劲性骨架在桥梁工程设计中的应用
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摘要:劲性骨架是桥梁工程设计里不可缺少的一部分,其主要作用在于索塔施工导向、钢筋固定、模板巩固等方面。且劲性骨架还是上塔柱预应力粗钢筋和斜拉索钢套管定位安装过程中必须具备的设置。本文以具体的工程实例作为研究对象,深入分析研究了劲性骨架运用于弧线形塔柱设计的作用。
Abstract: Skeleton is an indispensable part of the bridge engineering, and its main function are tower construction orientation, reinforced fixation, template consolidation, etc. And skeleton is the necessary settings in the position installation process of the cable pre-stress unprestressed reinforcing steel and cable-stayed steel casing. Based on the specific engineering examples as the research object, this paper deeply analyzes and studys the role of skeleton used in the design of arc shape pillar.
关键词:桥梁工程;劲性骨架;设计要点;施工工艺
Key words: bridge engineering;skeleton;design essentials;construction technology
中图分类号:[TU997]文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0061-01
0引言
劲性骨架法运用于桥梁建设主要是把拱圈钢骨架构建成一拱,接着不断分环灌注,最后不断增大截面以形成一个全拱。一般情况桥梁会受到索塔位置的限制或塔柱倾斜等影响,在施工过程中将劲性骨架运用于塔柱施工不仅达到了结构受力的标注,还能创造出足够的施工面以维持正常的施工进度,使得塔柱外形足够美观,使用性能更加优越。
1工程概况
本次研究的大桥主桥上方结构形式是封闭式流线型扁平钢箱梁和预应力混凝土箱梁混合组成的,主塔使用的为钻石形空间索塔,属于钢筋混凝土构造形式,分下、中、上等塔柱、横梁共同搭建。塔柱和横梁的建造主要使用50号混凝土。塔柱形状是弧线形,考虑到塔柱自身结构的特殊性,且施工质量标准较高,施工空间狭窄,工程量较大等多方面因素,尤其是施工属于高空作业这一原因,必须要保证整体塔柱能够在规定时间里结束,这就使得塔柱施工成为全塔按质定期完成的主要环节。
2劲性骨架设计
由于在塔柱施工过程中主要运用爬模的方式进行,则要保证每两节模板高当成一个施工段。因而在设计时将劲性骨架高度确定在4.5m,实施整体吊装。安装过程中保证第一节比混凝土面高出0.5m,后面每块安装好的劲性骨架逐渐接高,且一次接高在4.5m,浇注塔柱混凝土1次。但这类形式的劲性骨架安装措施存在缺陷,主要是在骨架整体安装过程中的自重过大,在定位前必须要保持长时间的吊点,以免延长施工的进度。且施工过程中进行位置调整的难度较大,因而需把骨架设计成竖、向两大块,逐个吊装后连接为整体。这一就能有效降低施工时间,最后只需将每节骨架4.5m高分块吊装即可。此次设计将结构确定为等边角钢及型钢,并把钢材的使用量控制在30kg/m3混凝土,在对方案进行一系列的优化调整后,不仅降低了钢材的消耗量,也使得工程进度加快。劲性骨架主要构成为100×100×10、75×75×8两种角钢,整个骨架由加劲柱和平联构建起了。加劲柱的截面大小为46×38cm。劲性骨架共划为13个节段,把整个劲性骨架当成空间桁架进行设计计算。
3劲性骨架的制造
在选用塔柱劲性骨架的原材料过程中要从多个方面进行考虑,不仅要达到结构受力的标准,还需尽可能降低材料消耗,还便于虑制作、安装。若选择实腹式需用到工字钢,材料浪费过大,刚度不足。研究后决定此次设计使用刚度强、材料少、安装快的角钢桁架柱。且配合运用100×100×10、75×75×8等角钢组成,保持整个骨架由加劲柱和平联组成,加劲柱的截面大小为46×38cm。为保证施工过程的畅通性,材料需提前2个月运至现场,且提前1个月加工备用。劲性骨架在制作棚时需结合图纸的具体标准价格,在加工过程中要首先进行标准节的单根桁架柱的加工,然后结合图纸上的数据完成平联杆件的加工。由于骨架线形加工在精度方面的要求严格,测量人员必须在合理的场地科学放出标准样线,然后再开料焊接。找出桁架柱的具置后将固定桁架柱安装,结合完成平联的焊接,以构成单节段单块劲性骨架。
4劲性骨架的安装
使用16T塔吊进行劲性骨架的安装,首节劲性骨架需连接于调平段预埋钢板。因为调平段预埋钢板是不同阶段劲性骨架的前提要求,必须对调平钢板的平面位置和标格把握。使用螺丝将上、下劲性骨架连接起来,确定好具体的位置后在实施焊接连接。在安装劲性骨架前要将梯形桁架装好,在进行连接平联。在劲性骨架安装定位过程中要做好测量工作,防止因测量失误而引起的返工,造成重大的经济损失。在首节劲性骨架位置确定后,根据设计标准放样出劲性骨架底部边线,并将四个角点的标高测量出来,然后根据设计倾斜度将第一节骨架安装好,对第一节骨架上端4个角点状态做好测量工作,并根据具体结果实施调整,至达到设计要求。对于安装劲性骨架过程中,骨架上端角点的标高与设计存在差异,应该结合实测标高划算得出其平面位置坐标,并以调整过的平面坐标作为参照对骨架进行控制。施工人员需要结合工程的具体情况,对钢筋位置合理整顿。在钢筋绑扎彻底结束后再实施预应力粗钢筋的安装。斜拉索套筒安装流程主要参展骨架,先对骨架横联位置初步放样出套筒的位置,接着于横联中间位置焊接槽钢以当成套筒的底托。接着以实际设计图纸为主,确定套筒底轴线的平面位置、高程,接着配合塔吊将画有上下轴线的套筒吊装起来,底部轴线需要设置在两个点上。上部主要选择5个手拉葫芦作为临时固定装置,安装于劲性骨架的桁架柱、横联上,并对上轴线的两点的空间坐标进行测量,并综合分析不同坐标的特点,最后选择科学的设计方式。在早期的焊接固定过程中,需要将套筒用槽钢点设置于骨架结构中,并且对测套筒的具置进行检查,这样才能达到套筒彻底固定的需要,而焊接时需要合理分布焊接点,防止由于局部焊接温度过高导致钢结构出现变形,或套筒的空间位置改变。在安装好钢筋、套筒之后需进行外模板的安装。外模板对塔柱的外形线型起着控制作用,这就需要测量出外模板的空间位置。选择的测量方法类似于劲性骨架测量,得到测量结果需和骨架的数据对比分析,以保证骨架空间位置的科学性,达到标准后进行塔柱混凝土的浇注。
5结语
综上所言,劲性骨架结构运用于高塔施工需要注意多个方面,不仅要参照具体情况施工,还要在施工技术、施工工艺等方面进行改进优化,这样才能从根本上保证劲性骨架的施工质量得到提高。
参考文献:
[1]公路工程技术标准:(JTG B01-2003).人民交通出版社,2004,4.
[2]公路桥涵施工技术规范:(JTJ 041-2000).人民交通出版社,2000,10.