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【央企信托-504号淮安政信】
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一篇文章告诉你装配式桥梁怎么施工的! 来源: 发布时间: 2021-12-13 09:46:04 评论 收藏 一、装配式墩台施工 装配式墩台是将高大的墩台沿垂直方向、按一定模数、水平分成 若干构件,在桥址周围的预制场地上进行浇筑,通过车船运输至现场,起吊拼装装配式墩台的主要特点是:可以在预制场预制构件,受周围外界干扰少,但相对来说,对运输、起重机械设备要求较高
装配式柱式墩系将桥墩分解成若干构件,如承台、柱、盖梁(墩 帽)等,在工厂或现场集中预制,再运送到现场装配成桥墩
其施工工序主要为预制构件、安装连接与混凝土填缝
其中拼装接头是关键工序,既要牢固、安全,又要结构简单便于施工
常用的拼装接头有以下几种: (1)采用有粘结后张预应力筋连接构造 有粘结后张预应力筋连接构造往往配合砂浆垫层或环氧胶接缝构造实现节段预制桥墩的建造,方案中的预应力筋可采用钢绞线或精轧螺纹钢等高强钢筋
该构造特点是预应力筋通过接缝,实际工程应用较多,设计理论和计算分析以及施工技术经验成熟
不足是墩身造价相对传统现浇混凝土桥墩要高许多,同时现场施工需对预应力筋进行张拉、灌浆等操作,施工工艺复杂,施工时间较长
(2)灌浆套筒连接 预制墩身节段通过灌浆连接套筒连接伸出的钢筋,墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层,墩身节段之间采用环氧胶接缝构造
构造特点是施工精度要求较高,现场施工所需时间短,同时也不需要张拉预应力筋,现场工作量显著减小,其正常使用条件下的力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似,因此具有一定的经济优越性
从国外应用经验看,低地震危险区已开始广泛应用,高地震危险区域的应用和科学研究还在进行中
(3)灌浆金属波纹管连接 该连接构造常用于墩身与承台或墩身与盖梁的连接,预制墩身通过预埋于盖梁或承台内的灌浆金属波纹管连接墩身内伸出的钢筋,在墩身与盖梁或承台之间的接触面往往采用砂浆垫层,墩身节段之间采用环氧胶接缝构造,见图5所示
该构造现场施工时间短,但需要满足纵筋足够的锚固长度,其力学性能与传统现浇混凝土桥墩类似
目前国外已有少数桥梁使用这种连接构造进行施工,高地震危险区域内应用较少,其抗震性能如何目前仍在研究中
(4)插槽式连接 插槽式连接构造如图6所示,已在一些桥梁工程中得到应用,主要用于墩身与盖梁、桩与承台处的连接,与灌浆套筒、金属波纹管等相比,优点是所需施工公差可以大一些,现场需要浇筑一定的混凝土
(5)钢筋焊接或搭接并采用湿接缝 预制拼装桥墩预先伸出一定数量的钢筋以便与相邻构件预留钢筋搭接,需设临时支撑,钢筋连接部位需通过后浇混凝土(湿接缝)方式连接,这也是目前国内较多采用的节段拼装桥墩的设计思路
采用该构造建造桥墩,力学性能往往与传统现浇混凝土桥墩类似,但湿接缝的存在会增加施工时间和现场钢筋搭接、浇筑的作业量,从快速施工角度考虑,该方案存在一定不足
(6)承插式连接 承插式接缝连接构造是将预制墩身插入基础对应的预留孔内,插入长度一般为墩身截面尺寸的1.2~1.5倍,底部铺设一定厚度的砂浆,周围用半干硬性混凝土填充
优点是施工工序简单,现场作业量少;不足是接缝处的力学行为如何,特别是抗震性能如何,尚需进一步研究
国内北京积水潭桥采用该连接构造建造,美国一些桥梁也采用该连接构造进行建造
如图所示
预制拼装立柱的抗震性能 预制立柱的抗震性能是阻碍全预制拼装技术在高地震危险区域桥梁中应用的一个技术难题,为了实现全预制拼装技术的全面推广应用,必须对预制拼装立柱的抗震性能展开深入的研究
以典型实际工程桥墩构造为原型,选取套筒(Coupler)、波纹管(Duct)和有粘结预应力筋三种预制拼装连接方式,进行了矩形实心节段预制立柱的低周反复水平加载缩尺试验研究,通过对不同构造细节下节段预制立柱试件的拟静力试验和有限元数值分析,研究了不同构造方式下节段预制立柱的滞回特性、延性变形、接缝处的非线性力学行为、损伤和破坏机理等
试验结果表明,采用套筒(Coupler)、波纹管(Duct)预制拼装连接构造的桥墩与传统现浇混凝土桥墩相比,具有相近的抗震性能,可满足预期抗震性能的要求
有粘结预应力筋连接预制拼装桥墩具有与现浇混凝土桥墩相近的变形能力,但耗能能力较弱
此外,通过计算分析、连接装置试验、对整批试件的制作和运输过程的研究表明,套筒(Coupler)和波纹管(Duct)两种预制拼装连接方式,立柱总体受力、构造连接、抗震性能和整个施工工艺细节均可以满足当前设计和施工的要求,可用于工程实践
应用实例: 装配式柱式墩台施工应注意以下几点: (1)墩台柱构件与基础顶面预留杆形基座应编号,并检查各个墩、 台高度和基坐标高是否符合设计要求;基口四周与柱边空隙不得小于2cm
(2)墩台柱吊人基杯内就位时,应在纵、横方向测量,使柱身竖直度或倾斜度以及平面位置均符合设计要求;对重量大、细长的墩柱,需用风缆或撑木固定后,方可放吊钩
(3)在墩台柱顶安装盖梁前,应先检查盖梁上预留槽眼位置是否符合设计要求,否则应先修凿
(3)柱身与盖梁(墩帽)安装完毕并检查符合要求后,可在基杯空隙与盖梁槽眼处浇筑稀砂浆,待其硬化后,撤除楔子、支撑或风缆,再在楔子孔中灌填砂浆
随着预应力技术的成熟与发展,预应力开始应用于墩台上,特别是后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台
它的施工方法与装配式柱式墩台施工方法相似,除了安装时的连接接头处理技术之外,节段预制构件之间的连接方式主要依赖于预应力钢束
后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台采用的预应力钢材主要有高强度低松弛钢丝和冷拉Ⅳ级粗钢筋两种
后张法预应力钢筋混凝土装配式墩台的预应力张拉方式有以下两种:张拉位置可以在墩帽顶上张拉;亦可以在墩台底的实体部位张拉
一般采用墩帽顶上张拉
(1)墩帽顶上张拉预应力钢束其主要特点是: ①张拉操作人员及设备均处于高空作业,张拉操作虽然方便,但安全性较差; ②预应力钢束锚固端可以直接埋人承台,而不需要设置过渡段; ③在墩底截面受力最大位置可以发挥预应力钢束抗弯能力强的特点
(2)墩底实心体张拉预应力钢束其主要特点是: ①张拉操作人员和设备均为地面作业,安全方便; ②在墩底处要设置过渡段,既要满足预应力钢束张拉千斤顶安放要求,同时又要布置较多的受力钢筋,满足截面在运营阶段受力要求; ③过渡段构件中预应力钢束的张拉位置与竖向受力钢筋相互关系较为复杂
预应力钢束的张拉要求、预应力管道内的压浆要求与预应力混凝土梁的要求一致
应用实例: 预制工艺流程: 承台墩身整体模板桁架体系总重量约420t,采用全钢模设计,主要分为:模板体系、桁架体系、滑移系统及调整系统四个部分
整体一次精确定位
模板体系:承台外模、承台底模、墩身外模、承台预留孔模板、墩身内模及承台顶面压模
桁架体系:承台桁架与墩身桁架两部分,支承在滑移系统上
滑移系统:滑道与滑移装置
调整系统:模板到位后的微调措施,包括水平调整千斤顶与楔块
承台及底节墩身混凝土浇筑: 承台及底节墩身混凝土浇筑完成拆模: 埋床法全预制基础: 采用一套集吊装、导向调位、安装一体化的悬挂系统,该系统除具备预制墩台吊装和悬挂功能外,还具备包括墩台垂直度、竖向标高、平面内位置等调位功能,调位精度达到0.5mm
二、索塔施工 混凝土索塔: (1)工程难点 索塔高、柔,极易受日照、温变和风等因素影响,线性控制难度大; 锚固区首次采用钢锚箱,精度要求高,施工控制难度大; 索塔高且离岸远,测量精度难以保证; 大风天气多,有效作业天数少
(2)关键技术 混凝土索塔控制技术; 钢锚箱安装控制技术
钢索塔: 三、钢梁悬拼施工 悬臂拼装法是将预制好的节段,用支承在已建成悬臂上的专门悬拼吊机,悬吊于梁位上逐段拼装,与已成型节段锚固后,在拼装下一节段,拼装长度一般2-5m为宜
悬拼按照起重吊装方式的不同分为:浮吊悬拼、牵引滑轮组悬拼、连续千斤顶悬拼、缆索起重机(缆吊)悬拼及悬臂吊机
悬拼的核心是梁的调运与拼装,梁体节段的预制是悬拼的基础
悬拼施工工序主要包括梁体节段的预制、移位、存放、运输;梁段起吊拼装;悬拼梁体体系转换;合拢段施工
四、混凝土节段梁施工 预制节段(钢筋砼节段、钢梁节段)拼装施工法:是将桥梁的梁体纵向划分为若干节段块,在工厂里或桥位附近的预制场内预制后,运至桥位,然后通过施加预应力,将节段块组拼成为整体结构
是近四十年内才发展起来的施工方法,被广泛应用于钢筋混凝土及钢桥施工中
节段的预制主要有长线台座法和短线台座法 长线台座法就是按照设计的制梁线型,将所有的块件在一个长台座上一块接着一块的匹配预制,使两块间形成自然匹配面
该方法的优点是容易控制几何形状,而且在预制过程中不积累偏差,对于已制块件的偏差可以通过下一个块件及时调整,更可多点同时匹配预制,加快施工进度,除此之外,使用该方法预制构件完成脱模后,不必立刻转运到贮放地
但是该方法也有如下不足:①占地面积大;②台座必须建筑在坚固的基础上面
③弯桥还需形成所需曲度
④浇筑、养生等设备都是移动式的
短线台座法施工是指每个节段的浇筑均在同一个模板内进行,其一端为一个固定模,而另一端为一个先浇筑的节段,模板的长度仅为一个节段的长度,模板是不移动的,而梁段则由浇筑位置移至匹配位置后运至存梁场
这种方法占地面积较小,可以形成流水线作业,提高了施工速度,适用于节段类型变化较多,模板倒用较频繁的工程需求
它的不足之处主要在于要求匹配段必须非常精确的放置,因而需要精密的测量仪器设备以及精确的测量和控制方法
混凝土节段梁预制: 节段梁搬运:节段合理搬运的起吊点应选取合适,以便把节段应力控制在允许的范围内
节段梁堆放:节段必须按能避免翘曲和二次应力的方式堆放,地坪能为节段提供良好的支承;节段的腹板下方和紧靠腹板处应支架起来,叠堆时应将上面节段的重量由腹板直接传递,避免顶、底板弯曲传力
节段梁运输:由于混凝土梁体节段自重较大,因此混凝土梁体节段预制场地一般选在离桥位较近处,采用轮胎式搬运机、运梁车或运梁轨道车运输至桥位拼装
节段梁拼装: (1)满堂支架法: (2)少支架法(多用于钢梁): 由于满堂支架要求对桥下整个地基进行处理,费用较大,施工周期长
因此条件允许的情况下一般将节段加长,采用少支架形式进行拼装施工
(3)逐跨拼装法: 是上部结构按一个方向架设,一次完成一跨
在施加预应力前,预应节段通过下悬梁(主梁下方)或架桥机(主梁上方)临时支承
架设完的主梁可以简支在桥墩上,也可通过后张预应力将几孔联成连续结构
适合中小跨径、全体外和体内外混合的预应力凝土简支梁桥、逐跨简支变连续的连续梁桥
施工方法主要设备是一根长度小于(或大于)两倍标准跨长的钢桁架导梁、起吊平车、导梁行进及调整等设备组成
如果节段位于导梁下用吊挂方式拼装,架桥机称为上导梁式架桥机;如果节段位于导梁之上用支撑方式拼装,架桥机称为下导梁式架桥机;导梁将承受一跨预制节段的重量
(4)平衡悬臂法: 是以一个桥墩为中心,对称顺序拼装节段
每一节段与前面的已装节段达成一体,自我平衡,并作为下一节段的拼装基础
对于每个施工步骤,悬臂结构通过张拉设置在箱梁节段中的预应力钢束来确保其安全和稳定
节段的吊装则可通过桥面支承吊机、导梁或地面起重机进行
适合悬臂施工的、中大跨径体内外混合的预应力混凝土桥梁
(5)悬臂拼装法 利用在已拼结构悬臂上移动的简单装置,来保证节段起吊、平移和拼装;起吊设备装在平车上,平车在桥面轨道上行驶
适合悬臂施工的中大跨径桥梁
(6)缆索吊装法 利用悬挂的缆索运输和安装构件的施工方法
一般适用于拱桥的拱肋或梁体以及悬索桥主梁施工
体外预应力筋安装:体外预应力钢绞线束通常采用HDPE管作为外套管,为使钢绞线在外套管内排列整齐,并有可能实现单根钢绞线调整、更换,应采用按序单根安装的方法
体外预应力筋调整与更换: 1)当体外预应力筋拉力需要调整时,可卸掉保护罩、清除防腐油脂,采用专用千斤顶张拉或放松钢绞线,然后重新安装保护罩、注满防腐油脂; 2)当体外预应力筋需要更换时, 采用专用连接器将新、旧钢绞线连接,抽出老钢绞线、拉入新钢绞线,然后张拉、重新安装保护罩、注满防腐油脂
节段接缝拼接方法通常采用三种方法处理: 1)不作处理的干接缝; 2)涂以环氧树脂的胶接缝; 3)浇以水泥混凝土的湿接缝
湿接缝主要用于合拢节段或连接段;体内、体外混合预应力桥梁和循环冻融地区应采用胶接缝,胶接缝处体内预应力筋管道口拼合前应设密封垫圈
装配式桥梁的安装(PPT 38页) 装配式桥梁的四种安装工法 装配式钢筋混凝土桥梁施工工法 装配式桥梁施工技术在S26公路入城段新建工程4标中的应用 装配式桥梁技术实践与探讨 装配式桥梁各部分施工技术与应用实例 装配式桥梁架梁施工方案 BIM技术在装配式桥梁建设全生命期的应用 建筑工业化装配式桥梁施工技术 装配式钢筋混凝土桥梁施工工法 针对路桥施工开始进行测量恢复定线的放样过程及方法,在恢复定线过程中常遇见问题及解决方法作简要介绍,以供广大同行共同切磋
【关键词】路桥施工测量恢复定线 一、中线放样 中线放样主要有导线点坐标复测,主要中桩放样,中桩穿线,栓等过程,下面就一一做一介绍
1.导线点坐标复测 目前路桥设计单位仅提供给施工单位导线控制桩及其坐标
施工单位进场后,根据设计单位提供的图纸使用全站仪或光电测距仪配经纬仪自己进行恢复主要控制桩,对导线点进行复核联测
测量前可以根据设计单位所给坐标先计算好转折角和边长,与实测结果相比较,当误差较大时应查明原因,是导线点挪动或仪器故障
当该段导线点观测角和相邻导线点边长都已实测完毕,导线点复测的外业工作即宣告结束
接下来进行导线点坐标复测计算
一般来说,以前两个导线点和最后两个导线点为已知边进行方位角闭合计算,以规范要求的允许闭合差衡量其是否闭合
根据坐标和导线长度计算导线精度,看其是否满足其导线要求的精度
如果满足精度要求,说明导线测量准确,同时整理出导线点成果表
2.中桩放样 中桩放样是以某相距最近的导线点为测站,后视相邻导线点,拨角测距放出该中桩点,观测角和距离是以这三点的坐标计算得出的,在放样中桩时应注意两项:(1)放完一个中桩点后,必须进行仪器归零校核,归零误差应在限差之内,否则所放点位应重新放样;(2)测站导线点到所放中桩点距离小于到后视导线点距离
第一条是测量放样的常识,而第二条则是根据导线放样中桩总结出来的经验,可以减少误差的一种办法
放样中桩的数量以能达到相邻两中桩能够通视为下限,并写出中桩放样的详细记录
3.中桩穿线 中桩穿线的过程与导线点复核测量方法相同,而衡量其是否合格则是路线的各种技术参数,即直线点是否在一条直线上,曲线点是否在一条曲线上
中桩穿线如有不符合的情况,应以该直线或曲线相距最远点调整中间点,线型结点应先定曲线后定直线
而事实上误差仍然难免,应详细记录穿线过程的各种数据,进行认真分析,查找原因,根据全线测量结果进行计算,寻找如何调整中桩位置,使线型能够达到最小误差的最佳方案
4.栓桩 在导线点复测记录栓桩
其它骑马桩、三角网等也可进行栓桩
但无论哪种办法,都应考虑施工由于高填或深挖以后是否还能由其恢复中桩
二、中线放样总结 1.导线点丢失后,恢复其原来点十分困难,那么我们就因该重新布设,一般来说重新布设的测量精度和原来的结果是一样的
按照相邻点通视的要求重新布设速度快,提前选点布设完毕随导线点测量一次完成
导线点坐标取值我们一般是用我们施工单位自己复核计算的平差结果,这是因为虽然使用的相同的导线点,而由于测量时取导线长度不一,虽说其导线点坐标是从某种意义来说是一个定值,但取某一段或取全线测量其结果就不一样,此外,人的视觉误差和仪器精密程度不同,复测的导线点坐标即使精度很高也不会与设计值相同
从道理上讲,应该取精度高的导线点坐标
而一般设计文件中并不讲明其导线精度
从笔者多年的施工总结,我们都是取复核后的坐标,虽然有时监理工程师要求我们取设计单位给的坐标,但多数情况下我们施工单位取复测后的坐标
与复测导线精度相比,取精度高的一方值,以便于提高中桩放样的精确性,减少中桩穿线的误差
2.路桥施工测量放样不是单单依靠中桩,其最终是由一些主要桩连结成线确定的
表面上看是一些中桩点,其实是线
该线是测量时用来控制整个路线方向和确定中线位置的,中桩是施工中应用来放样的,中桩放样完毕,还必须要进行穿线
在穿线时必须用导线放样所有中桩
特别是在桥梁放样中,仅有一个中桩是不够的,它必须有中线才能确定其位置
在穿线过程中导线是手段,中线是结果,确定路线是一条线,而不是几个中桩
要求只用导线点放样即不可能也不现实,如确定结构物的交角,后视后是中桩而不是导线点
测量上土的边界,不可能每层土都计算出其边界的坐标
中桩的利用率远远高于导线点,以穿线复核后的中桩放样,导线点放样复核检查相结合的方法适合于当今的路桥施工放样,当二者偏差不大,应以中桩放样为准,差别较大,应查找原因,而后确定导线点和中桩穿线后的精度到底哪一个高
三、水准测量 水准测量过程是由布设施工临时水准点,测量,计算组成的,下面就各个过程简要介绍
1.布设施工临时水准点 设计单位所给的水准点相距较远,一般都在1000m以上,施工时使用很不方便
考虑到以后路基桥涵以及构造物等开工后的方便施工,根据实地地形地貌,兼顾结构物工程,可以沿路线方向间隔200m左右补置一个施工用临时水准点,特别是桥涵以及构造物密集的地方增加临时水准点的设置
水准点可设在比较坚固的地方,如不动的房屋,铁路,电线杆等地方,或自己埋设,并对每个加密水准点位置做详细记录
2.测量 测量严格按照水准测量操作规程进行,使用的仪器一定要经过有关部门校核,每相邻两个水准点进行闭合测量
加密的水准点都要进行闭合和复核,作好详细的记录
3.计算 首先,应该从数据上检查是否满足水准测量的要求;而后,每两个水准点闭合计算,复核设计单位的所给的水准点闭合计算,复核设计单位的所给的水准点是否闭合
计算临时布设的水准点高程,整理出包含原始和自设水准点高程成果表
四、水准放样总结 多年的实践发现,当有两个点高程不闭合时,一般有3种处理方法:(1)在两个水准点之间设临时水准点将闭合差均布下去,等于设几个台阶消除闭合差;(2)假设BM1,BM2,BM3,BM4连续4个水准点,BM2与BM3不闭合,可以采用BM1和BM3闭合计算,改正BM2的高程,或者BM2与BM4闭合计算改正BM3的高程;(3)BM1与BM4进行闭合计算,改正BM2和BM3的高程
第一种方案是强制闭合,后两种要视具体情况确定
当然有条件可以用高精度水准点检查
在水准测量中怎样与其它标段联接是比较关键的问题,一般在标段接头处指出两个导线点作为两个标段的共同点,作为前一标段的附合导线已知终边和后一个标段的起始边,其余依次类推
我们就会按照指示的附合异线的已知始边和终边进行导线测量和计算,其坐标不再改正
参考文献:
【1】陶元洲.单程双测导线测量[J].测量员,1991,(4).
【2】李青岳等.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.
【3】潘宝玉等.测量学[M].北京:测绘出版社,1991.
央企信托-504号淮安政信