連續(xù)剛構(gòu)特大橋撐架式滿布拱架預(yù)拱度研究

連續(xù)剛構(gòu)特大橋撐架式滿布拱架預(yù)拱度研究

2拱圈施工過(guò)程該拱橋的安裝方法主要有兩種類型：支架安裝和無(wú)支架電纜安裝?？紤]到本橋跨越澄碧河等實(shí)際情況,決定采用撐架式滿布拱架施工方案。由于拱圈施工過(guò)程是一個(gè)不斷對(duì)拱架施加荷載,拱架不斷隨之相應(yīng)變形的過(guò)程。為避免拱架的變形異常,在考慮施工安全性后,決定采用“不分環(huán),但分段,兩邊對(duì)稱施工”的混凝土施工方案。即總體先施工拱腳至L/8跨段,然后施工跨中段,最后施工L/4跨部分,段與段間留1m寬的間隔槽。另外,根據(jù)設(shè)備的能力,以及更有利于拱架安全的原則,采用半幅成拱方案。3拱圈施工預(yù)拱度確定拱圈在澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度而卸架后,在拱圈自重、溫度應(yīng)力,以及墩臺(tái)位移等因素的影響下會(huì)產(chǎn)生彈性變形而下移,并且,在施工過(guò)程中,拱架在拱圈荷載、施工臨時(shí)荷載等作用下,會(huì)產(chǎn)生彈性變形和非彈性變形。因此,為了使卸架后的拱圈拱軸線與設(shè)計(jì)拱軸線相吻合,在拱架施工時(shí)必須預(yù)留預(yù)拱度。考慮到預(yù)拱度的影響因素有很多,用公式法不可能準(zhǔn)確的計(jì)算出實(shí)際情況,因此采用綜合分析評(píng)估法確定最終的預(yù)拱度值,即既運(yùn)用公式法進(jìn)行預(yù)拱度的計(jì)算,又考慮現(xiàn)行橋涵施工技術(shù)規(guī)范給出的估算范圍(l200~l400)(l200~l400),同時(shí)還考慮拱架預(yù)壓觀測(cè)經(jīng)綜合分析后的成果,最終確定本橋拱圈施工預(yù)拱度為7.5cm。拱圈預(yù)拱度按拱頂為7.5cm,拱腳為0cm,其余各點(diǎn)按公式1分配。δx=δ(1?4x2l2)(1)δx=δ(1-4x2l2)(1)式中:δx——距拱頂距離為x處的預(yù)加高度;δ——拱頂總預(yù)拱度值。4鋼模、底模的安裝由于本橋跨越澄碧河,其常年不斷流,但沒(méi)有通航要求,因此決定采用先在河中埋設(shè)鋼護(hù)筒,搭設(shè)水上施工平臺(tái),然后在施工平臺(tái)上搭設(shè)撐架式滿堂拱架的施工方案。在順橋向布置6排?900mm鋼護(hù)筒,橫橋向方向布置7排?900mm鋼護(hù)筒(見(jiàn)圖1)。鋼護(hù)筒壁厚10mm,長(zhǎng)1200cm。拱架布置見(jiàn)圖2。在鋼護(hù)筒上部設(shè)牛腿以支撐縱向貝雷片。牛腿采用4根[25槽鋼做成。為防止牛腿撓度過(guò)大,在其底下加撐了八字撐,見(jiàn)圖3。拱架立桿采用?48鋼管,按60cm×60cm的步距布置,每1.2m層高設(shè)置水平桿。立桿支承在貝雷片上的墊底梁上。墊底梁由2根[12#槽鋼組成。每隔2根立桿設(shè)縱、橫向剪刀撐各一道。底模采用1.5m×1.2m×4mm的大塊鋼模板,支承在用[10#槽鋼做成的“橫木”上。在立桿的上部設(shè)置可調(diào)頂托,用以調(diào)整底模標(biāo)高及拱架卸落。拱軸線的形成主要依靠設(shè)置在立桿頂部的弧形桿實(shí)現(xiàn)。設(shè)置“橫木”的目的是使拱圈荷載均勻的傳遞給拱架。安裝底模時(shí)要準(zhǔn)確測(cè)定標(biāo)高,并考慮預(yù)拱度,以使底模安裝位置正確。經(jīng)拱架預(yù)壓結(jié)果分析,底模的標(biāo)高在必要時(shí)必須進(jìn)行調(diào)整,以確保拱架卸架后拱圈設(shè)計(jì)拱軸線得以形成。5預(yù)壓及加載過(guò)程對(duì)拱架進(jìn)行預(yù)壓的目的是消除拱架的非彈性變形,測(cè)定拱架的彈性變形,并建立拱架不斷加載與變形之間的關(guān)系,同時(shí),也檢驗(yàn)了拱架的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。這對(duì)指導(dǎo)拱圈施工,確保施工安全意義重大。預(yù)壓重量采用拱圈重量與施工臨時(shí)荷載重量之和的1.2倍。預(yù)壓重量分5環(huán)加載完成,第1環(huán)加載20%,第2環(huán)加載35%,第3環(huán)加載18%,第4環(huán)加載17%,第5環(huán)加載10%。加載順序按先在兩邊拱腳對(duì)稱加載至L/8處,然后在跨中兩側(cè)L/6長(zhǎng)區(qū)段對(duì)稱加載,最后在L/4處兩側(cè)區(qū)段對(duì)稱加載。預(yù)壓物為袋裝砂子,每袋都應(yīng)進(jìn)行稱量。在預(yù)壓前應(yīng)對(duì)拱圈底模進(jìn)行標(biāo)高量測(cè)。在加載過(guò)程中也應(yīng)對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè),并作記錄,用以分析拱架隨不斷加載而變形的情況。拱架預(yù)壓見(jiàn)圖5。在加載完成若干天后,經(jīng)測(cè)量,各測(cè)點(diǎn)不再沉落即可開(kāi)始卸載。卸載應(yīng)分層、有序進(jìn)行。卸載完成后要測(cè)量各測(cè)點(diǎn)標(biāo)高,并計(jì)算拱架彈性變形量及非彈性變形量,經(jīng)分析并對(duì)拱架采取相應(yīng)措施后,調(diào)整預(yù)拱度值及底模標(biāo)高。澄碧大橋預(yù)壓觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。6環(huán)混凝土施工6.1護(hù)肋、梁端安裝為保證拱圈的厚度及外形美觀,側(cè)模、端模及拱背模板均采用鋼模板。側(cè)模板通過(guò)斜撐利用拱架加寬部分加以固定,中間部位用[10#槽鋼作加強(qiáng)護(hù)肋,頂部用拉桿對(duì)拉固定。拱腳處的拱背模板在混凝土澆筑前先安裝好,其余位置拱背模板邊澆筑混凝土邊安裝,且探出混凝土澆筑面的長(zhǎng)度≯2m。拱背模板通過(guò)拉桿及頂撐與底模聯(lián)接固定,以確保拱圈厚度和外形。為避免脹模,拱背模板用鋼管及槽鋼作為縱橫向模板護(hù)帶肋以加強(qiáng),護(hù)帶肋按60cm×60cm的間距布置。由于拱圈采用分段施工方案,因此,在施工段的端部必須安裝端模板。端模板必須與拱軸線相垂直,并固定。6.2鋼筋綁扎及固定鋼筋加工、安裝采用在橋下加工場(chǎng)集中加工、存放,拱背上就地綁扎安裝的施工方案。鋼筋在存放時(shí)要架起,并避免露天存放,以免銹蝕。若有銹蝕,要除銹后才能澆筑混凝土。鋼筋在綁扎過(guò)程中及骨架成型后,要做好支撐架,避免變形。鋼筋保護(hù)層墊塊按60cm間距梅花形布置,并與主鋼筋綁扎固定。間隔槽鋼筋和箍筋在澆筑前綁扎,且鋼筋的錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度應(yīng)滿足規(guī)范要求。鋼筋接長(zhǎng)采用搭接焊。6.3混凝土澆筑和振搗澄碧大橋拱圈混凝土澆筑采用汽車泵注施工方案,因此,混凝土的配合比設(shè)計(jì)除滿足強(qiáng)度要求外,還必須注意其施工和易性。粗骨料的最大粒徑和坍落度是兩大控制指標(biāo)。粗骨料的最大粒徑應(yīng)根據(jù)輸送管徑及泵送高度確定。坍落度宜≮100mm,水灰比宜≯0.6,砂率宜在35%～45%之間。澄碧大橋拱圈厚度較大(100cm),按規(guī)范要求分層澆筑,分層厚度在25～30cm之間。混凝土的澆筑從半幅的中部開(kāi)始,必須對(duì)稱進(jìn)行,即橫橋向左右側(cè)對(duì)稱,順橋向拱頂兩邊對(duì)稱。澆筑前將澆筑范圍用彩旗拉線作為標(biāo)志,把澆筑范圍劃分為1m×2m的小塊方格,通過(guò)方格判斷左右及兩端的進(jìn)度是否對(duì)稱進(jìn)行。在同水平高度的格子澆筑完之前,中部的進(jìn)度不得高于兩側(cè)一個(gè)格子以上。由于拱圈鋼筋比較密集,因此,混凝土的搗實(shí)也是質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)之一?；炷琳駬v要避免漏振、超振、欠振。澄碧大橋拱圈混凝土施工采用插入式振搗器進(jìn)行搗實(shí)。振動(dòng)器的插入深度為5～10cm,移動(dòng)距離不超過(guò)其有效半徑的1.5倍,且必須與側(cè)模保持≮10cm的距離。對(duì)每一振搗部位的振搗時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),也不能過(guò)短,以該部位的混凝土停止下沉,不再冒氣泡,表面平坦為度,然后,即可緩慢地拔出振動(dòng)器。為保證混凝土的外觀和避免泌水,對(duì)模板的邊角地帶要適當(dāng)加振。間隔槽混凝土施工時(shí),已澆筑好的拱圈端部混凝土應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理。為克服混凝土收縮產(chǎn)生微裂縫,間隔槽混凝土采用微膨脹混凝土加以澆筑。另外,拱頂處作合龍用的間隔槽混凝土在一天中最低溫度的凌晨時(shí)段進(jìn)行澆筑,以確保拱圈合龍質(zhì)量,因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)段拱圈及砂、石等材料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然降溫,內(nèi)外溫度比較一致。7旋轉(zhuǎn)頂托與橫橋同時(shí)卸落拱架卸落是拱圈施工的最后一道工序,應(yīng)在拱圈混凝土強(qiáng)度發(fā)展到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上方可卸落。澄碧大橋拱架在拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,且1#～3#橫墻、側(cè)墻及拱上填料施工完成后才開(kāi)始卸落。拱架卸落具體操作為旋轉(zhuǎn)拱架上預(yù)先安裝的可調(diào)頂托,用旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制卸落量,既準(zhǔn)確又方便?？紤]到卸落點(diǎn)多、均勻卸落難度大的特點(diǎn),我們采用了橫橋向方向同時(shí)卸落,順橋向方向由拱頂向拱腳方向兩側(cè)對(duì)稱、分4個(gè)階段依次卸落,每次卸落總卸落量的1/4的施工方案。拱架卸落相鄰階段應(yīng)間隔1h以上,以使拱圈有充分的時(shí)間進(jìn)行變形及內(nèi)力調(diào)整。拱架的卸落總量Δ總為拱圈自重產(chǎn)生的彈性撓度Δ1、拱圈因溫度變化產(chǎn)生的彈性撓度Δ2、拱圈混凝土硬化收縮產(chǎn)生的拱頂下沉值Δ3以及拱架受荷后產(chǎn)生的彈性壓縮值Δ4之和。最大卸落量在拱頂處,為Δ總。最小卸落量在拱腳處,為0。中間各點(diǎn)的卸落量由拱頂向拱腳按拋物線分配,按公式1計(jì)算。在拱架卸落過(guò)程中,應(yīng)進(jìn)行拱頂標(biāo)高測(cè)量,以了解拱圈變形情況,作出應(yīng)對(duì)措施。8技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)百色市澄碧大橋于2009年12月10日竣工。經(jīng)檢測(cè),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。大橋質(zhì)量安全、可靠,外形美觀(見(jiàn)圖3),獲得社會(huì)各界的好評(píng)。9施工質(zhì)量保障拱圈的施工質(zhì)量控制是整個(gè)拱橋質(zhì)量控制的關(guān)鍵部分,然而,拱圈的施工質(zhì)量又與拱架搭設(shè)與卸落質(zhì)量、模板安裝質(zhì)量、鋼筋加工安裝質(zhì)量,以及拱圈混凝土施工質(zhì)量等各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量息息相關(guān)。只有做好各相關(guān)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制措施,拱圈的施工質(zhì)量才有保障。百色市澄碧大橋拱圈施工質(zhì)量控制方法可為其它相同橋型在類似施工環(huán)境下的拱圈施工質(zhì)量控制提供有益的參考。0拱圈施工質(zhì)量控制的意義拱圈是拱橋的重要承重結(jié)構(gòu)。拱圈施工質(zhì)量的好壞關(guān)系到拱橋的安危,因此,做好拱圈施工質(zhì)量控制工作有著重要意義。本文以百色市澄碧大橋拱圈施工為例,介紹了拱圈施工質(zhì)量控制的主要環(huán)節(jié),以期為同類橋梁類似工況下的拱圈施工質(zhì)量控制提供有益