浅谈劲性骨架在高墩施工中的作用

浅谈劲性骨架在高墩施工中的作用

摘要:桥梁工程中高墩施工是及其重要的一环,而劲性骨架又是桥梁工程中必不可缺的一部分,在钢筋固定、索塔施工导向和模板巩固方面具有很大作用,随着现代桥梁建设的复杂化,高架桥桥墩建设的频繁化,劲性骨架的研究在高墩施工中方面成为热门聚焦点,本文就从劲性骨架基本原理出发,结合劲性骨架特点,探讨其在高墩施工中的具体运用。

关键词:桥梁工程劲性骨架高墩施工

1 劲性骨架施工设计与实施

劲性骨架的主要作用是钢筋固定、索塔施工导向和模板巩固这三个方面,同时也是塔柱预应力粗钢筋和斜拉索钢套管的定位和安装过程中必备设置,在桥梁建设中,通常运用于把拱圈钢骨架构建成一拱,随着分层、分环灌注混凝土,截面不断增大,以形成一个全拱。一般情况下桥梁都受到索塔位置的限制或塔柱倾斜等因素的影响,因此在高墩施工过程中将劲性骨架运用于塔柱部分的施工一方面能使塔柱结构受力平衡维持在标准线上,另一方面制造出充足的施工面,保证施工进度正常,确保塔柱性能更加优越的同时拥有良好外观。

1.1 劲性骨架结构施工概况

利用劲性骨架法施工的桥梁要先安装劲性钢管骨架,后向钢管骨

架的管内中注入混凝土已形成钢筋混凝土形态的骨架,之后再分层分环地进行拱圈混凝土的浇筑,而劲性骨架部分则还是独立形成的拱圈结构,拥有永久性配筋的特征,整个施工过程经过以下几个状态。

1.1.1 劲性骨架状态

这是前期施工阶段在安装钢筋骨架时的裸露状态,这个时期只需要处理钢筋材料和结构的各种问题,管内混凝土的注送造成的重量被视为负荷,而骨架承重则以钢管的整体结构来计算。

1.1.2 劲性骨架在灌注混凝土混合后的结合状态

这个阶段要注意一个问题,就是混凝土还未完全凝固与钢管形成整体结构时,仍然存在混凝土负荷这个细节重量因素,随着混凝土逐渐凝固,负荷的影响就会越来越小。

待施工完毕,钢管与混凝土结合在一起,则形成完整的劲性骨架,桥墩的拱圈也就完成了。

1.2 劲性骨架设计原则

首先，劲性骨架结构的设计应与拱圈施工阶段相结合,且应该按照最不利情况对劲性骨架的荷载进行其刚度和结构强度的计算。其次,应该充分考虑劲性骨架结构与自身预应力,与钢筋和混凝土保护层之间的关系。第三,鉴于骨架的刚度,在拱圈设计中应充分注重骨架以折形取代拱圈曲线形的线性一致,将每节段的拱度进行细化设置。第四,

设计后还必须考虑到劲性骨架在实际施工过程中的可行性和各种操作问题。

1.3 劲性骨架的结构设计

根据不同的高墩施工情况,劲性骨架的结构设计也是多变的,下面来简单介绍几种情况下的劲性骨架结构。

1.3.1 外倾式混凝土拱肋劲性骨架结构

这个实例中,高墩施工运用液压自爬模方案,于是劲性骨架需承担供肋节段混凝土施工中的所有荷载,在实际施工过程中采用了双层劲性骨架结构,具体主要由多类四枝角钢格构柱组成。另外,需要考虑到混凝土拱肋箱壁的厚度、保护层厚度、主筋的直径和扎筋直径,劲性骨架的外轮廓尺寸也有相应改变,同时,四个倒角处与其余部分分别采用不同类型骨架相结合。

1.3.2 封闭式流线型扁平钢箱梁和预应力混凝土箱梁混合型

在这个结构中,钢筋混凝土分成下、中、上塔柱和横梁共同搭建,塔柱施工主要运用的也是爬模方式,劲性骨架的设计则实行整体吊装。安装过程中保证第一节都比混凝土面高出,之后再每块安装的劲性骨架再逐渐接高。但这种方式的劲性骨架法需由于骨架整体安装过程中自重过大,需要在定位前保持长时间吊点,以确保施工进度的正常推进,同时,施工过程对骨架节段位置的调整难度较大。

1.3.3 悬浇梁合拢段劲性骨架的设计

这种结构有一个受力特征,就是在边、中跨合拢过程中,结构会发生体系转换,梁部结构内部会随着温度的变化产生内力重的分布,和相关次应力,因此为减小梁部结构拉压应力对合拢段混凝土的影响,需设计能够对合拢段进行临时锁定,实现刚性支撑于预应力钢性约束的劲性骨架。

1.3.4 薄壁高墩施工中的劲性骨架设计

通过一些实例分析和总结,桥梁建设中认为在进行薄壁高墩施工时采用体外活动式劲性骨架是一种相对较实用和安全的施工方法。鉴于薄壁柔性高墩的结构特点,在施工中采用常规的内置劲性骨架会导致型钢数量加大且不能回收,大大提高了施工成本,因此使用桥墩体外活动劲性骨架能够确保施工安全的同时降低成本。

2 劲性骨架在高墩施工中的作用

劲性骨架以钢筋为基本骨架建设,再灌注混凝土形成一个整体,具有弹性的高负荷结构,在高桥墩施工中运用于拱圈建筑对桥梁以稳定桥面,无论是施工阶段的安全和质量控制,还是成桥后承重与抗震方面都有很大作用。

2.1 安全控制方面

考虑到高墩施工中安全问题的重要性,鉴于劲性骨架刚度较大的特点和优势,可以在施工中起到钢筋骨架结构的作用。通过钢筋和模板在劲性骨架上的设计和固定,可达到预防钢筋骨架整体倾斜、歪倒及桥墩模板发生垮塌事故的效果。另外,施工人员在施工过程中叶可利用劲性骨架的镂空结构建立施工活动的各种安全措施,大大提高施工人员的安全保护系数。

2.2 质量控制

劲性骨架在桥梁高墩施工的设置对相应材料工厂的要求较高,无形中对材料和工程施工的质量起到积极作用。劲性骨架在工厂需要分节进行成型和加工,然后再整节运送、吊装和就位,经过精确地定位,最后焊接固定在一起,如果材料制造过程中没有严格的计算和加工,就无法做出末端精确吻合的节管,一点细微的误差也会影响劲性骨架的整体弹性和稳定性。在钢筋的安装过程中,通常利用劲性骨架对钢筋骨架进行纠偏和固定(将钢筋绑扎在劲性骨架上),以此确保钢筋被安装在准确的位置上,起到巩固作用。在安装模板时,劲性骨架对模板位置同样起到辅助精确调整和固定的作用,以此对桥墩墩身的整体纠偏和控制产生影响。

参考文献

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