CN111455874B - 一种波形钢腹板pc桥高墩超长边跨直线段施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，该方法主要包括四个步骤，分别为：托架安装、首段边跨现浇施工、波形钢腹板预合龙和剩余边跨直线段浇筑；托架安装包括将待施工的边跨直线段纵向划分为两个施工段，在边墩的两侧对称预埋安装托架并对称加载预压以作为第一个施工段的支撑平台；首段边跨现浇施工包括安装边跨现浇波形钢腹板并浇筑设定长度的边跨现浇段；波形钢腹板预合龙包括安装边跨合龙段波形钢腹板，使其与边跨合龙口两侧的波形钢腹板相连接而形成边跨波形钢腹板通道，该通道能够支撑挂篮移动，待其移动锚固到位后进行钢筋及预应力施工，浇筑剩余边跨直线段。有效解决传统大托架等制成方式耗工、耗材、安全性低的问题。

Description

一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，用于波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段的施工。

背景技术

波形钢腹板PC组合箱梁是用波折形薄钢板代替混凝土腹板形成的一种新型钢-混组合结构，其显著的特点是用厚度10~20mm左右的波折形钢板取代300~800mm厚的混凝土腹板，它可以大幅度减轻箱梁的自重，减少下部结构的工程量，达到降低造价（与同跨径预应力混凝土桥相比，节约成本10%~20%），从而实现桥梁的轻型化，同时波形钢腹板解决了传统预应力混凝土箱梁腹板开裂的问题。波形钢腹板PC桥凭借其结构轻质、受力合理、施工便捷等优越性能，在近10年间不断被行业内所接纳，并逐步应用于较大跨径的预应力混凝土连续梁桥和连续刚构桥悬臂施工中。

一般的预应力混凝土桥梁边跨直线段通常采用搭设钢管支架的方式进行施工，而针对30m以上的高墩边跨直线段往往采用墩身预埋三角托架的方式，以更安全、经济、高效的进行施工。但是，针对长度大于8m的高墩超长边跨直线段，采用传统的预埋大托架施工方法施工时，大托架的制作将花费大量的钢材，增加了施工成本；同时由于大托架自身重量大、吊装困难等因素，无形中也增加了整体施工难度；并且大托架需对称安装、托架加载预压对墩身结构受力也有较高要求，大悬挑工况下也存在较大施工安全风险。因此如何利用波形钢腹板PC桥自身结构轻质、施工便捷等特点进行高墩超长边跨直线段施工方法创新，则是当前主要探索的方向之一。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，以解决现有技术中高墩超长边跨直线段施工中支架体系建立难、材料投入大、施工效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，主要包括以下步骤：

步骤一，托架安装：主要包括将待施工的边跨直线段纵向划分为两个施工段，在边墩的两侧对称预埋安装托架，并对托架进行对称加载预压，托架作为第一个施工段的支撑平台；

步骤二，首段边跨现浇施工：主要包括安装边跨现浇波形钢腹板，并浇筑设定长度的边跨现浇段；

步骤三，波形钢腹板预合龙：主要包括对边跨合龙口两侧的波形钢腹板的标高和线形进行监控、调整，待调整到位后，安装边跨合龙段波形钢腹板，使边跨合龙段波形钢腹板与边跨合龙口两侧的波形钢腹板相连接，以形成边跨波形钢腹板通道；

步骤四，剩余边跨直线段浇筑主要包括：以步骤三中形成的边跨波形钢腹板通道来支撑挂篮朝着靠近第一个施工段的方向移动，待挂篮移动锚固到位后，进行钢筋及预应力施工，然后浇筑剩余边跨直线段。

上述技术方案的有益效果是：本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法是在传统桥梁施工工艺的基础上持续改进，充分利用波形钢腹板PC桥独有的结构形式，采用高墩托架与边跨波形钢腹板预合龙进行高墩超长边跨直线段的分段施工，在保证结构强度和安全性的基础上，降低了托架材料的消耗，进而在制作安装时节省人力，降低施工成本同时提高了施工效率。为后续波形钢腹板PC桥应用推广中提供了新的思路，使该方法具备更广阔的应用前景。

进一步的，在步骤二中，安装边跨现浇波形钢腹板和浇筑混凝土时，对边墩的另一侧进行平衡配重。

有益效果：保持合拢段混凝土浇筑过程中合拢段两侧的标高稳定，保持浇筑中结构体系的受力稳定，调整合拢段两侧的标高，保持边跨合龙段两端不发生相对变位，提高施工的精确性。

进一步的，在步骤三中，在两道边跨合龙段波形钢腹板之间，每相隔2m加设一道剪刀撑及平联。

有益效果：剪刀撑及平联既能起到支架的作用，防止波形钢腹板失稳，同时又能增强桥梁的抗剪、抗弯、抗扭刚度，保证桥梁的结构强度。

进一步的，步骤三中，波形钢腹板与混凝土顶板的连接采用波形钢腹板顶端焊有翼缘板与穿孔板的Twin-PBL键连接方式，波形钢腹板与混凝土底板的连接采用翼缘板外包式连接。

有益效果：提高波形钢腹板与混凝土顶板或混凝土底板之间设置的连接件的抗剪承载力。

附图说明

图1是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中托架安装的施工示意图；

图2是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中首段边跨现浇施工的示意图；

图3是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中波形钢腹板预合龙的施工示意图；

图4是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中剩余边跨直线段浇筑的施工示意图；

图5是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中边跨直线段托架的正视图；

图6是本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法中边跨直线段托架的侧视图。

附图标记：1-三角托架，2-墩柱，3-精轧螺纹钢，4-灌砂筒，5-排架，6-侧模垫梁，7-I20工字钢分配梁，8-方木，9-主横梁，10-现浇波形钢腹板，11-边跨合龙段波形钢腹板，12-预埋钢板，13-挂篮。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法的实施例：

波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法主要包括以下步骤：

步骤一，托架安装：主要包括将待施工的边跨直线段纵向划分为两个施工段，在边墩的两侧对称预埋安装托架，并对托架进行对称加载预压，托架作为第一个施工段的支撑平台；

步骤二，首段边跨现浇施工：主要包括安装边跨现浇波形钢腹板，并浇筑设定长度的边跨现浇段；

步骤三，波形钢腹板预合龙：主要包括对边跨合龙口两侧的波形钢腹板的标高和线形进行监控、调整，待调整到位后，安装边跨合龙段波形钢腹板，使边跨合龙段波形钢腹板与边跨合龙口两侧的波形钢腹板相连接，以形成边跨波形钢腹板通道；

步骤四，剩余边跨直线段浇筑主要包括：以步骤三中形成的边跨波形钢腹板通道来支撑挂篮朝着靠近第一个施工段的方向移动，待挂篮移动锚固到位后，进行钢筋及预应力施工，然后浇筑剩余边跨直线段。

其中，在步骤二中，安装边跨现浇波形钢腹板和浇筑混凝土时，对边墩的另一侧进行平衡配重，以保持合拢段混凝土浇筑过程中合拢段两侧的标高稳定，保持浇筑中结构体系的受力稳定，调整合拢段两侧的标高，保持边跨合龙段两端不发生相对变位，提高施工的精确性。

在步骤三中，在两道边跨合龙段波形钢腹板之间，每相隔2m加设一道剪刀撑及平联，以增强桥梁的抗剪、抗弯、抗扭刚度，保证桥梁的结构强度。

同时，在步骤三中，波形钢腹板与混凝土顶板的连接采用波形钢腹板顶端焊有翼缘板与穿孔板的Twin-PBL键连接方式，波形钢腹板与混凝土底板的连接采用翼缘板外包式连接，以提高波形钢腹板与混凝土顶板或混凝土底板之间设置的连接件的抗剪承载力。

具体的，下面结合具体的施工方案对本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法作详细的解释。

以边跨直线段长度为8.24m为例，主要施工步骤包括施工准备、托架及平台安装、托架预压、首段边跨现浇施工、边跨波形钢腹板预合龙、挂篮前移锁定和剩余边跨直线段施工。

1）、施工准备

①根据边跨直线段的设计长度和波形钢腹板设计的分段位置，将整个边跨直线段纵向合理划分2个施工段，其中一个施工段长5m，另一个施工段长3.24m；

②根据桥梁设计特征及施工段划分情况，在充分考虑首段混凝土施工荷载的前提下，结合现场既有材料进行小型三角托架的设计及加工；

③参考图5和图6，边跨承台施工时提前预埋32mm精轧螺纹钢3，精轧螺纹钢3单根1.75m，预埋时外漏15cm，用于三角托架1钢绞线反拉预压；墩柱2在施工时，进行三角托架预埋件的预埋安装。

2）、托架及平台安装

三角托架1在加工场集中焊接完成后，采用平板车运输至现场，利用塔吊等垂直运输起重设备进行吊装。三角托架1与预埋钢板12间采用螺栓连接和焊接相结合的方式进行连接固定，螺栓连接时应保证所有螺母紧固到位，并留有螺杆富余长度不小于3cm；焊接时采用45°角单面坡口焊，钝边2mm，焊缝加强高2mm，施工中必须保证焊缝质量。

参考图1、图5和图6，三角托架1焊接完成后，再按设计进行25cm高的灌砂筒8、H70*30cm型钢主横梁9、侧模垫梁6、[14槽钢桁架片及I20工字钢分配梁7的安装，搭设形成支撑平台，其中，灌砂筒4处于主横梁9上方；[14槽钢桁架片形成排架5；I20工字钢分配梁7位于排架5的上方，单根长6m，相邻两I20工字钢分配梁7间隔30cm；对应每个I20工字钢分配梁7的上方设有5cm*10的方木8，相邻方木间隔20cm；方木上放有8mm的竹胶板底膜。

3）托架预压

根据荷载分部情况，三角托架1的预压采用“张拉钢绞线”的方式，在墩柱2两侧位置通过承台预埋精轧钢设置反压扁担梁进行反向张拉预压。预压钢绞线采用φs15.2mm高强低松弛钢绞线，分别穿过承台及托架顶扁担梁后采用8孔工具锚和工具夹片进行固定。然后在托架顶设置穿心千斤顶，根据计算的实际压重荷载，对钢绞线进行分级对称张拉，直至张拉到设计压重荷载。步骤1）、步骤2）和步骤3）最终形成图1所示的支撑平台。

4）首段边跨现浇施工

托架预压完成后按照设计图纸要求，依次进行边跨现浇段模板、钢筋、预应力、现浇波形钢腹板安装，安装完成后进行全面检查，确保无误后进行混凝土的浇筑施工。最终成型如图2所示。

图2中，现浇波形钢腹板10与混凝土顶板的连接采用现浇波形钢腹板10顶端焊有翼缘板与穿孔板的Twin-PBL键连接方式。现浇波形钢腹板10与混凝土底板的连接采用翼缘板外包式连接，混凝土通过波形钢腹板上的穿孔形成的混凝土销，穿过波形钢腹板孔洞的贯穿钢筋焊；混凝土底板与波形钢腹板间设置剪力钢板。施工中应注意保证这些抗剪部件的施工质量，以确保波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥的整体性。

5）边跨钢腹板预合龙

边跨合龙口两侧节段均施工完成后，安装边跨合龙段波形钢腹板。具体如图3所示，9#块顶板张拉完成后，安装10#块（合拢段）波形钢腹板，也即边跨合拢段钢腹板11，使其与9#块与11#块的现浇波形钢腹板10相连接，形成边跨波形钢腹板通道。两道边跨合拢段钢腹板11之间每2m加设一道[10槽钢剪刀撑及平联。

6）挂篮前移锁定

以步骤5）中的边跨波形钢腹板通道支撑挂篮前移，结合图3和图4，具体的，先解除挂篮与混凝土间的所有约束，利用液压装置同步缓慢牵引挂篮13前移，直至挂篮模板包住首段边跨直线段梁底50cm后停止前移，采用用全站仪和水准仪复测挂篮模板后进行锁定。

7）剩余边跨直线段施工

根据设计图进行剩余边跨直线段钢筋、预应力管道、模板的安装，安装完成后进行混凝土浇筑，并对混凝土进行不少于7天的养护。整个边跨直线段施工完成后的结构如图4所示。

本发明的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法是在传统桥梁施工工艺的基础上持续改进，充分利用波形钢腹板PC桥独有的结构形式，采用高墩托架与边跨波形钢腹板预合龙进行高墩超长边跨直线段的分段施工，在保证结构强度和安全性的基础上，降低了托架材料的消耗，进而在制作安装时节省人力，降低施工成本同时提高了施工效率。为后续波形钢腹板PC桥应用推广中提供了新的思路，使该方法具备更广阔的应用前景。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

步骤一，托架安装：主要包括将待施工的边跨直线段纵向划分为两个施工段，在边墩的两侧对称预埋安装托架，并对托架进行对称加载预压，托架作为第一个施工段的支撑平台；

步骤二，首段边跨现浇施工：主要包括在托架上安装边跨现浇波形钢腹板，并浇筑设定长度的边跨现浇段；

步骤三，波形钢腹板预合龙：主要包括对边跨合龙口两侧的波形钢腹板的标高和线形进行监控、调整，待调整到位后，安装边跨合龙段波形钢腹板，使边跨合龙段波形钢腹板与边跨合龙口两侧的波形钢腹板相连接，以形成边跨波形钢腹板通道；

步骤四，剩余边跨直线段浇筑主要包括：以步骤三中形成的边跨波形钢腹板通道来支撑挂篮朝着靠近第一个施工段的方向移动，待挂篮移动锚固到位后，进行钢筋及预应力施工，然后浇筑剩余边跨直线段。

2.根据权利要求1所述的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，其特征在于，在步骤二中，安装边跨现浇波形钢腹板和浇筑混凝土时，对边墩的另一侧进行平衡配重。

3.根据权利要求1所述的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，其特征在于，在步骤三中，在两道边跨合龙段波形钢腹板之间，每相隔2m加设一道剪刀撑及平联。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的波形钢腹板PC桥高墩超长边跨直线段施工方法，其特征在于，步骤三中，波形钢腹板与混凝土顶板的连接采用波形钢腹板顶端焊有翼缘板与穿孔板的Twin-PBL键连接方式，波形钢腹板与混凝土底板的连接采用翼缘板外包式连接。

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