连续刚构特大桥撑架式满布拱架预拱度研究

连续刚构特大桥撑架式满布拱架预拱度研究

2拱圈施工过程该拱桥的安装方法主要有两种类型：支架安装和无支架电缆安装。考虑到本桥跨越澄碧河等实际情况,决定采用撑架式满布拱架施工方案。由于拱圈施工过程是一个不断对拱架施加荷载,拱架不断随之相应变形的过程。为避免拱架的变形异常,在考虑施工安全性后,决定采用“不分环,但分段,两边对称施工”的混凝土施工方案。即总体先施工拱脚至L/8跨段,然后施工跨中段,最后施工L/4跨部分,段与段间留1m宽的间隔槽。另外,根据设备的能力,以及更有利于拱架安全的原则,采用半幅成拱方案。3拱圈施工预拱度确定拱圈在浇筑完成达到设计强度而卸架后,在拱圈自重、温度应力,以及墩台位移等因素的影响下会产生弹性变形而下移,并且,在施工过程中,拱架在拱圈荷载、施工临时荷载等作用下,会产生弹性变形和非弹性变形。因此,为了使卸架后的拱圈拱轴线与设计拱轴线相吻合,在拱架施工时必须预留预拱度。考虑到预拱度的影响因素有很多,用公式法不可能准确的计算出实际情况,因此采用综合分析评估法确定最终的预拱度值,即既运用公式法进行预拱度的计算,又考虑现行桥涵施工技术规范给出的估算范围(l200~l400)(l200~l400),同时还考虑拱架预压观测经综合分析后的成果,最终确定本桥拱圈施工预拱度为7.5cm。拱圈预拱度按拱顶为7.5cm,拱脚为0cm,其余各点按公式1分配。δx=δ(1−4x2l2)(1)δx=δ(1-4x2l2)(1)式中:δx——距拱顶距离为x处的预加高度;δ——拱顶总预拱度值。4钢模、底模的安装由于本桥跨越澄碧河,其常年不断流,但没有通航要求,因此决定采用先在河中埋设钢护筒,搭设水上施工平台,然后在施工平台上搭设撑架式满堂拱架的施工方案。在顺桥向布置6排ϕ900mm钢护筒,横桥向方向布置7排ϕ900mm钢护筒(见图1)。钢护筒壁厚10mm,长1200cm。拱架布置见图2。在钢护筒上部设牛腿以支撑纵向贝雷片。牛腿采用4根[25槽钢做成。为防止牛腿挠度过大,在其底下加撑了八字撑,见图3。拱架立杆采用ϕ48钢管,按60cm×60cm的步距布置,每1.2m层高设置水平杆。立杆支承在贝雷片上的垫底梁上。垫底梁由2根[12#槽钢组成。每隔2根立杆设纵、横向剪刀撑各一道。底模采用1.5m×1.2m×4mm的大块钢模板,支承在用[10#槽钢做成的“横木”上。在立杆的上部设置可调顶托,用以调整底模标高及拱架卸落。拱轴线的形成主要依靠设置在立杆顶部的弧形杆实现。设置“横木”的目的是使拱圈荷载均匀的传递给拱架。安装底模时要准确测定标高,并考虑预拱度,以使底模安装位置正确。经拱架预压结果分析,底模的标高在必要时必须进行调整,以确保拱架卸架后拱圈设计拱轴线得以形成。5预压及加载过程对拱架进行预压的目的是消除拱架的非弹性变形,测定拱架的弹性变形,并建立拱架不断加载与变形之间的关系,同时,也检验了拱架的强度、刚度及稳定性。这对指导拱圈施工,确保施工安全意义重大。预压重量采用拱圈重量与施工临时荷载重量之和的1.2倍。预压重量分5环加载完成,第1环加载20%,第2环加载35%,第3环加载18%,第4环加载17%,第5环加载10%。加载顺序按先在两边拱脚对称加载至L/8处,然后在跨中两侧L/6长区段对称加载,最后在L/4处两侧区段对称加载。预压物为袋装砂子,每袋都应进行称量。在预压前应对拱圈底模进行标高量测。在加载过程中也应对测点进行量测,并作记录,用以分析拱架随不断加载而变形的情况。拱架预压见图5。在加载完成若干天后,经测量,各测点不再沉落即可开始卸载。卸载应分层、有序进行。卸载完成后要测量各测点标高,并计算拱架弹性变形量及非弹性变形量,经分析并对拱架采取相应措施后,调整预拱度值及底模标高。澄碧大桥预压观测结果见表1。6环混凝土施工6.1护肋、梁端安装为保证拱圈的厚度及外形美观,侧模、端模及拱背模板均采用钢模板。侧模板通过斜撑利用拱架加宽部分加以固定,中间部位用[10#槽钢作加强护肋,顶部用拉杆对拉固定。拱脚处的拱背模板在混凝土浇筑前先安装好,其余位置拱背模板边浇筑混凝土边安装,且探出混凝土浇筑面的长度≯2m。拱背模板通过拉杆及顶撑与底模联接固定,以确保拱圈厚度和外形。为避免胀模,拱背模板用钢管及槽钢作为纵横向模板护带肋以加强,护带肋按60cm×60cm的间距布置。由于拱圈采用分段施工方案,因此,在施工段的端部必须安装端模板。端模板必须与拱轴线相垂直,并固定。6.2钢筋绑扎及固定钢筋加工、安装采用在桥下加工场集中加工、存放,拱背上就地绑扎安装的施工方案。钢筋在存放时要架起,并避免露天存放,以免锈蚀。若有锈蚀,要除锈后才能浇筑混凝土。钢筋在绑扎过程中及骨架成型后,要做好支撑架,避免变形。钢筋保护层垫块按60cm间距梅花形布置,并与主钢筋绑扎固定。间隔槽钢筋和箍筋在浇筑前绑扎,且钢筋的错开长度应满足规范要求。钢筋接长采用搭接焊。6.3混凝土浇筑和振捣澄碧大桥拱圈混凝土浇筑采用汽车泵注施工方案,因此,混凝土的配合比设计除满足强度要求外,还必须注意其施工和易性。粗骨料的最大粒径和坍落度是两大控制指标。粗骨料的最大粒径应根据输送管径及泵送高度确定。坍落度宜≮100mm,水灰比宜≯0.6,砂率宜在35%～45%之间。澄碧大桥拱圈厚度较大(100cm),按规范要求分层浇筑,分层厚度在25～30cm之间。混凝土的浇筑从半幅的中部开始,必须对称进行,即横桥向左右侧对称,顺桥向拱顶两边对称。浇筑前将浇筑范围用彩旗拉线作为标志,把浇筑范围划分为1m×2m的小块方格,通过方格判断左右及两端的进度是否对称进行。在同水平高度的格子浇筑完之前,中部的进度不得高于两侧一个格子以上。由于拱圈钢筋比较密集,因此,混凝土的捣实也是质量控制关键点之一。混凝土振捣要避免漏振、超振、欠振。澄碧大桥拱圈混凝土施工采用插入式振捣器进行捣实。振动器的插入深度为5～10cm,移动距离不超过其有效半径的1.5倍,且必须与侧模保持≮10cm的距离。对每一振捣部位的振捣时间不能过长,也不能过短,以该部位的混凝土停止下沉,不再冒气泡,表面平坦为度,然后,即可缓慢地拔出振动器。为保证混凝土的外观和避免泌水,对模板的边角地带要适当加振。间隔槽混凝土施工时,已浇筑好的拱圈端部混凝土应进行凿毛处理。为克服混凝土收缩产生微裂缝,间隔槽混凝土采用微膨胀混凝土加以浇筑。另外,拱顶处作合龙用的间隔槽混凝土在一天中最低温度的凌晨时段进行浇筑,以确保拱圈合龙质量,因为在这个时段拱圈及砂、石等材料经过长时间的自然降温,内外温度比较一致。7旋转顶托与横桥同时卸落拱架卸落是拱圈施工的最后一道工序,应在拱圈混凝土强度发展到设计强度的90%以上方可卸落。澄碧大桥拱架在拱圈混凝土强度达到设计强度,且1#～3#横墙、侧墙及拱上填料施工完成后才开始卸落。拱架卸落具体操作为旋转拱架上预先安装的可调顶托,用旋转圈数控制卸落量,既准确又方便。考虑到卸落点多、均匀卸落难度大的特点,我们采用了横桥向方向同时卸落,顺桥向方向由拱顶向拱脚方向两侧对称、分4个阶段依次卸落,每次卸落总卸落量的1/4的施工方案。拱架卸落相邻阶段应间隔1h以上,以使拱圈有充分的时间进行变形及内力调整。拱架的卸落总量Δ总为拱圈自重产生的弹性挠度Δ1、拱圈因温度变化产生的弹性挠度Δ2、拱圈混凝土硬化收缩产生的拱顶下沉值Δ3以及拱架受荷后产生的弹性压缩值Δ4之和。最大卸落量在拱顶处,为Δ总。最小卸落量在拱脚处,为0。中间各点的卸落量由拱顶向拱脚按抛物线分配,按公式1计算。在拱架卸落过程中,应进行拱顶标高测量,以了解拱圈变形情况,作出应对措施。8技术指标检测百色市澄碧大桥于2009年12月10日竣工。经检测,各项技术指标均符合有关技术规范要求。大桥质量安全、可靠,外形美观(见图3),获得社会各界的好评。9施工质量保障拱圈的施工质量控制是整个拱桥质量控制的关键部分,然而,拱圈的施工质量又与拱架搭设与卸落质量、模板安装质量、钢筋加工安装质量,以及拱圈混凝土施工质量等各施工环节质量息息相关。只有做好各相关施工环节的质量控制措施,拱圈的施工质量才有保障。百色市澄碧大桥拱圈施工质量控制方法可为其它相同桥型在类似施工环境下的拱圈施工质量控制提供有益的参考。0拱圈施工质量控制的意义拱圈是拱桥的重要承重结构。拱圈施工质量的好坏关系到拱桥的安危,因此,做好拱圈施工质量控制工作有着重要意义。本文以百色市澄碧大桥拱圈施工为例,介绍了拱圈施工质量控制的主要环节,以期为同类桥梁类似工况下的拱圈施工质量控制提供有益