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裝配式橋梁施工,從墩臺到索塔,一篇全搞定!
2020年05月21日    閱讀量:2126    新聞來源:公路養護技術  |  投稿

裝配式墩臺施工


裝配式墩臺是將高大的墩臺沿垂直方向、按一定模數、水平分成 若干構件,在橋址周圍的預制場地上進行澆筑,通過車船運輸至現場,起吊拼裝。


裝配式墩臺的主要特點是:可以在預制場預制構件,受周圍外界干擾少,但相對來說,對運輸、起重機械設備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構件,如承臺、柱、蓋梁(墩 帽)等,在工廠或現場集中預制,再運送到現場裝配成橋墩瀝青網sinoasphalt.com。其施工工序主要為預制構件、安裝連接與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關鍵工序,既要牢固、安全,又要結構簡單便于施工。


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常用的拼裝接頭有以下幾種:


(1)采用有粘結后張預應力筋連接構造


有粘結后張預應力筋連接構造往往配合砂漿墊層或環氧膠接縫構造實現節段預制橋墩的建造,方案中的預應力筋可采用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強鋼筋。該構造特點是預應力筋通過接縫,實際工程應用較多,設計理論和計算分析以及施工技術經驗成熟。不足是墩身造價相對傳統現澆混凝土橋墩要高許多,同時現場施工需對預應力筋進行張拉、灌漿等操作,施工工藝復雜,施工時間較長。


(2)灌漿套筒連接


預制墩身節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,墩身節段之間采用環氧膠接縫構造。構造特點是施工精度要求較高,現場施工所需時間短,同時也不需要張拉預應力筋,現場工作量顯著減小,其正常使用條件下的力學性能與傳統現澆混凝土橋墩類似,因此具有一定的經濟優越性。從國外應用經驗看,低地震危險區已開始廣泛應用,高地震危險區域的應用和科學研究還在進行中。


(3)灌漿金屬波紋管連接


該連接構造常用于墩身與承臺或墩身與蓋梁的連接,預制墩身通過預埋于蓋梁或承臺內的灌漿金屬波紋管連接墩身內伸出的鋼筋,在墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層,墩身節段之間采用環氧膠接縫構造,見圖5所示。該構造現場施工時間短,但需要滿足縱筋足夠的錨固長度,其力學性能與傳統現澆混凝土橋墩類似。目前國外已有少數橋梁使用這種連接構造進行施工,高地震危險區域內應用較少,其抗震性能如何目前仍在研究中。


(4)插槽式連接


插槽式連接構造如圖6所示,已在一些橋梁工程中得到應用,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,優點是所需施工公差可以大一些,現場需要澆筑一定的混凝土。

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(5)鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫


預制拼裝橋墩預先伸出一定數量的鋼筋以便與相鄰構件預留鋼筋搭接,需設臨時支撐,鋼筋連接部位需通過后澆混凝土(濕接縫)方式連接,這也是目前國內較多采用的節段拼裝橋墩的設計思路。采用該構造建造橋墩,力學性能往往與傳統現澆混凝土橋墩類似,但濕接縫的存在會增加施工時間和現場鋼筋搭接、澆筑的作業量,從快速施工角度考慮,該方案存在一定不足。


(6)承插式連接


承插式接縫連接構造是將預制墩身插入基礎對應的預留孔內,插入長度一般為墩身截面尺寸的1.2~1.5倍,底部鋪設一定厚度的砂漿,周圍用半干硬性混凝土填充。優點是施工工序簡單,現場作業量少;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。國內北京積水潭橋采用該連接構造建造,美國一些橋梁也采用該連接構造進行建造。如圖所示。

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預制拼裝立柱的抗震性能


預制立柱的抗震性能是阻礙全預制拼裝技術在高地震危險區域橋梁中應用的一個技術難題,為了實現全預制拼裝技術的全面推廣應用,必須對預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造為原型,選取套筒(Coupler)、波紋管(Duct)和有粘結預應力筋三種預制拼裝連接方式,進行了矩形實心節段預制立柱的低周反復水平加載縮尺試驗研究,通過對不同構造細節下節段預制立柱試件的擬靜力試驗和有限元數值分析,研究了不同構造方式下節段預制立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線性力學行為、損傷和破壞機理等。


試驗結果表明,采用套筒(Coupler)、波紋管(Duct)預制拼裝連接構造的橋墩與傳統現澆混凝土橋墩相比,具有相近的抗震性能,可滿足預期抗震性能的要求。有粘結預應力筋連接預制拼裝橋墩具有與現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)兩種預制拼裝連接方式,立柱總體受力、構造連接、抗震性能和整個施工工藝細節均可以滿足當前設計和施工的要求,可用于工程實踐。


應用實例:

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裝配式柱式墩臺施工應注意以下幾點:


(1)墩臺柱構件與基礎頂面預留桿形基座應編號,并檢查各個墩、 臺高度和基坐標高是否符合設計要求;基口四周與柱邊空隙不得小于2cm。


(2)墩臺柱吊人基杯內就位時,應在縱、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,應先檢查蓋梁上預留槽眼位置是否符合設計要求,否則應先修鑿。


(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。


隨著預應力技術的成熟與發展,預應力開始應用于墩臺上,特別是后張法預應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之外,節段預制構件之間的連接方式主要依賴于預應力鋼束。


后張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺采用的預應力鋼材主要有高強度低松弛鋼絲和冷拉Ⅳ級粗鋼筋兩種。后張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺的預應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)墩帽頂上張拉預應力鋼束


其主要特點是:①張拉操作人員及設備均處于高空作業,張拉操作雖然方便,但安全性較差;②預應力鋼束錨固端可以直接埋人承臺,而不需要設置過渡段;③在墩底截面受力最大位置可以發揮預應力鋼束抗彎能力強的特點。


(2)墩底實心體張拉預應力鋼束


其主要特點是:①張拉操作人員和設備均為地面作業,安全方便;②在墩底處要設置過渡段,既要滿足預應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過渡段構件中預應力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關系較為復雜。 預應力鋼束的張拉要求、預應力管道內的壓漿要求與預應力混凝土梁的要求一致。


應用實例:

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預制工藝流程:

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承臺墩身整體模板桁架體系總重量約420t,采用全鋼模設計,主要分為:模板體系、桁架體系、滑移系統及調整系統四個部分。整體一次精確定位。


模板體系:承臺外模、承臺底模、墩身外模、承臺預留孔模板、墩身內模及承臺頂面壓模。


桁架體系:承臺桁架與墩身桁架兩部分,支承在滑移系統上。


滑移系統:滑道與滑移裝置。


調整系統:模板到位后的微調措施,包括水平調整千斤頂與楔塊。



承臺及底節墩身混凝土澆筑:


承臺及底節墩身混凝土澆筑完成拆模:




埋床法全預制基礎:


采用一套集吊裝、導向調位、安裝一體化的懸掛系統,該系統除具備預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、平面內位置等調位功能,調位精度達到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;


錨固區首次采用鋼錨箱,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,有效作業天數少。


(2)關鍵技術


混凝土索塔控制技術;


鋼錨箱安裝控制技術。



鋼索塔:



鋼梁懸拼施工




懸臂拼裝法是將預制好的節段,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,與已成型節段錨固后,在拼裝下一節段,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運與拼裝,梁體節段的預制是懸拼的基礎。懸拼施工工序主要包括梁體節段的預制、移位、存放、運輸;梁段起吊拼裝;懸拼梁體體系轉換;合攏段施工。



混凝土節段梁施工


預制節段(鋼筋砼節段、鋼梁節段)拼裝施工法:是將橋梁的梁體縱向劃分為若干節段塊,在工廠里或橋位附近的預制場內預制后,運至橋位,然后通過施加預應力,將節段塊組拼成為整體結構。是近四十年內才發展起來的施工方法,被廣泛應用于鋼筋混凝土及鋼橋施工中。



節段的預制主要有長線臺座法和短線臺座法。


長線臺座法就是按照設計的制梁線型,將所有的塊件在一個長臺座上一塊接著一塊的匹配預制,使兩塊間形成自然匹配面。該方法的優點是容易控制幾何形狀,而且在預制過程中不積累偏差,對于已制塊件的偏差可以通過下一個塊件及時調整,更可多點同時匹配預制,加快施工進度,除此之外,使用該方法預制構件完成脫模后,不必立刻轉運到貯放地。


但是該方法也有如下不足:①占地面積大;②臺座必須建筑在堅固的基礎上面。③彎橋還需形成所需曲度。④澆筑、養生等設備都是移動式的。


短線臺座法施工是指每個節段的澆筑均在同一個模板內進行,其一端為一個固定模,而另一端為一個先澆筑的節段,模板的長度僅為一個節段的長度,模板是不移動的,而梁段則由澆筑位置移至匹配位置后運至存梁場。這種方法占地面積較小,可以形成流水線作業,提高了施工速度,適用于節段類型變化較多,模板倒用較頻繁的工程需求。它的不足之處主要在于要求匹配段必須非常精確的放置,因而需要精密的測量儀器設備以及精確的測量和控制方法。



混凝土節段梁預制:


節段梁搬運:節段合理搬運的起吊點應選取合適,以便把節段應力控制在允許的范圍內。


節段梁堆放:節段必須按能避免翹曲和二次應力的方式堆放,地坪能為節段提供良好的支承;節段的腹板下方和緊靠腹板處應支架起來,疊堆時應將上面節段的重量由腹板直接傳遞,避免頂、底板彎曲傳力。



節段梁運輸:由于混凝土梁體節段自重較大,因此混凝土梁體節段預制場地一般選在離橋位較近處,采用輪胎式搬運機、運梁車或運梁軌道車運輸至橋位拼裝。



節段梁拼裝:



(1)滿堂支架法:


(2)少支架法(多用于鋼梁):


由于滿堂支架要求對橋下整個地基進行處理,費用較大,施工周期長。因此條件允許的情況下一般將節段加長,采用少支架形式進行拼裝施工。


(3)逐跨拼裝法:


是上部結構按一個方向架設,一次完成一跨。在施加預應力前,預應節段通過下懸梁(主梁下方)或架橋機(主梁上方)臨時支承。架設完的主梁可以簡支在橋墩上,也可通過后張預應力將幾孔聯成連續結構。


適合中小跨徑、全體外和體內外混合的預應力凝土簡支梁橋、逐跨簡支變連續的連續梁橋。施工方法主要設備是一根長度小于(或大于)兩倍標準跨長的鋼桁架導梁、起吊平車、導梁行進及調整等設備組成。


如果節段位于導梁下用吊掛方式拼裝,架橋機稱為上導梁式架橋機;如果節段位于導梁之上用支撐方式拼裝,架橋機稱為下導梁式架橋機;導梁將承受一跨預制節段的重量。


(4)平衡懸臂法:


是以一個橋墩為中心,對稱順序拼裝節段。每一節段與前面的已裝節段達成一體,自我平衡,并作為下一節段的拼裝基礎。對于每個施工步驟,懸臂結構通過張拉設置在箱梁節段中的預應力鋼束來確保其安全和穩定。節段的吊裝則可通過橋面支承吊機、導梁或地面起重機進行。


適合懸臂施工的、中大跨徑體內外混合的預應力混凝土橋梁。



(5)懸臂拼裝法


利用在已拼結構懸臂上移動的簡單裝置,來保證節段起吊、平移和拼裝;起吊設備裝在平車上,平車在橋面軌道上行駛。


適合懸臂施工的中大跨徑橋梁。



(6)纜索吊裝法


利用懸掛的纜索運輸和安裝構件的施工方法。


一般適用于拱橋的拱肋或梁體以及懸索橋主梁施工。



體外預應力筋安裝:體外預應力鋼絞線束通常采用HDPE管作為外套管,為使鋼絞線在外套管內排列整齊,并有可能實現單根鋼絞線調整、更換,應采用按序單根安裝的方法。


體外預應力筋調整與更換:


1)當體外預應力筋拉力需要調整時,可卸掉保護罩、清除防腐油脂,采用專用千斤頂張拉或放松鋼絞線,然后重新安裝保護罩、注滿防腐油脂;


2)當體外預應力筋需要更換時, 采用專用連接器將新、舊鋼絞線連接,抽出老鋼絞線、拉入新鋼絞線,然后張拉、重新安裝保護罩、注滿防腐油脂。


節段接縫拼接方法通常采用三種方法處理:


1)不作處理的干接縫;


2)涂以環氧樹脂的膠接縫;


3)澆以水泥混凝土的濕接縫。


濕接縫主要用于合攏節段或連接段;體內、體外混合預應力橋梁和循環凍融地區應采用膠接縫,膠接縫處體內預應力筋管道口拼合前應設密封墊圈。


標簽:行業新聞施工案例技術中心
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