单索面矮塔斜拉桥施工技术
单索面矮塔斜拉桥施工技术
摘要:本文主要介绍了矮塔斜拉桥的结构特点以及国内外的发展状况,并以浙江省长兴县画溪大桥为背景,对单索面矮塔斜拉桥的关键施工技术。
关键词:单索面矮塔斜拉桥 贝雷桁架挂篮 斜拉索 施工技术
Abstract: This article mainly introduces the structure characteristics and the development of short towers cable-stayed bridge at home and abroad. Taking the Painting Bridge as an example in Changxing County, Zhejiang province, we discuss the construction technology of short towers cable-stayed bridge with single cable plane.
Key Words: single cable plane short towers cable-stayed bridge truss, BeiLei truss hanging basket, stay-cables, construction technology
矮塔斜拉桥是国内外的一种新兴桥型,是介于斜拉桥和梁式桥之间的一种组合结构体系,它具有外型优美、造价低廉、施工便捷等优点,受到了许多国家的欢迎。1988年,法国工程师Jacques Mathivat首次提出了矮塔斜拉桥的设计构思。1994年,日本建成了世界第一座矮塔斜拉桥-小田原港桥。我国于2001年建成了第一座矮塔斜拉桥-漳州战备桥,然后在其后的几年中发展迅猛,大量的城市景观设计当中融入了矮塔斜拉桥的元素。浙江省长兴县画溪大桥正是通过多方案的比选,最终选择了适合于城市景观的单索面矮塔斜拉桥。
1 工程概况
浙江省长兴县画溪大桥是跨越长兴港的一座中型桥梁,桥梁跨径为39m+88m+38.9m,全长165.9m。主梁为单箱五室变截面预应力混凝土箱梁,混凝土设计强度C50。主墩处梁高3.2m,跨中梁高2.2m。箱梁顶宽32m,底宽26m,挑臂3m。箱梁每隔4m设一道横隔板,厚度为0.4m。每个箱室在横隔板处设置φ0.7m进人孔,中横梁设置φ1.0m进人孔。
图1 桥梁总体布置图(单位:cm)
主塔位于0#块中心处,采用钢筋混凝土结构。主塔自桥面至塔顶高12.45m,塔身截面为矩形,横桥向宽2m,顺桥宽2.4m,四角为R5cm倒圆。斜
拉索呈扇形布置,每塔6对斜拉索,全桥共12对。斜拉索与水平面夹角从16°到23.97°变化,梁上索距为4m ,塔上索距为0.8 m ,斜拉索采用43ФS15.24环氧喷涂钢绞线单层无粘结筋,梁体上采用15-43张拉端锚固体系,塔柱两侧设抗滑锚块,索外包φ240x8.6mmHDPE护管。
全桥共划分45个施工节段。
2 技术标准
道路等级:城市干道;
设计荷载:车行道为城-A级,人行道及非机动车道3.5KN/㎡;
设计车速: V=50km/h;
主桥宽度:2m(人行道)+ 4m(非机动车道)+ 0.5m(防撞栏杆)+2x4m(机动车道)+ 0.5m(防撞栏杆)+2m(绿化带)+ 0.5m(防撞栏杆)+ 4m(非机动车道)+ 0.5m(防撞栏杆)+2m(人行道);
桥面纵坡:最大3.5%。
3 施工方案及流程
桥梁上部结构0#、1#块、边跨现浇段、边跨合龙段采用满堂支架现浇,主塔采用定型钢模分段浇筑,其它节段采用挂篮悬臂浇筑。总体施工流程如下:
1.浇筑桥梁下部结构。
2.设置墩梁临时固结措施,搭设0(0’)#、1(1’)#块支架,浇注0(0’)#、1(1’)#块梁段,待混凝土达到一定强度后,张拉箱梁预应力。
3.浇注主塔。
4.安装挂篮,对称悬臂浇注2(2’)#块箱梁,并在混凝土达到一定强度后张拉预应力钢筋。
5.继续向前对称浇注3(3’)#~8(8’)#箱梁节段,同时浇注边跨10’#节段。
6.支架现浇边跨合拢段,待混凝土达到90%强度后拆除主墩临时固结措施,张拉预应力钢筋,拆除合拢段及边跨支架。
7.安装引桥空心板梁到主桥箱梁牛腿上。
8.继续悬臂浇注跨中9(9’)#~10(10’)#无索区节段。
9.拆除全桥挂篮,安装中跨合拢段模板,浇注中跨合拢段,待混凝土达到90%强度后,张拉预应力钢筋。
10.拆除中跨合拢段模板,张拉箱梁剩余预应力钢筋。,
4 主梁、主塔及斜拉索施工关键技术
4.1主梁施工
为了防止挂篮施工时主粱因不平衡弯矩而倾覆,墩梁应进行固结。墩梁固结采用12根0.5mx0.6mC40混凝土立柱,主墩两侧各6根。每根立柱设3根φ32精扎螺纹钢,外包φ50铁皮管。临时墩施工完毕后,硬化箱梁支架基础,即可搭设满堂支架,浇筑0#、1#块。在挂篮拼装前,临时墩预应力钢筋张拉至10%σcon与主梁固结。
根据单索面矮塔斜拉桥结构特点,上部结构采用平行桁架式贝雷挂篮施工。挂篮设计按单索面矮塔斜拉桥设计的分段长度、箱梁重量、外形尺寸、断面形状要求,确定挂篮的技术性能。平行桁架式挂篮主要由九部分组成:⑴底模平台;⑵承重桁架;⑶横梁;⑷提升装置;⑸行走系统;⑹后锚系统;⑺抗倾覆压重系统;⑼悬吊系统。
图2 挂篮横断面图(单位:cm)
在主塔施工完毕后,进行挂篮的拼装。挂篮的拼装顺序为:走行系统→贝雷主桁架及连接系→后锚系统→抗倾覆压重系统→上横梁→底模→下横梁→侧模→内模。
为了消除挂篮的非弹性变形及测量挂篮的变形规律,两副挂篮对称安装完毕后,应对其进行预压。挂篮预压两端对称进行,预压重量为节段自重的1.2倍,压重应模拟最重节段荷载分布进行。
预压完成后,利用挂篮对称悬臂浇筑2(2’)#~8(8’)#箱梁节段,由3(3’)#节段开始,每个节段箱梁预应力张拉完成后,安装、张拉相应节段的斜拉索。8(8’)#箱梁节段施工的同时,在边跨搭设支架浇筑边跨现浇段。
8(8’)#箱梁节段施工完成后,拆除边跨侧挂篮,搭设支架浇筑边跨合龙段。边垮合龙段箱梁支架采用门式支架,混凝土浇筑选在一天当中气温最低、湿度最高时段浇筑。边跨合龙时,在边跨现浇段及8’#块箱梁之间设置工字钢进行刚性连接。同时,利用底板及顶板束将边跨合龙段临时锁定,防止合龙段两侧梁段因温差收缩使新浇混凝土开裂。边跨合龙后,拆除墩梁临时固结措施。此时,
主墩由双悬臂状态变为单悬臂状态,完成体系转换。
安装引桥空心板梁到主桥箱梁牛腿上,继续向跨中浇筑无索区节段。待浇筑完无索区梁段,即可拆除跨中挂篮,安装中跨合龙段模板。
图3 中跨合龙段模板立面图(单位:cm)
中跨合龙段同边跨合龙段一样,需要设置型钢刚性连接。中跨合龙段型钢一端焊接好,另外一端在气温较低时段进行焊接,将两个悬臂梁段锁定。
为了防止悬臂端受力沉降导致合龙段新浇混凝土开裂,P10#墩、P11#墩10#块上各设一个水箱进行压重(设置标尺),单个水箱的重量约为合龙段自重的1/2。同时,还应根据两10#梁段梁底标高对水箱压重进行调整。施工时,一边浇筑混凝土,一边将水箱中的水卸载,每浇筑一车混凝土卸载水的重量大致与混凝土的重量相等。