白龙江13号大桥箱梁桥设计方案研究

白龙江13号大桥箱梁桥设计方案研究

1横厚厚结构桥梁白龙江13号大桥是一项控制工程，位于第二阶段的白龙江穿越第二个白龙江道路。桥梁的主要结构为6.20m组合的简易立柱，并配置了一个横向的侧面。箱梁中心有一个横向的洞。桥全长126.5m，桥面宽度12m。重量为i级，桥梁起点k146.269.75，zh站k146.08.275，h站k146.375。桥的一部分在半径r.350m的平滑曲线和圆形曲线上。桥的纵坡为3%，横坡由2%转移到3%。应在每个桥墩的径向方向上设置拱形轨道，桥的3和4号立柱高度超过8m，为中距离梁。2特殊构造处理的应用白龙江13号大桥桥梁本身结构并不复杂,但因其设计要素的特殊性,该桥在箱梁长度不同、梁顶横坡变化、相邻横隔板连接、独立两处中系梁等构造处理上就具有了一定的特殊性。目前,甘肃省内较多的桥梁设计采用了与该桥相似的曲线桥设计,而且下部也采用柱式墩和中系梁构造,虽说特殊性没有该桥明显,但在施工过程中依旧面临以上在构造处理上的共同问题和困难。因此,在认真分析总结以往经验教训的基础上,经过反复的计算比较,依据本桥结构设计特点,我们在施工中就特殊构造处理积极推广应用新技术、新材料、新工艺,如为避免横隔板因桥面横坡造成底面错台和降低墩柱施工难度简化模板安装,采用横隔板、系梁钢筋预埋混凝土后浇筑;箱梁预应力管道采用塑料波纹管,减小孔道摩阻系数和孔道偏差系数,预应力管道采用真空辅助压浆技术,保证管道浆体的饱满、密实,提高钢铰线的防腐能力;箱梁预制养生采用喷淋养生装置,并设置地面集水槽,做到水资源循环利用。3新技术、新材料、新工艺的应用3.1工艺设计分析模型按箱梁预制部分的设计图纸和以往的桥梁施工经验,横隔板作为组合式箱梁中连接单室箱梁的连接构件,分为预制和现浇两部分,预制部分与箱梁同时预制,现浇部分和箱梁顶板湿接缝同宽,与湿接缝同阶段施工。结合白龙江13号大桥,桥面最大横坡3%,湿接缝宽度0.5m,箱梁底部水平安放,如采取以往预制和现浇的施工方法,相邻两个横隔板的底面就会出现1.5cm的错台,预制部分和现浇部分还会存在难以处理的施工缝。经仔细分析研究,采用横隔板全现浇技术,箱梁预制模板上预留横隔板钢筋空洞,横隔板钢筋在预制时由模板内穿出预埋,待箱梁吊装安放完成后,施做湿接缝阶段,对每道横隔板进行整体现浇,既降低了预制时箱梁模板安装难度,还保证了横隔板的外观质量。同样,柱式墩中系梁在以往施工中是墩柱先浇筑至系梁底部位置,然后安装包括与系梁同高的墩柱模板在内的系梁模板,当然之前还有安放抱箍和工字钢的工序,之后浇筑中系梁,待系梁强度满足75%的要求后,才能进行上部墩柱的施工。结合白龙江13号大桥和以往施工经验,该桥本身中系梁只有两道,且按以往施工方法,不仅工序繁杂,还延长了工期,分析后采用墩柱模板预留钢筋孔,墩柱混凝土一次浇筑完成,然后浇筑中系梁的技术,通过简化模板安装,降低施工难度,使工序安排变的紧凑,有效缩短了施工工期。3.2管道压浆质量保证白龙江13号大桥箱梁预应力管道原设计采用金属波纹管作为成孔材料,但由于该桥箱梁属于小型箱梁,腹板厚度18~25cm,高度1.2m,通过4束预应力管道,普通钢筋安装、电焊、气割、砼入仓和振捣等很容易造成波纹管穿孔、变形导致管道漏浆和堵管,施工质量难以保证。同时,为保证箱梁预应力管道压浆的质量,提高压浆密实度和饱满度,避免因常规压浆造成管道内水泥浆离析、泌水,留有空隙,形成积水,造成钢绞线锈蚀等问题。经分析比选,箱梁预应力管道变更采用塑料波纹管,并配套真空辅助压浆工艺。塑料波纹管相比金属波纹管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蚀、强度高,刚度大、无需另配接头,成本低、材料损耗小,同时,配套采用真空辅助压浆技术,提高了预应力孔道灌浆的饱满度和密实度,在施工过程中减少了堵管现象发生,确保了施工质量,取得了良好效果。为了确保塑料波纹管的应用质量,对塑料波纹管粘着力、管道摩阻系数等特性进行了专题试验,试验结果完全满足设计的需求。3.2.1混凝土试件制作塑料波纹管与砼之间的黏结强度由三部分组成:波纹管管壁与砼之间的黏结力、波纹管管壁与砼之间的摩擦力、波纹管管壁与砼之间的咬合力,通常以机械咬合力为主。用金属波纹管和塑料波纹管分别制作两组混凝土试件,尺寸均为300mm×300mm×600mm。一组试件中配Φ59塑料波纹管,内有三根fpk=1860MPa钢绞线。一组试件中配Φ70金属波纹管,内有三根fpk=1860MPa钢绞线。对钢绞线施加拉力后,结果两组试件都是钢绞线从灌浆水泥中拔出,而波纹管均未破坏或滑移。说明波纹管与周边砼之黏结力大于钢绞线与周边水泥浆的粘结力,不必担心塑料波纹管能否与混凝土共同工作。3.2.2预应力损失测试塑料波纹管在国内应用的起步较晚,为了更好摸清有黏结预应力混凝土结构中塑料波纹管成孔管道的实际摩阻系数,安排开展了纵向管道摩阻试验。钢绞线采用一端分级张拉方式,钢绞线两端布置千斤顶,在非张拉端处,工作锚环不安装夹片,千斤顶和工作锚环间布置一个标定过的压力传感器;张拉端处,工作台锚环放夹片,工作锚环和锚座之间布置一个标定过的压力传感器。钢绞线一端分级张拉,当张拉千斤顶拉到指定的拉力时,持荷一定时间,记录下两压力传感器的显示值,两者的差值就是当前预应力筋的预应力损失值(kN)。测试结果如表1所示。管道摩阻力系数与理论值基本吻合,满足设计需要。3.3水再利用喷淋、喷淋工艺喷淋养生工艺因为较传统洒水养生和覆盖养生,具有节约用水、湿水时间长,操作简单效率高的优点,近些年在混凝土施工,尤其箱梁预制中得到了广泛应用,我们在箱梁预制中亦采用了喷淋养生工艺,并对其进行了节水优化和管径变压设计,以及集水槽回水再利用,实施过程中,用7kw潜水泵(或10kw离心泵)满足8个台座320m管道的供水供压,管道采用变压设计,主管道用70mmPPR管,支管道用50mm和30mmPPR管,喷淋管用25mmPPR管,喷淋头为20mm雾状喷头,喷淋管间距设计1.5m,在台座施工完成后进行喷淋主管、支管敷设,并预留喷淋管接头,在场地硬化时完成集水槽施工,场地硬化完成后安装喷淋管和喷头。在喷淋养生与水循环利用工艺实施过程中,通过分析研究,总结出以下经验:(1)喷淋装置和集水回收设施应与预制场地和台座同时设计、同时施工;(2)喷淋管应安装活动接头并低于工作场地顶面;(3)废水通过集水槽回到水池时应通过阶梯沉淀池沉淀过滤。喷淋养生与水循环利用既保证了混凝土的养生效果,又节约利用了水资源。4系梁施工工艺白龙江13号大桥桥梁施工中积极应用新技术、新材料、新工艺,取得良好效果,对今后类似大桥施工提供了经验。(1)将横隔板原设计的预制和现浇分别实施变更为后期一次现浇实施,将柱式墩中系梁施工方法优化为柱式墩和系梁分开施工,大大简化模板安装,降低施工难度,使工序安排变的紧凑,有效缩短了施工工期。(2)塑料波纹管相比金属波纹管摩擦阻力小、密封性好、耐腐蚀、强度高,刚度大、无需另配接头,成本低、材料损耗小。它