纜或撐木固定后,方可放吊鉤。
(3)在墩臺柱頂安裝蓋梁前,應(yīng)先檢查蓋梁上預(yù)留槽眼位置是否符合設(shè)計要求,否則應(yīng)先修鑿。
(4)柱身與蓋梁(墩帽)安裝完畢并檢查符合要求后,可在基杯空隙與蓋梁槽眼處澆筑稀砂漿,待其硬化后,撤除楔子、支撐或風纜,再在楔子孔中灌填砂漿。
隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟與發(fā)展,預(yù)應(yīng)力開始應(yīng)用于墩臺上,特別是后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺。它的施工方法與裝配式柱式墩臺施工方法相似,除了安裝時的連接接頭處理技術(shù)之外,節(jié)段預(yù)制構(gòu)件之間的連接方式主要依賴于預(yù)應(yīng)力鋼束。
后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺采用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強度低松弛鋼絲和冷拉Ⅳ級粗鋼筋兩種。后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺的預(yù)應(yīng)力張拉方式有以下兩種:張拉位置可以在墩帽頂上張拉;亦可以在墩臺底的實體部位張拉。一般采用墩帽頂上張拉。
(1)墩帽頂上張拉預(yù)應(yīng)力鋼束
其主要特點是:①張拉操作人員及設(shè)備均處于高空作業(yè),張拉操作雖然方便,但安全性較差;②預(yù)應(yīng)力鋼束錨固端可以直接埋人承臺,而不需要設(shè)置過渡段;③在墩底截面受力**位置可以發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼束抗彎能力強的特點。
(2)墩底實心體張拉預(yù)應(yīng)力鋼束
其主要特點是:①張拉操作人員和設(shè)備均為地面作業(yè),安全方便;②在墩底處要設(shè)置過渡段,既要滿足預(yù)應(yīng)力鋼束張拉千斤頂安放要求,同時又要布置較多的受力鋼筋,滿足截面在運營階段受力要求;③過渡段構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關(guān)系較為復(fù)雜。 預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉要求、預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的壓漿要求與預(yù)應(yīng)力混凝土梁的要求一致。
應(yīng)用實例:
預(yù)制工藝流程:
承臺墩身整體模板桁架體系總重量約420t,采用全鋼模設(shè)計,主要分為:模板體系、桁架體系、滑移系統(tǒng)及調(diào)整系統(tǒng)四個部分。整體一次精確定位。
模板體系:承臺外模、承臺底模、墩身外模、承臺預(yù)留孔模板、墩身內(nèi)模及承臺頂面壓模。
桁架體系:承臺桁架與墩身桁架兩部分,支承在滑移系統(tǒng)上。
滑移系統(tǒng):滑道與滑移裝置。
調(diào)整系統(tǒng):模板到位后的微調(diào)措施,包括水平調(diào)整千斤頂與楔塊。
承臺及底節(jié)墩身混凝土澆筑:
承臺及底節(jié)墩身混凝土澆筑完成拆模:
埋床法全預(yù)制基礎(chǔ):
采用一套集吊裝、導向調(diào)位、安裝一體化的懸掛系統(tǒng),該系統(tǒng)除具備預(yù)制墩臺吊裝和懸掛功能外,還具備包括墩臺垂直度、豎向標高、平面內(nèi)位置等調(diào)位功能,調(diào)位精度達到0.5mm。
索塔施工
混凝土索塔:
(1)工程難點
索塔高、柔,極易受日照、溫變和風等因素影響,線性控制難度大;
錨固區(qū)**采用鋼錨箱,精度要求高,施工控制難度大;
索塔高且離岸遠,測量精度難以保證;
大風天氣多,有效作業(yè)天數(shù)少。
(2)關(guān)鍵技術(shù)
混凝土索塔控制技術(shù);
鋼錨箱安裝控制技術(shù)。
鋼索塔:
鋼梁懸拼施工
懸臂拼裝法是將預(yù)制好的節(jié)段,用支承在已建成懸臂上的專門懸拼吊機,懸吊于梁位上逐段拼裝,與已成型節(jié)段錨固后,在拼裝下一節(jié)段,拼裝長度一般2-5m為宜。
懸拼按照起重吊裝方式的不同分為:浮吊懸拼、牽引滑輪組懸拼、連續(xù)千斤頂懸拼、纜索起重機(纜吊)懸拼及懸臂吊機。懸拼的核心是梁的調(diào)運與拼裝,梁體節(jié)段的預(yù)制是懸拼的基礎(chǔ)。懸拼施工工序主要包括梁體節(jié)段的預(yù)制、移位、存放、運輸;梁段起吊拼裝;懸拼梁體體系轉(zhuǎn)換;合攏段施工。
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