斜张桥范文10篇

时间:2023-03-21 17:20:58

斜张桥范文篇1

在以上各国的抗震规范中,其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌,但一定程度的损坏是可以接受的,即我们所说的“大震不倒,中震可修”,AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度,即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏),而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上),所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用,尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求,特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义,即使在AASHTO规范中都很模糊,但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下,要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏),对于这种状态没有特别的校核规定。

我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善,无论是铁路桥或公路桥,还是采用基于强度设防基础上的设计方法,即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计,而结构的延性要求没有明确规定,仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求,以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充,使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中,首次提出了二水平的抗震设计方法。之后,用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究,20余年来积累了很多科研成果,对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于1998年开始,范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。

减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能,达到减小结构地震反应的目的,是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究,如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法,其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定,已在桥梁上广泛应用,法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座,该桥已通车20年,使用情况良好。

2斜张桥梁抗震设计方法

常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种,动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。

动态分析法比震度法有了较大的改进,它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数,或称标准化反应谱。其定义为:β(ω,ξ)=|U+Ug|max/Ug,max

式中,右端项的分子为单质点体系动力反应的绝对加速度反应,分母为地面加速度反应的峰值。

应用反应谱计算结构地震反应,首先要计算结构的动力特性和各阶振型参与系数,然后按各阶振型对某项反应的贡献程度进行线性叠加,得到这项反应的最大值。我国“震规”中的验算方法就是建立在反应谱理论的基础上的,但反应谱理论在大跨度桥梁抗震验算上的应用还存在一些问题,如“震规”中加速度反应谱,或桥址场地设计加速度反应谱的适用范围大都在5s以内,而大跨度桥梁是长周期结构,它们的基本周期大都大于5s,在长周期范围动力放大系数β的取值对大跨度桥梁的地震反应的准确性至关重要。项海帆教授早在八十年代初就对公路工程抗震设计规范中的反应谱提出了长周期部分的修正意见,王君杰副教授也提出了“长周期地震反应谱的取值和规范化应以强震记录位移反应谱的统计结果为依据”的观点,并以此为基础提出了对当前公路工程抗震设计规范中的反应谱的长周期部分的修正和补充方法,增加了表达长周期地震反应谱特性的参数;其次大跨度桥梁地震反应组合中,如何考虑地震动的空间变化也是一个需要考虑的问题,因为对于大跨度桥梁,地震动的空间变化效应是不可忽略的。另一个在大跨度桥梁抗震分析中需要解决的问题,就是在多分量地震动作用下振型组合问题,目前常用的组合方法有SUM法(最大值绝对值之和法)、SRSS法(最大值平方和的平方根法)、CQC法(基于平稳随机振动理论导出的完全二次组合法)等。由于CQC方法计入了振型间的相关性,较好地考虑了密集振型间的强耦合性,而大跨度桥梁的动力特性具有自振周期长、频率密集和阻尼较小的特点,因此CQC方法对大跨度桥梁的地震反应分析更为适用。除此以外,在反应谱分析中给出的反应值基本上还是弹性反应,不能做到真正的非线性分析。总之,反应谱方法在大跨度桥梁的方案设计阶段,对结构的抗震性能进行粗略的评估还是可行的,但是对于重要结构或大跨度桥梁的地震反应分析则应进行专题研究。

一个很重要的步骤,就是在桥址地震危险性分析的基础上,进行结构的时程反应分析,这在大多数工程抗震设计规范中都提出了这一要求。时程分析法与反应谱法相比具有能进行结构的非线性地震反应分析、考虑复杂场地的非一致激励影响、能给出任意截面(或结点)的任意一种反应的时间历程等特点,而这些方面在大跨度桥梁地震反应分析中是必须考虑的。但在进行时程分析时也应该注意到地震波选用的随机性,因为地震是一个随机事件,它发生的时间、空间、强度、频谱成分、波形等等都是不确定的。而时程分析法还是一个确定性分析法,它是根据地震危险性分析中的人工地震波作为分析依据。所以,为了提高分析结果的可靠性,一般要求在同一钻孔位置给出一组(一般3~5条)地震波,然后取各条地震波反应的最大值。

用动力可靠度理论进行结构在风载、地震荷载作用下的安全性评估也是近年来各国学者研究的热点。它以概率的形式来评价结构的安全程度,与确定性分析方法相比又前进了一步,它的研究说明人们在地震对结构的作用以及如何确保结构的安全、功能和经济方面的认识正在逐步提高。

斜张桥范文篇2

在以上各国的抗震规范中,其共同点是在强震情况下不容许出现坍塌,但一定程度的损坏是可以接受的,即我们所说的“大震不倒,中震可修”,AASHTO规范中定义了可接受的破坏程度,即指柱子中的挠曲屈服(没有剪力破坏),而且此破坏必须是可以检测及修复的(在地面及水平线以上),所有其它的破坏(指基础、桥台、剪力键、连接构造、支座、上部结构的梁及桥面板的破坏)都是不能接受的。这一定义被其它规范广泛采用,尤其在挠曲破坏的类型方面。然而一些规范放松了对位置的要求,特别是容许在桩身、桩排架、桥台台背翼墙处的屈服。对强震的定义,即使在AASHTO规范中都很模糊,但一般认为是475年一遇的地震可称为强震。在频繁出现但规模小得多的情况下,要求桥梁基本上保持弹性运营状态(无破坏),对于这种状态没有特别的校核规定。

我国现行的桥梁抗震设计规范还很不完善,无论是铁路桥或公路桥,还是采用基于强度设防基础上的设计方法,即根据折减后的弹性地震反应进行抗震设计,而结构的延性要求没有明确规定,仅从墩柱的箍筋配筋率及构造方面提出要求,以保证结构的延性。因此对我国现行震规进行修订和补充,使其提高到一个新的先进水平已是刻不容缓。90年代初在上海南浦大桥的抗震设计中,首次提出了二水平的抗震设计方法。之后,用同样方法先后对20余座大桥、城市立交桥和城市高架桥进行了抗震研究,20余年来积累了很多科研成果,对桥梁抗震的设计思想也日趋成熟。在此基础上于1998年开始,范立础教授将正式主持“城市桥梁抗震设计规范”的制订工作。

减震和隔震设计思想是利用材料或装置的耗能性能,达到减小结构地震反应的目的,是一种经济有效的方法。近年来世界各国在结构的减隔震设计方面也做了很多研究,如弹性支座隔震体系是目前能采用的最简单的隔震方法,其中普通板式橡胶支座构造简单、性能稳定,已在桥梁上广泛应用,法国跨度320m的伯劳东纳(Brotonne)预应力混凝土斜张桥的两个塔墩顶上各用了12块橡胶支座,该桥已通车20年,使用情况良好。

2斜张桥梁抗震设计方法

常用的结构抗震设计方法有震度法和动态分析法两种,动态分析法中又包括反应谱法和时程分析法。

动态分析法比震度法有了较大的改进,它同时考虑了地面运动和结构的动力特性。其中反应谱方法中一个重要概念是动力放大系数,或称标准化反应谱。其定义为:β(ω,ξ)=|U+Ug|max/Ug,max

式中,右端项的分子为单质点体系动力反应的绝对加速度反应,分母为地面加速度反应的峰值。

应用反应谱计算结构地震反应,首先要计算结构的动力特性和各阶振型参与系数,然后按各阶振型对某项反应的贡献程度进行线性叠加,得到这项反应的最大值。我国“震规”中的验算方法就是建立在反应谱理论的基础上的,但反应谱理论在大跨度桥梁抗震验算上的应用还存在一些问题,如“震规”中加速度反应谱,或桥址场地设计加速度反应谱的适用范围大都在5s以内,而大跨度桥梁是长周期结构,它们的基本周期大都大于5s,在长周期范围动力放大系数β的取值对大跨度桥梁的地震反应的准确性至关重要。项海帆教授早在八十年代初就对公路工程抗震设计规范中的反应谱提出了长周期部分的修正意见,王君杰副教授也提出了“长周期地震反应谱的取值和规范化应以强震记录位移反应谱的统计结果为依据”的观点,并以此为基础提出了对当前公路工程抗震设计规范中的反应谱的长周期部分的修正和补充方法,增加了表达长周期地震反应谱特性的参数;其次大跨度桥梁地震反应组合中,如何考虑地震动的空间变化也是一个需要考虑的问题,因为对于大跨度桥梁,地震动的空间变化效应是不可忽略的。另一个在大跨度桥梁抗震分析中需要解决的问题,就是在多分量地震动作用下振型组合问题,目前常用的组合方法有SUM法(最大值绝对值之和法)、SRSS法(最大值平方和的平方根法)、CQC法(基于平稳随机振动理论导出的完全二次组合法)等。由于CQC方法计入了振型间的相关性,较好地考虑了密集振型间的强耦合性,而大跨度桥梁的动力特性具有自振周期长、频率密集和阻尼较小的特点,因此CQC方法对大跨度桥梁的地震反应分析更为适用。除此以外,在反应谱分析中给出的反应值基本上还是弹性反应,不能做到真正的非线性分析。总之,反应谱方法在大跨度桥梁的方案设计阶段,对结构的抗震性能进行粗略的评估还是可行的,但是对于重要结构或大跨度桥梁的地震反应分析则应进行专题研究。

一个很重要的步骤,就是在桥址地震危险性分析的基础上,进行结构的时程反应分析,这在大多数工程抗震设计规范中都提出了这一要求。时程分析法与反应谱法相比具有能进行结构的非线性地震反应分析、考虑复杂场地的非一致激励影响、能给出任意截面(或结点)的任意一种反应的时间历程等特点,而这些方面在大跨度桥梁地震反应分析中是必须考虑的。但在进行时程分析时也应该注意到地震波选用的随机性,因为地震是一个随机事件,它发生的时间、空间、强度、频谱成分、波形等等都是不确定的。而时程分析法还是一个确定性分析法,它是根据地震危险性分析中的人工地震波作为分析依据。所以,为了提高分析结果的可靠性,一般要求在同一钻孔位置给出一组(一般3~5条)地震波,然后取各条地震波反应的最大值。

用动力可靠度理论进行结构在风载、地震荷载作用下的安全性评估也是近年来各国学者研究的热点。它以概率的形式来评价结构的安全程度,与确定性分析方法相比又前进了一步,它的研究说明人们在地震对结构的作用以及如何确保结构的安全、功能和经济方面的认识正在逐步提高。

斜张桥范文篇3

关键词:预应力施工管理

一、概述

沈阳富民斜拉桥工程由主桥、两岸引桥、两岸引道及其附属工程组成,主桥主塔墩为4、5#,边墩为3、6#墩;两岸引桥分别为0#墩-2#台、7#墩-9#台。

主桥为折线型双塔独柱式单索面预应力混凝土斜拉桥,跨径为89+242+89m,主梁采用抗风性能很好的近似三角形断面,单箱三室结构。由顶板、底板、斜腹板、竖腹板、悬臂板及横隔板组成。箱梁顶梁32.5m,底宽4.0m,沿桥中线纵断面梁高3.414m,1#块段布置在主墩中跨侧,地段长5.9m,1`#块段布置在主墩边跨侧,块段长5.2m。梁体砼强度等级为C50。4#、5#两个主墩的1#、1`块段均在墩旁组拼的托架上对称进行砼浇筑施工。

梁体块段采用纵、横、竖三向预应力。纵向预应力分钢绞线束及钢丝束两类,其中钢绞线束采用YM自锚式夹片锚及连接器,钢丝束采用DM镦头锚及连接器。纵向预应力束主要以在箱梁逐块段交错张拉锚固后再用连接器进行接长的方式进行布置,只有部分预应力束在1#、1’#块段端部或齿板上直接锚固。纵向预应力束共分7-Φ15、12-Φ15、15-Φ15钢绞线束及48Φ5、36Φ5钢丝束五种类型。横向预应力束采用5-Φ15钢绞线、扁锚布置在箱梁顶板。竖向预应力采用32精轧螺纹钢筋,布置在斜拉索梁端锚固区。

4#、5#两个主墩自1#、1’#块段开始分别设置第一对共4根斜拉索,各墩1#块段侧为2根C1束(PES7-241),1’#块段侧为2根C1’束(PES7-211)。

由于5#墩为塔梁固结、梁墩分离体系,为平衡主塔及主梁施工过程中所产生的非对称荷载,按设计要求,在5#墩主梁1#、1’#地块下各设一组临时支点,每组临时支点由Φ1.1m钢管砼柱组成,底部支承于承台上。每组临时支点顺桥向对称于墩中心14.2m布置,每组临时钢管砼柱横桥向则对称于桥中线1.75m布置,柱内浇注C50砼。

二、5#墩钢管砼临时支点(即墩旁托架)施工

(一)构造及安装方法:

5#墩钢管砼临时支点在墩身南、北侧各设置一组,每组支点由外径Φ1.1m,壁厚δ=12mm钢管砼柱组成,柱内填充C50级砼,钢管柱底部与承台上所设预埋件焊接,柱顶焊接δ=25mm厚钢板,柱顶钢板与支点处梁底预埋钢板间设置2-3层聚四氯乙烯板,以利梁体水平滑动。为增加钢管砼柱刚度及侧向稳定,每组支点钢管柱间需设置上、中部两道横向联结系,每根钢管柱还需设置上、中部两道纵向联结系与墩身预埋件连接。

(二)结构受力体系转换

5#墩主梁0#-2块段施工完毕,也即1#、1’#块段施工前,必须先安装好墩顶抗风支挡并进行支座下板压浆,当水泥浆试件强度达到设计强度的80%及以上后,才可松楔块落下墩身南、北侧主梁施工托架承重贝雷梁,进行1#、1’#块段底、外模拖拉滑移作业,此时墩顶南、北侧型钢组临时支撑暂不能拆除。待1#、1’#地段施工完毕,也即1#、1’#块段完成梁体预应力张拉压浆后,并在挂设第一对余拉索之前,则可将墩顶南、北侧型钢组临时支撑拆除,此时上部结构垂直荷载主要作用于墩顶支座上,而不平衡荷载则由南侧或北侧钢管砼临时支点承担,水平荷载由墩顶布置的抗风支挡承受。

三、主梁砼浇注

(一)砼灌注方法

1、砼灌注前,应对模板、钢筋、预应力管道、斜拉索预埋管、其他预埋件等位置进行详细检查,模板内的杂物应清理干净,并应办理签证手续。

2、砼入模腹板、底板采用活动式橡胶管直接输送到灌注点的办法,为防止砼自由下落与钢筋、管道碰撞发生离析,灌注底板砼时,橡胶管穿过顶板“天窗”,“天窗”按梁体每个空腔1-2个布置,顶板则可移动橡胶管较为方便地进行砼灌注。

3、砼振捣:砼振捣采用内部插入振捣。在灌注底、顶板砼时采用B-50插入式振捣器,在灌注腹板及隔墙时采用B-50及B-30插入式振捣器。

4、砼灌注采用斜向分段,水平分层。底、腹板分层厚度为30cm,顶板结构厚度为16cm-70cm,由于管道密集,纵横交错,宜分两层灌注,以避免管道底部漏振。

5、灌注作业必须连续进行,上下层砼灌注间隔时间宜控制在3h-5h左右。

6、灌注直腹板及隔墙砼时,砼容许在内模的水平板下冒出,其冒出的砼不要过早铲除,需待砼稳定后再作处理。

7、浇注斜腹板砼时,因砼流动会使局部断面超厚应及时加盖反压模板,对多余的砼必须铲除,以免增加梁体块段重量。

8、砼振捣是保证砼质量的关键工序,操作时要遵守规定的灌注顺序及振捣距离,实行分区定人负责和检查,在预应力齿板、斜拉索预埋管处及5#墩墩旁托架顶梁底预埋钢板处,必须采取可靠措施,确保砼灌注质量。

9、浇注顺序

顺桥向:先块段端部,后块段根部接缝处,两侧块段对称浇注。

垂直方向:底板→直腹板、斜腹板→顶板。

横桥向:底板中→直腹板、斜腹板→顶板翼缘→顶板中部

10、砼浇注完毕后应注意

①找平底板及斜腹板面的砼,让内侧模板的反压模板侧面暴露出来,并用铁皮抹子在侧下刮出一条缝隙以利于脱模。

②纵向波纹管均需进行清孔和通孔检查,已安装预应力束的孔道应来回抽动钢束进行检查。

(二)砼养护

砼的养护用沉井内渗水。底板、斜腹板及顶板砼在收浆后2小时左右即砼初凝后,即铺塑料布及用编织袋袋装草垫进行覆盖保温并洒水养护。养护时间不得少于7天。为防止覆盖物被风刮跑应采取压盖措施。

四、主梁预应力张拉

根据设计要求,梁体混凝土强度必须达到≥85%设计强度即42.5MPa时,才可进行预应力钢束张拉。

张拉顺序为:先纵向,再横向,最后竖向。其中纵向钢束张拉先后顺序为:顶板→竖腹板→底板→斜腹板,同时对称于梁中线向两侧方向每两束同步张拉,张拉一律采用双控法,两端同时张拉;横向束张拉顺序则对称于墩中心向南、北方向逐束进行,采用双控法两端同时张拉;竖向预应力筋横桥向对称于桥中线,在梁顶单端张拉,伸长值与张拉吨位双控。

五、预应力孔道压浆

1、张拉后的预应力束,应检查其记录,确认预应力筋张拉符合要求,方可进行压浆工作。

2、管道压浆所采用水泥,其品种、标号与梁体一致,水灰比不超过0.45。3小时后泌水率不大于2%,稠度宜控制在12-14s。水泥浆强度不低于C40砼。

3、水泥浆中宜掺入减水剂以提高其流动度和减少泌水率,其掺量应通过试验确定,不得掺入氯盐。

4、每次拌制的水泥浆以不超过40分钟使用量为宜。

5、压浆前对钢绞线束须切除锚具外的超长钢绞线,宜用切割机切除。锚具外应留置3-4cm长钢绞线。

6、压力水冲洗管道,并以压缩空气清除管道内积水及污物。

7、压浆前应将锚圈与夹片间隙填实,避免冒浆。

8、采用一次压浆方法。孔道压浆压力宜为0.5-0.7MPa,且使另一端冒出浓浆并持压2min。

9、同一孔道的压浆工作应一次完成,不得中途停断,中断时间超过30min时,应及时清洗该孔道已压水泥浆,准备重新压浆。

斜张桥范文篇4

关键词:体外预应力加固T梁桥

大刘坡桥位于天津宝坻县境内九园公路的潮白河上。桥全长790.3米,桥面宽度9米(即1+7+1),上部结构为56孔、5片跨径14.1米的普通钢筋混凝土T型简支梁桥,横桥向有3道横隔板。桥面铺装为钢筋混凝土(7.5~11~7.5厘米)和3厘米沥青混凝土面层。每8孔为一道伸缩缝,其间为桥面连续铺装。旧T型梁外形(如图1)。旧梁设计荷载等级:汽-13、拖-60。

下部结构墩柱及盖梁是在原桥位上游侧95年重新设计建造的,为单排双桩(柱)式,荷载等级:汽-20、挂-100。受公路发展公司委托,我院于4月12~13日对该桥进行了检查。由于原有公路的技术标准低(汽-13、拖-60),通行能力差,加之目前交通量的增加和汽车载重的增加,上述旧桥是不能满足承载力要求的。受资金和材料资源及断交时间的限制,也不可能全部拆除并新建,只能考虑投资较少,工期时间短且能增加承载力的各种桥梁加固技术予以改造。这其中采用体外预应力钢筋加工技术,确为一种简单易行且能与新建下部结构荷载(汽-20、挂-100)看齐的有效方法。

体外预应力加固方法的实质是以粗钢筋、钢绞线或高强型钢等钢材做为施力工具,对桥梁上部结构施加体外预应力,以其产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力,从而达到改善旧桥使用其性能并提高其极限承载力的目的,本桥只涉及粗钢筋的体外预应力加固提高荷载方案。

一、体外预应力构造:主要由四个部分组成

1、水平筋与斜筋:由高强螺纹粗钢筋组成,构造见图2,其作用是施加预应力提高梁的承载能力。

2、梁端锚固:先将梁端部分混凝土桥面板凿掉,将梁端顶面上角凿成与斜筋倾斜方向相垂直的斜面(需剪断局部架立钢筋和箍筋),在端横隔板上开凿与斜筋方向相同的斜孔,然后,将用角钢或槽钢制作的支承垫座用环氧砂浆固定在已凿好的梁端斜面上。斜筋穿过横隔梁和支承垫座的斜孔,用千斤顶进行张拉并用螺母锚固在支承垫座上,最后用混凝土将锚头封闭,见图3。

3、水平滑块:由联接斜筋和水平筋的活动滑块支承座和固定在梁底的支承钢垫组成,其构造见图4,其主要功能是通过滑块的水平滑动,以调整斜筋与水平筋之间的内力分配比例,并使表面受力趋于均匀。

二、体外预应力提高荷载等级计算:已知的设计参数如下:

1.T梁混凝土设计标号25Mpa。水平筋极限应力计算时,取,截面强度计算时取混凝土抗压设计强度,取混凝土极限压应变

2.原T梁配筋参数:其T梁截面配筋见图5

跨中截面:,

支点截面:,

,,

.原梁斜截面内受拉纵向钢筋的配筋率:

3.体外索配筋参数:

经加固设计分析,体外索水平筋取为,斜筋取为,均为冷拉Ⅲ级钢(单控)。

两垫板中心之间的水平距离:,上锚固点至垫板中心的水平距离:

,

体外预应力筋至T梁底距离

体外预应力损失:

1)预应力钢筋与水平滑块之间的摩擦:因是水平张拉

2)具变形引起的预应力损失:,因是水平张拉,故,查规范按计,

3)温差引起的损失:。

、:分别为预应力钢筋与混凝土的线膨胀系数,

,Δt:为年最高温度与施工时的温度差;15°

故:

4)分批张拉引起的混凝土弹性压缩损失:因单片梁两根水平钢筋同时张拉,使单片梁间的。

5)钢筋松弛引起的损失:一次张拉

6)混凝土收缩与徐变引起的应力损失

因旧桥混凝土的收缩与徐变在长期使用过程中已基本完成。体外筋加固体系并不会使桥梁恒载增加许多,且使原梁受压区的应力明显减少。因此,即可近似取混凝土收缩、徐变损失。于是,体外筋加固中预应力钢筋总的应力损失为:

预应力水平筋重心到截面上边缘的距离

无粘结预应力筋的有效预应力,滑块与梁底之间的摩擦系数(属于滑动摩擦),反映斜筋与水平筋拉力之比的系数,体外斜筋中的有效预应力

1、计算体外钢筋的极限应力:

由于水平筋和斜筋在材料及其截面面积方面的差别,其有效预应力是不同的,亦即两者的应变量也不同。若以水平筋的应变为准,将斜筋的应变状态换算为水平筋的应变状态,并在此情况下求出体外筋的总长度,即为体外筋的换算长度。式中分别为体外预应力水平筋和斜筋中由有效预应力产生的应变。

,则。令:。梁跨中破坏截面的刚度与极限状态下梁体各截面平均刚度的比值,体外预应力钢筋换算长度与梁的计算跨径之,与支承条件有关的挠度系数对于按均布荷载考虑的简支梁由弹性变形理论可求出,体外水平筋配筋率,原梁受拉钢筋配筋率,原梁受压钢筋配筋率,参照现行公路桥规(JTJ023-85)中对钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件的强度计算方法,按矩形截面试算:体外水平筋的极限应力,Rab’iχ=σAy+AgRg-A’gR’g则,令水平筋极限高度系数ξy为梁发生截面破坏时实际受压区高度χs与体外水平筋重心到梁顶面的距离之比,即,

∴,再将代入上式,可得,将此式展开并经整理即得矩形截面体外水平筋极限高度系数,为体外水平筋的极限应力增量,其上式中

由图6中假定当最大弯矩截面发生破坏时,两个未破坏的梁段均发生刚性转动,即无挠曲变形的几何关系,三角形的相似比可建立如下几何方程:;:体外预应力钢筋的总伸长值。:梁破坏时的极限挠曲值。:梁发生截面破坏时实际受压区高度。由上式得:,根据总伸长量即可求出体外预应力钢筋的极限应变增量;考虑体外筋中有效预应力的影响后,体外预应力筋的极限应变其中εy为体外预应力水平筋中由有效预应力产生的应变。由于体外水平筋在梁达到极限状态时并不屈服,因此,将上式两端分别乘以预应力钢筋的弹性模量,则体外水平筋的极限应力可用下式表示:此式第二项即为体外预应力水平筋的极限应力增量,又由于与加固梁跨中极限挠度则可导出:将其化简后可得一关于水平筋极限应力增量的一元二次方程。即:;式中系数

解方程::即:;

解出::;则水平筋极限应力为:

其体外斜筋极限应力公式为:;由于体外斜筋与水平筋配筋面积不同,取大者,;则

2。计算抗弯强度

由于<

,说明中性轴在T梁的顶板内,即为第一类T形。因而按宽度为的矩形截面计算抗弯强度。在此可忽略受压区钢筋的影响,则由规范公式计算中性轴位置:

受拉钢筋合力作用点到体外索水平筋重心的距离为:

再由规范公式计算加固体系的抗弯强度:

该梁提高等级后由汽车荷载控制设计,跨中截面的最大计算弯距;

因此经体外筋加固之后,梁的抗弯强度满足设计。

3.计算抗剪强度

该梁最大支点剪力由挂车-100控制,其值为;作用在梁端部体外筋中的预加力应作为外力考虑,其竖向分量将抵消一部分外荷剪力。假定在极限状态下,体外斜筋中的应力为,考虑材料安全系数后,则其预剪力的竖向分量为:;

;计算表明,经体外筋加固后梁端不会出现斜压破坏。

斜张桥范文篇5

关键词:南京长江二桥斜拉桥钢箱梁索塔深水基础关键工艺

一、概述

南京长江二桥跨越流经南京市区的长江,位于1968年建成通车的著名的南京长江大桥下游llkm。南京长江二桥南汊主桥为由过渡墩十辅助墩十南塔十北塔十辅助墩十过渡墩支承的跨度组合为58.5m+246.5m+628m+246.5m+58.5m=1238m的南、北对称的双塔双空间索面漂浮体系钢箱梁斜拉桥。南京长江二桥斜拉桥以其628m主跨跨度而名列世界十大斜拉桥第三位,享有国内第一大斜拉桥之誉,并是南京长江二桥最大特色和亮点所在。

南京长江二桥南汊主桥为通航主航道桥,其地理位置在长江下游。南京长江二桥桥位水域水深流急,且受潮汐影响水位一日多变;其桥址地形高低不平且江岸多陡斜不稳;其基础位置地质复杂,基岩软弱。南京长江二桥斜拉桥主跨跨度之大在国内前所未有,其风状态下的大悬臂施工风险性很大。南京长江二桥施工工期短,其精品工程的标准对施工的要求极高。深水基础的万无一失、高索塔浇筑的速度与外观、大吨位钢主梁的架设、安装,各项高标准指标的实现,构成了南京长江二桥南汊主桥的突出施工难点。

承担南汊主桥从下部到上部主体施工的湖南省公路桥梁建设总公司,虚心采纳专家建议,学习国内外先进理论和方法,严密组织,充分投入,精心施工,攻克了一道道难关,确保了南京长江二桥南汊桥顺利建成并开创了许多值得借鉴的技术、工艺新思路。

二、50m深急水域大型钢围堰的稳固

南京长江二桥南、北两主塔采用了圆形双壁铜围堰着岩、堰内21根φ3m,长度分别为102m,87m的钻孔灌注桩、堰壁填充8700m3井壁混凝土、堰底浇筑8.5m厚封底混凝土、桩顶为6m厚钢筋混凝土承台即双壁铜围堰、基桩、封底混凝土、钢筋混凝土承台组合而成的大型联合基础以承受每墩约50万kN桥梁动静荷载和约75000kN的船舶水平撞击荷载。

南、北塔两个大型水中基础,在施工低水位状态下,北塔水深39m,南塔水深20m。两域处地基覆盖层厚度南塔为33m,北塔为29m,其中36m范围内基岩面最大高差分别为0.57m和1.06m。清除覆盖层后,塔基础施工水深最大达到68m。墩位处高水位施工时最大实测水流速度达到3.8m/s。

南、北塔两个圆形双壁铜围堰外径36m,内径33m,堰壁仓厚15m,围堰最大高度为65.5m,是国内迄今为止最大型的深水钢围堰。两围堰封底混凝土厚度各为8.5m,整体浇筑的混凝土体积都超过6200m3,也是国内整体浇筑的最大数量的封底混凝土体积。

钢围堰采用塔位块件拼接的方式拼装和下沉,即钢围堰在岸上制作底节,底节沿滑道下水,底节被浮运至墩位,然后在底节上逐步拼接块件并逐步在堰壁灌水而下沉至河床、接着在块件拼接过程中在堰内吹砂且在堰壁内逐步浇筑混凝土,最终依靠重力(自重加压重)穿过覆盖层着岩。

经过计算及专家论证,在长江6~8月洪水期间,钢围堰只有完成封底并完成了2~3根钻孔灌注桩后,其抵抗巨大水流冲击的安全性才能有充分把握。因此,如何确保钢围堰的顺利着岩,使钢围堰在长江洪峰到来之前完成封底和2~3很钻孔灌注桩施工,实现钢围堰有桩泄洪的目标,是钢围堰施工最关键的问题。在加大设备、材料和人员投入及管理力度的条件下,以下措施和工艺的采用是南京长江二桥钢围堰施工取得成功的最重要保证:

1.钢围堰施工时间的选定

为了确保钢围堰的安全渡洪,合理的钢围堰施工工期安排是非常重要和关键的。长江流域以雨洪径流为主,每年5~10月为汛期,11月~翌年4月为枯水期,洪峰多出现在6~8月,1月或2用水位最低。南京长江二桥南汊主桥业主与承包商于1997年8月25日签订施工合同,于1997年10月6日举行开工典礼,1998年3月11日完成了南、北主塔钢围堰安全、准确着岩,于1998年4用27日完成了两塔钢围堰的水下混凝土封底,并于1998年5月10日洪峰到来前成功完成了两主墩各3~6根钻孔灌注桩的施工。可见,对于国内规模最大的长江上的钢围堰施工,南京长江二桥做了合理的工期安排和严格的工期控制。合理的工期安排对于确保钢围堰施工的成功和降低钢围堰施工的造价有着重要意义。

2.全铁锚锚碇系统的布设

钢围堰自墩位就位开始至完成封底混凝土和少量几根钻孔灌注桩施工以前,经历钢围堰着床前的水中漂浮、着床后人上较浅的底部嵌入、吹沙下沉后人上较深的底部嵌固等几个不同受力状态阶段。这几个阶段钢围堰必须有一套绝对可靠的锚碇系统赖以依靠。在工期安排合理,三个阶段均在非洪水时期的情况下,钢围堰在水中漂浮阶段的锚碇系统的作用至为关键,因为这一阶段钢围堰的稳定状态最不利,钢围堰与导向船组承受较大的水阻力,且钢围堰的全部水阻力与风压均由锚碇系统承担。根据计算,北塔钢围堰在着床前的最大水流阻力加风压达到5000kN。

南京长江二桥钢围堰锚碇系统采用了全铁锚锚碇系统。本系统在充分考虑了水流、风力的最不利荷载作用、钢围堰的最不利稳定状态、施工方便程度的基础上,按前期、后期分两期合理布置。事实再一次证明,该系统布设快、锚着力大、可靠性高、造价低、有安全储备及应急手段,完全可在水深流急的类似施工中应用。

3.对河床变化的跟踪观测

墩位处河床受水流一般冲刷、局部冲刷以及堰内吹砂影响,其地形随时发生变化。钢围堰从着床开始,在覆盖土层中下沉直至着岩,甚至在渡洪桩完成前的整个过程,其稳定和安全状况、平面位置以及倾斜度均受到河床地形变化的影响。因此,随时掌握堰内外河床变化情况是将钢围堰控制在理想状况的必要条件。

南京长江二桥针对钢围堰施工建立了一套人员、装备齐全的钢围堰观测体系,在钢围堰着床过程中,对水深、河床地形状况、水流速度、着床坐标、深度进行仔细观测;在围堰吹砂下沉过程中,跟踪吹砂施工进行堰内外即时观测;在围堰着岩后,每半月对河床进行观测,为钢围堰准确、安全着床、防止钢围堰下沉过程中的涌砂倾斜、控制钢围堰着岩精度、掌握钢围堰着岩后的冲刷状况提供了详细而准确的依据。

4.漂浮状态的塔吊布置

在以往的钢围堰块件拼装和堰内清淤吹砂施工中,即使对于铜陵大桥31m直径的大型钢围堰,也只需在导向船的一对对角各布置一台20t桅杆吊机就可满足全部吊装要求。但对于南京二桥36m直径的大型钢围堰,即使在导向船系统四个角共布置4台20t桅杆吊机,对于钢围堰施工的吊装需要,总还是有无法覆盖的区域。为此,在南京二桥钢围堰施工中,除了在导向船3个角上布置3台20t桅杆吊机外,还在导向船的船体上布置了一台240t·m的塔吊,只有这样布置吊机,钢围堰平面范围才能全部被覆盖。

塔吊布置在漂浮状态的导向船体上的方式在国内外属于首次运用。南京二桥的这种尝试,是建立在对导向船系统整体和局部结构进行仔细分析计算并对船体局部进行结构处理的基础上的。南京二桥的这种吊机布置方式很成功,塔吊功效较吊机提高了5倍,充分满足了钢围堰施工的全范围水平与垂直吊装要求。

5.拼接和定位的严格控制

钢围堰在漂浮和下流状态的块件拼接精度和焊接质量以及它的整体平面位置和垂度控制是非常重要和难度较大的工作。南京二桥针对钢围堰施工,制定了一整套关于块件拼接、整体定位精度和质量控制的易于实行的理论方法和操作细则,同时也制定了完整细致、高标准的工序报检程序。钢围堰的施工质量得到了切实保证。

6.封底混凝土供应的充分保证

为保证钢围堰内水下大面积、大体积封底混凝土强度、整体性和密水性,封底混凝土必须一次性不间断连续浇筑,而且应该尽快一气呵成。为此,在南京二桥大封底施工中,进行了大量前工艺技术准备和精心的施工组织。其中很关键的工作是对数量巨大的混凝土输送供应的组织。

通过分析论证,采用水陆同时供应混凝土的方式。除了按以往方式在塔位钢围堰附近布置3台50~60m3/h生产能力的水上混凝土搅拌站外,还在岸上与钢围堰之间搭设军用舟桥,在岸上设立商品混凝土供应站。这种多方位封底混凝土供应方式在国内是首次采用,它充分满足了快速浇筑封底混凝土的输送供应要求,创造了钢围堰封底仅用29小时浇筑6250m3混凝土的国内最高纪录。

南京长江二桥钢围堰施工从1997年11月6日钢围堰底节在塔位处完成就位开始至1998年5月10日实现有桩渡洪目标,花费了半年时间使庞大的钢围堰体系得到了稳固,成功地抵抗了1998年夏季发生在长江上的举世关注的特大洪水灾害,在同时进行施工的长江上其他各大桥均停工的情况下,为南京二桥主塔基础在洪水状态下的不间断施工直至最终取得速度与质量上的巨大成功创造了充分有利的条件。值得提出的是,钢围堰各项施工质量均达到和超过了设计和规范要求标准。其中,对于围堰加工拼装质量,直任公差标准为±5cm,实际公差南、北塔分别为3.9ccm和4.2cm,椭圆度在2cm以内。其他如焊缝间隙、错台、垂直度等均被严格控制在要求精度以内。另外,水密性和探伤检测及实际使用证明焊接质量完全符合规范、规定要求。对于围堰的着岩精度,设计要求顶、底面中心偏位小于围堰总高的l/100,而实际做到小于正1/200。对于封底混凝土的质量,在每塔钻孔取芯3很样品,表明混凝土质量均匀,无浮浆,水密性好,强度高,质量非常理想。

三、3m大直径超长基桩的成桩

南京长江二桥南北两主塔各有21根φ3.0m的钻孔灌注桩,基础施工的关键在于基桩成孔技术。钻孔施工在钢围堰完成了封底后正式开始。钻孔采用清水护壁,旋转钻机气举反循环钻进方法,钻具以牙轮滚刀钻形式为主。

南、北塔从基岩面着起的最大钻孔长度分别为47.17m和59.95m,从平台面着起的最大钻杆自由长度分别为107m和130m。钻孔所要穿过的岩层基本为胶结砾岩层,部分极软岩的天然单轴抗压强度平均值为1.259MPa,砾岩强度为50MPa以上。

由于岩石强度大,钻杆自由长度也大,因此,钻孔施工着重要解决的问题是保证成孔的垂直精度和避免过去常出现的断钻杆、掉钻头现象。钻孔施工的首要保证因素是钻机的性能。本桥两个主塔基础采用了性能优越的2台德国WIRTH钻机、针对大直径钻孔施工不断进行了改进的共5台洛阳和武汉钻机。本次采用的钻机和对钻机的使用,除了钻机扭矩、钻杆强度和刚度、钻头牙轮的布置和材质以及对钻头的修复方法有其先进性外,关键技术在于钻进过程中设置了导向钻杆和改进了钻头配

重方式,从而有效地解决了钻孔垂度、钻孔进尺速度、钻具稳定可靠性的问题。

为了保证钻孔的垂直度,首先要对钻机底座进行精确测量,控制好其平整度。此外,钢护套安放的稳定和垂直程度也是钻孔垂直精度的必要保证。围堰着岩后,由于岩画的高差,因而护筒安放采用了先钻后埋的方式,即在孔位使用钻机以刮刀钻头先扫除障碍物并进入岩面。然后下放钢护筒,并震打使之进入岩面而稳固。护简采用上口导向下口自垂定位法,即钢护筒的下放仅设置了上导向架,而取消了下定位毕。钢护筒下放接高的精度采用绑线法控制。

南京长法二桥的两主塔42根3m大直径孔灌注桩仅用了130天不到的时间以无任何缺陷优质的成绩完成,大大地提前了工期。在施工质量方面,护筒实际最大倾斜率为42%,也远远小于1/200的标准;其他验收项目如沉淀厚度、混凝土强度、超声检测、钻芯取样等结果均十分理想。

四、5100〈d〉大体积大规格承台浇筑的温度提制

南京长江二桥两个主塔承台底面标高为-11.0m,顶面标高为一5.0m,处于水面以下。承台在钢围堰内抽水以后以围堰内壁为侧模,在桩顶部钢炉筒上搭设底模进行浇筑。承台直径为33m,厚度为6m,采用30号混凝土的钢筋混凝土结构,混凝土体积为5130m3。

南京长江二桥承台混凝土浇筑属于大体积混凝土施工,其温差应力造成混凝土开裂的问题必须采取温度控制措施加以解决。本桥主塔承台采用的温控措施如下:

1.模拟实际情况进行温控计算,确定浇筑方法,制定温控标准,提出温控措施。

2.进行水化热试验,确定发热参数,选定混凝土配比。选用水化热低的#425矿渣硅酸盐水泥,掺用25%<2>级粉煤灰代替部分水泥以降低水化热。掺高效缓凝外加剂以削弱温升峰值。

3.承台分1m,2m,3m三层浇筑。混凝土内表温差、表面与环境温差、层间温差均按25℃拨制。

4.布置纵横交错的多层分布的水平流通散热管。其水平、竖向间距均为1.2m。

5.在承台水平轴线附近同一竖直断面各层中埋设温度传感器,布设温度测点进行温度监测,以便及时掌握信息,调整和改进温控措施。

6.制定详细表格,由专人负责做温度监测详细纪录。温度峰值(约2.5~3d后)出现前每2小时观测一次,峰值出现后每4~6小时观测一次。

7.控制散热管进水温度,使水温和混凝土温度之差小于25℃。

8.散热管通水时间机温差控制情况调整,时间尽量长一点。

9.每层混凝土浇筑完毕待终凝后立即在上表面作蓄水养护,蓄水深度不小于3Ocm。

南京长江二桥南、北两塔分别于1998年11月20日和12月6日完成承台施工。由于采取了切实可行和严格的温控措施,两个大型承台的施工均符合25℃的温控标准,承台无任何裂缝与龟裂纹。

五、195m大高度大斜率索塔的浇筑

南京长江二桥南北两索塔为多边形外形的混凝土结构,从承台顶面算起总高度为195.55m。索塔对称地由上、下游两个肢塔,通过下、中、上三道横梁相连构成。索塔以下、中横梁为界区分为下、中、上三部分。下塔柱为索塔承台顶面至下横梁部分,为抵抗船撞水平力,从船撞线以下其桩身分别为多室或实心的变截面钢筋混凝土结构,船撞线以下其柱身分别为多室或实心的变截面钢筋混凝土结构,船撞线以上则为单窒空心变截面钢筋混凝土结构。下塔柱横桥向由内向外倾斜,内侧斜率为1:2.7387,外侧斜率为1:3.4021。下塔柱总高度为35.11m。中塔柱为索塔下横梁至中横梁部分,其柱身为标准的等截面空心外侧带有装饰凹槽的钢筋混凝土结构。中塔柱横桥向由外向内倾斜,斜率为1:5.8395。中塔柱总高度为95.30m。上塔柱为索塔中横梁以上的有索区部分,其柱身除塔部分外,为标准的竖直的等截面空心断面并设置了环向预应力的钢筋混凝土结构,其柱身外侧同样设置有装

饰凹槽。其总高度为65.00m。索塔下横梁作为联系肢塔、承担悬拼过程主梁重量的受力大而复杂的构造物,其长为34.7m,宽为7.8m,高为8.om,为预应力混凝土箱形结构。索塔中横梁位于中塔柱和上塔柱交接处,其长为5m,宽为7.1m,高为8m,为蝴蝶外形的预应力混凝土箱形结构。索塔上横梁位于上塔柱中上部,为与中横梁形状基本相同的钢筋混凝土结构。

南京长江二桥索塔施工主要难度在于它的大高度和大倾斜率以及复杂体系所带来的施工设备和通道的布置、索塔浇筑模板的设计和运用、斜塔柱在施工过程中的根部应力限制、大体积攒混凝土浇筑的质量保证、高空作业的结构和人员安全保障以及索塔施工的精度控制等一系列需要花更大精力和更多投人着力解决的问题。针对这些问题,南京长江二桥主塔施工采取了下列措施:

1.根据索塔结构、施工阶段等的具体特点,按照方便、安全、经济的原则合理选用和布置塔吊、电梯、水土拌和站系统以及行走通道,并充分满足索塔施工的需要。

2.根据塔柱的构造特点,下塔柱浇筑采用了翻模系统,而中、上塔柱浇筑则采用了一套自升爬模系统。爬模系统的设计和运用达到了安全、灵活、方便、刚度大、外表和线形易于控制、功能齐全的效果。中、上塔柱爬模系统既起模板作用又充分起到了牢固的施工平台作用。

3.增加劲性骨架的刚度,使之充分起到了高空倾斜状况下的可依靠作用。改善劲性骨架的构造设计和安装方式,采用对整体分块吊装,并附可能预先安装的索塔结构件于其上的上塔方法,提高了工效,减少了高空作业工作量。

4.下塔柱施工采取钢绞线预拉方式有效控制了下横梁施工在其根部内侧所产生的过大拉应力。

5.下横梁施工采用两次浇筑,首次多后决少的浇筑方式,并在浇筑过程设置大刚度的竖、斜钢管以及牛腿支撑体系,克服了可能的混凝土开裂以及在下窄上宽的不利空间中无法有效布撑等难题。

6.中塔柱浇筑通过设置预施水平顶力的主动模撑进行中塔柱根部应力控制,解决了大高区、大斜率柱身浇筑线形与应力控制难以解决的问题,理想地实现了线形、内力双控目标,并且显著地加快了施工进度。

7.在索塔施工测量中,应用GPS技术建立高精度控制网,采用高精度瑞士莱卡TC2002型智能全站仪进行索塔施工定位,首创并成功运用锚固中心、下口中心直接观测的空间斜拉索套筒定位技术,全面、充分地保证了索塔施工精度。

同时,为了提高素塔施工先进技术含量,追求和实现精品工程目标,南京长江二桥通过1:l实体模型试验验证,在上塔柱施工中成功采用了小半径大吨位预应力布设、预应力真空辅助吸浆法压浆等国际先进技术;通过对索塔施工的混凝土配比的数百次试验、模板结构的优化、振捣理论与实际操作的试验、研究和探索,获取了最佳的蒙塔混凝土施工效果。

南京长江二桥南、北两个高索塔施工,索塔钢筋混凝土、预应力施工质量优秀,外观质量达到了国内最高水平。索塔斜拉索套筒精度均满足设计要求。索塔轴线、纵、横、标高偏差在5mm以内,倾斜度小于1/13500,两塔间628m跨径,误差小于3mm,这些指标都远远高于国家验收标准。

六、300t大吨位大体积钢箱梁块件的安装

南京长江二桥南汊主桥钢箱主梁采用块件对称悬臂拼装焊接的方法安装。该方法总体安排和步骤如下:

l.在靖江长江边专门的制造场地进行钢箱梁快件的预拼制作;

2.索塔施工完成后,在钢围堰和下横梁位置搭设支撑托架,以作为无索区钢箱梁块件安装的承托。钢箱梁无索区部分是钢箱梁悬拼的起始依托,因此,托架的搭设、无索区块件的安装是控制悬拼进度的工作,应尽早尽快进行;

3、元索区钢箱梁安装完毕前,在南京金陵船厂进行钢箱梁块件悬拼吊机的加工制作;

4.由于钢箱梁块件采用船运方式进入桥位区,那么桥位浅水和滩地将无法使用吊机直接悬拼。为此,在两岸浅水和辅助墩与过渡墩之间的辅助跨滩地区搭设支撑排架,以作为岸侧钢箱梁块件安放的承托。岸侧浅水区排架上预先安放的块件仍可由吊机起吊安装,而辅助跨内预先安放的块件则可由千斤顶等设备先于斜拉索的安装而精确安装成整体。排架需要设置钢管钻孔灌注桩,且其他搭设工作量很大。另外,从减轻靖江场地块件存放压力的角度考虑,排架的搭设、岸侧块件的安放也应与托架、悬拼工作同时甚至应尽早尽快地进行;

5.利用停靠在架体前端的大型浮吊吊装,采用连续千斤顶牵引或顶推的方法,完成托架,排架上钢箱梁块件的安放工作;

6在托架上精确安装无索区钢箱梁;

7.在无索区钢箱梁上安装完成第一对斜拉索后,采用浮吊整体起吊吊机主构架的方式在无索区钢箱梁上安装悬拼用吊机;

8.两索塔同时进行悬拼施工;

9.在边跨合龙施工前,完成辅助跨排架上块件的精确焊拼安装,辅助跨钢箱梁向岸侧方向预移55cm安装形成整体。预移空隙是为合龙过程温度变化所留。边跨合龙段为靠近于辅助墩的浅水区排架上的一段块件;

10.在以吊机完成边跨合龙段之前的最后一段钢箱梁块件的悬拼后,合龙块向江侧方向主梁靠拢,辅助跨钢箱梁则整体向合九块靠拢而完成边跨合龙施工;

11、继续进行主跨悬拼施工直至完成主跨合龙段安装。主跨合龙段处于斜拉桥整体的中心位置,为元索的一段块件,也是全主梁最后一段安装块件。

钢箱梁截面高为3.5m,宽为38.2m。托架钢箱梁块件长7.25~7.5m,最重梁段为200t;排架钢箱梁块件最长为15m,最重梁段为270t;吊机悬吊梁段全部为标准梁段,其长为15m,重为270t。浮品吊装施工,加上特制的吊架,吊装重量超过了300t。

南京长江二桥大吨位大体积钢箱梁块件的安装施工采用了以下几个重要工艺措施:

1.托架、排架的架设

托架、排架的平面中轴线与桥轴线重合。托架为以索塔承台及钢围堰为依托塔设的钢管桩及万能杆件支架。由于无索区钢箱梁是出钢围堰范围8m,所以托架钢管桩为倾斜方式。托架的倾覆趋势依靠下横梁设置的拉压构造抵抗。排架由两部分组成,由辅助墩向江侧方向浅水区的支承基础为钢管混凝土钻孔桩,上部为万能杆件梁。辅助墩与过渡墩之间的滩地的支承基础采用入上钢管桩和钢构件梁构造,南岸以贝雷架为梁体,北岸以"六、四"架为梁体。托架、排架结构的设置,要考虑到块件移动过程中的冲击和不均匀荷载作用。对于排架,在等待吊机悬吊和边跨合龙的过程中,其上块件的存放达半年时间之久。在此期间耕架除受钢箱梁荷载作用外,还要受到冲刷、风荷载、雪荷载及船撞作用力影响,这些不利情况必须在结构设计和架设中加以充分考虑。

2.浮吊的块件吊装

无索区、岸侧浅水区、辅助跨内钢箱梁块件均采用350t浮吊在托架或排架端部水域逐一吊装上架体。由于钢箱梁块件没有被考虑设置相应结构而可被浮吊直接起吊,因此,专门加工的钢箱梁与浮吊之间的联系吊架被用作浮吊起吊钢箱梁的工具。

3.块件的移位和定位

托架和排架的顶面设置了平面中心线与桥轴平面线重合的双排轨道。钢箱梁块件被吊装上架体后,以四个滑块将其支承住。然后采用托或顶滑块的方式使块件滑移到位。滑块移动采用钢、钢摩阻滑动方式。为控制钢箱梁块件顺利而准确地落在滑块上,在钢箱梁和架体上相应设置了限位装置。对于托架和辅助跨排架上的梁体,块件还需要进行纵横向的精确移位。块件的横向移位采用4个千斤顶同时顶4个滑块侧面的方式进行。

对于托架及辅助跨排架上的钢箱梁块件,经过纵横定位后可进行落架操作,使钢箱梁定位在正确的标高位置上。块件采用4个扁式千斤顶支承在轨道上落梁。之所以采用扁顶,是因为钢筋梁块件要通过下横梁辅助墩永久支座而不可能将轨道面设置得比设计梁底面太低。另外,箱梁和架体的受力要求也决定了不宜在轨道以外的其他位置设顶。精确定位后的钢箱梁块件支承在永久支座或钢轨与梁底之间的钢模块上。块件定位后两个块件之间以临时匹配件固定后可施焊逐步连成整体。由于4个滑块等高,所以经纵横定位后的钢箱梁块件在落架结束后并不因为落梁操作而造成平面位置的变动。作为基准件的下横梁上的块件和过渡墩上的块件,采用对钢箱梁纵轴线上前后两点及与纵轴线垂直的横基线上左、右侧两点进行共同控制定位的方法,可达到事半功倍的效果。

4.吊机的块件吊装

采用了在同类型的法国诺曼底桥成功使用的桥面吊机技术系统。桥面吊机主要由吊架、扁担梁、千斤顶撬座、轨道梁等几个部分组成。该吊机可起吊500t重的梁体,起吊过程可调整块件纵、横向斜度、纵向位置,但块件横向位置需采用手拉葫芦拉动或其他辅助方式微调。吊机可在桥面轨道上滑移前行。

5.吊机在桥面上的安装

吊机总重约90t,其受力主构架为钢桁架结构。由于桥面空间及桥面以上吊装能力的限制,吊机安装采用构件单件在桥面组装的方法是不可行的。因此安装只能从吊机主构架整体上桥方面作考虑。如果吊机主构架能上桥,则吊机其他的配套构件和设备重量均较轻,可将它们容易地安装到桥面或吊机上。因此吊机安装问题的关键是如何实现吊机主构架整体上桥的目的。

吊机安装施工利用350t浮吊吊装,采用吊机横杆件临时后移、浮吊载至前移的方案,一举解决了长X宽X高=30mX16mX15m庞大体积吊机在40m吊高状态下,利用空间容纳能力相对不足的浮吊,一次性就位于桥面轨道上的当初认为无法解决的难题。

6.悬拼块件的拼焊

每段块件在被起吊与主梁平齐后,以栓接匹配方式使之与主梁临时连接,然后施焊,以完成悬拼施工。块件对接的顶底面局部错位,采用焊座、施顶的马平方法消除。块件精确定位并匹配后,另由其他专门承包商完成钢箱梁的施焊工作。

7.合龙段的安装

边跨合龙段采用千斤顶纵横定位,采用扁顶落梁使之与已悬拼过来的主梁对接。接着已安装成整体的总长为59m的辅助跨钢箱梁整体,以千斤顶顶动,并在过渡、辅助墩顶永久支座上滑动55cm,使之与合龙段对接。为了克服简支在两个永久支座上的钢箱梁的弯曲线形所造成的对接口转角,另在过渡墩设置了千斤顶进行垂直调节,以保证辅助跨钢箱梁与合龙段接口的平顺合龙。

中跨合龙段采用两台悬拼过来的吊机对称起吊的方式进行吊装。由于合龙段的特殊构造以及起吊方式的改变,吊机系统被专门改造。合龙过程采用了水箱配重方法,水箱随起吊量的逐步施加而逐步放水释重,以保证过程中合龙标高的稳定。合龙过程还设置了劲性加强件临时抵抗温度变化对施焊质量的影响。

主桥从1999年12月5日正式开始第一段钢箱梁吊装,至2000年7月9日按计划完成跨合龙。钢箱梁安装施工全过程是安全顺利的,悬拼施工达到了正常天气情况下5-6天一个节段的高速度。合理的工艺措施确保了全部钢箱梁安装施工的成功。合龙精度达1mm.

七、336m大长度斜拉索的牵引和张拉

南京长江二桥的两个索塔,每塔在其两侧每一侧有20对斜拉索,每塔斜拉索总数量为20x2x2=80根。斜拉索以空间形式布置.索塔每侧有上、下游两个空间索面。斜拉索在桥面上按15m和12m两种间距布置,12m间距处于辅助跨内。斜拉索在索塔上的锚固间距由下而上由2.5m变为1.75m。斜拉索采用镀锌平行钢丝、聚乙烯防护、冷铸锚头构造形式,按拉索直径分类共有φllZmm,φ120mm,φ130mm,φ141mm,φ150mm五种规格。最大的斜拉索长度为336.7m,相应重量达27.02t。

斜拉索的牵引和张拉对应于梁段的安装进行。在无索区钢箱梁第一对斜拉索牵引和张拉完成后,即开始第一对钢箱梁块件的悬拼施工。此后.每安装一块钢箱梁,即在该块钢箱梁上进行斜拉索的牵引和张拉施工。

斜拉索有两种牵引进索塔套筒的方式,一种是桥面进索,一种则是水面进索。

南京长江二桥的水面进索方法是建立在受力分析和全面布置基础上的。其设施主要由四大部分构成,一是放索体系,二是牵引和张拉体系,三是连接体系,四是护索体系。放索体系由载索船、船上放索架、架上索盘、盘上斜拉索等组成;牵引体系由牵引件即钢丝绳、钢绞线或拉杆穿过套筒的卷扬机、连续千斤顶、张拉千斤顶及牵引钢丝绳绕过塔顶固定转向轮的卷扬机等组成;连接体系包括钢丝绳与斜拉索冷铸锚头、钢丝绳与拉杆、拉杆与锚头、拉杆与拉杆、钢绞线与拉杆、钢绞线与钢丝绳等之间的接头及钢丝绳与斜拉索的连接夹具、临时锚固连续千斤顶钢绞线的开合法兰及临时锚固拉杆的开合螺母等构件,张拉体系由张拉千斤顶、拉杆、反力架、油泵等组成;护索体系由转向轮、拉索托轮、防磨轮胎等设施组成。该方法施工要点是:(l)保护放索体系的稳定。本桥对船体、索盘转动、索在桥下空中的稳定都采取了重要措施;(2)保证牵引和连接体系的安全。长索必须在下端先锚固后,采用卷扬机、连续千斤顶、张拉千斤顶接力的方法牵引。在包括连接件在内的斜拉索进入套筒口过程中,通过过塔顶的卷扬机钢丝绳调节,确保连接钢绞线、拉杆及斜拉索钱头与套筒之间的平行.严防磨擦损伤;(3)保证护索体系的实效性。

本桥斜拉索的牵引施工在沿用以往成熟工艺的基础上,针对本桥的特点又重点克服了以下三个难点:

1.解决空间索面斜拉索牵引过程中的拉索防护问题。

空间索面斜拉索被拖过桥面的状态,不像直索面那样有固定的直线线路,它在通过桥面悬臂端时需要设置运转灵活的平、竖面的且使拉索保持小弯曲状态的转向装置;在斜向滑过桥面时还要设置位置不固定的防磨损支垫系统,以保证它不受损伤。针对上述两方面的需要,大直径空间转向装置和轮胎支垫体系被采用,使牵索施工简便、顺畅,并有效地防止了斜拉索的破损和钢箱梁表面的磨损。

2.解决牵索过程中索盘转动不匀问题

由于卷在索盘上的桥面固定端冷铸锚头的重量的存在,必然会造成牵索过程中索盘的突然加速转动。这种突发转动依靠刹车装置往往不能被有效控制,从而使得操作很费劲、缓慢,甚至有时下安全。本次施工采用了对称安装配重件的方法,保证了索盘均匀稳定地转动。

3解决已成桥边跨水面进索的问题

在桥面斜拉索锚固点前方桥下上索能使斜拉索较平顺地上桥,且当斜拉索前端被牵至套筒口附近时,其尾端也已上桥至锚固点附近。但本桥到边跨悬拼至排架位置时,已无法在悬臂端前下方上索。对于岸上辅助跨内的斜拉索,其桥面锚固点已在岸边水域前方很远的滩地区,情况更为不利。本桥采用了在岸边水域桥面侧下方上索方法。采用此方法,有两个难点需要解决。一是斜拉索的平面弯曲变得更复杂了。本桥通过改变转向装置的摆放位置和增设平面限值平滚的方法得以解决;二是当斜拉索上端至套筒口位置时,其下端仍在索盘上,即斜拉索还有很长一部分无法上桥。对于这个问题,本桥采用了使斜拉索在桥面弯曲或跨索塔摆放的解决方法,即当斜拉索上端被牵至套筒口后,在桥面另设卷扬机和夹具牵引斜拉索,使其桥面部分尽量多道小弯曲地平躺至索塔附近,或者使其桥面部分平躺至索塔另一侧。这样增加了桥面容索能力,使斜拉索能够全部上桥。

本桥斜拉索的张拉最大吨位为46Ot,最大张拉吨位的斜拉索采用600t千斤顶张拉。

本桥斜拉索的牵引和张拉施工是非常成功的,施工中所采用的工艺简便实用,安全性高。施工速度快,费用节省,值得推广应用。

八、628m大跨度复杂体系主粱的施工控制和体系转换

对于南京长江二桥628m特大跨度五跨连续这样复杂体系的斜拉桥主梁施工,大悬臂状态下结构线形及内力的控制及合龙过程的体系转换,是施工中难度很大且很关键的工作,它需要采取正确的结构分析理论和方法、规定严密的控制要求确定合理的施工方法和工序、实施严格的施工组织才能确保取得成功。

本桥施工控制的基本思路是,主、边跨钢箱梁悬臂拼装以无索区索塔的下横梁上正中间的钢箱梁块件为基准,辅助跨钢箱梁支撑拼装以过渡墩的永久支座上的钢箱梁块件为基准,各自向着合龙方向逐步进行钢箱梁拼装施工。在拼装过程中,通过跟踪分析,逐步对标高、索力、内力、轴线、对接焊缝进行控制,保证斜拉桥主梁的顺利合龙。

按照施工控制的基本思路,在主梁施工过程中,本桥着重解决了托架和排架上基准块件精确定位、标高与索力及缝宽三者之间的综合控制、主梁轴线控制等主要问题,最终确保了斜拉桥主梁的顺利合龙。

本桥所采用的钢箱梁和斜拉索的安装、合龙段的安装、双悬臂状态临时抗风设施的设置、悬拼过程临时减震机构的设置、边跨永久配重体系的配置、斜拉索两步一次张拉、悬拼匹配等方案、方法,所确定的悬拼、辅助跨拼装、合龙段的安装施工程序等工序,以及严格实施的定位精度、张拉设备标定等控制要求为施工控制的顺利进行提供了充分有力的保证,在国内是少有的。

对于本桥主梁施工中的体系转换,其关键点在于如何在中跨合龙时在主跨结构由单悬臂状态向斜拉桥五跨连续状态转换过程中控制温度变化以保证整个体系转换过程中不出现内力对正在焊接中的合龙段施工质量产生影响。

在以索塔为中心的主梁对称悬拼施工中,为了控制悬拼过程中不平衡重量对索塔所产生的弯转力,本桥在塔中心顺桥向两侧的下横梁边缘处各设置了一排拉压临时支座。其中抗压性能由钢支座提供,钢支座支承在下横梁顶的预埋钢板上。在合龙前,钢支座与箱梁底面和下横梁须面是焊连在一起的,以限制主梁结构在悬讲过程中的漂浮不稳;抗拉性能则由固定在钢支座和下横梁上的预应力钢绞线提供。

本桥在中跨合龙过程中采用以下措施解除拉压临时支座,在不影响中跨合龙段施工质量的前提下,完成斜拉桥的体系转换:

1.经过合龙前24小时的昼夜观测,选定温度较均匀的晚上10:00~第二天早上7:00稳定时段完成合龙段主要安装工作,并在主要焊缝完成后的本时段内迅速解除拉压临时支座;

2.在合龙口设置临时劲性骨架,以限制合龙口两端的竖向错动;设置斜交叉对拉葫芦,以限制合龙口的横向错动。在合龙段钢箱梁纵向两端,以及合龙口两侧主梁悬臂端设置抗拉压临时栓接加强件,以抵抗焊缝口的变化趋势;

3.在解除临时支座的抗拉作用时,先剖开钢支座与下横梁预埋板之间的焊缝,然后解除钢绞线。在解除钢绞线过程中,采用汽车压重的方法阻止主梁的突然上上浮。当钢绞线全部解除后,汽车逐步开走,使主梁缓慢上浮,以使主梁平稳完成其所积蓄的弹性能量的释放。

南京长江二桥南汊主桥于2000年7月9日清晨7:00全部解除临时支座而完成斜拉桥合龙的全部关键施工,标志全桥顺利合成,合龙误差几乎为零。南京长江二桥斜拉桥的施工控制系统,充分地保证了斜拉桥主梁悬拼、合龙、体系转换施工安全顺利进行。主梁全部合龙后,合龙段、全斜拉桥线形平顺、美观。根据桥面铺装前对斜拉桥的全面测试结果,理论计算和实测值对比情况是,主梁标高最大误差在6cm以内,轴线最大偏差在0.9cm以内,塔顶位移最大差值为0.7cm,索力最大误差在索力的5%以内。其他情况,索塔、主梁应力完全符合设计要求。对于如此特大跨度和复杂体系的斜拉桥,这样的成果达到了国内外斜拉桥施工的非常高的水平。

九、3年短工期高标准施工质量的严格保证

南京长江二桥是在原南京长江大桥建成32年后建设的、南京市跨长江的第二座大桥。原南京长江大桥早已远远无法满足南、北交通的需要。南京长江二桥的建设任务迫在眉睫。原南京长江大桥举世闻名,南京长江二桥必须以高标准、高质量创立更佳声誉与之相对应因此,在短期内高标准完成南京长江二桥的建设是摆在桥梁建设者面前艰巨而光荣的任务。

斜张桥范文篇6

关键词:预应力混凝土弯箱梁斜腹板设计

一、概述

运平至三门峡高速公路是国道主干线209(二连浩特至河口)公路山西境内的一部分,是山西省"大"字型公路主骨架的重要组成部分,是晋煤外运主要通道之一。

老龙沟二号桥位于209国道运城至平陆段内的山岭重丘区,跨越老龙沟,为双幅分离式高速公路大桥,桥梁全宽20.5m。两幅桥之间的分离带为50cm。设计行车速度为60km/h。桥梁中心桩号为K17+930,起点中心桩号为K17+825,终点桩号为K18+035。该桥位于平曲线为圆曲线内,路线中心线半径为25lm,左幅桥中心线半径为256.25m,右幅桥中心线半径为245.75m。桥梁纵断面部分位于半径为R=13000m的竖曲线内。竖曲线两边纵坡分别为3.8%和3%,竖曲线半径为R=13000m,T=117m,E=0.526m。横桥向设有5%的超高。桥梁结构体系为单箱单室等截面预应力混凝土连续弯梁桥。

二、技术及工程用材(表1)

设计荷载:汽车-超20级挂车-120。

地震基本烈度:Ⅶ度。

温度:极端最高温度43℃,最低温度-13.2℃,常年平均温度14.6℃。

支座沉降:0.015m。

三、桥址区自然概况

1.地形、地貌

老龙沟二号桥位于山岭重丘区,跨越老龙沟,沟谷呈"V"字型,地形起伏很大,山岭陡峭,沟谷幽深,属中条山脉西南段的低山重丘区,地层上部为坡积物,下伏为太古界二长花岗片麻岩,高差达80m。

2.气象

桥址区属温带大陆性季风气候,一年四季分明,夏季干热多雨,冬季寒冷干燥,春秋季风较温和。年平均气温14.6℃,最冷一月平均气温-1℃,极端最低气温-13.2℃,最热平均气温27.6℃,极端最高气温43℃。最大冻深33cm,最大积雪厚14cm,平均风速3.5m/s,最大风速18m/s,主导风向为东风。

3.水文

桥梁跨越老龙沟为V字型沟,两边基岩裸露,灌木荆棘丛生,沟壁陡峭,沟底平常只有一股细流流淌,水量受季节控制,雨季洪水时,流量增大,最深水位达1~1.5m,枯水期流量减少,水位只有1.5~0.8m左右。洪水主要由两边区域的山坡降雨汇流而成。

4.工程地质

桥址区分布的主要是太古界涑水群的变粒岩和后期燕山期泥合花岗岩以及由于热液变质作用形成的花岗片麻岩。其中夹有多层片麻岩。该区处于构造发育区,且中条山前大断裂至今仍在活动。使得岩石风化变质严重、节理、裂隙发育,岩石破碎。

四、主要材料

1.混凝土

上部结构主桥箱梁采用50号混凝土;防撞护栏采用30号混凝土。

下部结构桥墩采用40号混凝土;基础采用25号混凝土;桥头搭板、桥台耳墙、背墙均采用25号混凝土。

2.钢材

钢筋:直径≥12mm者,均采用Ⅱ级(20MnSi)热扎螺纹钢筋;直径<12mm者,采用Ⅰ级(A3)光圆钢筋。

钢板:应符合GB700-65规定的A3钢材。

3.其他

锚具及管道成孔:主桥箱梁锚具采用OVM15-12型,OVM15-12型连接器及其配套的相关配件,管道成孔采用内径为90mm的钢波纹管。

支座均采用KPZ系列抗震型盆式橡胶支座。

伸缩缝采用J-75D80B型伸缩装置。

桥面铺装采用沥青混凝土桥面铺装。

五、设计要点

由于老龙沟二号桥位于高山峻岭之中,受地形条件限制因素较多,在不得已的情况下,桥梁位于平曲线内,且半径较小,预制结构很难适应小半径线形的变化,因此该桥系用现浇施工方案,以保证线形的顺畅。

该桥的设计有如下几个特点:其一是预应力混凝土弯箱梁在设计难度较大的情况下,设置了斜腹板,导致了预应力钢束空间线形布设的难度更加繁复化。其二是该桥的桥面超高达5%,导致了内外腹板高差较大,增加了箱梁自身的扭矩。其三是该桥纵断面位于3%的纵坡内,使桥梁的构造处理进一步复杂化。其四是该桥跨越深谷,桥墩高度达66m,为了保证桥墩形状线条简洁,其外形尺寸保守一致,内侧腹板由上向下逐渐加厚。对以上诸条不利因素,在本次施工图设计中都得到了很好的解决。

1.上部构造

上部构造采用梁高为2m(以箱中心为准)的等截面斜腹板单箱单室预应力混凝土连续梁。桥梁横坡由两腹板调节而成。内侧(圆心侧)腹板高度为147.5cm,外侧腹板高度为172.5cm。单幅桥箱梁顶板宽度为10m,底板宽度为4.0m。悬臂板长度为2.5m。箱梁在跨中断面其顶、底板厚度分别为25cm和20cm。腹板宽度为40cm。lm过渡段之后,其腹加厚至60cm,余均不变。再过渡到底板厚50cm。边跨梁端顶、底板厚度分别为50cm及80cm。为了便于施工,在悬臂板与腹板的交接处设R=10cm的圆弧,以利于脱模。为增加桥梁的美观性,箱梁断面采用斜腹的形式。

为了满足锚具布置的需要,箱梁内侧在端部附近加厚,腹板内预应力钢束除竖向弯曲外,在主梁加厚段尚有平弯,与此相应,锚固面应相应倾斜,使预应力钢束张拉时垂直于锚固端面。

因本桥位于路线中心线半径R=25lm的平曲线上,内、外幅半径不同。为抵消弯箱梁因扭矩产生的不平衡支反力,本桥在桥台处向路线左侧设置了15cm支座预偏心。在桥墩处设置了6.5cm支座预偏心。

由于预应力引起的径向力(崩出力)的作用,腹板箍筋予以加强,从而起到增添防崩箍筋的作用,为方便施工,可不专门设置防崩筋。

2.下部构造

用于承受上部荷载的主墩采用4m*3.5m的空心薄壁墩,由于桥位跨越的老龙沟地势陡峭,落差较大,最高的桥墩达68.0m,为减少墩顶产生过大位移,满足规范要求,将薄壁墩的外形上做成等截面,内侧壁厚由上部的0.5m至下逐渐加厚到下部的lm。墩底设3m的实心段,从而达到加强桥墩整体刚度的目的。

根据地质资料显示,桥位处沟谷两侧的基岩强度存较大差异,且存在一条死断层,运城岸基岩风化严重,且较软弱,所以,桥墩基础在运城岸采用钻孔灌注桩,双排桩桩径为150cm,承台厚200cm。三门峡岸基础采用钢筋混凝土扩大基础,分为三层,每层厚度1.5m,最下层平面尺寸为10m*9.7m的矩形,襟边宽度横桥向取为1m,顺桥向取为1.2m。

运城岸桥台采用扶壁式,基础采用直径为φ120cm钻孔灌注桩,梅花形布置。三门峡岸桥台采用重力式U型台,两侧台高分别为5.00m和2.99m。U型台肋厚为0.5~2.34m。基础横桥向长设为21.30m。

3.结构分析

上部结构静力分析,采用有限元专用程序进行计算。计算荷载考虑了恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、地震力及温度变化等。施工阶段计算共分七个阶段,用三孔万能杆件支撑梁搭设施工平台进行梁体浇筑施工,全桥支撑梁用三孔进行周转。由于该桥桥墩较高,为了保证结构物的可靠性,在静力分析的同时,还采用空间有限元通用程序,

对结构、动力静力特性进行了分析。

箱梁横向桥面板计算分别按框架和简支板考虑固端影响两种方法进行分析,择其大者进行截面配筋设计。

六、施工要点

1.上部施工

(1)由于本桥为跨越老龙沟险要地形及施工采用在墩顶架设施工平台支架的施工方法,支架架设前应对支架平台进行认真设计及试验,以保证支架平台的支承力及弹性、非弹性变形控制在允许范围内。每孔支架平台应在全跨内架设,全桥共设有三孔支架进行周转。

(2)主桥上部箱梁施工。采用在支架平台上逐孔现浇施工的方法,施工程序如下:

a.完成第一、二跨支架平台搭设及预压后,安装第一孔箱梁梁段模板及钢筋至第二孔的0.2L处(第一个施工缝),然后浇筑混凝土。浇筑时,应保证钢束连接器处混凝上端面与钢束中心线垂直,待箱梁混凝土达到85%的设计标号后,方可按设计图所示,对称张拉相应钢束并接长钢束,接长钢束应通至第三施工缝处。而在第一施工缝处不张拉的预应力钢束的长度应从梁端留至第二施工缝处。

b.安装第三孔箱梁梁段模板及钢筋至第三孔的0.2L处(第二个施工缝)浇筑工序及要求同前。然后浇筑箱梁混凝土,接长钢束的长度应通至第四施工缝处,而在施工缝处不张拉的预应力钢束的长度应留至第三施工缝处。

c.重复以上两步骤直至第五跨,待第五跨箱梁混凝土强度达到85%的设计标号后,方可在梁端对称张拉所有钢束。

预应力张拉以张拉吨位和伸长量双控,以伸长量为主,若伸长量低于-5%和超过+10%时,应停止张拉,分析检查出原因并处理完后方可继续张拉。

2.下部施工

下部构造墩身施工,由于本桥跨越深沟,墩身高度大,所以采用矩形薄壁空心墩。施工时利于滑摸爬升施工法,并严格控制墩身中心线的垂直性。在施工到墩顶部位时,注意预埋支架平台所需的承重构件。

上、下部构造施工时,应注意为下道工序预埋构件或预留孔、槽,并确保其位置准确。

七、结论

对老龙为二号桥的施工设计,使我们在预应力混凝土连续弯箱梁桥设计理论上、构造上、施工工艺上进行了一些探索。

该桥目前正在进行后期施工。

由于该桥为预应力混凝土连续弯箱梁,箱梁的内外腹板受力情况的分配如何,以及桥梁墩高达68m以上。结构物的抗震性是否与设计一致,都应做出可靠的评价,为此已建议做如下成桥状态下的实验项目:

斜张桥范文篇7

合龙方案的设定,主要以该桥所使用的钢梁结构和施工低点地质条件为基础进行设计。总施工方案为采用70吨吊机拼装架设,具体步骤如图3所示:图3钢桁梁架设施工步骤图步骤①:在2、3桥墩的衡量顶完成此处钢梁的拼接工作。步骤②:分别在两主塔侧对称架设钢梁,并以钢梁的架设速度为基础挂设拉索,和主跨合龙段施工基本情况相匹配。步骤③:合龙段合龙。步骤④:完成最后一对斜拉索的挂设,并以悬臂完成剩余边跨钢梁的拼装工作。上述的四个步骤从开展工作的实质角度来说,可以进一步划分为如下两个阶段的内容:架设阶段:墩顶钢梁架设完成之后,通过对称悬臂来完成合龙之前的其他钢梁架设工作,在这一过程中全程对架设中心线和外形进行控制,保证合龙口钢梁线形最优,保证合龙工作的顺利进行。合龙阶段:通过对以往成功案例的分析和相关理论的应用,选择操作最简、成功率最高的方案并严格按照方案实施,完成钢梁主跨合龙。

2架设阶段钢梁线形的主动控制技术

由于本文所研究的黄冈公铁两用长江大桥为大跨度斜主桁斜拉桥,在实际施工过程中面临着施工时间长、施工环境复杂、线形控制困难等多重问题,因此多角度空间斜腹杆安装的研究尤为重要。在墩顶钢梁的精确定位研究方面以及横向抗风措施的研究对于保证最终合龙的成功也同样具有非常重要的现实意义,在合龙前,还需要对合龙施工过程中的工人安全问题、整体可移动手脚架平台相关问题给予高度的重视和肯定。

2.1多角度空间斜腹杆安装方法

如上文中所介绍的,该桥采用了倒梯形截面的钢桁梁横,因此在斜腹件方面出现了面内倾斜41.055°和面外倾斜20.3532°的多个空间角度,这客观上增加了施工的难度。除此之外,斜腹杆安装过程中,和其连接的上弦杆和下弦杆已经完成安装,因此在实际的安装过程中,仅存的活动空间就剩下了杆件之间的4cm拼缝间隙,这种条件下,如果拼装过程中不能完全严格地按照设计进行拼装,那么必然影响工程的整体质量。针对上述问题,采用了三维放样法,在完美模拟重心之后,确定吊装点,这样,吊装工人只要按照预先做好的吊装号码,即可对号入座,在实际架设过程中进行简单的微调就能较好地完成安装工作了。

2.2墩顶4节间钢梁精确定位

在完成合龙工作之前,主塔钢梁的架设工作是独立进行的,为了保证最终合龙后桥梁线性符合标准,在两段主塔的架设过程中必须严格按照统一标准施工,无论是平面位置还是其高程都必须完全一致,这是保证合龙过程中各项指标都能达到相关标准的重要前提,同样也是保证桥梁整体性能水平符合预先设计要求的必然选择。我们必须认识到,每个钢梁节间的架设水平都对后一节间的架设有相应的影响,所产生的误差将会不断积累下去,因此对其线形、高程以及平面位置的控制有着非常重要的意义。在墩顶节间的架设过程中,需通过千斤顶来保证其各项指标误差必须小于预设值,然后对钢梁各结构焊接抗风牛腿,并预留好施工间隙,方便后续施工。

2.3钢梁临时锁定及横向抗风措施

上文中已经对抗风措施有了简单论述,这里我们对临时锁定和横向抗风进行更为详细的介绍。桥梁两侧的上、下游上弦杆件的外侧焊接钢牛腿,然后如图4所示进行抄垫操作,这样就能够有效地保证钢梁的临时锁定了,同样对于大风天气的风载转移到上下游桥柱和桥墩钢梁支座上去。该方案结构简单、操作方便,对风载导致的扭矩力传递明确,有效地避免了大规模、复杂锁定装置使用导致的施工难度增加问题,这对于今后其他大型桥梁的抗风和临时锁定施工有一定的借鉴意义。

2.4钢梁架设安全施工脚手平台研究

在实际的架设过程中,包括架设线的测量等,都和手脚架平台之间有着内在的联系,所研制的公路、铁路可移动整体施工平台如图5所示,极大地提高了施工的安全度,为施工人员的人身安全的保障提供了强有力的支持的同时,对于施工速度的提升和施工质量的保障也同样有着重要的现实意义。本工程中,墩旁托架的限制,铁路脚手平台必须在中跨的架设完成后才能进行安装。

2.5钢梁悬臂架设的线形控制

在完成主塔墩顶的钢梁架设工作之后,具体的高程、平面位置以及最为重要的线形已经基本固定,以此为基础,在合龙工作开展之前,需要对2、3号主塔钢梁的节间搭设悬臂。在实际的施工过程中,需配合主动测量和纠偏技术,通过对相关检测数据进行汇总分析,以具体数据为基础来判别下一阶段的施工是否需要采用微调处理,为后续的合龙工作的展开降低难度。

3合龙调整措施及其敏感性分析

敏感性分析是保证所采用调整措施符合工程实际使用需求的重要方法。客观来说,我们进行合龙调整的目标就是最大限度地降低合龙口两端线形的差异,使其在标高、转角方面具有极高的一致性,同时顺桥向间隙与杆件长度匹配,中轴线保持水平。在实际的施工过程中,钢梁调整有多种途径,如温度变化、横向对拉等,都是较为常见的调整方法,这些方法中,有些是主动措施,有些则属于被动措施。该桥梁在合龙之前,采用了当前国内最为先进的3Dbridge斜拉桥空间有限元分析软件分析了不同调整措施的敏感性水平,具体情况如下:

3.1温度变化

温度变化客观上会对钢梁的相关变量产生影响,如系统稳定变化、路面温度变差变化、斜拉索稳定变化等,而系统温度的夜间变动情况规律较为明朗,而其他因素由于受到日照、风速等多个环境要素的影响而难以确定具体的规律。通过敏感性分析可以发现,温度每上升10℃将会产生X方向位移34mm,而温度下降所导致的位移规律则相反。不过我们必须认识到,系统温度的变化难以进行人工控制,属于一种典型的被动控制,此种控制方案只能等恰当时机,在黄冈公铁两用长江大桥的合龙中,难以满足快速合龙的施工要求。

3.2梁面压重

动态压重和静态压重共同构成了梁面压重,下面我们将进行分别论述。动态压重,在实际应用过程中主要是通过对运梁台车在路面停放位置的改变来进行调整,具体操作防范相对简单,通常情况下主要在调整竖向Z挠度和绕Y转角的过程中搭配其他措施使用。静态压重,在本工程中,主要是根据实际的压重效果吊机位置,在充分考虑操作的便利性的基础上选择主塔钢梁主跨L19节间公路面上下游两侧进行静态压重。通过敏感性分析我们可以发现,单侧不对称压重的情况下,横断面刚度带来的合龙口Z挠度以及横向偏载荷导致的合龙口钢梁横断面产生整体扭转。作为一种较为常见的主动调整措施,压重对于上述两种问题的调整有较良好的效果。除此之外,单桁不对称压重,还能够有效地调整断面扭转,不过由于压重材料的组织和运输相对复杂,因此在实际的应用过程中经常性地采用预压重的方式进行。

3.3调整斜拉索

根据现有斜拉索资源张拉千斤顶资源数量和现场的实际施工环境,本工程中选择了张拉和张放18号斜拉索来调整合龙口相关参数。通过敏感性分析我们可以发现,中、边跨18号索每根索索力增加100t,合龙口整体产生63mm的竖向Z挠度和0.35千分弧度的绕Y转角;主跨18号索每根索索力增加100t,合龙口整体产生39mm的竖向Z挠度和0.27千分弧度的绕Y转角;主跨上游侧18号索索力增加100t,合龙口上游产生20mm的竖向Z挠度,下游产生17mm的竖向Z挠度,同时产生0.12千分弧度的绕Y转角和-7mm的横向Y位移,这也就是说,这里的主跨18号索单侧不对称张拉,由于钢梁横断面刚度使得合龙口整体产生竖向Z挠度,同时由于单侧偏载使得合龙口钢梁横断面产生整体扭转和横向位移(两侧上弦产生3mm高差和7mm的横向位移)。此种施工措施作为一种典型的主动调整措施,在实际的应用过程中具有操作方便快捷、在竖向Z挠度和绕Y转角上的调整效果良好的特点,是对上述两项参数进行调整的主要途径,不过由于纠偏的量级过小,因此在钢梁横断面扭转方面的应用并不能取得预期效果。

3.4纵向顶推

按照实际的合龙要求,在实际的合龙过程中为了保证此项工作的顺利完成,合龙口两端钢梁必须能够纵向移动方面必须有长距离、高精度移动能力,所以我们需要采用两级调整的模式来完成对钢梁轴向X位移操作提供支持。其中第一级为大范围粗略调整,也就是说,通过对图4所示的装置来将牛腿与塔柱之间的抄垫更换为500t千斤顶,以此为基础来重新构建一个“钢梁纵向大位移顶推装置”;而第二级则是在小范围内的细致调整,所形成的装置如图10所示,通过敏感性分析我们可以发现,用以对合龙口轴向X位移进行微调。由敏感性分析成果可知,钢梁沿纵桥纵向顶推200t,那么实际上合龙口产生42mm的轴向X位移和-22mm的竖向Z挠度。必须认识到,纵向顶推作为当前阶段使用最为频繁的一种主动调整措施,由于本身有两级调控措施,在实际的应用过程中表现出强大的可操控性,整体调整效果良好,有较大的使用价值。

3.5合龙口平面横向对拉

如上文中所论述的,在钢梁的建设过程中,每一段节间都严格地控制了误差水平,因此在最终的合龙口上,绝对横向Y位移的量实际上远远低于预先设定的施工规范,不过由于合龙口两端之前仍然有微小的横向Y位移,根据施工的具体情况,设置了在双层路面的如图11所示的横向对拉装置,对这Y位移进行微调操作,直至两端吻合。通过对此方面数据的敏感性分析我们可以发现,合龙过程中,公路面合龙口两端的对拉力为10吨,和铁路路面相等,经此操作之后,能缩短22mmY位移。作为一种典型的主动调整措施,合龙口平面横向对拉在实际的工程应用中,表现出良好的精确性,同时操作也相对简单,能够快速实现对横向Y位移的大规模调整,因此应用范围相对广泛,多见于我国国内多项工程中。

3.6架梁吊机对提钢梁

在施工过程中,由于多种因素的营销,合龙口两段的钢梁上,无论是横向还是纵向上都客观存在高差,同时两段的实际扭转情况也不尽相同,这种情况下,整体相对扭转的存在不可避免,因此要求我们在实际的施工过程中必须以相对扭转的数据为基础,利用两段的吊梁机进行如图12所示操作,以50吨提升力推进两端的吻合。通过敏感性分析我们可以发现,在50吨提升力的状态下,能够促使两层路面的上、下游弦杆分别产生42mm和26mm相对高差,并能产生一定水平的横向Y位移,正调整方式所产生的调整远远超过了所需要的调整量,因此不仅能够有效地满足调整的客观需求,同时还为其提供了一定水平的冗余。此种方法具有较好的可操作性、方便快捷的同时,对于钢梁横截面的整体扭转效果良好,因此被选为本工程的主要纠偏措施。

4合龙步骤

4.1总体概述

龙口钢梁的调整方案制定工作需要我们进行一个完整的全面检测,以此为数据参与敏感性检测。在方案实施之前,需要将合龙口钢梁预先调整至理想状态,然后根据对其进行的连续检测,通过数据复核理论的应用,找出具体影响因素的实际影响能力,根据相应指标体系为其赋予权重比例。通过对“钢梁纵向顶推装置”的应用,完成主塔钢梁的边跨侧纵移15cm移动,这为后续调整施工和相关构建的安装提供了必要的操作空间,极大地方便了后续操作。在实际的安装过程中,首先完成2根下弦杆到E44′节点的安装操作,完成此项操作之后,继续采用专业设备完成对安装斜杆到A44′节点的安装,并为后续的2根上弦杆到A44′节点安装提供支持,最后在E45/A45节点处完成对合龙段弦杆前端拼接板的安装工作,通过主动和龙过程中所产生的一系列事实监控数据以及上文中所论述的相关参数指标的敏感性分析结果,选择合理的调整措施,为整个钢梁的安全、平稳合龙提供数据支持,三维4个变量调整到位,按先合龙弦杆、再合龙斜杆的顺序依次进行,同时开始2号塔主跨L21(A44~A45)处的其他焊接工作。

4.2将钢梁调整到预设状态

由于在最初设计阶段提出了合龙口连续36小时检测的要求,我们需要通过对上文中所分析的各类型调整措施的应用,将钢梁的状态调整至符合预设要求的水平。在X轴向上的调整:通过对“纵向顶推”的充分利用,完成预调整工作;在竖向Z挠度及绕Y转角上的调整:主要是通过对“调整斜拉索”和“梁面压重”的利用完成;横向Y位移调整:利用“合龙口平面横向对拉”措施将其调整到预设状态;横断面扭转调整:利用“架梁吊机对提钢梁”措施完成调整。必须认识到,上述四个变量的调整都是彼此相关的,合龙段两端钢梁的预调整工作必须严格按照施工程序进行,环环相扣,为合龙工作的顺利完成奠定良好基础。

4.3合龙口36小时连续监测

完成对合龙段钢梁的预调整工作之后,按照施工要求,我们要对其进行36小时的连续检测,通过多种途径对其各项指标进行检测并作好记录工作,找到各项因素对合龙口两端钢梁所产生的具体影响,并将其进行量化、赋值处理。

4.4钢梁向边跨侧纵移15cm

在施工过程中,针对钢梁本身的不平衡索力,可选择“钢梁纵向顶推装置”完成调整,对两侧主塔钢梁反向顶推15cm,为预装件的施工提供必要的施工操作空间,同时也保证了温度变化对合龙后连接构件的温度变化条件下的稳定性的保证提供支持。

4.5安装合龙段主桁杆件

第一,安装合龙段2根下弦杆,将杆件吊装到位,安装杆件与钢梁E44′节点的全断面拼接板,按要求插打冲钉。另一端带长圆孔的腹板拼接板安装到2号塔钢梁E45节点上,且此拼接板与合龙杆件之间不连接(等待合龙时连接)。

4.6合龙主桁4根弦杆

第一,一切准备就绪,选择夜间温度较为恒定时段进行主桁杆件的合龙。首先对合龙口进行全面监测,然后对相应变量进行调整。第二,利用“纵向顶推”措施分别将两主塔钢梁向主跨侧纵移,同时利用各项调整措施对其他3个变量进行实时微调,现场实时观察合龙口4根弦杆两侧腹板长圆孔相对情况,直至将长圆孔销轴插入长圆孔内,使合龙口两端Z方向互相约束。第三,继续将两主塔钢梁向主跨侧纵移,同时根据需要对相关变量进行微调,直至弦杆合龙点两侧腹板圆孔重合,立即将圆孔销轴插入圆孔内,使4根弦杆的合龙点形成铰接,并迅速完成剩余拼接板的安装,并按要求插打冲钉。全部合龙施工工程仅耗时5h,在这一过程中需要注意在太阳升起之前,需要及时完成所有纵向束缚解除工作,以避免温度对钢梁位置的影响。

4.7合龙斜杆及安装桥面板

合龙斜杆下口合龙点,插打冲钉到位,以此为基础,我们进一步完成对合龙段主桁杆件的高栓施工操作后,利用栓焊依次完成两层面板施工,最终完成所有的合龙工作。

5结语

斜张桥范文篇8

1预应力混凝土连续梁桥的施工过程及特点

伴随交通运输行业的兴起与快速发展,桥梁工程朝着大跨度方向发展,陆续的出现新的施工工法,现阶段主要的预应力混凝土连续梁桥施工方法有支架法、顶推法、旋转法、悬臂浇筑法、拼装法等,而其中的悬臂浇筑和悬臂拼装法是在实际的桥梁施工中最为常见的施工工艺。悬臂浇筑施工工艺产生后,随着不断的发展演变,在桥梁施工中伴随崛起的还有预应力混凝土连续梁桥,两种施工工艺总是能够相伴出现,且取得了良好的收效。当然,悬臂浇筑施工工艺虽然为最常见的桥梁施工工艺,但并不是说所用的桥梁施工都必须采用此法施工,或是都可以采用此法施工,悬臂浇筑施工是以桥墩为对称点,沿着桥梁跨径方向向两端对称浇筑施工,欲采用此法施工,必须具备的基本条件为:连续梁桥在施工过程中,主梁和主桥墩必须采取有效的固结措施,以保证在主梁不断施工过程中,0#块处能够承受不断加大的负弯矩而不会出现破坏,通常采用预应力措施。悬臂梁浇筑施工虽然具有较高的条件上的要求,但是其施工也是具有相当的优势。(1)施工过程中,因其工法相对较为简单,其施工过程中所用到的辅助设备相对较少,减少了施工机械方面的开支;(2)施工过程中,由于采用的悬臂施工,主墩下方不用架设脚手架,笔者曾施工的八抱树特大桥,其中4#墩长度长达110m,节约了大量的脚手架租赁的费用;(3)预应力技术的加入,有效地提高了桥梁的极限跨度,为超大跨度桥梁的施工提供了技术基础;(4)在施工过程中,可以设立多个主桥墩,进行平行施工,大大加快建设的速度。

2预应力混凝土连续梁桥施工工法介绍

该文以最常见的两种桥梁施工方法举例,对于连续梁预应力施工工艺工法进行简单的介绍。

2.1悬臂施工法

(1)施工工法介绍。悬臂施工法主要应用于预应力混凝土连续梁的上部结构的施工。在施工过程中,应从0#块开始并且逐渐沿桥梁方向分段悬臂施工,且悬臂对称施工。正是由于预应力施工应用的广泛发展,才使得以悬臂浇筑或是拼装施工的混凝土桥梁施工得以实现。我国实现悬臂施工工法应用于混凝土桥梁工程的时间是20世纪60年代初期,纵观预应力施工的发展,虽然说我国悬臂施工应用于桥梁工程的时间是远远落后的,但是不得不说,大跨度混凝土梁桥、混凝土连续刚构桥及大跨斜拉桥等桥梁结构的发展路程上,是以悬臂施工为跳板实现了前所未有的飞跃发展。悬臂挂篮施工过程中,根据其使用的设备较少的特点,按照设备的结构形式分为4种形式,分别为桁架式悬臂挂篮、斜拉式悬臂挂篮、型钢式挂篮以及混合式挂篮,其中桁架式悬臂挂篮又细分为三角形、棱形等;斜拉式悬臂挂篮又细分为预应力斜拉式挂篮、三角斜拉式挂篮等;悬臂挂篮施工过程中不需要架设支架,不需要使用大型吊车,并且其施工设备轻便、施工准备简单等优点都是其相对其他施工方法占据优势之处,见图1、图2。(2)挂篮的简介。挂篮是在预应力混凝土连续梁施工中,采用悬臂浇筑方法所使用的所有工具中最重要的。挂篮设计是否合理直接关系到施工进度、施工质量是否能够达到预期效果、满足工程要求,这也就暴露了挂篮要逐渐满足实际工程需要的现实需求。虽然目前工程中使用的挂篮,仍旧存在诸多问题,但挂篮设计的水平也在逐渐提高,达到更轻型、更合理的设计要求以满足施工需求,实现在最短的时间内最大限度地保障施工质量。①挂篮的发展方向。首先,挂篮是预应力混凝土连续桥梁中最为普遍的使用工具,也就是说,挂篮已经作为基本工具在桥梁工程中得到了广泛应用。分析现状,虽然我国桥梁工程使用的挂篮类型很多,也应用于不同的桥梁工程,但都在不同程度上存在缺陷,尤其是在建设任务十分艰巨的社会要求下,桥梁设计也是五花八门,能够适用各类跨径、各类桥宽的挂篮产品少之又少。在施工过程中,施工人员只能选择相对比较合适的挂篮进行施工,所以往往会存在降低施工效率、增加施工成本等弊端。想要避免以上问题的发生,这就要求挂篮设备系列化、规格化,一方面可以鼓励专门研究挂篮的机构发展,根据市场需要,研发系列挂篮子,尽可能地满足实际工程的要求,提高挂篮的利用效率;需要特殊强调的是,混凝土连续梁悬臂拼装过程中的连续性是挂篮设计的考虑重点,挂篮可以增加一些辅助设计以满足不同的施工环境和施工要求,也为施工人员根据工程特性选择挂篮设备提供清晰的参考。其次,施工安全是任何施工生产中的第一要素,所以保证挂篮施工安全是挂篮设备的基本要求。施工挂篮设计的实现必然要依赖于工厂化的生产方式,由于挂篮的特殊性,在挂篮生产过程中,除了要生产一些辅助的构件保证挂篮安全施工外,挂篮的主要受力构件和一些特殊受力构件必须质量过关,生产挂篮的工厂必须具备相应的资质和具备生产的能力,不能为了赶制或是节约成本滥竽充数。工程选择挂篮设备的时候,必须注意检测报告并甄别真伪,每一个环节都要严格把控质量关,以此保证施工安全。最后,在强调挂篮设备本身质量过关的同时,挂篮设备的操作方法也是施工安全的重要因素。很多工程事故并非挂篮设备问题,而是操作不当造成的,这就需要挂篮设备附带详细的操作说明,施工作业标准化和规范化。挂篮作业过程中,除了严格遵循相关的施工规范外,也要提高施工人员的素质,采用施工操作技术过关的人员进行施工作业,降低施工安全的风险。②挂篮设计形式的新动向。在挂篮施工过程中存在这样的矛盾:挂篮梁上部结构常常会占用施工空间。为了解决这一问题,相关专业机构也在不断研究,目前构想为用预应力钢筋将挂篮固定在主梁之上,并承受施工梁段的荷载;而在主梁的顶面安装轨道用于挂篮的移动,当挂篮移动完成后,可将轨道后移让出作业空间。不过想要实现这一构想,还需要更多的数据支持。

2.2支架现浇法

由于支架现浇施工具备可以实现一次成型并且施工工期较短等特性,所以在混凝土连续桥的建设中得以广泛的应用。碗扣式支架是桥梁支架现浇法施工的常用形式,在跨越道路或是河流的桥梁中也可采用贝雷梁或者型钢来作为支架来承受来自上上部构件的荷载。对比悬臂浇筑施工方法,支架现浇法具有以下特点:(1)支架现浇施工的主要设计重点在支架上,由于支架受力特性,此方法对于地基的处理方式较其他方法有所不同,支架法对于地基的要求高,需要进行特殊处理,以保证使地基承载力达到规范及施工要求。(2)支架搭设是支架施工方法的核心环节,因此在施工过程中,必须严格遵循桥梁施工规范进行施工,确保整个支架的稳定性和安全性。(3)为防止施工过程中支架变形较大,克服方木、顶托以及支架接头三者相互之间的沉降,还有上部结构荷载太大导致地基沉降等不良现象的发生,在施工应用之前,必须根据相关设计规范,对支架进行预先荷载试验。

3连续梁桥施工关键技术——预应力技术应用研究

3.1预应力技术的概述

连续梁桥施工中的预应力技术是指预应力混凝土。预应力混凝土结构是指混凝土构件在受到外力荷载的作用之前,利用人为的对其施加压力所产生的预应力状态来减少或是抵消外荷载多引起的拉应力,也可以说,预应力混凝土技术是借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足,来达到推迟受拉区域混凝土裂缝的目的。采用预应力混凝土构成的结构,由于主要是以张拉钢筋从而达到预压应力,因此,也可以称作是预应力钢筋混凝土结构。概括地说,预应力技术是针对混凝土抗压强度高、抗拉强度低的特性,通过对预期受拉的部位施加预压应力的方法,从而达到利用预压应力来克服混凝土构件容易开裂的弱点。

3.2连续梁桥施工中预应力的技术应用

结合笔者在八抱树特大桥工程施工过程中的经验,对其二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统施工进行应用举例。二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统是一种新型的预应力筋锚固体系,该桥的锚具材料经比选后采用柳州欧维姆公司生产的符合设计要求的低回缩锚具及配件,注浆材料采用浆体由专用压浆料按规定比例加水搅拌均匀组成。浆体水胶比控制在0.26~0.28之间,且24h自由泌水率和3h钢丝间泌水率均为0。浆体初凝时间应≥5h;终凝时间应≤24h。在标准养护条件下,浆体7d抗压强度应≥40MPa,28d抗压强度应≥50MPa。浆体24h自由体积膨胀率应小于3%。为防止预应力钢束锈蚀,浆体中还掺入适量阻锈剂。由于竖向预应力体系采用在梁顶单端张拉,固定端需要提前固定并锚固在混凝土内,张拉以应力控制为主,伸长值校核。因此,竖向预应力体系的施工顺序为:精扎螺纹钢定制→制作竖向预应力体系→编束→安装预应力体系→浇筑混凝土→张拉→管道压浆。

4预应力在桥梁施工过程中的常见问题

4.1预应力结构砼早期强度问题

近些年来,早强剂普遍存在于建筑工程应用之中。很多情况都是通过掺加早强剂来提高砼早期的强度,基本3d就开始张拉预应力,这种做法是违背施工安全的。因为砼强度和弹性模量的增长并非同步,当强度增长变快而弹性模量慢,会导致早期砼变形增大;过早张拉预应力会导致预应力损失变大;这种情况下,当桥梁的承载力不足时,桥梁会出现不同程度的裂缝而影响其使用性能。另外,经过现场试块测得的早期砼强度等级是否和现场结构的实际操作下砼强度相同,目前是无法保证的。

4.2后张预应力砼结构的预留孔道质量的问题

在实际操作中会存在预应力达不到预期效果的现象,通过实际案例分析我们不难发现其原因:后张预应力砼结构的预留孔道质量不达标,孔道壁不光滑,漏浆严重,而孔道摩擦阻力和预应力损失成正比,故很大程度上影响了预应力效果。

5结语

预应力在连续梁桥的施工中的施工工艺是十分复杂的,想要达到应用效果就需要在各个环节上严格把控,在施工前要严格遵循施工程序,做好各项基础检查工作发现问题及时纠正;在施工过程中要动态监管,保证施工工作的顺利进行。虽然目前预应力工艺在实际施工过程中暴露了诸多问题,但随着对预应力应用的不断研究探索,预应力技术在连续梁桥施工中的作用将会越来越大,在有限的施工条件下,创造出无限的可能性。

作者:章金勇 单位:中铁十二局集团第一工程有限公司

参考文献

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斜张桥范文篇9

改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相继修建,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全、舒适的服务。

随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金来源。

我国广大桥梁工作者,充分认识到这一可贵、难得的机遇,竭尽全力,发挥自己的聪明才智,为我国公路桥梁建设事业,积极工作,多做贡献。

结合常用的桥型谈谈对公路桥梁发展趋势的看法,不当之处,请同行指正。

一、板式桥

板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。

实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立模现浇或预制拼装均可。

空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。

钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m,目前有建成35~40m跨径的桥梁。在我看来跨径太大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。

预制装配式板应特别注意加强板的横向连接,保证板的整体性,如接缝处采用“剪力键”。为了保证横向剪力传递,至少在跨中处要施加横向预应力。

建议中、小跨径板桥,应由交通行业主管部门组织编制标准图,这样对推动公路桥梁建设,提高质量,加快设计速度都会带来明显的好处。

二、梁式桥

梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。

公路桥梁常用的梁式桥形式有:

按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。

按截面型式分为:T型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。

梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标,一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。

现从以下几种常用的结构形式介绍梁式桥在公路桥梁上的使用和发展趋势。

(一)简支T型梁桥

T型梁桥在我国公路上修建最多,早在50、60年代,我国就建造了许多T型梁桥,这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。

80年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥(或桥面连续),如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。

T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了,从16m到5Om跨径,都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装架设。其发展趋势为:采用高强、低松弛钢绞线群锚:混凝土标号40~60号;T形梁的翼缘板加宽,25m是合适的;吊装重量增加;为了减少接缝,改善行车,采用工型梁,现浇梁端横梁湿接头和桥面,在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束,形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。

预应力混凝土T形梁有结构简单,受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜,再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。

目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构,预应力张拉后上拱偏大,影响桥面线形,带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点,建议预制时在台座上设反拱,反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/2~2/3。

预应力混凝土简支或“准连续”T形梁,建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。

(二)连续箱形梁桥

箱形截面能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大;箱梁有较大的抗扭刚度,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥;箱梁容许有最大细长度;应力值σg+p较低,重心轴不偏一边,同T形梁相比徐变变形较小。

箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多室),早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的梯形箱。

箱梁桥可以是变高度,也可以是等高度。从美观上看,有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥,用变高度箱梁是较美观的;多跨桥(三跨以上)用等高箱梁具有较好的外观效果。

随着交通量的快速增长,车速提高,人们出行希望有快速、舒适的交通条件,预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强,外形美观,便于养护等。

70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥,到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥,如一联长度1340m的钱塘江第二大桥(公路桥)和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。

连续箱梁桥的施工方法多种多样,只能因时因地,根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有:立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。

预应力钢束采用钢绞线,可以分段或连续配束,一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重,可以采用体外预应力钢束。

由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点,近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土40~60号;随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁,盆式橡胶支座吨位达65O0kN。这种样大吨位支座性能如何?将来如何更换等一系列问题有待研究。我国公路桥梁在100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。

中等跨径的预应力连续箱梁,如跨径40~8Om,一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。

(三)T形构桥

这种结构体系有致命弱点。从60年代起到80年代初,我国公路桥梁修建了几座T形刚构桥,如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥,80年以后这种桥型基本不再修建了,这里不赘述。

(四)连续刚构桥

连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一,一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥,至今方兴未艾。

连续刚构可以多跨相连,也可以将边跨松开,采用支座,形成刚构一连续梁体系。一联内无缝,改善了行车条件;梁、墩固结,不设支座;合理选择梁与墩的刚度,可以减小梁跨中弯矩,从而可以减小梁的建筑高度。所以,连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。

连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁,如同摆柱,对主梁嵌固作用减小,梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性;墩壁较厚,则作为刚性墩连续梁,如同框架,桥墩要承受较大弯矩。

由于连续刚构受力和使用上的特点,在设计大跨径预应力混凝土桥时,优先考虑这种桥形。当然,桥墩较矮时,这种桥型受到限制。

近年来,我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥,如广东洛溪大桥,主孔180m;湖北黄石长江大桥,主孔3×245m;广东虎门大桥副航道桥,主孔270m,为目前世界同类桥中最大跨径。

我国的预应力混凝土连续刚构桥,几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用50~60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。

现在,有人正准备设计300m左右跨径的预应力混凝土连续刚构,在我看来,若能采用轻质高强混凝土材料,其跨径有望达300m左右。由于连续刚构跨径加大,自重随着加大,恒载比例已高达90%以上,故片面增大跨径,已无实际意义。此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。

三、钢筋混凝立拱桥

拱桥在我国有悠久历史,属我国传统项目,也是大跨径桥梁形式之一。

我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重大,在料加工费时费工,大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵,因地制宜,采用石拱桥(涵)还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。

钢筋混凝土拱桥的跨径,一直落后于国外,主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索,寻求安全、经济、适用的方法。根据近年的实践,常用的拱桥施工方法有:(1)主支架现浇;(2)预制梁段缆索吊装;(3)预制块件悬臂安装;(4)半拱转体法;(5)刚性或半刚性骨架法。

钢筋混凝土拱桥自重较大,跨越能力比不上钢拱桥,但是,因为钢筋混凝土拱桥造价低,养护工作量小,抗风性能好等优点,仍被广泛采用,特别是崇山峻岭的我国西南地区。

钢筋混凝土拱桥形式较多,除山区外,也适合平原地区,如下承式系杆拱桥。结合环境、地形,加之拱桥的雄伟、美丽的外形,可以创造出天人合一的景观。例如,贵州省跨乌江的江界河桥,地处深山、峡谷,拱桥跨径330m,桥面离谷底263m,桥面仁立,令人叹服桥梁设计者和建设者的匠心和伟大。还有刚建成的万县长江大桥,劲性骨架箱拱,跨径420m,居世界第一。广西邕宁县的邕江大桥,钢管混凝土拱,跨径312m,都是令人称道的拱桥。

我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势:拱圈轻型化,长大化以及施工方法多样化。

值得提醒注意的是,大跨径拱桥施工阶段及使用阶段的横向稳定性,据统计国内、外拱桥垮塌事故,多发生在施工阶段。

四、斜拉桥

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有3O余座,仅次于德国、日本,而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

50年代中期,瑞典建成第一座现代斜拉桥,40多年来,斜拉桥的发展,具有强劲势头。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥,改革开放后,我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。

我国一直以发展混凝土斜拉桥为主,近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥,如汕头石大桥,主跨518m;武汉长江第三大桥,主跨618m。钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥,主跨628m;武汉军山长江大桥,主跨460m。前几年上海建成的南浦(主跨423m)和杨浦(主跨6O2m)大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。

我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。

现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。

斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索,无疑使施工操作简单化,但外包PE的工艺还有待研究。

斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。近年来,开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥,如西班牙的鲁纳(Luna)桥,主桥440m;我国湖北郧县桥,主跨414m。地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中,可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件,灵活多样,节省费用。

斜拉桥的施工方法:混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装;钢箱和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板,工厂焊接成段,现场吊装架设。钢箱与钢箱的连接,一是螺栓,二是全焊,三是栓焊结合。

一般说,斜拉桥跨径300~1000m是合适的,在这一跨径范围,斜拉桥与悬索桥相比,斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为,即使跨径14O0m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一,其造价低30%左右。

斜拉桥发展趋势:跨径会超过10O0m;结构类型多样化、轻型化;加强斜拉索防腐保护的研究;注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

五、悬索桥

悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型(从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型)。但从发展趋势上看,斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件,若能采用隧道式锚碇,悬索桥在千米以内,也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析,就目前的建材水平,悬索桥的最大跨径可达到3500m左右。已建成的日本明石海峡大桥,主跨已达1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥,设计方案之一是悬索桥,其主跨3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。

悬索桥跨径增大,如上所述当跨径达35O0m时,动力问题将是一个突出的矛盾,所以,对特大跨桥梁,已提出用悬索桥和斜拉桥相结合的“吊拉式”桥型。在国外这种桥型目前还停留在研究之中,并未诸实施。然而,在我国贵州省乌江1997年底建成了一座用预应力钢纤维混凝土薄壁箱梁作为加劲梁的吊拉组合桥,把桥梁工作者多年梦寐追求的桥型付诸实现,这是贵州桥梁工作者的大胆尝试,对推动我国乃至世界桥梁建设都有巨大作用。乌江吊拉组合桥,经过近两年运行和测试,结构性能良好,特别是两种桥型交接部位的处理,较为理。

其实我国很早就开始修建悬索桥,究其跨径和规模远不能同现代悬索桥相比。到了90年代初,我国才开始建造大跨悬索桥,例如:广东汕头海湾大桥,主跨452m,加劲梁采用混凝土箱梁;广东虎门大桥,主桥跨径888m,钢箱悬索桥;正在建设的钢箱悬索桥——江阴长江大桥,主跨1385m。由此可见,现代悬索桥在我国已具有相当规模和水平,已进人世界悬索桥的先进行列。

悬索桥采用钢箱作为加劲梁,在我国较为普遍。美国和日本的悬索桥的加劲梁一律用桁架。最有名的明石海峡桥,主跨1990m也是桁架加劲粱。欧洲人研究认为,正交异性板钢箱作为加劲梁,梁高矮,如同机翼一样,空气动力性能好,横向阻力小,大大减小了塔的横向力;抗扭刚度大,顶板直接作桥面板,恒载轻,主缆截面可以减小,从而降低用钢量和造价。我国一起步修建现代悬索桥,加劲梁就采用钢箱,而对桁架梁作为加劲梁的优劣并未作深人分析研究。在已修建的几座悬索桥上,桥面沥青铺装相继出现了损坏现象,有的桥梁工作者反思认为,一是钢箱作为加劲梁还有一些方面值得改进,如钢箱桥面板的局部挠度以及箱体的通风,降低钢箱铺装层的温度;二是桁架梁作为加劲梁,还有不少优点,如加劲梁刚度大,桥面温度相对低,还可解决双层交通等。用混凝土箱梁作为加劲梁的尝试,国外有先例,在我国汕头海湾桥也实现了。总结经验,也许不会再采用混凝土箱梁作为加劲梁了。

塔的材料,国外以钢为主,我国以混凝土为主,近年来国外也有向混凝土发展的趋势,基础多为钻孔桩或沉井。

锚碇一般以重力式和地锚为主,少数地质条件好的采用了隧道锚。深水锚碇往往采用沉井或地下连续墙。如江阴长江大桥北锚,位于冲积层上,采用69m×51m带有36个隔仓的沉井,下沉深度达58m;日本明石海峡大桥神户侧锚碇采用环形地下连续墙基础,直径85m,高73.5,槽宽2.2m。

悬索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊(简支和连续体系)。据查,世界上悬索桥多为单跨悬吊,其次是不对称双跨和三跨简支悬吊。三跨悬吊连续体系最少。丹麦大带桥,三跨悬吊连续,其跨径为535m+1624m+535m;中国的厦门海沧大桥,三跨悬吊连续,其跨径为230m+648m+23Om,可称世界同类桥梁的第二位。

主缆的施工方法:空中纺线法(AS);索股法(PWS)。我国几座悬索桥均采用PWS法。索股采用φ5mm镀锌钢丝,由91或127根φ5组成一根索股,根据受力钢缆由不同数量索股组成。

我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥;一般加劲梁仍用钢箱;塔、锚用混凝土,但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究;悬索桥风动稳定还需进一步研究;钢箱梁的桥面铺装,我国已建成的几座悬索桥,都存在问题,今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。

结束语

斜张桥范文篇10

关键词:预制;混凝土梁;裂缝;控制措施

近年来,交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。其上部结构多为现场预制梁板,无论先张法还是后张法施工中梁体均会出现表面或深层裂缝,从理论上来说预应力混凝土梁板不应存在裂缝,裂缝会使梁体受力后应力集中引起梁体破坏。

一、荷载裂缝

荷载裂缝是指构件受荷载或自重作用后梁体出现裂缝。荷载裂缝主要分斜裂缝和垂直裂缝两种。

斜裂缝是荷载裂缝中最多的一种裂缝,多在运营后出现。往往发生在支座附近与梁轴线成25~50°角,并随时间推移裂缝长度、裂缝数都会增加。斜裂缝对梁体危害大,必须加固处理,在施工中必须提高认识,作好防治。

垂直裂缝产生跨中底部,垂直梁体。

荷载裂缝产生原因有:设计承载力不足、运营保养不足、超载运营等是重要原因。施工过程中不按图纸施工,减少钢筋面积、减小预应力值、混凝土标号或构件截面减小。造成粱体承载力不足受力后产生裂缝。

(一)斜裂缝

斜裂缝防止措施:

施工过程中严格控制混凝土配合比,特殊注意水泥强度,加强水泥现场保管防止水泥吸水板结失效,保证混凝土强度。严格控制钢筋进场检验,保证钢筋强度符合设计要求,配筋数量准确。预应力张拉时张拉力充足,严格检查摸板尺寸及加固措施。保证钢筋面积、预应力值、混凝土标号、构件截面符合设计要求。

(二)垂直裂缝

垂直裂缝产生原因:

主要是梁体拱度或承载力不足,受力后跨中下部产生裂缝,设计原因多些。主要有有效预应力设计不足、结构尺寸过大抵抗张拉(放张)拱度大等。施工中混凝土保护层较大,或乱踩已绑扎的受力钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,荷载作用下形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。或拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

垂直裂缝防止措施:

施工时增加保护层垫块数量,提高职工质量意识,合理安排施工顺序,严禁在已绑扎好的钢筋上踩踏。混凝土浇筑时多做同条件试块,保证试块的真实有效。待混凝土强度达到规范要求后,拆除承重模板。

二混凝土收缩裂缝

在工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩裂缝中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。

(一)塑性收缩

在混凝土浇筑施工后4—5小时左右,经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、结构变截面的地方。因此时混凝土尚未硬化产生的裂缝,称为塑性收缩。

塑性裂缝产生的原因:

主要是混凝土流动性过大或流动性不足以及不均匀,在凝结硬化前没有沉实,当混凝土凝固沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动造成混凝土二次移动,形成沿钢筋方向水平的裂缝,因形状象月牙所以通常叫“月牙缝”。

塑性裂缝防止措施:

严格控制混凝土单位用水量在180kg/m3以下,水灰比在0.6以下,尽可能减少坍落度;掺加适量、质量良好的外加剂和掺合料,改善混凝土工作性和减少沉陷,混凝土搅拌时间要适当,一般以60—90秒为宜,时间过短会造成拌合物搅拌不均匀、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷;混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不及时;在混凝土浇筑1~1.5小时后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行二次振捣,表面压实抹光。

(二)缩水收缩(称为千缩裂缝)

混凝土初凝以后,随着表层水分逐步蒸发,混凝土体积减小,缩水收缩(干缩)。收缩理论中毛细管张力学说认为混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。

干缩裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微,常常被人们忽视。但应当特别指出,由于裂缝碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害结构的抗渗性和耐久性,也会使混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。

干缩裂缝防止措施:

主要是注意混凝土养护工作,增加混凝土洒水次数和数量。表面采用覆塑质养生膜或盖草帘,特别注意风大、高温干燥天气的保温。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长,则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。

(三)自生收缩(膨胀)裂缝

自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无关,且可以是正的(即收缩,如普通硅酸盐水泥混凝土),也可以是负的(即膨胀,如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土)。

自生收缩裂缝防止措施:

主要选用合理的水泥品种、标号及单位水泥、水用量。单位体积水泥用量越大、磨度细度越大,则混凝土收缩越大,且发生收缩时间越长。用水量越大,水灰比越高,混凝土收缩越大。砂率越高,混凝土收缩越大。外加剂也影响混凝土收缩。

(四)炭化收缩

大气中或施工时的二氧化碳、一氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。多发生在暖棚法冬期施工时室内燃煤排烟不畅。炭化收缩裂缝一般宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律。

炭化收缩裂缝防止措施:

暖棚法冬期施工时室内燃煤烟要排到棚外,并利用鼓风机加大燃炉进风,保证燃烧充分,不向棚内排放二氧化碳、一氧化碳。

三、混凝土温度裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。

混凝土产生温度裂缝的原因:

由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大,出现裂缝。在施工过程中,浇筑之后由于水泥水化放热,致使内部温度很高,内外温差太大,致使表面出现裂缝。电气焊施工时烧烤混凝土产生局部高温,出现裂缝。混凝土内部含水,受冻后水体积膨胀,引起胀缝。

温度裂缝防止措施:

太阳曝晒天气时,加强混凝土覆盖及淋水降温。施工中应根据实际情况,尽量选择水化热低的水泥品种,限制水泥单位用量,减少骨料入模温度,降低内外温差。注意收听天气预报,作好突然降温预防工作。冬期施工时作好已浇筑混凝土的保温,详细计算保温防护材料热能损失,确保混凝土凝固前不受冻。蒸汽养护严格按施工规范要求速度升降温

四、混凝土振捣沉落裂缝

混凝土沉落裂缝产生原因:

振捣时间太短,振捣不密实,混凝土强度受重力作用继续沉落,侧面部分混凝土受模板张力影响沉落较慢形成裂缝;振捣时间太长,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,在上层发生裂缝,既常说的过振水波纹。混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,新旧混凝土之间粘结力小,在施工缝间出现裂缝。

混凝土振捣沉落裂缝防止措施:

机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小,尽可能采用机械振捣。振捣时间应根据振捣机械性能决定,一般50mm插入式振捣棒以10-15s/次为宜。混凝土分层浇筑时,先把混凝土接触面凿毛、清洗好,再铺一层高标号砂浆,然后浇筑混凝土。

五、露筋劈裂裂缝

由于混凝土保护层厚度不足,承压时产生应力集中,引起混凝土劈裂。劈裂裂缝使钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构破坏。此类裂缝一般能看见钢筋形状,能够引起注意。

露筋劈裂裂缝防止措施:

增加保护层垫块数量,加大垫块强度。减小施工荷载,避免混凝土浇筑过程中钢筋上堆料过多,设专人振捣前提钢筋使保护层厚度准确。

六、张拉,放张不当裂缝

后张粱张拉施工时,因单束张拉,梁体纵向受力不均,产生侧向弯曲,粱体开裂。或因梁端一侧受张拉压应力,一侧正常,梁端纵向剪切开裂。此类裂缝多为偶然发生,发生后非常明显,对梁体危害较大。

先张粱放张后,因各根预应力张拉力不一致,或失效塑料管长度错误,梁端纵向拉压应力不一致产生剪切开裂。