大型鋼錨箱在大型斜拉橋上的應(yīng)用

大型鋼錨箱在大型斜拉橋上的應(yīng)用

1主塔結(jié)構(gòu)及鋼錨箱安裝杭州跨海大橋的北航道大橋是一座雙索橋的傾斜橋。主橋全長(zhǎng)908m，半徑（70.16044.160和70）m。索塔為鉆石形,總高度178.8m,塔頂高程+186.500m,上塔柱高38.075m。其中標(biāo)高+143.425～+161.139m為直線變化段,斜率為1/5.9;標(biāo)高+161.139～+177.85m為曲線變化段,橫橋向外側(cè)面曲線半徑為100m,內(nèi)側(cè)面曲線半徑為150m;標(biāo)高+177.85～+186.5m為直線段,主塔構(gòu)造見(jiàn)圖1。上塔柱中間為斜拉索錨固區(qū),斜拉索通過(guò)鋼錨箱錨固在上塔柱。鋼錨箱橫橋向?qū)?.5m,順橋向?qū)?.0m,高34.475m,分為14個(gè)節(jié)段,每節(jié)段分為主跨側(cè)及邊跨側(cè)2塊,最重吊裝塊為2號(hào)鋼錨箱邊跨側(cè)一段,重為13.587t,高度為4.2m,吊裝設(shè)備為QTZ315塔式起重機(jī)。鋼錨箱通過(guò)鋼框架錨固在主塔合攏段混凝土上,橫向通過(guò)剪力釘與兩側(cè)塔柱混凝土錨固,另外設(shè)置了58束環(huán)向預(yù)應(yīng)力。鋼錨箱構(gòu)造見(jiàn)圖2。鋼錨箱參數(shù)見(jiàn)表1。2安裝過(guò)程中的鋼鳳箱鋼錨箱安裝工藝流程見(jiàn)圖3。3安裝連接工藝3.1錨固端安裝鋼框架中塔柱雙肢在無(wú)索區(qū)和有索區(qū)交接處合攏,合攏段底面為半徑370.1cm圓弧,起點(diǎn)標(biāo)高為+140.305m,圓弧頂部標(biāo)高為+143.425m,合攏段搭設(shè)支架分2次澆筑,第1次澆筑預(yù)埋第1節(jié)鋼錨箱錨管,第2次澆筑前安裝鋼框架,并安裝第1節(jié)鋼錨箱。合攏段支架示意見(jiàn)圖4。合攏段第1次混凝土澆筑前預(yù)埋首節(jié)鋼錨箱錨管,錨管事先在加工場(chǎng)做防腐處理,利用5號(hào)角鋼加工桁架梁,焊接在兩側(cè)塔柱勁性骨架上,錨管定位固定在桁架梁上,并事先在底模上設(shè)計(jì)位置開(kāi)孔,以便錨管穿過(guò)底板。錨管定位后,安裝鋼筋及預(yù)應(yīng)力束,兩側(cè)4束預(yù)應(yīng)力束采用后穿束工藝,避免破壞模板,中間4束采用先穿工藝。第1次混凝土澆筑時(shí)還要預(yù)埋鋼框架定位支架。預(yù)埋件安裝完畢,澆筑合攏段第1次混凝土,澆筑高度為4.5m。3.2鋼框架安裝精度測(cè)量放線合攏段第2次混凝土施工高度為1.62m,第2次施工重點(diǎn)是鋼框架定位安裝,鋼框架定位的要點(diǎn)是控制其平面位置及高程。在合攏段第1次混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋定位支架,支架設(shè)計(jì)為雙拼25a工字鋼,共設(shè)12個(gè),兩側(cè)塔柱部分各3個(gè),控制平面位置和高程,中間合攏段混凝土部分設(shè)6個(gè),主要是控制高程,見(jiàn)圖5。鋼框架定位是整個(gè)鋼錨箱施工中最關(guān)鍵的步驟,定位方法是先在定位架頂面鋼板上測(cè)量定出鋼框架平面位置,再根據(jù)各定位點(diǎn)測(cè)量并微調(diào)高程,微調(diào)設(shè)備采用50t手動(dòng)螺旋千斤頂,使用不同厚度的薄鋼板支墊?？紤]斜拉索錨固點(diǎn)預(yù)抬量2cm,鋼框架及鋼錨箱絕對(duì)高程均提高2cm。鋼框架安裝精度要求見(jiàn)表2。鋼框架邊線測(cè)量放好大樣,四周用磨光的3cm厚鋼板壓線焊接控制平面位置,平面位置調(diào)整依靠5t手拉葫蘆,標(biāo)高利用50t手動(dòng)千斤頂調(diào)節(jié)并固定。鋼框架固定以后,在其上安裝第1節(jié)鋼錨箱,調(diào)整完畢鎖緊連接螺栓,然后澆筑合攏段第2次混凝土,第2次混凝土全部采用微膨脹混凝土。3.3對(duì)下分段段鋼錨箱的吊裝(1)將待安裝節(jié)段鋼錨箱分2塊吊裝就位,臨時(shí)固定,再分塊吊裝兩吊裝塊間連接鋼板,用插銷(xiāo)臨時(shí)銷(xiāo)接,測(cè)量精確定位,最后安裝高強(qiáng)螺栓。(2)在已安裝節(jié)段鋼錨箱定位之后,對(duì)其進(jìn)行固定,防止鋼錨箱移位。固定方法采用高強(qiáng)螺栓將鋼錨箱內(nèi)的臨時(shí)固定裝置連接好,并在順橋向兩端內(nèi)側(cè)焊6處10cm長(zhǎng)的定位焊縫,固定已經(jīng)定位好的鋼錨箱,保證進(jìn)行下一節(jié)段鋼錨箱吊裝時(shí)不發(fā)生位移,見(jiàn)圖6、圖7。(3)已安裝節(jié)段鋼錨箱固定好之后,立即進(jìn)行下一節(jié)段鋼錨箱的吊裝就位。在下一節(jié)段鋼錨箱吊裝過(guò)程中,已定位好的鋼錨箱與前節(jié)錨箱不施焊連接,以防止鋼錨箱焊接時(shí),鋼錨箱受壓對(duì)焊縫造成影響。(4)下一節(jié)段鋼錨箱吊裝之后,再對(duì)已定位好節(jié)段鋼錨箱與前節(jié)錨箱間進(jìn)行不間斷焊接施工。焊接順序?yàn)橄群竿鈧?cè)面,再焊內(nèi)側(cè)面。外側(cè)面焊好之后,將不影響塔柱鋼筋綁扎作業(yè)。(5)在作業(yè)(4)的同時(shí),可對(duì)已吊裝的下節(jié)段錨箱進(jìn)行連接板安裝、高強(qiáng)螺栓施擰及定位工作。(6)施焊過(guò)程中要連續(xù)觀測(cè)節(jié)段鋼錨箱的位置、高程變化,特別是索導(dǎo)管上下口中心點(diǎn)位置、高程的觀測(cè)。(7)待焊接完成并冷卻后,對(duì)上面已定位好的鋼錨箱節(jié)段的軸線、上端面水平度、高程以及索導(dǎo)管位置進(jìn)行復(fù)測(cè)。若滿足要求,即可重復(fù)第(3)～(6)作業(yè)。在鋼錨箱安裝過(guò)程中,還要注意控制已安裝鋼錨箱的整體垂直度。(8)對(duì)每道焊縫按規(guī)定程序和方法進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè),凡檢測(cè)結(jié)果不符合要求的焊縫均需進(jìn)行返修直到合格,焊縫全部合格后方可進(jìn)行塔柱混凝土施工。3.4鋼鏈安裝定位施工測(cè)量3.4.1初支鋼錨箱及鋼框架安裝在塔柱穩(wěn)定的時(shí)間段先復(fù)測(cè)定位鋼框架時(shí)2個(gè)工作點(diǎn)及鋼框架中線的坐標(biāo),如果點(diǎn)位相對(duì)變化較小,仍以這2個(gè)工作點(diǎn)放樣鋼框架時(shí)的坐標(biāo)為基準(zhǔn),然后在鋼框架上放樣出首節(jié)鋼錨箱的平面安裝位置。首節(jié)鋼錨箱安裝后,采用精密水準(zhǔn)儀及配套銦鋼尺檢查其頂面高程及平整度。平面位置的檢查采用全站儀與懸吊垂球相結(jié)合的方法。全站儀架設(shè)在工作點(diǎn)可以直接測(cè)得鋼錨箱頂口相應(yīng)位置的坐標(biāo),與底口放樣坐標(biāo)相比較即可求出鋼錨箱的垂直度。3.4.2準(zhǔn)確定位錨固點(diǎn)以規(guī)劃設(shè)計(jì)以第2節(jié)段鋼錨箱底口縱、橫軸線沖眼對(duì)準(zhǔn)首節(jié)鋼錨箱頂面縱、橫軸線沖眼(廠內(nèi)進(jìn)行精確沖眼),從而定位第2節(jié)鋼錨箱的平面位置。然后利用橫梁工作基點(diǎn)放樣出塔柱混凝土上或勁性骨架上工作點(diǎn)的坐標(biāo),再用與第1節(jié)相同的方法檢查其平面位置和錨固點(diǎn)的坐標(biāo)及該節(jié)段鋼錨箱頂面標(biāo)高及平整度。其余節(jié)段方法類似。3.4.3錨箱頂出出入口點(diǎn)鋼錨箱吊裝前,首先根據(jù)每節(jié)鋼錨箱錨管出口縱、橫軸線沖眼找出錨管出口點(diǎn),然后丈量出與錨箱頂及中線、外壁的相對(duì)關(guān)系。待鋼錨箱吊裝后,首先測(cè)量錨管錨固點(diǎn)的三維坐標(biāo),然后根據(jù)測(cè)量的鋼錨箱平面位置及高程數(shù)據(jù),結(jié)合出口點(diǎn)丈量數(shù)據(jù)推算出錨管出口點(diǎn)的三維坐標(biāo)。3.5預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉和封錨鋼錨箱安裝至一定高度(大于5m,不超過(guò)12m),開(kāi)始鋼混結(jié)合段混凝土施工,先安裝勁性骨架及鋼筋,然后安裝環(huán)向預(yù)應(yīng)力束塑料波紋管,最后安裝模板并澆筑混凝土。上塔柱共設(shè)置58束15-12環(huán)向預(yù)應(yīng)力束,張拉端采用深埋錨。考慮冬季混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢,預(yù)應(yīng)力穿束、張拉和壓漿在爬架上進(jìn)行。為了保護(hù)四角圓弧鋼模板的完整性,環(huán)向預(yù)應(yīng)力采取后穿方式,為防止混凝土澆筑時(shí)波紋管漏漿,波紋管內(nèi)事先穿1條軟質(zhì)塑料襯管,襯管分為2段,從兩側(cè)伸入波紋管內(nèi),在鋼錨箱內(nèi)會(huì)合,模板上只開(kāi)小孔讓襯管通過(guò),混凝土初凝后,抽出塑料襯管。拆除模板后穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線,混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%,彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%后張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線,兩端同時(shí)張拉,張拉力與引伸量雙控,以張拉力為主。張拉完畢切除多余部分鋼絞線,用環(huán)氧砂漿封錨,24h內(nèi)壓漿并修補(bǔ)。鋼錨箱與混凝土之間通過(guò)剪力釘錨固,上塔柱距離承臺(tái)高達(dá)180m,且施工期間已進(jìn)入冬季,為防止鋼錨箱與混凝土之間連接部位開(kāi)裂,混凝土施工要解決2個(gè)方面的問(wèn)題:①改善混凝土工藝性能。主要是通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比,提高混凝土泵送性能,提高混凝土早期強(qiáng)度,縮短拆模時(shí)間,并在混凝土中摻入適量聚丙烯纖維,以提高混凝土抗裂性能。②保溫保濕養(yǎng)護(hù)。高塔混凝土澆筑完畢后,在模板外側(cè)包裹帆布防風(fēng)保溫,混凝土初凝后即噴淋灑水養(yǎng)護(hù),使混凝土表面處于濕潤(rùn)狀態(tài),爬架上共布置2層噴淋系統(tǒng),間距5m。4施工工程管理杭州灣跨海大橋北航道橋主塔斜拉索錨固區(qū)采用鋼錨箱,將斜拉索索導(dǎo)管定位由空間變?yōu)槠矫娑ㄎ?減少施工難度,縮短施工工期,平均每節(jié)鋼錨箱安裝時(shí)間3～4d,上塔柱每節(jié)段施工工期為7～8d。北航道橋鋼錨箱安裝工藝具有以下特點(diǎn):(1)首節(jié)鋼錨箱與鋼框架同時(shí)安裝,然后澆