【河津市裕偉建筑工程】分享：裝配式橋梁施工，從墩臺到索塔，一篇全搞定

裝配式墩臺施工

 

裝配式墩臺是將高大的墩臺沿垂直方向、按**模數、水平分成 若干構件，在橋址周?chē)念A制場(chǎng)地上進(jìn)行澆筑，通過(guò)車(chē)船運輸至現場(chǎng)，起吊拼裝。

 

裝配式墩臺的主要特點(diǎn)是：可以在預制場(chǎng)預制構件，受周?chē)饨绺蓴_少，但相對來(lái)說(shuō)，對運輸、起重機械設備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構件，如承臺、柱、蓋梁(墩 帽)等，在工廠(chǎng)或現場(chǎng)集中預制，再運送到現場(chǎng)裝配成橋墩。其施工工序主要為預制構件、安裝連接與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關(guān)鍵工序，既要牢固、安全，又要結構簡(jiǎn)單便于施工。

常用的拼裝接頭有以下幾種：

 

（1）采用有粘結后張預應力筋連接構造

 

有粘結后張預應力筋連接構造往往配合砂漿墊層或環(huán)氧膠接縫構造實(shí)現節段預制橋墩的建造，方案中的預應力筋可采用鋼絞線(xiàn)或精軋螺紋鋼等高強鋼筋。該構造特點(diǎn)是預應力筋通過(guò)接縫，實(shí)際工程應用較多，設計理論和計算分析以及施工技術(shù)經(jīng)驗成熟。不足是墩身造價(jià)相對傳統現澆混凝土橋墩要高許多，同時(shí)現場(chǎng)施工需對預應力筋進(jìn)行張拉、灌漿等操作，施工工藝復雜，施工時(shí)間較長(cháng)。

 

（2）灌漿套筒連接

 

預制墩身節段通過(guò)灌漿連接套筒連接伸出的鋼筋，墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節段之間采用環(huán)氧膠接縫構造。構造特點(diǎn)是施工精度要求較高，現場(chǎng)施工所需時(shí)間短，同時(shí)也不需要張拉預應力筋，現場(chǎng)工作量顯著(zhù)減小，其正常使用條件下的力學(xué)性能與傳統現澆混凝土橋墩類(lèi)似，因此具有**的經(jīng)濟優(yōu)越性。從國外應用經(jīng)驗看，低地震危險區已開(kāi)始廣泛應用，高地震危險區域的應用和科學(xué)研究還在進(jìn)行中。

 

（3）灌漿金屬波紋管連接

 

該連接構造常用于墩身與承臺或墩身與蓋梁的連接，預制墩身通過(guò)預埋于蓋梁或承臺內的灌漿金屬波紋管連接墩身內伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節段之間采用環(huán)氧膠接縫構造，見(jiàn)圖5所示。該構造現場(chǎng)施工時(shí)間短，但需要滿(mǎn)足縱筋足夠的錨固長(cháng)度，其力學(xué)性能與傳統現澆混凝土橋墩類(lèi)似。目前國外已有少數橋梁使用這種連接構造進(jìn)行施工，高地震危險區域內應用較少，其抗震性能如何目前仍在研究中。

 

（4）插槽式連接

 

插槽式連接構造如圖6所示，已在一些橋梁工程中得到應用，主要用于墩身與蓋梁、樁與承臺處的連接，與灌漿套筒、金屬波紋管等相比，優(yōu)點(diǎn)是所需施工公差可以大一些，現場(chǎng)需要澆筑**的混凝土。

（5）鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫

 

預制拼裝橋墩預先伸出**數量的鋼筋以便與相鄰構件預留鋼筋搭接，需設臨時(shí)支撐，鋼筋連接部位需通過(guò)后澆混凝土（濕接縫）方式連接，這也是目前**較多采用的節段拼裝橋墩的設計思路。采用該構造建造橋墩，力學(xué)性能往往與傳統現澆混凝土橋墩類(lèi)似，但濕接縫的存在會(huì )增加施工時(shí)間和現場(chǎng)鋼筋搭接、澆筑的作業(yè)量，從快速施工角度考慮，該方案存在**不足。

 

（6）承插式連接

 

承插式接縫連接構造是將預制墩身插入基礎對應的預留孔內，插入長(cháng)度一般為墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部鋪設**厚度的砂漿，周?chē)冒敫捎残曰炷撂畛?。?yōu)點(diǎn)是施工工序簡(jiǎn)單，現場(chǎng)作業(yè)量少；不足是接縫處的力學(xué)行為如何，特別是抗震性能如何，尚需進(jìn)一步研究。**北京積水潭橋采用該連接構造建造，美國一些橋梁也采用該連接構造進(jìn)行建造。如圖所示。

預制拼裝立柱的抗震性能

 

預制立柱的抗震性能是阻礙全預制拼裝技術(shù)在高地震危險區域橋梁中應用的一個(gè)技術(shù)難題，為了實(shí)現全預制拼裝技術(shù)的全面推廣應用，必須對預制拼裝立柱的抗震性能展開(kāi)深入的研究。以典型實(shí)際工程橋墩構造為原型，選取套筒（Coupler）、波紋管（Duct）和有粘結預應力筋三種預制拼裝連接方式，進(jìn)行了矩形實(shí)心節段預制立柱的低周反復水平加載縮尺試驗研究，通過(guò)對不同構造細節下節段預制立柱試件的擬靜力試驗和有限元數值分析，研究了不同構造方式下節段預制立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線(xiàn)性力學(xué)行為、損傷和破壞機理等。

 

試驗結果表明，采用套筒（Coupler）、波紋管（Duct）預制拼裝連接構造的橋墩與傳統現澆混凝土橋墩相比，具有相近的抗震性能，可滿(mǎn)足預期抗震性能的要求。有粘結預應力筋連接預制拼裝橋墩具有與現澆混凝土橋墩相近的變形能力，但耗能能力較弱。此外，通過(guò)計算分析、連接裝置試驗、對整批試件的制作和運輸過(guò)程的研究表明，套筒（Coupler）和波紋管（Duct）兩種預制拼裝連接方式，立柱總體受力、構造連接、抗震性能和整個(gè)施工工藝細節均可以滿(mǎn)足當前設計和施工的要求，可用于工程實(shí)踐。

 

應用實(shí)例：

裝配式柱式墩臺施工應注意以下幾點(diǎn)：

 

（1）墩臺柱構件與基礎頂面預留桿形基座應編號，并檢查各個(gè)墩、 臺高度和基坐標高是否符合設計要求；基口四周與柱邊空隙不得小于2cm。

 

（2）墩臺柱吊人基杯內就位時(shí)，應在縱、橫方向測量，使柱身豎直度或傾斜度以及平面位置均符合設計要求；對重量大、細長(cháng)的墩柱，需用風(fēng)纜或撐木固定后，方可放吊鉤。

 

（3）在墩臺柱頂安裝蓋梁前，應先檢查蓋梁上預留槽眼位置是否符合設計要求，否則應先修鑿。

 

（4）柱身與蓋梁(墩帽)安裝完畢并檢查符合要求后，可在基杯空隙與蓋梁槽眼處澆筑稀砂漿，待其硬化后，撤除楔子、支撐或風(fēng)纜，再在楔子孔中灌填砂漿。

 

隨著(zhù)預應力技術(shù)的成熟與發(fā)展，預應力開(kāi)始應用于墩臺上，特別是后張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺。它的施工方法與裝配式柱式墩臺施工方法相似，除了安裝時(shí)的連接接頭處理技術(shù)之外，節段預制構件之間的連接方式主要依賴(lài)于預應力鋼束。

 

后張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺采用的預應力鋼材主要有高強度低松弛鋼絲和冷拉Ⅳ級粗鋼筋兩種。后張法預應力鋼筋混凝土裝配式墩臺的預應力張拉方式有以下兩種：張拉位置可以在墩帽頂上張拉；亦可以在墩臺底的實(shí)體部位張拉。一般采用墩帽頂上張拉。

 

（1）墩帽頂上張拉預應力鋼束

 

其主要特點(diǎn)是：①張拉操作人員及設備均處于高空作業(yè)，張拉操作雖然方便，但安全性較差；②預應力鋼束錨固端可以直接埋人承臺，而不需要設置過(guò)渡段；③在墩底截面受力**位置可以發(fā)揮預應力鋼束抗彎能力強的特點(diǎn)。

 

（2）墩底實(shí)心體張拉預應力鋼束

 

其主要特點(diǎn)是：①張拉操作人員和設備均為地面作業(yè)，安全方便；②在墩底處要設置過(guò)渡段，既要滿(mǎn)足預應力鋼束張拉千斤頂安放要求，同時(shí)又要布置較多的受力鋼筋，滿(mǎn)足截面在運營(yíng)階段受力要求；③過(guò)渡段構件中預應力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關(guān)系較為復雜。 預應力鋼束的張拉要求、預應力管道內的壓漿要求與預應力混凝土梁的要求一致。

 

應用實(shí)例：

預制工藝流程：

承臺墩身整體模板桁架體系總重量約420t，采用全鋼模設計，主要分為：模板體系、桁架體系、滑移系統及調整系統四個(gè)部分。整體一次精確定位。

 

模板體系：承臺外模、承臺底模、墩身外模、承臺預留孔模板、墩身內模及承臺頂面壓模。

 

桁架體系：承臺桁架與墩身桁架兩部分，支承在滑移系統上。

 

滑移系統：滑道與滑移裝置。

 

調整系統：模板到位后的微調措施，包括水平調整千斤頂與楔塊。

承臺及底節墩身混凝土澆筑：

承臺及底節墩身混凝土澆筑完成拆模：

埋床法全預制基礎：

 

采用一套集吊裝、導向調位、安裝一體化的懸掛系統，該系統除具備預制墩臺吊裝和懸掛功能外，還具備包括墩臺垂直度、豎向標高、平面內位置等調位功能，調位精度達到0.5mm。

索塔施工

 

混凝土索塔：

 

（1）工程難點(diǎn)

 

索塔高、柔，極易受日照、溫變和風(fēng)等因素影響，線(xiàn)性控制難度大；

 

錨固區**采用鋼錨箱，精度要求高，施工控制難度大；

 

索塔高且離岸遠，測量精度難以保證；

 

大風(fēng)天氣多，有效作業(yè)天數少。

 

（2）關(guān)鍵技術(shù)

 

混凝土索塔控制技術(shù)；

 

鋼錨箱安裝控制技術(shù)。

鋼索塔：

鋼梁懸拼施工

懸臂拼裝法是將預制好的節段，用支承在已建成懸臂上的專(zhuān)門(mén)懸拼吊機，懸吊于梁位上逐段拼裝，與已成型節段錨固后，在拼裝下一節段，拼裝長(cháng)度一般2－5m為宜。

 

懸拼按照起重吊裝方式的不同分為：浮吊懸拼、牽引滑輪組懸拼、連續千斤頂懸拼、纜索起重機（纜吊）懸拼及懸臂吊機。懸拼的核心是梁的調運與拼裝，梁體節段的預制是懸拼的基礎。懸拼施工工序主要包括梁體節段的預制、移位、存放、運輸；梁段起吊拼裝；懸拼梁體體系轉換；合攏段施工。

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