CN109252444A - 一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工方法；本发明通过下横梁分段施工，有效减少横梁收缩效应产生的塔根拉应力，降低横梁、塔柱开裂的风险。下横梁分为中间段以及对称于桥中线的上、下游塔梁连接段，先完成中间段施工，让其在支架上自由状态下完成大部分收缩后，再施工两侧与塔柱连接部分。本专利通过横梁分段施工，并辅以低温合拢的施工工艺，降低了低矮的下塔柱对下横梁形横向约束的不利影响，有效控制住下横梁收缩产生的裂纹，对同类工程的施工具有推广意义。
Description
本发明涉及一种下横梁施工工法，具体讲是一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工工法。
背景技术
下塔柱低矮，其抗弯刚度极大，下塔柱、承台与强大的下横梁共同构成一个倒梯形框架，相互约束作用大，容易出现收缩开裂病害。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工工法。
本发明是这样实现的，构造一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工工法，其特征在于：下横梁施工工艺流程如下；
（一）下横梁支架设计；
（1）中间支架设计：横梁支架采用φ820×10mm钢管搭设，横梁中间段下方按4×3布置12根；立柱纵横向平联均采用φ426×8mm钢管；钢管立柱顶端安置卸载砂筒，砂筒上先布置3根2米长的I36b小梁，其上顺桥向布设4I56b工字钢横梁，在横梁上安设6组三排单层、1组4排单层贝雷梁作为主梁，在贝雷梁上布设按75cm及37.5cm两种间距布置工25b分配梁，最后安装10×15cm横桥向木枋，上铺18mm优质竹胶板形成底模；
（2）两侧边支架：除中间段外的两侧边采用型钢托架作主要受力构件；托架以2工56b为平梁，2工45b为斜撑，与预埋在塔柱上的钢板焊接构成；其上按50cm间距布置横桥向I25分配梁，再铺设木枋、竹胶板形成底模；
（二）支架受力分析；
（1）有限元模型建立：为验算现浇支架各构件内力和变形是否满足要求，根据现浇支架设计图纸使用Midas Civil 2015 建立有限元模型；
（2）结果分析：根据有限元分析结果；
（三）下横梁支架施工；
（1）支架安装：在施工下塔柱的同时进行支架安装，确保下横梁中间段与相邻中下塔柱连接段塔柱间浇筑间歇期控制在14d左右；
（2）下横梁浇筑：首先浇筑下横梁中间段第①段，然后浇筑索塔第4节段，浇筑间歇期控制在14d，第4段浇筑完成3d后浇筑中间段第②段，然后浇筑索塔第5段（包括上倒角部分）。
本发明具有如下优点：通过下横梁分段，可使大部分的横梁砼收缩在支架上自由完成，有效减少横梁收缩效应产生的塔根拉应力，降低横梁、塔柱开裂的风险。适用范围：低矮下塔柱条件下的横梁施工。工艺原理：索塔、下横梁异步施工。下横梁分段，先完成中间部分，再完成两侧与塔柱连接部分。针对低矮下塔柱对下横梁约束造成的质量影响，采用塔梁异步施工工艺。本文以在建嘉鱼长江大桥北塔下横梁施工实例，介绍下横梁特殊施工工艺的比选过程、支架设计、施工过程控制，通过横梁自由收缩徐变完成后进行合拢的施工工艺，克服了下塔柱低矮对下横梁形成较大约束的缺点，完全控制住下横梁收缩产生的裂纹，对同类工程的施工具有推广意义。
附图说明
图1下横梁施工流程图；
图2下横梁支架立面图；
图3下横梁支架侧面构造图；
图4两侧边支架构造图；
图5北塔立面构造图；
图6北塔侧面构造图；
图7北塔下横梁一般构造图；
图8下横梁支架立面布置。
具体实施方式
下面将结合附图1-图8对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工工法；
针对低矮下塔柱对下横梁约束造成的质量影响，采用塔梁异步施工工艺。本文以在建嘉鱼长江大桥北塔下横梁施工实例，介绍下横梁特殊施工工艺的比选过程、支架设计、施工过程控制，通过横梁自由收缩徐变完成后进行合拢的施工工艺，克服了下塔柱低矮对下横梁形成较大约束的缺点，完全控制住下横梁收缩产生的裂纹，对同类工程的施工具有推广意义。
工法特点：通过下横梁分段，可使大部分的横梁砼收缩在支架上自由完成，有效减少横梁收缩效应产生的塔根拉应力，降低横梁、塔柱开裂的风险。
适用范围：低矮下塔柱条件下的横梁施工。
工艺原理：索塔、下横梁异步施工。下横梁分段，先完成中间部分，再完成两侧与塔柱连接部分。
施工工艺流程及操作要点如下(下横梁施工工艺流程如图1)：
下横梁支架设计：横梁支架采用φ820×10mm钢管搭设，横梁中间段下方按4×3布置12根。立柱纵横向平联均采用φ426×8mm钢管。钢管立柱顶端安置卸载砂筒，砂筒上先布置3根2米长的I36b小梁，其上顺桥向布设4I56b工字钢横梁，在横梁上安设6组三排单层、1组4排单层贝雷梁作为主梁，在贝雷梁上布设按75cm及37.5cm两种间距布置工25b分配梁，最后安装10×15cm横桥向木枋，上铺18mm优质竹胶板形成底模。（图2下横梁支架立面图，图3下横梁支架侧面构造）。
两侧边支架：除中间段外的两侧边采用型钢托架作主要受力构件。托架以工2工56b为平梁，2工45b为斜撑，与预埋在塔柱上的钢板焊接构成。其上按50cm间距布置横桥向I25分配梁，再铺设木枋、竹胶板形成底模。
支架受力分析：有限元模型建立：为验算现浇支架各构件内力和变形是否满足要求，根据现浇支架设计图纸使用Midas Civil 2015 建立有限元模型。
在基本组合荷载下，主要构件的挠度变形，应力均在小于规范。本次所建模型与实际情况基本一致。通过模型对实际荷载的模拟计算结果可知，分配梁、贝雷梁、临时支墩均能满足要求，支架的整体稳定满足规范要求，贝雷梁在支点位置竖杆压应力较大，销接处剪应力较大，在施工过程中在此部位进行加设加强竖杆处理，使得整个支架体系受力更合理。
下横梁支架施工：
支架安装：在施工下塔柱的同时进行支架安装，确保下横梁中间段与相邻中下塔柱连接段塔柱间浇筑间歇期控制在14d左右。
下横梁浇筑：首先浇筑下横梁中间段第①段，然后浇筑索塔第4节段，浇筑间歇期控制在14d，第4段浇筑完成3d后浇筑中间段第②段，然后浇筑索塔第5段（包括上倒角部分）。
主要机械设备及人员配置如下表：
表2 机具设备表
人员配备如下表：
表3 人员配置表
质量控制措施
下横梁支架搭设：
（1）确保钢管立柱与承台预埋板，附墙杆与下塔柱预埋板连接部位干净无异物，保证焊接质量。
（2）所有焊缝均经专业的检测机构进行探伤，对检测不符合要求的必须进行补焊等加强措施。
（3）钢管立柱标高严格控制，这是控制下横梁线型的主要保证措施。
（4）贝雷片之间花架连接必须紧固牢靠，保证贝雷片之间横向稳定。
上述几点是保证下横梁现浇支架整体性和稳定性的关键点，现场技术人员、质检人员引起高度重视，切实把好这道关卡。
钢筋保护层：钢筋混凝土保护层是保证结构耐久性的重要指标之一。混凝土保护层厚度不足，钢筋易受到侵蚀，100年的设计年限就得不到根本保证，混凝土保护层控制至关重要。绑扎钢筋所用的扎丝头均要求弯曲向里，防止侵入保护层。在下横梁混凝土浇筑之前，必须设置强度、密实度、耐久性符合高性能混凝土要求的垫块，垫块安装必须符合工艺顺序的要求，严禁先立模板再绑垫块。垫块规格、尺寸、布置形式必须满足设计和规范的要求，其数量不得小于4个/㎡。模板加固需使用拉筋时，要加工专用的套筒和拉杆，将套筒焊接在下横梁主筋上并通过套丝与拉杆连接，拉杆外套可采用 PVC管，待拆模时将拉杆拧出，用砂浆封堵拉杆孔洞。
混凝土施工：
（1）大体积下横梁砼的入模布料极为重要，布料不均，易使胶凝材料与骨料分离，砼易产生收缩裂缝，布料过程中要灵活调整布料区，使混凝土在模板内分布均匀。振捣要均匀适当，防止漏振或少振，否则砼表面易产生麻面或蜂窝。
（2）冬季施工必须根据主塔大体积混凝土施工的冬季施工方案和措施，满足混凝土芯部温度不低于 10℃的要求。施工过程中详实、准确的填写《下横梁施工过程质量自控记录表》，施工完成后妥善保管。
（3）同养试件应放置在下横梁顶边，每天做好养护温度记录。
效益分析：以嘉鱼长江大桥为例，下横梁施工在使用本工法后比常规施工工艺有效减少下横梁砼收缩带来的不利因素，避免了低矮下塔柱与承台对下横梁的影响，确保了下横梁施工质量。
工程实例：
工程概况：嘉鱼长江大桥位于湖北省南部、武汉城市圈西南部区域。桥址区上距赤壁长江公路大桥约105km，下距武汉军山长江公路大桥约85km，为武汉城市圈环线高速公路西环孝感--仙桃--咸宁段跨越长江的控制性工程。本项目起始于洪湖市燕窝镇团结村附近，在嘉鱼境江段跨越长江后终止于嘉鱼县新街镇附近，建设总里程4.66km（起止桩号K195+641～K200+301）。
5×30m预应力砼连续小箱梁+[[(69.5+85.5+72+73)m+920m+(300+100)m]混合梁斜拉桥+[9×（6×50）m+（5×50）m+(55+100+55)m]预应力砼连续箱梁。全桥长4660米，其中主桥为主跨920米单侧非对称混合梁、半漂浮体系斜拉桥，主桥长1650米。
嘉鱼长江公路大桥主桥索塔为空间钻石型结构。索塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱以及下横梁，索塔采用C50混凝土。其中，10#墩索塔总高235m；其中上塔柱高79m，中塔柱高134.21m（包括中上塔柱合拢段22.45m），下塔柱高21.79m（包括8m下横梁及2m塔座）；中、下塔柱横桥向内、外侧面的斜率为1/5.99。
下横梁位于主梁下，下、中塔柱的转折处，高8.0m。横梁断面为砼箱形构造，顺桥向与较索塔塔柱两侧缩进10cm，顶、底板厚1.0m，腹板厚1.5m，采用预应力砼结构，共设置122束25φs15.24预应力钢绞线，钢绞线标准强度fpk=1860Mpa。
表4北塔下横梁工程数量表
施工情况：下横梁采用落地支架塔梁异步施工，先分层浇筑下横梁中间段，然后浇筑下横梁与索塔连接部分（包括索塔）。
工程结果评价：通过在建的嘉鱼长江公路大桥低矮下塔柱下横梁异步施工方法，克服了下塔柱低矮约束下对下横梁的质量影响，控制了裂缝的产生，在同类型桥梁的施工中具有借鉴意义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种低矮下塔柱条件下的下横梁特殊施工方法，其特征在于下横梁分分段施工，先完成中间段施工，让其在支架上自由状态下完成大部分收缩后，再施工两侧与塔柱连接部分；下横梁施工工艺流程如下；
（一）下横梁支架设计；
（1）中间支架设计：横梁支架采用φ820×10mm钢管搭设，横梁中间段下方按4×3布置12根；立柱纵横向平联均采用φ426×8mm钢管；钢管立柱顶端安置卸载砂筒，砂筒上先布置3根2米长的I36b小梁，其上顺桥向布设4I56b工字钢横梁，在横梁上安设6组三排单层、1组4排单层贝雷梁作为主梁，在贝雷梁上布设按75cm及37.5cm两种间距布置工25b分配梁，最后安装10×15cm横桥向木枋，上铺18mm优质竹胶板形成底模；
（2）两侧边支架：除中间段外的两侧边采用型钢托架作主要受力构件；托架以2工56n为平梁，2工45为斜撑，与预埋在塔柱上的钢板焊接构成；其上按50cm间距布置横桥向I25分配梁，再铺设木枋、竹胶板形成底模；
（二）支架受力分析；
（1）有限元模型建立：为验算现浇支架各构件内力和变形是否满足要求，根据现浇支架设计图纸使用Midas Civil 2015 建立有限元模型；
（2）结果分析：根据有限元分析结果；
（三）下横梁支架施工；
（1）支架安装：在施工下塔柱的同时进行支架安装，确保下横梁中间段与相邻中下塔柱连接段塔柱间浇筑间歇期控制在14d左右；
（2）下横梁浇筑：首先浇筑下横梁中间段第①段，然后浇筑索塔第4节段，浇筑间歇期控制在14d，第4段浇筑完成3d后浇筑中间段第②段，然后浇筑索塔第5段（包括上倒角部分）。
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