《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》适用现浇施工难度大、高空作业安全防护要求高,且具备一定吊装能力的桥梁盖梁施工。
《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的工艺原理叙述如下:
上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工,就是墩柱施工时,在墩柱顶预埋与盖梁连接的预埋件。在预制场将盖梁按照设计的规格尺寸并预留与墩柱连接的预留孔进行预制,待预制完成的盖梁混凝土强度达到设计强度的100%后,采用2009年前已有的缆索吊装设备将盖梁吊装就位,测量并调整高程和轴线偏位,满足要求后将预留孔中的预埋钢筋与墩柱顶预埋件进行焊接连接,然后在预留孔中浇筑高于盖梁混凝土强度等级的微膨胀混凝土并振捣密实,完成盖梁施工。
《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下:
工艺流程
盖梁预制安装工艺流程见图1。
操作要点
一、盖梁预制
1.场地准备及底模制作
1)预制场地平整硬化,排水通畅,配备施工电源、水源,同时保证原材料及制成品的运输方便。根据盖梁的重量计算预制基座的承载力,预防不均匀沉降和雨后沉陷,必要时可作级配砾土或碎石垫层提高地基承载力。
2)底模采用钢模板,底模可比设计盖梁每侧宽20-40厘米,以便不同规格的盖梁使用同一套底模,同时沿盖梁长度方向在底模表面每1米焊接挡块一个,用以加固侧模板。底模的制作质量直接影响到盖梁的外观及尺寸,因此要求表面必须平整、光滑,侧模安装几何尺寸控制在允许误差范围内。
2.侧模制作安装
1)侧模制作
模板必须有足够的强度、刚度和稳定性,能可靠地承载混凝土的侧压力即施工荷载。侧模板一般选用5毫米厚钢模板做面板,用扁钢或角钢做加劲肋。
2)侧模安装
为避免模板接缝漏浆并保证尺寸准确,模板之间的连接采用螺栓连接,底模侧边粘2毫米厚的泡沫双面胶,将模板与底模侧边紧贴防止漏浆,再通过焊接的挡块及设置拉杆固定紧密,模板上部放置与底模同宽的钢筋或木条做顶杆,确定上口宽度,然后用对拉螺栓将侧模拉紧,端模用螺栓固定于侧模上,锚垫板灌浆口应朝上放置并用螺栓固定于端模上。检查调整顺直度和垂直度等尺寸后,拧紧拉筋,加固支撑。
3.钢筋加工
1)在底模上用墨斗弹出底面各普通钢筋位置的墨线,然后直接涂刷好脱模隔离剂(如黄油等),开始绑扎钢筋及骨架成型。
2)钢筋绑扎首先绑扎焊接盖梁主筋,绑扎完成后设置保护层垫块,采用混凝土垫块,间距1米左右,并按梅花形布置,然后绑扎箍筋和预留孔连接钢筋。
4.预留孔设置
在浇筑盖梁混凝土之前,按照设计图要求,进行预留孔模板的安装和预留孔中预埋件的焊接。预留孔模板加固牢靠,在混凝土浇筑时不能发生变形且便于拆卸。预留孔的尺寸满足两个要求,一是在盖梁就位时要有一定的移动余地,便于轴线调整;二是盖梁在墩柱顶接触面积的大小满足其本身重量的要求。
5.混凝土浇筑
1)混凝土浇筑前检査钢筋规格、数量是否与设计相符,绑扎是否牢靠,垫块数量、位置是否正确,模板尺寸、强度、刚度、稳定性及接缝是否严密,模板内杂物、积水和钢筋上的污垢是否清理干净。
2)水灰比是影响混凝土强度的重要因素,准确测定砂、石含水量,严格按照配合比进行施工。为确保盖梁的使用寿命,水必须经化验达到饮用水标准方可使用,不要轻易使用地下水。
3)混凝土浇筑分层进行,控制好分层厚度。振捣时两侧对称振捣,以防止钢筋骨架左右移位,振捣过程中50型振动棒与模板间距保持5-10厘米,不得直接或间接地通过钢筋施加振动。振捣上层混凝土时,振动棒插入下层混凝土内5-10厘米,需快插慢拔减少混凝土中出现的气泡。施工时,每一块盖梁做不少于3组混凝土试件,并与盖梁同种条件下养护。
6.养护、拆模
盖梁的养护采用铺设养护布覆盖进行洒水养护,使盖梁顶面及侧面始终保持湿润状态。由于盖梁为实心构造,体积较大并且构造配筋较少,如果昼夜温差较大热胀冷缩有可能引起表面开裂,因此露天作业时通过搭遮阳篷等措施减少混凝土昼夜温差。外模板拆模时混凝土强度需达到2.5兆帕,以拆模不粘模板,混凝土不缺棱掉角为宜。
二、盖梁吊装受力分析
1.地锚、塔架系统受力分析
按照对吊装系统受力最不利考虑,最大吊重为70吨(盖梁),拱肋吊装时最大吊装重量90吨,此时地锚系统、塔架系统的受力及安全性均能满足要求,故只对主吊起重索进行受力分析。
2.主吊系统主索、起重索、牵引索受力分析
主吊起重索受力分析
主吊起重牵引选用ф22钢丝绳(6x37-155型),单卷扬机布置,走8绳,起重采用40千瓦5吨中速(40米/分钟)卷扬机,如图3所示。
起重绳线绕过卷扬机上的张力及应力受力分析:
起重卷扬机收紧拉力按下式计算:
式中P——吊重;
α——滑轮组系数;
μ——考虑拱肋两点起吊的不均匀受力和起吊的冲击影响。
起重索接触应力按下式计算:
式中
3.千斤绳受力分析
千斤绳选用ф43.5钢丝绳(6x37 1),两点起吊,走2绳。
钢丝绳内力根据下式受力分析:
式中Q——构件重力;
n——钢丝绳根数;
α——吊索与水平面夹角;
Sb——钢丝绳破断拉力;
K——安全系数,取K=6。
三、盖梁吊装(图4)
1.盖梁吊装前对吊装设备进行全面检查,并对吊装施工按规范要求进行详细计算,确保吊装施工满足要求。
2.盖梁吊装就位前,对墩柱顶混凝土进行凿毛并清理干净表面浮浆,用水湿润后敷设厚度为1厘米左右的高强度砂浆,以便与预留孔新浇筑的混凝土更好的连接。
3.施工时盖梁钢筋与预埋件干扰处,先作截断处理,待安装就位后再焊接,与斜筋干扰时处,调整斜筋横向位置。
4.盖梁起吊时采用捆绑方式,对于钢丝绳与盖梁接触处进行必要的防护处理,防止钢丝绳损坏盖梁棱角。
5.预埋槽钢插入盖梁预留孔实施就位过程中,人工采用撬杠等工具调整盖梁纵、横轴线,符合要求后缓慢放松起吊索,将起吊索承担的重量逐步由墩柱承担,完成盖梁就位。
6.盖梁就位后,焊接连接预留千中钢筋和钢筋与柱顶预理槽钢,填寒预留孔与柱顶间的空隙。
7.在盖梁预留孔中浇筑高于盖梁混凝土强度等级的微膨胀混凝土并振捣密实,完成盖梁施工,进入下道工序。