独塔无背索斜拉桥倾斜塔身的施工控制技术

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铁　道　建　筑

RailwayEngineering

July,2008

文章编号:100321995(2008)0720032203

独塔无背索斜拉桥倾斜塔身的施工控制技术

刘俊民

(中铁十三局集团有限公司第六工程公司,长春　130033)

摘要:介绍长春轻轨伊通河独塔无背索斜拉桥施工中主塔及配重梁施工控制技术,主要包括成塔过程中配重梁开裂控制、成塔过程中塔身应力监控、塔身及配重梁的变形控制等施工技术。

关键词:无背索　斜拉桥　主塔及配重梁　施工控制　技术中图分类号:U4451469　文献标识码:B

m,主梁以上部分60m。迎索面斜度为311∶5,背索面

1　工程概况

长春轻轨伊通河斜拉桥,全长297m,其中引桥92m,主桥205m。主桥结构为独塔无背索形式,塔梁固结,跨径布置为31m+44m+130m。31m+44m为主塔范围,主塔呈“L”形,迎索面呈“A”字形,全高65

收稿日期:2008201218;修回日期:2008204210

作者简介:刘俊民(1966—),男,辽宁普兰店市人,高级工程师。

斜度为2∶5,由两片塔身组成,壁厚115m,位于主梁两侧。在两片塔壁的底部通过主塔大横梁与配重梁段连接,上部通过四道翼形横撑连接,以保证主塔的横向稳

定性。倾斜的塔身可平衡部分由于斜索产生的负弯矩,主要部分由主塔的配重梁段来平衡,通过主塔和配重段的预应力钢索来实现,主塔的配重梁段兼作配重及行车的双重作用。

主塔采用预应力混凝土结构,在迎索面两片塔间设置封头板,增加主塔受压截面面积,减小水平应力。碍事故细节及需要补做的工作。

9)其他注意事项:①压浆过程应连续,不得中断;压浆后6h内所有阀门不能打开;②下雨天压浆时,压浆机位置出处必须搭棚,以防影响压浆质量;③冬季施工,当环境温度<5℃时不能进行压浆作业;④夏季施工,控制浆体温度应≤35℃。

缓慢均匀,不得将整袋水泥一下倒入桶中。水泥加入后搅拌时间应≥5min,总共搅拌时间应≥6min。

5)第一桶浆体搅拌后应测试流动度,当流动度在14～18s之间时即为合格。当真空泵显示管道真空度达到-0107MPa时即可开始压浆。开始压浆时应在缓慢挡位上,当压力表没有急剧升高现象时即可转至快速挡压浆。

6)为确保浆体充盈整个管道,压浆过程采用“二次出浆工艺”。当浆体从真空端(出浆端)透明管中出现时,应立即关闭抽真空机及抽真空端阀门,同时打开排废管的阀门,让水泥浆从排废管流出(即“一次出浆”),当流出的浆稠度合适时,关闭排废管阀门。并开始保压,直至压浆端排废管中出现水泥浆,打开压浆三向阀门,当阀门口流出浓浆时(即“二次出浆”)关闭阀门。继续压浆直至压浆端压力表显示压力在015MPa,保压时间应≥2min。

7)压浆时,每一工作班应制作不少于3组的7017mm×7017mm×7017mm立方体试件,标准养护28d,检查其抗压强度,作为评定水泥浆质量的依据。

8)压浆人员应详细记录压浆过程,包括每个管道的压浆日期、水灰比及掺加料、压浆压力、试块强度、障

4　结语

通过斜管试验和模拟压浆试验,成功验证了水泥浆体配合比的合理性以及真空压浆的可操作性,为压

浆施工工艺的制定提供了试验依据。在箱梁预制施工过程中严格按照真空辅助压浆工艺进行,从而确保了70m预应力混凝土箱梁孔道压浆的质量,为预制箱梁具有更高的耐久性提供了又一个有力的保障。

参

考

文

献

[1]杭州湾大桥工程指挥部.杭州湾跨海大桥专用施工技术规

范[R].杭州:杭州湾大桥工程指挥部,2005.

[2]杭州湾大桥工程指挥部.杭州湾跨海大桥建设技术[M].北

京:人民交通出版社,2005.

[3]朱新实,刘效尧.预应力技术及材料设备(第二版)[M].北

京:人民交通出版社,2005.

(责任审编　赵其文)

2008年第7期独塔无背索斜拉桥倾斜塔身的施工控制技术　　　　　　33

预应力钢束沿塔身背索面及配重梁段的顶部布置,用以抵抗斜索拉力产生的负弯矩,并随着逐渐接近塔顶负弯矩减小,钢束分层锚固。主塔钢束在塔顶侧及配

重梁段使用P型锚具锚固于塔身,在配重梁下缘及迎索面单向张拉。主塔及配重梁段内钢束随着斜索的挂索张拉分阶段张拉,以使主塔达到理想的应力状态。

主塔内共设置48束钢绞线。每束为44<15124钢绞线,张拉力为8360kN。

为了配合主塔倾斜塔身部分的浇筑,在主塔内部设置劲性骨架。劲性骨架主要由型钢加工而成节段,运至现场采用高强螺栓拼装。主塔形式见图1。

图1　主桥立面图

312　主要施工方法

2　主塔施工的关键控制技术

成桥后主塔和配重梁与主梁形成稳定安全结构,但在主塔及配重梁施工中,由于塔身倾斜,随着塔身施工,配重梁下部拉应力逐渐加大,与斜拉索挂索成桥后相差甚大。经过计算,必须采取措施,否则将被拉裂;随着塔身施工高度的增加,迎索面拉力不断增加,在体系转换前,必须对塔身进行应力监控;由于挂索及成桥对塔身及配重梁的变形产生影响,必须对塔身及配重梁的变形进行监控。综上所述,施工过程中主要进行以下技术控制:

1)成塔过程中配重梁开裂控制;

2)成塔过程中塔身应力监控;3)塔身及配重梁的变形控制。

配重梁采用碗扣脚手架支撑,木胶板外模。主塔的倾斜塔身施工采用翻模,翻模模板为桁架模板,分为面板及桁架两部分,面板采用质量好的竹胶板。垂直运输采用QTZ100型塔吊1台,该塔吊最大的工作幅度为50m,最大起重矩1000kNm。在两塔壁内侧搭设满堂脚手架,用于施工平台设置,搭设人行梯道,两塔壁外侧的工作平台可安装在外模桁架模板上。劲性骨架由专业队加工,采用高强螺栓连接,分段整体吊装就位;纵向钢筋全部采用直螺纹连接器机械连接。采用商品混凝土,布料车、输送泵泵送。

4　配重梁应力控制

在主塔施工完成,挂索张拉之前,主塔处于最不利受力的状态。由于主塔全部混凝土量4653m3,合计11632t,在主塔施工过程中及主塔施工完成后,在配重箱梁的下缘形成较大的负弯矩,出现破坏性拉应力。在施作主塔之前,增加与永久墩相同刚度的临时支墩与永久墩一起作为主塔配重箱梁下缘的支撑来减少配重梁的跨径,有效地降低了配重箱梁梁底的负弯矩,预防了配重箱梁梁底开裂的发生。同时根据计算分析,当挂索完成拆除临时支墩后,保证配重箱梁受力与设计一致。

411　临时支墩的设置

3　施工顺序及施工方法

311　施工顺序

根据施工工艺要求及施工控制的需要,塔身及配重梁混凝土施工分为8个阶段:浇筑配重梁及塔身至315m→浇筑塔身至6m→浇筑塔身至9m→浇筑108

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墩至109墩配重梁(2m)→浇筑108墩至109墩配重梁合龙段(浇筑至315m)→浇筑108墩至109墩配重梁至6m→完成塔身浇筑→张拉预应力。

为了减少临时支墩的数量,确保监控效果,采用

　　　　　　34铁　道　建　筑July,2008

MIDAS软件进行计算设计,在距离109#墩左侧(小里程)12m,右侧8m、18m、30m设置主动临时支墩4

个,共施加4次顶力,保证配重梁下部拉应力在控制范围内。临时支墩的布置见图2。

图2　临时支墩的布置(单位:cm)

　412　临时支墩的顶力施加及应力测定

根据施工设计,顶力施加分两阶段进行,第一阶段:在浇筑配重梁及塔身至315m,混凝土强度及弹性模量达到设计要求后,分4步分别施加顶力,步骤如下:2#支墩施加顶力6500kN→1#支墩施加顶力8000kN→3支墩施加顶力6000kN→2支墩施加6000kN;第二阶段:在浇筑108墩至109墩配重梁合龙段(浇筑至315m)后,在4#支墩施加顶力6000kN。

第一阶段主动顶力施加后,经过监控测定在109#

墩右侧810m配重梁下缘处发生最大压应力1137MPa,在109墩右侧2415m配重梁下缘处发生最大拉应力0192MPa,与设计计算基本一致。第二阶段主动顶力施加后,在塔身浇筑610m时,在109#墩右侧318m配重梁下缘处发生最大拉应力216MPa,在109墩右侧715m配重梁下缘处发生最大压应力0143MPa。主塔及配重梁完成后,在109墩右侧4185m配重梁下缘处发生最大拉应力2172MPa,在109墩右侧3410m配重梁下缘处发生最大拉应力0139MPa。413　应力控制效果

在整个施工过程中,通过计算机仿真模拟及现场应力监控,配重梁下缘应力满足要求,有效地预防了混凝土开裂。该施工工艺简单,可靠性强,达到了预期效果。

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3161MPa,不会对混凝土本身产生破坏。施工过程中,进行了应力监控,迎索面出现的最大拉应力为2103MPa,背索面出现的最大压应力为3183MPa,与设计计算相符,未出现裂缝。挂索完成后,主塔各主要部位应力与设计计算相符,满足设计要求。

6　塔身及配重梁的变形控制

在对主塔和配重梁进行应力控制的同时,进行了变形控制。主要通过MIDAS软件进行计算,配重梁及塔身在充分考虑施工各阶段工况的变化,预留高程,跟踪控制。施工成桥后配重梁与设计要求误差-511mm,塔尖纵向误差210mm,均满足设计要求。

7　结束语

轻轨伊通河独塔无背索斜拉桥已经通过验收,现在正在进行运营试通车。该桥的建成为长春市增添了一道靓丽的风景线。在施工中,通过采用MIDAS软件进行计算,对塔身及配重梁的应力应变的有效控制,保证了施工各工况中结构的安全,并达到了成桥后与设计一致的目标,对类似工程有一定的借鉴价值。

参

考

文

献

5　成塔过程中塔身应力监控

在主塔迎索面由于倾斜塔身(迎索面311∶5,背索面2∶5)自重的作用,在挂索前产生拉应力和压应力。用MIDAS软件进行计算,主塔建成后最大拉应力出现在迎索面,为2117MPa;最大压应力出现在背索面,为

[1]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京:人民交通出版社,2003.[2]中华人民共和国建设部.CJJ2—90　市政桥梁工程质量检

验评定标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1990.

(责任审编　孟庆伶)