预应力混凝土斜腿刚构桥有支架施工工法

预应力混凝土斜腿刚构桥

有支架施工工法

斜腿刚构是刚构中的一种特殊形式，有其结构上的固有特点，如：斜腿与中跨形成拱的作用，具有较大的轴向压力(天然预应力)；梁部类似三跨连续梁，既具有拱桥的优点，又有连续梁的特性，梁拱结合，受力合理；结构整体性好，线条挺拔，外观轻巧，等等。这种桥跨结构我国于70年代后期在公路、铁路上相继使用。

一、工法特点及适用范围

1.以钢拱架、膺架作支架，就地分段由跨中向两端连续对称灌筑梁体混凝土，不需大型机械设备，施工安全、可靠。

2.灌筑梁段混凝土前，于拱架跨中节点预加荷载；随梁段混凝土灌筑而相应卸除预加荷载，这样能最大限度地消除钢拱架非弹性变形，从而确保斜腿刚构的设计拱度。

3.本工法适用于修建跨越山谷、河道的预应力混凝土斜腿刚构桥、拱桥等。

二、施工工艺

(一)工艺流程(见图1)

(二)主要工序

架设缆索吊机→预拼拱架→桥上拼拱→拱架抄平、测设中线→钢拱架预加载→支立木排架→铺设底板→安装支座并灌注斜腿混凝土→灌注中跨混凝土并相应卸载→形成门式刚构落拱第一次预应力→架设边孔支架、立木排架→铺设边孔底板→灌边跨梁部混凝土→全桥预施应力→压浆→拆除拱架。

(三)施工工艺

1.架设缆索吊机

根据地形和设备情况，两端索塔以万能杆件拼装，由于拱架拼装和灌注混凝土的需要，采用两条主索道和一条辅助索道，主索道台车吊重为70kN，辅助索道台车吊重30kN。

2.拼装钢拱架

(1)选配所需要的杆件，并对扭曲变形杆件进行校正和整修。

(2)预拼：预拼的目的在于核定设计拱轴线、拼装工人熟悉施工程序和为桥上高空拼装组成吊装单元。预拼施工组织设计的原则是：预拼场地应距桥头较近，以便于运输；预拼宜选用半跨立体拼装，采用混凝土垫层基础，木排架支撑，木排架的变形应压缩到最低限度。

预拼的顺序是：

a.将拱脚安装就位，安装上下平联的断面联结系。

b.将基本节与下弦杆组成单元。

c.组装上下平联和断面联结系。

预拼需用的主要机具见表1。

预拼需劳力17人，其中基本节组装起重工4人，安装联结系起重工6人，杆件挑选起重工2 人，小搬运普工2人，指挥1人，司机1人，木工1人。

表1 预拼需用机具

(3)钢拱架拼装

a、准备工作：核对中线和支座垫石标高；制作垫木，整修砂箱，配滑板、垫板；选配砂子，砂箱预压等。应做到：砂箱除根据载荷要求设置外，还应考虑掏砂操作方便；使用的砂子应进行强度试验，其破碎率不大于10%；砂箱使用前应进行预压，以减少弹性变形；跨度范围内架设安全网。

b.按施工设计要求，于3#、4#墩顶拼装塔架，安装分配梁，吊挂斜拉索。

c.利用缆索吊机拼装中间4片拱架。首先安装拱脚节和支座，而后按照预拼顺序所组成的单元进行拼装，并按施工设计要求的吊点位置设置斜拉索。

d.两端交替调整斜拉索，利用特制的刹尖箱和刹尖板使拱顶合拢，形成三铰拱。

e.拼装两侧其余2片拱架并进行贴边，安装平面和断面联结系。放松斜拉索。

(4)拼装拱架注意事项

a.拱架拼装过程中，应遵循“宁高勿低”的原则，以便于落拱合拢。

b.拱架平面中线与桥梁中线偏差不大于20mm。

c.封拱是钢拱架成拱的最后一道工序，根据“低温封拱”的原则，封拱时间以选在气温变化较小的早晨为宜。

(5)钢拱架拼装需用的机具(见表2)

表2 钢拱架拼装机具

(6)钢拱架拼装需劳力30人，其中指挥1人，穿钢销起重工6人，安联结系起重工4人，拉倒链滑车起重工2人，推绞车普工10人，卷扬机6人，安检员1人

3.钢拱架加载

钢拱架合拢后进行加载，以消除拱架非弹性变形。加载吨位根据设计要求而定。

4.钢拱架弧度调整

为调整钢拱架弧度，于钢拱架上设立木排架。排架竖向轴线在斜腿部分垂直于斜腿轴线，梁部按铅垂线布置。

木排架设计应考虑预留拱度的因素，主要有以下各项：

(1)钢拱架在承重后产生的挠度(由设计单位提供)。

(2)木排架承重后的压缩量及各接缝压密值。

(3)砂筒压缩值。

(4)斜腿刚构在自重以及温度作用下的挠度值(由设计单位提供)。

5.模板制作及安装

(1)模板设计参数的选定

水平荷载：P max=r·2R (旧规范)

竖向荷载最大组合：0.138MPa

模板跨径：

（挠度控制，小于跨度的1/400）

(强度控制)

选定最小L 值

式中r ——混凝土容重；

R ——附着式震捣器作用半径；

σ——模板厚度；

L ——模板跨径；

q ——均布载荷。

(2)模板材质及构造

根据结构形式、工程数量和施工方法等情况，可选用组合钢模板、木结构镶铁皮模板、滑动模板或钢模板。无论何种模板必须保证混凝土外形尺寸的正确和具有较好的光洁度。

一个梁段模板钢筋安装程序为：在木排架纵梁上铺设底模→支立外模→绑扎底板腹板钢筋→安装底、腹板内预应力成孔管道→依次支立内模底板、腹板、顶板及隔墙等→绑扎顶板、道碴槽钢筋→安装顶板内预应力成孔管道→支立道碴槽模板→安装附着式震捣器→清除杂物、清洗模板。

6.灌注斜腿及梁段混凝土

(1)预应力混凝土箱形梁灌注混凝土的必要条件是：必须有足够数量和一定振动力的混凝土振捣设备；混凝土要在保证强度的前提下，有足够的坍落度，以确保灌注过程中有一定的流动性；一般情况下应保证混凝土连续灌注。

(2)斜腿部分的轴线和水平线夹角为40°～50°，混凝土灌注系在斜面上进行，但仍应水平分层施工。

3/77.2q

L δ=3/8.15q

L δ=