采用有平衡重转体施工修建拱桥,转动体系中的平衡重一般选用桥台背墙,但随着桥梁跨径的增大,需要的平衡重量急剧增加,不但桥台不需如此巨大圬工,而且转体重量太大也增加了转体困难。
与有平衡重转体相比,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力锚在两岸岩体中,从而节省了庞大的平衡重。锚碇拉力是由尾索预加应力传给引桥桥面板(或平撑、斜撑),以压力的形式储备。桥面板的压力随着拱箱转体的角度变化而变化,当转体到位时达到最小。这样一来,不仅可使重量大大减轻,而且设备简单,施工工艺得到简化;虽施工所需钢材略有增加,但全桥圬工数量大为减少。无平衡重转体施工需要有一个强大牢固的锚碇,因此宜在山区地质条件好或跨越深谷急流处建造大跨桥梁时选用。
根据桥位两岸的地形,无平衡重转体可以把半跨拱圈分为上、下游两个部件,同步对称转体;或在上、下游分别在不对称的位置上预制,转体时先转到对称位置,再对称同步转体,以使扣索产生的横向力互相平衡;或直接做成半跨拱体(桥全宽),一次转体合龙。
(一)无平衡重转体一般构造
拱桥无平衡重转体施工是采用锚固体系代替平衡重平转法施工,利用了锚固、转动、位控三大体系构成平衡的转体系统,其一般构造如图13-1-4所示。
图13-1-4 拱桥无平衡重转体一般构造
1.锚固体系
锚固体系由锚碇、尾索、平撑、锚梁(或锚块)及立柱组成。锚碇设在引道或边坡岩石中,锚梁(或锚块)支承于立柱上,两个方向的平撑及尾索形成三角形稳定体,稳定锚块和立柱顶部的上转轴使其为一确定的固定点。拱体转至任意角度,由锚固体系平衡拱体扣索力。当拱设计为双肋,并采取对称同步平转施工时,非桥轴向(斜向)支撑可省去。
2.转动体系
转动体系由上转动构造、下转动构造、拱体及扣索组成。
上转动构造由埋入锚梁(或锚块)中的轴套、转轴和环套组成,扣索一端与环套连接,另一端与拱体顶端连接。转轴在轴套与环套间均可转动,如图13-1-5所示。
图13-1-5 上转轴的一般构造示意图
下转动构造由下转盘、下环道与下转轴组成。拱体通过拱座铰支承在转盘上,马蹄形的转盘中部卡套在下转轴上,并支承在下环道上,转盘下安装了许多聚四氟乙烯蘑菇头(千岛走板),转盘的走板可在下环道上沿下转轴作弧形滑动,转盘与转轴的接触面涂有黄油四氟粉,以使拱体转动,如图13-1-6所示。扣索常采用Ⅳ级φ 32 mm精轧螺纹钢筋,扣索将拱箱顶部与上转轴联结,从而构成转动体系。在拱体顶端张拉扣索,拱箱即可离架转动。
图13-1-6 下转盘的一般构造示意图
3.位控体系
位控体系由系在拱体顶端扣点的缆风索与转盘牵引系统组成,用以控制在转动过程中转动体的转动速度和位置。
(二)无平衡重转体施工
拱桥无平衡重转体施工的主要内容和工艺有以下各项:(www.xing528.com)
1.转动体系施工
(1)安装下转轴、转盘及浇筑下环道;
(2)浇筑转盘混凝土;
(3)安装拱脚铰、浇筑铰脚混凝土;
(4)拼装拱体;
(5)设必要的支架、模板,设置立柱;
(6)安装扣索;
(7)安装锚梁、上转轴、轴套、环套。
这一部分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。转轴与轴套应转动灵活,其配合误差应控制在0.6~1.0 mm,环道上的滑道采用固定式,其平整度应控制在±1 cm以内;并要做好安装完毕到转体前的防护工作。
2.锚碇系统施工
(1)制作桥轴线上的开口地锚;
(2)设置斜向洞锚;
(3)安装轴向、斜向平撑;
(4)尾索张拉;
(5)扣索张拉。
这一部分的施工对锚碇部分应绝对可靠,以确保安全。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,发现异常现象应仔细分析研究,处理后再转入下一工序,直至拱箱张拉脱架。
3.转体施工
正式转体前应再次对桥体各部分进行系统、全面地检查,检查通过后方可转体。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来实现。启动时放松外缆风索,转到距桥轴线约60°时开始收紧内缆风索,索力逐渐增大,但应控制在20 kN以下,如转不动则应以千斤顶在桥台上顶推马蹄形下转盘。为了使缆风索受力角度合理,可设置两个转向滑轮。缆风索走速,启动时宜选用0.5~0.6 m/min,一般行走时宜选用0.8~1.0 m/min。
4.合龙卸扣施工
拱顶合龙后的高差,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,再浇封拱顶接头混凝土。当混凝土达到70% 设计强度后,即可卸扣索,卸索应对称、均衡、分级进行。
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