下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋的安裝施工要點(diǎn)

1、下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋的安裝施工要點(diǎn) 隧道網(wǎng) (2010-2-22)來源：中國地質(zhì)大學(xué) 摘 要：該文通過介紹204.國道鹽城南段(東臺段)改擴(kuò)建工程泰東河大橋的安裝施工方法，重點(diǎn)分析了支架搭設(shè)和浮吊安裝的施工特點(diǎn)，供類似橋梁施工時參考。 關(guān)鍵詞：下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋；安裝；施工；江蘇 1 概述 204國道鹽城南段(東臺段)改擴(kuò)建工程泰東河大橋位于廣山鎮(zhèn)，東廣公路邊。泰東河為三級航道，同時是水利上重要的泄洪河流。目前水利部門正在對泰東運(yùn)河逐段進(jìn)行拓寬疏浚，項(xiàng)目所在河段還暫未實(shí)施。橋梁與規(guī)劃航道中心線設(shè)計(jì)交角為88.540，在泰東河北岸跨越東廣公路，設(shè)計(jì)交角為800。設(shè)計(jì)汽車荷載等級為公

2、路-I級，基本地震烈度為度，設(shè)計(jì)通航標(biāo)準(zhǔn)為70m7m，最高通航水位2.87m。該橋橋面寬度為28.70m，全長536.88m。主跨橋上部結(jié)構(gòu)采用82.4m下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋，計(jì)算跨徑L=80.3m，拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/5，矢高為16.06m。主橋上部結(jié)構(gòu)雙幅完全分離，獨(dú)立成橋。 拱肋采用等截面“I”字型截面，系桿采用等截面箱梁。吊桿原設(shè)計(jì)為剛性，在實(shí)施過程中變更為歐維姆柔性鋼絞線整索擠壓式拉索體系，吊桿間距為5.0m。等截面“I”字截面風(fēng)撐設(shè)置6道，端橫梁高度為1.50 m1.755m，中橫梁高度為1.25m1.505m，梁頂設(shè)有0.25 m后澆混凝土。拱肋、風(fēng)撐、橋面板為

3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；橫梁、系梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，施加的預(yù)應(yīng)力根據(jù)施工各階段結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)進(jìn)行分批張拉。 2 支架設(shè)計(jì) 臨時支架水中共設(shè)三跨，根據(jù)海事部門的意見，臨時支架設(shè)計(jì)時預(yù)留北側(cè)邊孔和中孔兩個通航孔，其通航凈寬分別采用15m、19m，凈高均為6m。南側(cè)邊孔采用原木導(dǎo)航樁封閉，為了防止過往船只碰撞支架，在每個支墩外側(cè)各設(shè)置3根40cm的防撞鋼管樁，防撞樁用型鋼組合成整體以提高防撞能力。 貝雷支架順橋向長78m(2.5m+22m+23m+22m+2.5m)，兩端延伸支于承臺邊(懸臂段主要用于端塊件現(xiàn)澆底模的鋪設(shè))，共設(shè)四處臨時支墩，中跨臨時支墩外側(cè)設(shè)置導(dǎo)航樁和防撞樁。全橋共設(shè)12個臨時支墩，橫橋向

4、邊支墩每片系桿下設(shè)6排上下加強(qiáng)貝雷片，中間支墩每片系桿下設(shè)6排上下加強(qiáng)貝雷片，全橋共46排，中間用橫向拉桿、支撐架聯(lián)接。貝雷支架搭設(shè)完畢后，用等重的荷載進(jìn)行預(yù)壓，消除其沉降變形并測出其彈性變形值。 為了保證臨時支墩的承載能力，計(jì)劃中間兩個邊支墩采用3排3列的600mm8rnm鋼管樁群樁基礎(chǔ)，經(jīng)計(jì)算鋼管樁的有效入土深度不小于7m。為了保證鋼管樁受力均勻，先用4根30#工字鋼組合制作的分配梁安裝于鋼管樁的頂部，其上再設(shè)置兩排30#工字鋼(每排四根)支撐鋼支墩。每個濕接頭下設(shè)置4根鋼支墩，鋼支墩中心間距為1.8m，用4根30#工字鋼組合制作的分配梁安裝于每排鋼支墩頂部，用于支承貝雷縱梁。中間支墩采用

5、3排5列的600mm8rnm鋼管樁群樁基礎(chǔ)，樁頂設(shè)置370cm770cm的30工字鋼框架，在框架上安裝8根60cm鋼支墩，鋼支墩中心間距為1.5m。 主墩立托架可直接支承于主墩承臺上，擬采用鋼管支架，主要用于端塊件現(xiàn)澆底模的鋪設(shè)。兩邊兩個臨時支墩在岸邊，邊支墩基礎(chǔ)采用2m3.5m0.8m的C30混凝土承臺，中支墩基礎(chǔ)采用2m7m0.8m的C30混凝土承臺，縱梁采用6排組合貝雷。為了兼顧安裝橫梁時的支撐點(diǎn)和橫梁濕接頭等施工，縱梁的組合寬度要求不小于2.4m。邊支墩縱梁采用2組寬度90cm和3組寬度45cm的支撐架進(jìn)行組合，組合后總寬為3.15m。中間支墩縱梁采用兩個5組寬度45cm的支撐架進(jìn)行組

6、合，組合后總寬為5.15m。 縱梁在河堤處整平的場地上進(jìn)行組拼，采用浮吊進(jìn)行架設(shè)。架設(shè)前，應(yīng)按照由海事部門批準(zhǔn)的航道施工管制方案，在上下游合適位置設(shè)置航道施工的各種標(biāo)志。架設(shè)時由專業(yè)人員專人指揮，同時請當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T做好航道管制工作，確保施工安全。 在貝雷縱梁頂面的系桿安裝節(jié)段支點(diǎn)位置，制作由4根32#工字鋼組合的橫梁作為系桿支點(diǎn)。支點(diǎn)應(yīng)與吊點(diǎn)位置錯開布置，可設(shè)置在吊點(diǎn)處靠構(gòu)件端部一側(cè)，但不得影響濕接頭的模板安裝，在工字鋼橫梁支點(diǎn)頂面滿鋪方木和木楔以調(diào)節(jié)系桿高度，調(diào)節(jié)過程采用油頂操作。 拱肋支架采用鋼管支架在貝雷縱梁、系桿及橫梁頂面搭設(shè)。首先將橫梁頂面用方木和工字鋼調(diào)整平齊，然后用鋼管搭設(shè)支架。

7、上下游的支架連成整體，以保證支架的穩(wěn)定性。拱肋支架要兼顧到風(fēng)撐的安裝，在支架頂面用型鋼和方木制作適合于拱肋弧線的支墊，以保證拱肋安裝就位時，支承面接觸平順j支架布置見圖1所示。 根據(jù)該方案設(shè)置的臨時支架進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，對成橋系桿主梁、拱肋的標(biāo)高實(shí)測值與計(jì)算值基本吻合，差值控制在1.8cm以內(nèi)，主梁與拱肋整體線形變化平順，絕大部分測點(diǎn)標(biāo)高差值在1.3cm以內(nèi)。拱軸線橫向偏差也很小，主拱線形正常。成橋后橋梁的線形、高程達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。圖1 支架布置圖(單位：cm) 3 航道管制 主橋需要采用浮吊安裝的構(gòu)件主要有系桿、拱肋、橫梁和風(fēng)撐，支架通航凈寬為19m，邊孔采用原木導(dǎo)航樁封閉。 根據(jù)主橋施工順序

8、，需要在施工過程中進(jìn)行分階段通航管制，主要管制計(jì)劃考慮在支架縱梁安裝時需要實(shí)行斷航管制。主橋的系桿、拱肋、橫梁、風(fēng)撐安裝時需要實(shí)行間斷性斷航管制，其他階段為一般通航秩序維護(hù)。 為了保證航道通航管制具有一定的規(guī)范性和合法性，計(jì)劃請地方海事部門進(jìn)行通航秩序維護(hù)和管制。 施工前，在航道的上下游1km處設(shè)置施工標(biāo)志、航道變窄標(biāo)志、限高標(biāo)志、限速標(biāo)志等標(biāo)志牌。編制航道斷航管制時間計(jì)劃報(bào)海事部門批準(zhǔn)，提前15d左右通過報(bào)紙等媒體向社會發(fā)出斷航或分流通告，動員部分船舶自動分流，降低通航壓力。 正式安裝前應(yīng)檢查航道通航秩序維護(hù)的執(zhí)法人員、專職安全員、安裝指揮人員和各崗位作業(yè)人員是否齊全并到位。確定滿足要求后，

9、由安裝指揮員按照斷航管制計(jì)劃時間準(zhǔn)時發(fā)出開始作業(yè)信號，再由海事執(zhí)法人員向船舶發(fā)出航道斷航信號并進(jìn)行斷航秩序維護(hù)后，安裝人員方可開始安裝作業(yè)。 4 主橋施工順序 泰東河大橋主橋上部嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)定的施工順序進(jìn)行安裝，主要步驟如下： (1) 利用主墩立托架，并在水中設(shè)置四個臨時支墩，在墩頂、托架和臨時支架上搭設(shè)上下加強(qiáng)型貝雷桁架縱梁支架構(gòu)成施工平臺。 (2) 拱架采用整體放樣，拱肋和系桿均分段預(yù)制(不含端塊件)。 (3) 安裝系桿：在支架上現(xiàn)澆上游側(cè)拱片端塊件，利用浮吊安裝系桿預(yù)制塊，并組拼、合攏、穿預(yù)應(yīng)力鋼束，用同樣的方法完成下游側(cè)拱片系桿安裝。 (4) 安裝端橫梁及第一批中橫梁，張拉上述

10、橫梁第一批鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.75fpk。 (5) 對稱張拉系桿第一批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.72fpk。 (6) 在臨時貝雷支架、系桿上搭設(shè)拱肋支架，安裝拱肋中段，合攏拱肋，并安裝風(fēng)撐。 (7) 安裝吊桿。安裝其余中橫梁，并張拉其余中橫梁的第一批鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.75fpk。 (8) 對稱張拉系桿第二批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.72fpk。 (9) 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求的順序和設(shè)計(jì)錨下張拉控制應(yīng)力張拉吊桿鋼束。 (10) 拆除臨時支架。 (11) 對稱張拉系桿第三批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.72fpk。 (12) 安裝行車道板，現(xiàn)澆中橫梁二期

11、混凝土。 (13) 對稱張拉系桿第四批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.72fpk。 (14) 現(xiàn)澆橋面10cm厚整體化混凝土。 (15) 張拉端橫梁和中橫梁第二批預(yù)應(yīng)力鋼束，鋼束錨下張拉控制應(yīng)力0.75fpk。 (16) 澆注橋面鋪裝、安裝防撞護(hù)欄。 5 主橋安裝方法 由于該項(xiàng)目所在的位置為三級航道，來往船舶較多，不可能斷航施工。同時，施工項(xiàng)目位于長江中下游沖積平原，上部結(jié)構(gòu)的安裝方案優(yōu)先考慮浮吊安裝。 為了保證浮吊作業(yè)過程中定位準(zhǔn)確，在施工水域兩岸要設(shè)置4個地錨，用于固定浮吊定位風(fēng)纜，浮吊的4個定位風(fēng)纜各有一臺電動卷揚(yáng)機(jī)控制，構(gòu)件由卷揚(yáng)機(jī)牽引定位。 浮吊施工前，按照航道管制方案的規(guī)定對航

12、道進(jìn)行通航管制，確保過往船舶和浮吊作業(yè)的安全。 在浮吊的4個定位風(fēng)纜連接后，將150t浮吊對準(zhǔn)吊扣位置，調(diào)整扒桿角度，根據(jù)浮吊技術(shù)參數(shù)，扒桿角度不應(yīng)小于600，將起吊葫蘆垂直于吊扣上方，徐徐放下起吊葫蘆至合適高度，掛上吊扣，啟動起重卷揚(yáng)機(jī)至即將起身，檢查構(gòu)件和鋼絲繩受力狀況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)予以糾正，確認(rèn)安全后繼續(xù)起吊。 在構(gòu)件出坑時，浮吊可依靠自身的動力將構(gòu)件直接移運(yùn)到安裝地點(diǎn)，然后調(diào)整浮吊定位風(fēng)纜，將構(gòu)件準(zhǔn)確對準(zhǔn)安裝位置，徐徐放松吊鉤，當(dāng)構(gòu)件即將到達(dá)支點(diǎn)高度時，再一次精確調(diào)整浮吊定位風(fēng)纜，將構(gòu)件準(zhǔn)確就位。 構(gòu)件就位后，可能會由于支架在承受荷載后產(chǎn)生的撓度導(dǎo)致高程誤差，此時，應(yīng)檢查構(gòu)件的標(biāo)高，用油

13、頂調(diào)整到合適高度后墊穩(wěn)并帶風(fēng)纜固定。 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的施工順序安裝系桿。安裝前，應(yīng)在支架上確定構(gòu)件平面位置線，盡量保證安裝塊件的平面位置準(zhǔn)確。當(dāng)各個塊件就位后，用油頂精確調(diào)整標(biāo)高，同時檢查順直度和垂直度，如果平面位置發(fā)生誤差或誤差超過檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定時，可采用浮吊進(jìn)行調(diào)整，不得采用水平牽引的方法調(diào)整，以防造成支架橫向變形或傾覆。 當(dāng)各個系桿構(gòu)件位置調(diào)整至符合要求后，進(jìn)行系桿濕接頭的施工，并穿入預(yù)應(yīng)力束。 待系桿濕接頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%(25MPa)以上后安裝端橫梁和第一批中橫梁。橫梁安裝擱置的支點(diǎn)設(shè)在系桿內(nèi)側(cè)的貝雷縱梁頂面，用方木配木楔支墊，以便于拆卸。安裝就位后，采用與系桿相同的方

14、法進(jìn)行精確調(diào)整，符合要求后澆筑濕接頭。每根橫梁的濕接頭應(yīng)同時對稱澆筑。待濕接頭達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉強(qiáng)度后，張拉橫梁第一批預(yù)應(yīng)力鋼束至0.75fpk，對稱張拉系桿第一批預(yù)應(yīng)力鋼束至0.72fpk，使系桿與橫梁形成框架后解除端塊件風(fēng)纜，然后搭設(shè)拱肋支架安裝拱肋、風(fēng)撐、吊桿、剩余的中橫梁等構(gòu)件。 第二批中橫梁在吊桿安裝后安裝，中橫梁安裝、濕接頭施工方法均與第一批同。 橫梁共分二批張拉，分別在中橫梁安裝好后和中橫梁二期現(xiàn)澆部分及橋面整體化混凝土施工完成后進(jìn)行。張拉時混凝土強(qiáng)度應(yīng)在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，張拉控制應(yīng)力為0.75fpk，單端張拉。 系桿分四批張拉，張拉時混凝土強(qiáng)度應(yīng)在設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，張拉

15、控制應(yīng)力為0.72fpk，兩端張拉，每次張拉均要求單根系桿及一幅橋兩根系桿對稱張拉。 在拱肋支架搭設(shè)后，必須用水準(zhǔn)儀仔細(xì)檢查系桿支架的沉降和縱梁的撓度，若沉降大于5mm，應(yīng)及時匯報(bào)，由業(yè)主、監(jiān)理、施工單位共同查明原因，并對支架進(jìn)行加固后方可進(jìn)行拱肋的安裝。拱肋采用150t浮吊按設(shè)計(jì)規(guī)定的順序安裝。安裝時用全站儀控制構(gòu)件就位的縱、橫向位置，用水準(zhǔn)儀控制豎向位置，構(gòu)件位置必須嚴(yán)格控制，確保安裝質(zhì)量。在安裝過程中，必須由專人觀測和看管支架的變形或其他異常情況，發(fā)現(xiàn)有非正常變形或其他異常情況必須立即停止安裝，分析原因、排除異常后方可繼續(xù)進(jìn)行安裝。 在安裝過程中，每塊構(gòu)件就位并用風(fēng)纜固定后方可脫鉤。在構(gòu)

16、件根部與拱腳之間的濕接頭位置，采用事先制作的型鋼支架進(jìn)行支墊。該支墊可制作成外圍小于鋼筋骨架且不影響濕接頭鋼筋連接的尺寸，以后直接澆筑于濕接頭內(nèi)。 構(gòu)件固定后，可進(jìn)行拱肋濕接頭的澆筑，待拱肋濕接頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%(25MPa)以上后安裝風(fēng)撐。 風(fēng)撐采用150t浮吊按先跨端后跨中的順序安裝，兩端的風(fēng)撐安裝擱置點(diǎn)為拱肋支架，中部風(fēng)撐另行采用鋼管柱頂面安裝28#工字鋼挑臂作為安裝支點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)拱肋支架時，應(yīng)兼顧到風(fēng)撐的安裝。 風(fēng)撐吊裝就位后，應(yīng)盡快進(jìn)行濕接頭的澆筑，以及早保證主橋總體框架的穩(wěn)定，在風(fēng)撐濕接頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%(20MPa)以上后，即可拆除部分拱肋支架，進(jìn)行吊桿

17、的安裝。 全橋共設(shè)吊桿60根。在系桿、拱肋構(gòu)件預(yù)制時，將吊桿預(yù)埋件按圖紙要求安裝于構(gòu)件內(nèi)。制作吊桿時，首先對吊桿進(jìn)行編號，按編號嚴(yán)格控制長度和頂部角度，中部5根吊桿采用浮吊安裝，其余的吊桿可采用汽車吊安裝。 吊桿安裝和預(yù)應(yīng)力施加必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定的順序進(jìn)行，以保證拱肋受力合理。吊桿預(yù)應(yīng)力采用一端張拉，張拉端位于拱肋處。 行車道板采用QY-25汽車吊吊裝。 6 結(jié)語 混凝土系桿拱橋施工具有動態(tài)過程、受大量不確定因素影響等特點(diǎn)。因地制宜，選擇合理的施工方案，周密的組織、精準(zhǔn)的計(jì)算，完善的安全保障措施，是順利推進(jìn)橋梁建設(shè)的關(guān)鍵。 在泰東河大橋施工過程中，經(jīng)監(jiān)控組對大橋的主要受力構(gòu)件(系桿、拱肋、吊桿)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、索力、位移、標(biāo)高等參數(shù)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測與計(jì)算分析，施工階段主梁正截面最大壓應(yīng)力為11.21MPa，未出現(xiàn)拉應(yīng)力。索力分布理想，絕大部分實(shí)測值與張拉力接近，誤差小于15%，實(shí)測索力小于索力的彈性強(qiáng)度。施工階段各階段截面實(shí)測應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力偏差較小，大部分截面應(yīng)力差值在3MPa以內(nèi)，現(xiàn)場實(shí)測應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力的最大偏差出現(xiàn)在大橋主跨的1/4、3/4截面及拱肋部分截