刍述我国桥梁V形墩的施工技术

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摘要:桥梁建设在整个建设行业中具有很重要的意义,做好桥梁建设力当必行。怎样用适当的施工方法让桥梁做得既实用造价又低, 本文结合工程实例,通过对桥梁V形墩施工技术进行了深入的探讨,分别介绍了V形墩的结构特点、施工方案以及施工质量控制，以供参考。

关键词:桥梁V形墩;施工工艺;斜拉托架;施工观测

中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号：

0前言

V形墩其结构轻盈、造型美观,如飞鸟双翼与周围山水相融,是力和美的有机结合。采用V形桥墩的桥梁结构主要可分为V形墩连续结构、V形墩连续梁桥、V形墩刚构一双悬臂带挂孔等结构形式。另外,宝石形斜拉桥主塔柱也是典型的VV形墩构造。V形桥墩的施工方法与桥梁结构体系有密切关系。桥梁建设在整个建设行业中具有很重要的意义,做好桥梁建设力当必行。怎样用适当的施工方法让桥梁做得既实用造价又低, 本文结合工程实例,对桥梁V形墩施工技术进行了深入的探讨,分别介绍了V形墩的结构特点、施工方案以及施工质量控制。

1概况

某桥梁全长290m,为85m+120m+85m的v形墩连续刚构。桥面宽34m,设双向四车道,主梁为双幅单箱单室变截面预应力混凝土箱形梁。下部结构为钢筋混凝土V形墩,扩大基础,且2个主墩均位于深10～25m的水中。V形墩采用C40普通钢筋混凝土结构,2个V腿夹角为69°00'36",长度分别为17.05m和16.50m,横桥向宽6.0m,厚度为2.0m。V腿以下还有5.25m高的竖直段,该段横桥向宽9.0m,厚4.0m,与2个v腿固结。根据该桥特点,结合现场实际情况,深水扩大基础采用矩形钢筋混凝土围堰施工,V形墩采用斜拉托架施工。由于2个V腿与箱梁0号段形成封闭三角形之前为悬臂结构,其截面抗弯承载力不足以承受自重产生的弯矩,因此在施工过程中如何确保V腿下端不开裂,并确保2个V腿的准确角度是V墩施工的技术关键。

2 V形墩施工方法

V形墩施工方法的制定主要取决于以下几个方面：

（1）取决于桥址处的水文、地质条件。如水位较深,河床以下工程的条件较差,施工期间有通航要求,则应选择少支架或悬臂浇筑和预制拼装的施工方法;反之,则可以选择满堂膺架现场浇筑的施工方法。

（2）取决于V形墩桥梁的结构体系和结构受力特点。V形墩桥梁的施工方法应尽可能的符合桥梁结构体系的最终受力要求,减少施工荷载引起的结构次内力。

V形墩采用多功能拆装式钢桁梁拼组的斜拉托架分3段施工。多功能拆装式钢桁梁是北京宏迪模板技术有限公司研制的专门用于桥梁施工的制式器材,该钢梁综合了八三式军用墩和万能杆件的优点,使用灵活方便。桁梁单层高度为1.5m,拼装层数任意。

2.1斜拉托架构造

斜拉托架由斜托梁,平衡塔,上、下斜拉杆和调节立柱4部分组成,如图1所示。斜托梁直接承受V腿混凝土的自重和其它施工荷载,由多功能拆装式钢桁梁拼组,长18.0m,横桥向布置6片,桁片中心距1.0m。下端销接在V形墩竖直段的预埋件上,上端由上斜拉杆锚在平衡塔上,中间有调节杆和下斜拉杆支承。斜托梁上布置横向分配梁,分配梁上铺模板,采用2.5m X 6.0m的大块钢模板。平衡塔的作用是平衡两侧斜拉杆的内力,并将斜拉杆的竖向分力传至竖直段上。平衡塔由双层多功能拆装式钢桁梁拼组而成,下端固定在2条V腿的交点处。横桥向设置6片,与斜托梁的桁片一一对应。斜拉杆共设置2道,分上斜拉杆和下斜拉杆。上斜拉杆为斜托梁提供端支承,下斜拉穿过V腿,两端分别销接于斜托梁和平衡塔上。下斜拉杆穿过V腿的部分直接埋入V腿混凝土内,它不仅为斜托梁提供中间支承,而且能平衡V腿内力,减小V腿变形,避免V腿下端开裂。上下斜拉杆均设有微调丝杠,可随时调整斜托梁的变形,精确控制V腿的角度。调节立柱的下端支承在围堰上,上端与斜托梁销接。调节立柱的作用是在施工V腿第一段时支承斜托梁上端,使斜托梁形成静定结构。立柱上也设有微调丝杠,以调整斜托梁的变形。

2.2施工工艺

由于V形墩混凝土方量较大,为了减小斜拉托架的荷载,同时也为了减小V腿与箱梁0号段形成超静定的三角形以后的收缩和徐变应力,V形墩混凝土分3次灌筑,高度分别为6.2m、5.5m和2.5m。

2.2.1钢筋工程

根据混凝土浇筑方案,为施工方便,V形墩钢筋安装分2个阶段。在V形墩外模安装结束并调整好之后,开始现场钢筋绑扎工作,具体施工时首先将第一次浇筑部分钢筋绑扎结束,V形墩身高度方向主筋全部绑扎好,然后定位锚具、波纹管及精轧螺纹钢,然后立内模浇筑第一次混凝土;在第一次混凝土凝固后及时进行凿毛,然后绑扎墩身剩余部分钢筋及预应力定位,最终在完成整个墩身施工后再进行预应力张拉。由于内部预应力管道复杂,施工时注意上层钢筋绑扎和预应力定位之间安装顺序。在第一次浇筑混凝土部分钢筋绑扎结束后,在底部墩座部分设两层冷却管,在混凝土浇筑后及时通水,以降低混凝土的水化热,最后通过压浆封堵管道。

2.2.2安装斜拖梁,浇注混凝土

(1)安装第1节斜托梁和调节立柱,灌筑第I段V腿混凝土在灌筑第1段V腿混凝土时,斜托梁只安装9.0m。先在岸上预拼成9.0m长的桁片,并将调节立柱与斜托梁销接,然后由墩旁塔吊逐片吊装就位。在精确调整斜托梁角度后安装联接系、分配梁和模板。混凝土由输送泵泵送入模,先灌筑两个V腿与竖直段相交的下耦节点的混凝土,然后按

图1斜拉托架构造

每1.0m高混凝土交替灌筑2个V腿,以保证上下层混凝土的衔接。在混凝土灌筑过程中,用2台经纬仪监控斜托梁的变形,当变形超过规定值时,通过调节立柱进行调整。

(2)安装平衡塔、第2节斜托梁和上下斜拉杆,灌筑第II段V腿混凝土当斜托梁变形超过规定值时,旋拧斜拉杆上的微调丝杠进行调整。由于两侧V腿内灌筑混凝土的不均衡将导致斜拉托架整体偏向荷载较重的一侧,在混凝土灌筑过程中应限制两侧V腿的混凝土不平衡量,但是由于新灌混凝土重量是由下段已成V腿和斜托梁共同承受,且V腿与斜托梁的刚度相差较大,二者的变形协调关系难以精确模拟,因此在实际施工过程中,计算的允许不平衡重量仅作为参考,而以平衡塔塔顶变形值作为控制V腿两侧所灌筑混凝土不平衡量的依据,当塔顶偏移值达3mm时即转而灌筑另一侧的V腿。实践证明,这种控制方法是可行的。

(3)灌筑第III段V腿混凝土混凝土由罐车运至现场,采用2台汽车泵车由V形墩两侧、并从一端向另一端对称分层连续浇筑。操作人员只负责横向范围的混凝土振捣,注意防止底部圆弧部分漏振。在第二次混凝土浇筑完成后及时进行凿毛,然后绑扎下二次浇筑部分钢筋,立内模,对称浇筑第三次混凝土。

(4)锁固V墩上口,形成临时封闭三角形。由于2个V腿在与箱梁0号段形成封闭三角形之前为悬臂结构,其截面抗弯承载力不足以承受自重产生的弯矩,因此在拆除斜拉托架之前必须将V形墩上口锁固,形成临时封闭的三角形,以平衡V腿自重内力,保证V腿角度,防止V腿下端开裂。锁固方法是在V墩上口安装三根通长的锁固钢梁,钢梁两端分别与两侧V腿上端的预埋钢板焊接牢固,每根锁固钢梁内设有一束临时预应力钢束,钢束穿过V腿分别锚于V腿外侧。锁固钢梁安装完成后张拉预应力钢束,每根钢束张拉力为200kN。这样通过既撑又拉的方法将V墩上口锁固,形成临时封闭三角形。在箱梁0号段施工过程中,随着0号段重量逐步施加到V腿上,临时预应力钢束的张拉力分步增加,以确保V腿下耦节点处应力符合设计要求。

(5)拆除斜拉托架。V墩形成I临时封闭三角形后即可拆除斜拉托架,此时V墩施工完成。

3V形墩施工观测

在V形墩临时混凝土基础、斜托梁、内侧水平拉杆上设观测点,在混凝土浇筑过程中及浇筑后8h内,用全站仪进行高程及位移观测。根据现场设点观测,在没有对支架进行预压的情况下,施工中各点平均向下位移5mm,中间位置最高点位移为8mm,水平位移基本没有。

4结语

V形墩施工历时60d,2个V腿角度偏差均小于30",与竖直段相交的下耦节点处未发现肉眼可见的裂纹,所以此处实测应力与计算值稳合较好,墩身表面平整,棱角顺直,内实外光。

桥梁建设在整个建设行业中具有很重要的意义,做好桥梁建设力当必行。该工程投入使用后,满足当时设计时的需求,受到各方面的肯定和赞扬。怎样用适当的施工方法让桥梁做得既实用造价又低,通过本文的例子说明于V形墩桥梁这种桥型值得推广,有非常大的应用情景。