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连续拱桥“V”型结构施工工艺及质量监控

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【摘要】本文通过特殊的处理方法,来消除“V”型结构水平力,降低或消除结构物的裂缝,并有效的减小竖向沉降,有变形小、施工简单、造价低、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的“V”型结构处理和加固。

【关键词】 连续拱桥 “V”型结构 施工工艺 质量监控

1、概述

儒乐湖大桥设计为连续空心箱梁拱桥,采用9跨卵圆形钢筋混凝土拱桥,跨径布置为25m+40m+50m+3*60m+50m+40m+25m,桥梁全长410m,宽85m,分为四幅,每幅宽21.23m,两侧翼板宽2m,4箱室。设计纵坡0.351%,横坡2%,箱梁厚度呈曲线变化1.8m~5.9m(墩顶处5.9m,跨中1.8m),翼缘板宽2m,砼采用C50砼浇筑。“V”型结构分由墩顶部分和上口部分组成,“V”砼方量为860方。墩顶处下底长度为2m,上部采用曲线半径35.5m弧形结构,底厚均为1.654m;上口宽为13.9m,内半径29.496m,外半径29.996m,厚度为0.5m。“V”型结构宽度17.23m,最小内半径为30.29m,外半径为32.5m;最大内半径为66.111m,外半径为32.5m;厚度由1.228m至1.651m。“V”型结构作为砼结构物的主要承重部位,承受砼结构物的竖向力和水平力,尤其是水平力施工中控制不当将造成结构物的开裂,影响结构物的质量和使用寿命。本文通过特殊的处理方法,来消除“V”型结构水平力,降低或消除结构物的裂缝,并有效的减小竖向沉降。有变形小、施工简单、造价低、适用范围较广、社会和经济效益明显等特点,广泛应用于各类工程的“V”型结构处理和加固。

2、 基本规定

“V”型结构作为结构物的主要承重部位,设计时应进行地基承载力及满樘支架的变形验算,技术人员应掌握地基承载力计算、支架设计计算、力学技术要求和质量标准等。施工中应有专人负责对支架搭设质量控制,并对支架沉降观测做好施工记录。当出现异常情况时,尤其是水平变形超限时,必须及时会同有关部门妥善研究解决方案,不可盲目组织施工,造成不必要的后果,施工结束后应按有关规定检验和验收。

3、 施工准备

3.1施工地基承载力满足规范及设计要求;

3.2满堂支架设计符合规范及设计要求;

3.3支架分配梁及下层方木竹胶板材料满足设计要求,施工中满足设计及规范要求。

4、 施工工艺

4.1、施工流程

本桥为两跨一联,施工顺序为先施工第四、五跨“V”型结构(砼为860m3)第四、五跨第二次砼施工至翼缘板下缘(砼为1200m3)第四、五跨第三次施工顶板砼(砼为860m3)具体施工如下图。

第二次浇筑位置示意图(第三次浇筑顶板和翼缘板)

本桥施工的重点主要为“V”形拱脚不仅承重自重沿水平方向的水平推力,还承受第二次和第三次砼重量。尤其是第一次砼浇筑时间约为24小时左右,当浇筑上部砼时,下部砼已达到初凝,在自重不断加大时易造成下部中间砼产生裂缝,第二次和第三次砼浇筑“V”型为主要承重结构,更易产生开裂,施工时要引起重视。

4.2、施工方案

4.2.1、支架地基

现浇拱桥在施工过程中荷载较大,因此在搭设支架前对地基进行全面处理,处理后测试地基承载力,地基符合要求后方可进行支架施工。

4.2.2、支架搭设

支撑方式采用满堂式碗扣支架。支架要求钢管表面无锈、光滑、无裂纹,具有出厂合格证,所用钢材符合有关规定。根据主拱圈混凝土的重量,支架在相邻立柱曲线段设斜向钢管支撑,确保曲线段支架不变形,支架纵桥向间距0.6m,横桥向间距0.6m,横杆间距0.6m。

4.2.3、纵横梁安装

顶托标高调整完毕后,安装纵横方木、模板时,应注意横向方木的接头位置与纵向方木的接头错开,且在任何相邻两根横向方木接头不在同一平面上。

4.2.4、支架水平位移消除措施

为减小支架水平位移,对支架靠近墩身处纵向6排立杆采用水平钢筋线进扣索,横向设置9道,钢筋线施加20%的预应力,并对纵向工字钢采用焊接连接。

4.2.5、支架预压

为保证支架施工安全,对支架进行超载预压,超载系数为1.2。支架预压分为3级加载,依次为预压值的60%、80%、120%。当支架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时,进行下一级加载。

4.2.6、砼配合比调整

为保证第一次砼在终凝时浇筑完成,对砼缓凝时间进行调整,由原先3个小时调至14个小时。并设专人在搅拌楼随时监控砼出场质量。

4.3 结论与建议

1)按施工过程计算模拟结果来看,到第三次浇筑完成,拱脚顶缘最大拉应力值为0.439 Mpa(未设置临时扣索时为0.958 Mpa),箱梁最大拉应力0.64Mpa,以上拉应力均小于规范设计允许值1.83Mpa。

2)根据模型计算结果,第一次浇筑后拱脚顶缘最大拉应力值为0.107Mpa,小于C50混凝土的规范容许拉应力1.83Mpa,故第一次浇筑时可不张拉扣索。在第一次浇筑的混凝土形成强度后,施工单位可选择在拱肋处张拉扣索,以减小因支架不均匀受力变形导致的拱脚混凝土开裂的风险。

3)扣索为7-15.2预应力钢绞线,每个桥墩拱肋上设置8根,每根扣索的张拉应力为558 Mpa,张拉力为546.8kN。

附图(扣索位置详图)

扣索立面布置图

5、结束语

(1)本桥“V”型结构通过本方法处理后,无产生开裂现象,同时减小了施工难度。

(2)通过对“V”型结构处沉降量的观测,处理后沉降量达到规范及设计要求,说明本方法是较好的。

总之,随着新型结构的不断优化,科学技术的不断进步,随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现,本方法处理结构物不仅能消除结构物的水平推力,还能减小结构物的沉降量。本方法在本桥施工中取得了良好效果和经济效益,这对“V型”结构物设计与施工有一定的借鉴作用。

参考文献:

【1】《城市桥梁设计规范》(CJJ 11-2011)中华人民共和国交通运输部

【2】《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)中华人民共和国交通运输部

【3】《MADIS软件》