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钢管混凝土拱桥施工技术1 工程概况 本新建桥梁位于大连市现有北岗桥的东侧跨越3条铁路线路由北向南分别为沈大下行线、沈大上行线、联络线3条线路均为电气化铁路同时有4条道路与该桥梁连接桥梁两侧路口均为斜交路口桥梁结构为一孔下承式钢管混凝土系杆拱桥其拱轴线为二次抛物线矢高9m矢跨比1P4新建桥梁全长为38m宽度为27m共分两幅每幅纵向设两根钢管混凝土拱肋全桥共4根拱肋均为600mm、壁厚16mm的钢管钢管内灌注C55微膨胀混凝土 每幅两根拱肋间设两道一字形横撑采用直径500mm、壁厚14mm的钢管各钢管均采用螺旋焊接钢管拱肋钢管材质为Q370qD钢管拱肋在梁端插入纵梁内深为0165m 每个拱肋下设8根吊杆顺桥向吊杆间距均为4m建成后通行能力为双向六车道;整体桥梁钢拱共四道每道分五段2 施工方案HYPERLINKhttp://lq
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52.luqiaosui.com/attachments/2009/10/1351_200910261639081cLhY.jpg\*MERGEFORMAT\d 施工时按设计将每根钢管拱肋分为五个节段计划在2006年7月1日—7月4日进行钢管拱肋吊装拱肋吊装前在纵横梁上搭设临时支架采用1台120t吊车在桥北侧进行吊装作业至2006年7月13日完成拱肋焊接工作然后进行拱肋顶升灌注C55微膨胀混凝土待拱肋钢管混凝土强度达到设计强度的85%后拆除拱肋临时支架张拉纵梁1#预应力钢束以及空心板纵向3#、4#钢索并进行管道压浆最后__吊杆按设计要求调整索力拱肋节段见图13 施工方法3.1 支架搭设 由于拱肋支撑的需要需在拱肋相应的纵梁上方搭设支架拱肋支墩由轮扣支架在桥面上搭设而成立杆布置纵横向间距均为60cm×60cm×60cm步距采用120cm支架在拱肋节段连接处铺设各支墩连接支架采用120cm×120cm布设步距为120cm连接支架不承受拱肋重量方便作业人员进行__吊杆、拱肋涂装等作业作业钢板直接焊接在支架顶部钢板上部设有直径650mm的圆弧形支撑拱肋钢板见图2HYPERLINKhttp://lq
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3.jpg\*MERGEFORMAT\d3.2 拱肋支架的验算 以承重最大的中间拱段支墩来进行检算:已知:48mm×315mm钢脚手:A=4.__cm2Ix=12.19cm4Wx=5.08cm3回旋半径ix=1.579cm按稳定性计算支柱的受压应力为σ=87.02MPa[σ]2.5MPa满足要求临界应力σcr=146.76MPa87.02MPa实际应力满足要求313 吊车吨位的选择 由于桥南侧上部有高压线大吨位吊车站位受影响因此计划在该桥北侧台后采用120t汽车吊来完成拱肋吊装吊车站在北侧向南侧吊装拱肋时吊装南侧2号段拱肋和中段拱肋难度较大现计算如下: 1吊装南侧2号段拱肋时北侧桥台胸墙至南侧2号段拱肋吊点水平距离为29m加上吊车站位距离桥台前墙距离按7m考虑吊车作用半径应为36m120t汽车吊主臂伸长40.5m作用半径为36m时起吊能力为51kN大于该段拱肋吊装时所需的23.6拱段重+20吊钩及其它=43.6kN此时吊车吊钩距地面距离H=40.52-362+3吊车高-118吊钩长=18.64mH大于2#段拱肋吊装时距离地面要求高度的810m满足要求 2吊车吊装中段拱肋时北侧桥台胸墙至中段拱肋吊点水平距离为18m加上吊车站位距离桥台前墙距离按7m考虑吊车作用半径应为25m120t汽车吊主臂伸长32.5m作用半径为26m时起吊能力为92kN大于该段拱肋吊装时所需的52kN包括拱段、吊钩等重量此时吊车吊钩距地面距离H= 吊车高–1.8吊钩长=2.17mH大于中段拱肋吊装时距离地面要求高度的12.0m满足要求3.4 钢丝绳直径的选择 每根拱肋均采用单点吊装以最重的中段拱肋计算考虑钢丝绳等附加荷载10kN最大起重量为33kN吊装时钢丝绳采用套扣吊装的方法可得知钢丝绳受拉力为33kN依据规定钢丝绳安全系数取14倍所以要求钢丝绳最小破断拉力为462kN计划选用6×37型直径32.5mm的钢丝绳钢丝绳公称抗拉强度为1550MPa6×37型直径32.5mm钢丝绳的允许拉力[Fg]=34.71kN33kN最大起重量确定选用钢丝绳为6×37型直径32.5mm的钢丝绳3.5 拱肋整体焊接 首先焊接主拱肋分节点对接接口该焊缝是全桥的关键焊缝而且是全位置焊接因此采用手工电弧多层焊接焊后24h后进行超声波探伤和X射线探伤1#~5#节段拱肋管焊接完成后进行钢横撑的手工电弧对称分布焊接焊接完毕后对焊缝处进行打磨除锈并按要求做好防腐涂装3.6 拱肋混凝土的施工 全桥共4条拱肋每条拱肋中的混凝土为C55微膨胀混凝土10.5m3顶升法施工时泵送混凝土两边对称顶升当拱顶排气孔有砂浆及混凝土排出且拱顶管内混凝土密实后应尽快封闭管顶管内混凝土灌注质量以超声波检测为主人工敲击为辅的方法加以检测3.7 混凝土配合比 钢管混凝土采用C55微膨胀缓凝混凝土根据大连市原材料的情况优选出的配合比为:水泥∶粉煤灰∶UEN膨胀剂∶砂∶石5~20mm碎石∶减水剂FDN∶水=1∶0.12∶0.13∶1.10∶2.17∶0.013∶0.38其坍落度为180mm在室内30℃环境下混凝土初凝时间24~28h终凝时间40~46h3.8 拱肋混凝土泵车能力的确定 泵送顶升混凝土的关键是混凝土泵车提供的最大泵送顶升压力能够使钢管内的混凝土达到钢管的顶端因而泵车的性能、混凝土的特性与顶升的高度是决定施工机具选型的主要条件 结合以上分析混凝土泵送顶升机具选型主要是泵车能提供的压强与泵送顶升压力的比较具体计算时将钢管的垂直高度折算成水平距离利用求出的单位长度水平管产生的压力损失值计算出所需的泵送混凝土压强考虑自重压力、泵车内部的压力损失值后即可进行泵送机具的选型根据《混凝土泵送施工技术规程》的有关资料计算出按施工中2倍的计算值选用即选用6.3MPa以上的泵车3.9 顶升混凝土的施工 全桥4根钢管拱的混凝土在严密的__、严格的质量控制以及保持每根拱管连续浇筑的条件下顺利地完成全部泵送作业每根钢管都保持了两岸同步连续泵送由于拱顶未设计隔板因此在拱顶排气孔设专人观测一侧混凝土先顶升到位时先停止泵送待另一侧混凝土顶升到位时再同时顶升直到排气孔出浆并有混凝土排出时维持泵压并立即关闭闸阀以保证混凝土的严密充实3.10 吊杆施工方法 工艺流程为:安设5t卷扬机于桥面上→穿挂吊杆于吊杆钢管拱肋→张拉索体→拧紧螺母→内力调整张拉→检测吊杆内力→封闭防护 操作方法为:
①拧出吊杆上端螺母安放在拱肋待穿吊杆的上端锚垫板
②将牵引钢丝绳由待穿吊杆的预留钢管放下
③将牵引钢丝绳的连接头与吊杆上端的锚杯连接起来
④启动卷扬机缓慢将吊杆牵引向上穿出拱肋预留钢管拧上上端螺母
⑤卸下牵引连接头
⑥重复
①~
⑤步骤以同样方式进行下一根吊杆的__
⑦待吊装就位拧下下端螺母将下锚杆穿进横梁的预留钢管内再拧上下端螺母
⑧张拉时在连接支架顶部搭设工作平台按顺序__撑脚、张拉杆、千斤顶、张拉螺母、油电管线
⑨启动油泵缓慢加压开始张拉同时注意监控油表读数一旦到设计索力值立即停止⑩拧紧螺母4 施工注意事项 1合龙前对拱肋进行全面的线形、位置测量及调整并尽可能选择温度变化幅度较小的时间段合龙合龙后对拱肋线形及位置实施精测调整合格后固定合龙装置进行各扣段连接缝焊接工作完成拱肋的正式合龙 2焊接宜采用小电流多道焊的方法以提高焊接接头的韧性 3过量气孔、夹渣、未熔合、裂纹等缺陷采用碳弧气刨和砂轮打磨的方法清除不合格焊缝然后补焊 4顶升混凝土时每个灌注孔备用1台输送泵防止泵车中途出现故障避免管内混凝土凝固 5灌注前用水或蒸汽湿润管壁 6输送过程中的泵压宜控制在3.5MPa最大宜≤4MPa以免顶裂管壁 7在混凝土灌注前、灌注过程中、灌注后对拱肋.LP8~7LP8点进行高程测量和横向位移观测 8混凝土灌注24h后对拱肋浇水降温养护 9混凝土浇筑完成后对吊杆实际长度进行测量5 结语 钢管拱桥施工中最关键的是混凝土配合比的控制特别是膨胀剂的掺量要控制准确如果不能使混凝土达到微膨胀效果钢管拱肋在受力时钢管内的混凝土由于收缩与钢管有间隙不能够达到三向受力的效果从而不能够提高其弹塑性工作性能另外泵送顶升机具的选择至关重要若因其顶升能力不足顶升不到位而返工将会造成很大的经济损失。