桥梁的施工一般可以分为桥梁上部结构的施工和桥梁下部结构的施工。桥梁下部结构由桥墩、桥台及地基基础组成。桥台的作用是将荷载传递给地基基础,使桥梁与路堤相连接,且承受桥头填土的水平土压力,起挡土墙的作用; 桥墩连接相邻两孔桥跨结构; 地基基础则起支承全部桥梁上部结构和墩台的作用,是保证桥梁实现其功能的基础。桥梁基础的施工应根据当地的水文、地质条件以及工程结构本身和经济效益而定。桥梁的基础工程按其形式大致可以归纳为扩大基础、桩和管柱基础、沉井基础和组合基础几大类。
桥梁的上部结构包括桥面结构和桥跨结构,桥面构造包括行车道铺装、排水系统、人行道 (或安全带)、路缘石、栏杆、护栏、照明灯具和伸缩缝等。桥梁结构也称为桥跨结构,是线路中断时跨越障碍的主要承载结构。
桥梁的施工方法多种多样,随着工程技术的进步及工程设备的不断改善,现在桥梁施工方法已得到了迅速的发展。这里主要介绍桥跨结构 (即桥梁结构) 较常用的施工方法。
9.3.1 悬臂施工法
悬臂施工法就是直接利用支承在桥墩上的悬出支架来进行浇筑混凝土、钢筋张拉等施工,并逐段向径跨方向延伸施工,如图9.3.1所示。悬臂施工法在近代桥梁建设中,广泛用于建造预应力混凝土悬臂梁桥、连续梁桥、斜拉桥和拱桥等。其主要特点为: ①在跨间不需要搭设支架; ②不受桥高、水深等影响; ③多孔结构可以同时施工,加快施工速度;④能充分利用预应力混凝土悬臂结构承受负弯矩能力强的特点,将跨中正弯矩转移为支点负弯矩,使桥梁的跨越能力提高。根据梁体的制作方式,悬臂施工法通常分为悬臂浇筑和悬臂拼装。
图9.3.1 悬臂施工法全貌
1. 悬臂浇筑施工
悬臂浇筑施工是利用悬吊式的活动脚手架 (又称挂篮) 在墩柱两侧对称平衡地浇筑梁段混凝土 (每段2~5m),每浇筑完一对梁段,待达到规定强度后就张拉预应力筋并锚固,然后向前移动挂篮,进行下一梁段的施工,直到悬臂端为止。
(1) 施工挂篮
挂篮是一个能够沿轨道行走的活动脚手架,悬挂在已经张拉锚固与墩身连成整体的箱梁节段上。如图9.3.2所示为一挂篮结构简图,该结构由底模架、悬吊系统、承重结构、行走系统、平衡重及锚固系统、工作平台等部分组成。挂篮的承重结构可以用万能杆件或采用专门设计的结构。该结构除了应能够承受梁段自重和施工荷载外,还要求自重轻、刚度大、变形小、稳定性好、行走方便等。
图9.3.2 挂篮结构简图
1—底模架; 2、3、4—悬吊系统; 5—承重结构; 6—行走系统7—平衡重; 8—锚固系统; 9—工作平台
(2) 悬臂浇筑施工工艺流程
当挂篮安装就位后,即可在其上进行梁段悬臂浇筑的各项作业。如箱形梁,其每一段的浇筑工艺流程为:
移挂篮→装底、侧模→装底、肋板钢筋和预留管道→装内模→装顶板钢筋和预留管道→浇筑混凝土→养护→穿预应力钢筋、张拉和锚固→管道压浆。
在混凝土浇筑之前,必须用硬方木支垫于台车前轮分配梁上,以分布荷载,减小轮轴压力。浇筑混凝土的过程中,应随时观测挂篮由于受荷而产生的变形。挂篮负荷后,还可能引起新旧梁段接缝处混凝土开裂。尤其是采用两次浇筑法施工,当第二次浇筑混凝土时,第一次浇筑的底板混凝土已经凝结,由于挂篮的第二次变形,底板混凝土就会在新旧梁段接缝处开裂。为了避免这种裂缝,对挂篮可以采取预加变形的方法,如采用活动模板梁等。如图9.3.3所示。
图9.3.3 活动模板梁示意图
悬臂浇筑一般采用由快凝水泥配制的C40~C60混凝土,在自然条件下,浇筑后30~36h,混凝土强度达30MPa。这样可以加快挂篮的移位。目前每段施工周期约7~10d,视工程量、设备、气温等条件而异。
悬臂浇筑施工的主要优点是: 不需要占用很大的预制场地; 逐段浇筑,易于调整和控制梁段的位置,且整体性好; 不需大型机械设备; 主要作业在设有顶棚的挂篮内进行,可以做到不受气温影响; 各段均属严密的重复作业,需要施工人员少,工作效率高等。其主要缺点是: 梁体部分不能与墩柱平行施工,施工周期较长,而且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短,混凝土收缩、徐变影响较大。采用悬臂浇筑法施工的适宜跨径为50~120m。
2. 悬臂拼装施工
悬臂拼装法施工就是在工厂或桥位附近,将梁体沿轴线划分成适当长度的块件进行预制,然后用船或平车,从水上或已建成的桥上运至架设地点,采用活动吊机将预制块件吊起,向墩柱两侧对称均衡地拼装就位,然后完成张拉预应力筋等工序。重复上述这些工序直至拼装完悬臂梁全部块件为止。
(1) 块件预制
预制块件的长度取决于运输、吊装设备的能力,相关实践中已采用的块件长度为1.4~6.0m,块件重为14~170t。但从桥跨结构和安装设备统一来考虑,块件的最佳尺寸应使质量控制在35~60t范围内。
预制块件要求尺寸准确,特别是拼装接缝要密贴,预留孔道对接应顺畅。为此,通常采用间隔浇筑法来预制块件,使得先浇筑好的块件的端面成为浇筑相邻块件的端模,如图9.3.4所示 (图9.3.4中数字表示浇筑次序)。在浇筑相邻块件之前,应在先浇筑的块件端面涂刷肥皂水等隔离剂,以便于脱模出坑。在预制好的块件上应精确测量各块件相对标高,在接缝处留设对准标志,以便拼装时易于控制块件位置,保证接缝密贴,外形准确。
图9.3.4 间隔法块件预制示意图
(2) 块件的运输与拼装
拼装时块件由堆放地点至桥位处的运输方式,一般分为场内运输、块件装船和浮运。块件装船应在专用码头上进行,采用施工栈桥或块件装船吊机装船。装船浮运,应设法降低浮运重心,且以缆索将块件系紧固定,确保浮运安全。
预制块件的悬拼根据现场布置和设备条件采用不同的方法来实现。当靠岸边的桥跨不高且可以在陆地或便桥上施工时,可以采用自行式吊车、门式吊车来拼装。对于河中桥孔,也可以采用水上浮吊进行安装。如果桥墩很高或水流湍急则可以利用各种吊机进行高空悬拼施工。
图9.3.5 (a) 表示预制块件用船运至桥下后,用沿轨道移动的伸臂吊机进行悬臂拼装。图9.3.5 (b) 是用拼拆式活动吊机,进行悬拼的示意图。吊机的承重结构与悬臂浇筑法中挂篮相仿,不过在吊机就位固定后起重平车可以沿承重梁顶面的轨道纵向移动,以便拼装时调整位置。图9.3.5 (c) 是用缆索起重机吊运和拼装块件的简图,这种方法适用于起重机跨度不太大、块件质量也较轻的场合。
悬臂拼装时,预制块件之间接缝的处理分为湿接缝、干接缝和半干接缝等几种形式,如图9.3.6所示。图9.3.6 (a) 为湿接缝,施工费时,但有利于调整块件的拼装位置和增强接头的整体性。图9.3.6 (b) 为齿形干接缝,该方法可以简化拼装工作,但接缝渗水会降低结构的耐久性,现已很少应用。图9.3.6 (c) 为半干接缝,这种接缝可以用来在拼装过程中调整悬臂的平面和主面的位置。图9.3.6 (d)、(e)、(f) 为用环氧树脂等胶结材料使相邻块件粘结的胶接缝,这类接缝比干接缝抗剪能力强,能提高结构的耐久性,且拼接方便,在悬臂拼装中应用最为广泛。
(3) 穿束与张拉
①穿束。对T形刚构桥,其纵向预应力钢筋的布置有两个特点: 第一,较多集中于顶板部位,第二,钢丝束布置对称于桥墩。因此,拼装每一对对称于桥墩块件的预应力钢丝束必须按锚固这一对块件所需长度下料。
图9.3.5 高空悬臂拼装示意图
图9.3.6 预制块件之间接缝形式示意图
明槽钢丝束通常为等间距排列,锚固在顶板加厚的部分 (这种板俗称为锯齿板),加厚部分预制有管道,穿束时先将钢丝束在明槽内摆放平顺,然后再分别将钢丝束穿入两端管道之内。钢丝束在管道两头伸出长度要相等,如图9.3.7所示。
图9.3.7 明槽钢丝束示意图
暗管穿束比明槽难度大。经验表明,长度小于60m的钢丝束穿束一般均可以采用人工推送。较长钢丝束穿入端,可以点焊成箭头状缠裹黑胶布。长度大于60m的钢丝束穿束时可以先从孔道中插入一根钢丝与钢丝束引丝连接,然后一端以卷扬机牵引,一端以人工送入。
②张拉。钢丝束张拉前要首先确定合理的张拉次序,以保证箱梁在张拉过程中每批张拉合力都接近于该断面钢丝束总拉力重心处。
钢丝束张拉次序的确定与箱梁横断面形式,同时工作的千斤顶数量,是否设置临时张拉系统等因素关系很大。一般情况下,纵向钢丝束的张拉次序按下述原则确定: 第一,对称于箱梁中轴线,钢丝束两端同时张拉; 第二,先张拉肋束,后张拉板束; 第三,肋束的张拉次序是先张拉边肋,后张拉中肋 (若横断面为三根肋,仅有两对千斤顶时); 第四,同一肋上的钢丝束先张拉下面的,后张拉上面的; 第五,板束的次序是先张拉顶板中部的,后张拉边部的。
悬臂拼装法施工的主要优点是: 梁体块件的预制和下部结构的施工可以同时进行,拼装成桥的速度较现浇快,可以显著缩短工期; 块件在预制场内集中预制,质量较易保证;梁体塑性变形小,可以减小预应力损失; 施工不受气候影响等。其缺点是: 需要占地较大的预制场地; 移运和安装需要大型的机械设备; 如果不用湿接缝,则块件安装的位置不易调整。
9.3.2 逐孔施工法
1. 概述
逐孔施工法是为了适应中等跨径长桥建设需要而出现的。该方法从桥梁的一端开始,采用一套施工设备或一、二跨施工支架逐孔施工,周期循环,直到全部完成。其优点是施工内容标准化、周期化,最大限度地减少人工费的比例,降低工程造价。逐孔施工法从施工技术方面可以分为用临时支承组拼预制节段逐孔施工、使用移动式支架逐孔现浇施工(移动模架法)、整孔吊装或分段吊装的逐孔施工。这里仅介绍移动式支架逐孔施工法。
对中小跨径连续梁桥或建在陆地上的桥跨结构可以使用落地式或梁式移动支架,如图9.3.8所示。梁式支架的承重梁支承在锚固于桥墩的横梁上,也可以支承在已施工完成的梁体上。现浇施工的接头最好设在弯矩较小的部位,常取在距桥墩l/5处 (l为桥梁跨度)。
当桥墩较高,桥跨较长或桥下净空受到约束时,可以采用非落地支承的移动模架逐孔现浇施工,该施工方法称为移动模架法,其特点是机械化程度较高,施工速度较快。
移动式支架法适用于多跨长桥,桥梁跨径可以达30~50m,一套设备可以多次移动周转使用。这类桥梁的施工,对施工组织和管理要求较严。
常用的移动式支架可以分为移动悬吊支架与支承式活动支架两种类型。
2. 移动悬吊模架施工
移动悬吊模架的基本结构包括三部分: 承重梁、从承重梁上伸出的肋骨状的横梁、吊杆和承重梁的固定及活动支承,如图9.3.9所示。承重梁也称为支承梁,通常采用钢梁,采用单梁或双梁依桥宽而定,承重梁的前段作为前移的导梁,总长度应大于桥梁跨度的两倍。承重梁是承受施工设备自重、模板和悬吊脚手架系统的重量及现浇混凝土重量的主要构件。承重梁的后段通过可移式支承落在已完成的梁段上,已完成的梁段将重量传递给桥墩或直接坐落在墩顶,承重梁的前端支承在前方墩上,导梁部分悬出,因此其工作状态呈单悬臂梁。移动悬吊模架也称为上行式移动模架,吊杆式或挂模式移动模架。
图9.3.8 移动式模架逐孔施工法示意图
图9.3.9 移动悬吊模架的形式 (单位: m)
承重梁除起承重作用外,在一跨梁施工完成后,作为导梁带动悬吊模架纵移至下一施工跨。承重梁的移位以及内部运输由数组千斤顶或起重机完成,并通过中心控制室操作。承重梁的设计挠度一般控制在l/800~l/500 (l为桥梁跨度) 范围内,钢承重梁制作时要设置预拱度,且在施工中加强观测。
从承重梁底部两侧伸出的许多横梁覆盖桥梁全宽,在承重梁顶部左右用2~3组钢丝束拉住横梁,以增加其刚度,横梁的两端悬挂吊杆,下端吊住呈水平状态的模板,形成下端的悬臂梁和锚固在横梁上的吊杆定位,且用千斤顶固定模板浇筑混凝土。当模板需要向前运送时,放松千斤顶和吊杆,模板固定在下端悬臂梁上,且转动该梁,使在运送时的模架可以顺利通过桥墩。
3. 支承式活动模架施工
支承式活动模架的构造形式也较多,其中一种构造形式由承重梁、导梁、台车和桥墩托架等构件组成。在混凝土箱形梁的两侧各设置一根承重梁,支撑模板和承受施工重量,承重梁的长度要大于桥梁跨径,浇筑混凝土时承重梁支承在桥墩托架上。导梁主要用于运送承重梁和活动模架,因此需要有大于两倍桥梁跨径的长度,当一跨梁施工完成后进行脱模卸架,由前方台车 (在导梁上移动) 和后方台车 (在已完成的梁上移动) 沿桥纵向将承重梁和活动模架运送至下一跨,承重梁就位后导梁再向前移动,如图9.3.10所示。
图9.3.10 支承式活动模架的构造示意图(www.xing528.com)
支承式活动模架的另一种构造是采用两根长度大于两倍跨径的承重梁分设在箱梁截面的翼缘板下方,兼作支承和移动模架的功能,因此不需要再设导梁,两根承重梁置于墩顶的临时横梁上,两根承重梁之间用支承上部结构模板的钢螺栓框架连接起来,移动时为了跨越桥墩前进,需解除连接杆件,承重梁逐根向前移动。
9.3.3 顶推法施工
1. 基本工序
采用顶推法施工时,首先在桥台后面的引道上或刚性好的临时支架上设置制梁场,集中制作 (现浇或预制装配) 箱梁,一般为等高度的箱形梁段 (10~30m一段),待预制2~3段后,安装临时预应力索,然后用水平千斤顶等顶推设备将支承在聚四氟乙烯板与不锈钢板滑道上的箱梁向前推移,推出一段再接长一段,这样周期性地反复操作直到最终位置,进而调整预应力 (通常是卸除支点区段底部和跨中区段顶部的部分预应力筋,并且增加和张拉一部分支点区段顶部和跨中区段底部的预应力筋),使其能满足随后施加恒载和活载内力的需要,最后,将滑道支承移置成永久支座。
2. 顶推施工方法
由于聚四氟乙烯板与不锈钢板之间的摩擦系数为0.02~0.05,故对于梁重即使达10 000t的箱梁,也只需500t以下的力即可推出。顶推法施工可以分为单向顶推和双向顶推以及单点顶推和多点顶推等。图9.3.11 (a) 表示单向单点顶推的情况。顶推设备设在岸边桥台处。在顶推中为了减少悬臂负弯矩,一般要在梁的前端安装一节长度为顶推跨径0.6~0.7倍的钢导梁,导梁应自重轻且刚度大。单向顶推最适宜于建造跨度为40~60m的多跨连续梁桥。当跨度更大时,就需在桥墩之间设置临时支墩。
对于特别长的多联多跨桥梁,也可以应用多点顶推的方式使每联单独顶推就位,如图9.3.11 (b) 所示。这种情况下,在墩顶上均可设置顶推装置,且梁的前后端都应安装导梁。
如图9.3.11 (c) 所示为三跨不等跨连续梁采用从两岸双向顶推施工的方式。采用该方法可以不设临时墩而修建中跨跨径更大的连续梁桥。
图9.3.11 连续梁顶推施工示意图
场; 2—梁段; 3—导梁; 4—千斤顶; 5—滑道支承; 6—临时墩; 7—已架完的梁; 8—平衡重
9.3.4 转体法施工
桥梁转体法施工一般只适用于单孔或三孔的桥梁。转体法施工是首先在河流的两岸或适当的位置,利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成,然后以桥梁结构本身为转动体,使用一些机具设备,分别将两个半桥转体到桥位轴线位置合拢成桥。
用转体法建造大跨径桥,可以不搭设费用昂贵的支架,减少安装架设工序,减少高空作业,施工安全,质量可靠,施工期间不断航,具有良好的技术经济效益。
转体法施工按桥体在空间转动的方向可以分为竖向转体施工法和平面转体施工法。平面转体施工按有无平衡重又分为有平衡重平面转体施工法和无平衡重平面转体施工法。这里仅对平面转体法施工作介绍。
1. 有平衡重平面转体施工
有平衡重转体施工的特点是转体重量大,施工的关键是转体,关键设备是转盘 (转体装置)。目前国内使用的转体装置有两种: 第一种是以聚四氟乙烯作为滑板的环道平面承重转体,如图9.3.12 (a) 所示; 第二种是以球面转轴支承辅以滚轮的轴心承重转体,如图9.3.12 (b) 所示。
根据相关试验资料,聚四氟乙烯板之间的静摩擦系数为0.035~0.055,非常小,有利于减少转体施工时的摩阻力。
图9.3.12 转动体系的构造示意图
(1) 转动体系的构造
从图9.3.12中可知,转动体系主要由底盘、上盘、背墙、桥体上部构造、拉杆 (或拉索) 组成。底盘和上盘都是桥台基础的一部分。底盘和上盘之间有能使其互相灵活转动的转体装置。背墙一般就是桥台的前墙,背墙不但是转动体系的平衡重,而且还是转体阶段桥体上部拉杆的锚碇反力墙。拉杆一般就是拱桥的上弦杆 (桁架拱、刚架拱),或是临时设置的体外拉杆钢筋 (或扣索钢丝绳)。
转动体系最关键的部位是转体装置,该装置是由固定的底盘和可以旋转的上盘构成。底盘就是桥台的下部。
①聚四氟乙烯滑板环道。这是一种平面承重转体装置,该装置由设在底盘和上转盘之间的轴心以及环形滑道组成,具体构造如图9.3.13所示,其中图9.3.13 (a) 为环形滑道构造,图9.3.13 (b) 为轴心构造,环形滑道与轴心由扇形板连接。
环形滑道是一个以轴心为圆心,直径7~8m的圆环形混凝土滑道,宽0.5m,上、下滑道高度约0.5m。
下环道混凝土表面要求既平整又粗糙,以利于铺放80mm宽的环形聚四氟乙烯板。上环道底面嵌设宽100mm的镀铬钢板。最后用扇形预制板把轴帽和上环道连成一体,并浇筑上转盘混凝土,这就形成了一个可以在转轴和环道上灵活转动的上转盘。
图9.3.13 聚四氟乙烯滑板环道
转盘轴心由混凝土轴座、钢轴心和轴帽等组成。轴座是一个直径1.0m左右的C25钢筋混凝土矮墩,轴座既能对固定钢轴心进行定位,又能支承上转盘部分重量。合金钢轴心直径0.1m,长0.8m,下端0.6m固定在混凝土轴座内,上端露出0.2m车光镀铬,外套10mm厚的聚四氟乙烯管,然后在轴座顶面铺聚四氟乙烯板,在聚四氟乙烯板上放置直径为0.6m的不锈钢板,再套上外钢套。钢套顶端封固,下缘与钢板焊牢,浇筑混凝土轴帽,凝固脱模后轴帽即可绕钢轴心自由旋转。
②球面铰辅以轨道板和钢滚轮。这是一种以铰为轴心承重的转动装置。其特点是整个转动体系的重心必须落在轴心铰上,球面铰既起定位作用,又承受全部转体重力,钢滚轮只起稳定保险作用。
球面铰可以分为半球形钢筋混凝土铰、球缺形钢筋混凝土铰、球缺形钢铰。前两种直径较大,能承受较大的转体重力。
(2) 转体拱桥的施工
①制作底盘。这里以球缺形钢铰为例。底盘设有轴心 (磨心) 和环形轨道板。轴心起定位和承重作用。磨心顶面上的球缺形钢铰及上盖要加工精细,接触面要达70%以上。钢铰与钢管焊接时,焊缝要交错间断并辅以降温,防止变形。
②制作上转盘。在轨道板上按设计位置放好支重滚轮,滚轮下面垫有2~3mm厚的小薄铁片,当上盘一旦转动后该铁片即可取出,以形成一个2~3mm的间隙。这个间隙是保证转动体系的重量压在磨心上而不压在滚轮上的一个重要措施。该间隙还可以用来判断滚轮与轨道板接触的松紧程度,调整重心。
滚轮通过小木盒保护定位后,可以用砂模或木模作底模,在滚轮支架顶板面涂以黄油,在钢球铰上涂以二硫化钼作润滑剂,盖好上铰盖并焊上锚筋,绑扎上盘钢筋,预留灌封盘混凝土的孔洞,即可浇筑上盘混凝土。
③布置牵引系统的锚碇及滑轮,试转上转盘要求主牵引索基本上在一个平面内。上转盘混凝土强度达到设计要求后,在上转盘前方或后方配置临时平衡重,把上转盘重心调到轴心处,最后牵引上转盘到预制拼装上部构造的轴线位置。这是一次试转,一方面可以检查、试验整个转动牵引系统,另一方面也是正式开始预制拼装上部结构前的一道工序。
④浇筑背墙。上转盘试转到上部构造预制轴线位置后即可准备浇筑背墙,背墙往往是一个重量很大的实体,为了使新浇筑背墙与原来的上转盘形成一个整体,必须有一个坚固的背墙模板支架。为了保证背墙上部截面的抗剪强度 (主要是指台帽处背墙的横截面),应尽量避免在此留置施工缝。另外也可以利用竖向预应力来确保该截面的抗剪安全。
⑤浇筑主拱圈上部结构。可以利用两岸地形作支架土模,也可以采用扣件式钢管作为满堂支架。为防止混凝土收缩和支架不均匀沉降产生裂缝,浇筑半跨主拱圈时应按相关规范中规定的留施工缝。主拱圈也可以采用简易支架,用预制构件组装的方法形成。
⑥张拉脱架。当主拱圈混凝土达到设计强度后,即可进行安装拉杆钢筋、张拉脱架的工序。为了确定拉杆的安全可靠性,要求每根拉杆钢筋都进行超荷载50%试拉。正式张拉前应先张拉背墙的竖向预应力筋,再张拉拉杆。
通过张拉,要求把支承在支架、滚轮、支墩上的上部结构与上转盘、背墙全部联结成一个转动体系,最后脱离其支承,形成一个悬空的平衡体系支承在轴心铰上。这是一项十分重要的工序,该工序将检验转体阶段的设计和施工质量。张拉脱架后,让转动体系悬空静置一天,观测各部变形有无异常,并检查牵引体系,均确认无误后,即可开始转体。
⑦转体合拢。转体时要平稳,控制角速度为0.5°/min。快合拢时,为防止转体超过轴线位置,采用简易的反向收紧绳索系统,用手拉葫芦拉紧后慢慢放松,且在滚轮前用微量松动木楔的方法徐徐就位。轴线对中以后,进行拱顶标高调整,在上、下转盘之间用千斤顶能很方便地实现拱顶升降,只是应把前后方向的滚轮先拆除,且在上、下转盘四周用混凝土预制块楔紧楔稳,以保证轴线位置不再变化。拱顶最后的合拢标高应考虑桥面荷载以及混凝土收缩、徐变等因素产生的挠度,留够预留拱度。
轴线与标高调整符合要求后,即可将拱顶钢筋以帮条焊接,以增加其稳定性。
⑧封上、下转盘、封拱顶、松拉杆。封盘混凝土的坍落度宜选用17~20cm,且各边应宽出20cm,要求灌注的混凝土应从四周溢流,上、下转盘之间密实。封盘后接着浇筑桥后后座,当后座达到设计要求强度后即可选择夜间气温较低时浇筑封拱顶接头混凝土,待其达到设计要求后,拆除拉杆,实现桥梁体系的转化,完成主拱圈的施工,最后进行常规的拱上建筑施工和桥面铺装。
2. 无平衡重转体施工
无平衡重转体施工是把有平衡重转体施工中的拱圈扣索、拉绳锚在两岸岩体中,从而节省了庞大的平衡重。
锚碇拉力是由尾索预加应力给引桥桥面板 (或平撑、斜撑),以压力形式储备,如图9.3.14所示。桥面板的压力随着拱箱的转体角度变化而变化,当转体到位时压力达到最小。
(1) 构造
无平衡重转体施工的锚固体系由锚碇、尾索、平撑、锚梁 (或锚块) 及立柱组成。锚固体系形成三角形稳定体,使锚块和上转轴为一确定的固定点。拱箱转至任意角度,由锚固体系平衡拱箱扣索力。
图9.3.14 无平衡重转体施工
无平衡重转体施工的转动体系由上转动构造、下转动构造、拱箱及扣索组成。上转动构造由埋入锚梁 (或锚块) 中的轴套、转轴和套环组成,扣索一端与环套连接,另一端与拱箱顶端连接,转轴在轴套与环套间均可转动。
下转动构造由下转盘、下环道与下转轴组成。转盘下设有安装了许多聚四氟乙烯小板块的千岛走板,转盘与转轴的接触面涂有聚四氟乙烯粉黄油,以使拱箱转动。
位控体系由系在拱箱顶端扣点的缆风索与无级调速自控卷扬机、光电测角装置、控制台组成,用以控制在转动过程中转动体的转动速度和位置。
(2) 无平衡重转体施工工艺
拱桥无平衡重转体施工的主要工艺过程为:
①转动体系的施工。包括设置下转轴、转盘及环道; 设置拱座及预制拱箱; 设置立柱; 安装锚梁、上转轴、轴套、环套; 安装扣索。转动体系的施工主要保证转轴、转盘、轴套、环套的制作安装精度及环道的水平高差的精度。
②锚碇系统施工。包括制作桥轴线上的开口地锚; 设置斜向洞锚; 安装轴向平撑、斜向平撑; 尾索张拉; 扣索张拉等。锚碇部分的施工应确保绝对安全可靠。尾索张拉是在锚块端进行,扣索张拉在拱顶段拱箱内进行。张拉时,要按设计张拉力分级、对称、均衡加力,要密切注意锚碇和拱箱的变形、位移和裂缝,若发现异常情况应仔细分析研究,做出处理后再进行下一道工序,直至拱箱张拉脱架。
③转体施工。正式转体施工前应再次对桥体各部分进行全面系统地检查。拱箱的转体是靠上、下转轴事先预留的偏心值形成的转动力矩与收放内外缆风索来实现的。
④合拢卸扣施工。拱顶合拢后的高差,通过张紧扣索提升拱顶,放松扣索降低拱顶来调整到设计位置。封拱宜选择低温时进行。先用8对钢楔楔紧拱顶,焊接主筋、预埋铁件,然后先封桥台拱座混凝土,再浇筑封拱接头混凝土。
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