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1、空心薄壁梯形变截面预应力V型结构施工技术,中铁十三局集团第二工程公司潮州韩江北桥项目部二00六年十一月,一、工程概况,设计概况 韩江北桥全长1930.6m，主桥580m，引桥1350.6m。城市主干道，双向六车道，引桥宽25-28m，主桥宽30m。主桥下部为钻孔端承桩基、矩形承台、双薄壁矩形空心墩、V形结构。主桥上部为五跨连续无风撑钢管砼系杆拱桥，其跨径组合为85+114+160+114+85。,V型结构概况及特点,9m,Z3(Z4):13.39mZ2(Z5):11.46mZ1(Z6):9.15m,Z3(Z4):13.12mZ2(Z5):10.94mZ1(Z6):8.74m,空心、薄壁、梯形变
2、截面、预应力钢筋砼结构前后V腿不对称。横桥向底宽8m，顶宽约4.5m与上部现浇箱梁形成倒三角形结构，与下部空心薄壁矩形墩固结。V腿顶部离地面约1620m高。全桥六个主墩，每主墩有两个V构，共12个V构。,8m,4.5m,施工条件 主桥施工场地均位于韩江大堤内，其中：Z1、Z4、Z5、Z6墩位于砂滩上，Z2墩位于航道浅水边，这五个桥墩采用填砂石形成施工平台(韩基标高9.5m),Z3墩位于韩江航道中。韩江枯水期水位在7.5m左右，雨季期间水位上涨到14m左右，而且水流冲涮破坏严重。,2.1施工方案 本桥V构采用平衡塔斜拉方法施工：采用型钢在空心墩顶上组拼为平衡塔，通过中间塔平衡水平分力及抵消部分力
3、矩,V腿外侧利用贝雷梁组拼为斜托梁，斜托梁底部与墩顶预埋件销接，中部及顶部通过型钢斜向拉在平衡塔上。V腿砼浇筑后利用水平刚性拉杆临时固定，水平拉杆与V腿形成临时倒三角稳定结构，直至顶部箱梁施工后形成永久三角形结构。2.2 施工特点不受桥墩高度限制，支架不落地，不受桥下洪水的影响。平衡塔后期可以改为缆索吊主塔架和扣塔基础，可以同时进行上部箱梁的基础处理及搭设部分支架，,二、V型结构施工方案概述,三、主要分项施工技术,3.1 平衡塔施工3.2 斜托梁施工3.3 钢筋工程3.4 模板工程3.5 混凝土工程3.6 施工监控,1、平衡塔平面尺寸为2m*6m，高度12-16m。2、每个平衡塔共8根格构柱，
4、每个格构柱由两根25b槽钢 组拼成25*25cm的矩形组合截面。Z1(Z6)有13根格构柱，部分格构柱为I25b工字钢。3、格构柱之间用10槽钢作水平撑及斜撑，将格构柱连成整体。,Z3平衡塔,3.1平衡塔施工结构形式:常规的V型结构多为实心矩形截面，平衡塔常采用万能杆件、贝雷梁、军用梁等定型构件组拼形成。韩江北桥的V型结构为空心薄壁梯形变截面，且受斜向预应力束干拢，斜向拉杆的位置受到限制，若采用上述定型构件组拼则导致定型构件局部应力过大。因此本桥的平衡塔采用槽钢、工字钢自由组拼以适应斜向拉杆的位置。,平衡塔的安装 平衡塔座落在空心墩顶上，与墩顶预埋钢板焊接。每四个格构柱组拼成单体结构，用汽车吊
5、或塔吊安装，最后将所有格构柱连成整体。长度超过12m的格构柱竖向分段安装，最后焊成整体。,单体吊装,空间组拼,3.2斜托梁施工结构型式 斜托梁：12排贝雷梁组拼，两侧为单排，中间每2排贝雷梁拼成一组。横向底托梁：2*I20a槽钢组拼。间距3-6m，通过斜向拉杆将横向托梁与斜向贝雷梁连成整体。斜向拉杆：2*10槽钢组拼，Z1(Z6)、Z2(Z5)V腿设两道，Z3(Z4)轴V腿设三道。水平刚性拉杆：用4根I25a工字钢，预埋在V腿顶部，通过水平拉杆与V腿形成临时稳定倒三角结构。,斜托梁安装拆除斜托架采用汽车吊、塔吊安装拆除。Z1(Z6)轴斜托架长9m，Z2(Z5)轴斜托架长12m，Z3(Z4)轴斜
6、托架长15m。,安装完好的平衡塔及斜托梁,拆除,拆除,3.3钢筋工程特 点:因V构为梯形变截面状，导致每根钢筋长度都不相同；与平衡塔、斜向拉、竖向应力束、斜向预应力束干扰严重。采取措施:每根钢筋标注型号和长度，按安装先后顺序进行存放、运输。每根水平闭合箍筋将其分四段，安装再焊接连成闭合钢筋。遵循“次要避让主要”的原则，优先保证主受力筋的位置。,直墩竖向预应力束管道,V腿斜向预应束管道,水平箍筋,直墩竖向预应钢绞线,安装完好的钢筋骨架,3.4 模板工程 常规的V型结构多采用定型或组合钢模板施工，但因本桥的V构数量众多,且结构复杂，所以采用木模板施工。侧模向内倾斜。浇砼时拆除部分顶模形成工作窗口，
7、以方便砼的卸料及振捣,浇筑后及时封堵。,底板砼卸料口,调整侧模的倾角,3.5 混凝土工程 结构复杂，操作空间狭小，混凝土方量大，Z1(Z6)墩单个V构砼193m3,Z2(Z5)墩单个V构砼284m3个,Z3(Z4)墩单个V构砼415m3,全桥共3568m3.为降低施工荷载，并减少混凝土的收缩及徐变应力，Z3(Z4)V构分三次浇筑砼,第一次根部，第二次空心段，第三次顶部实心段；Z1(Z6)、Z2(Z5)V构分两次浇筑，第一次根部及空心段，第二次顶部实心段。砼单次浇筑方量最大约为226m3，采用汽运及泵送砼：将砼泵安装在V构附近，用搅拌车运到现场，用砼泵垂直泵送.砼坍落度控制在14cm左右，初凝约
8、10小时，每次浇筑时间不超过砼的初凝时间。砼浇筑顺序：顺桥向两侧对称进行。横桥向从中部开始往两侧多点卸料.,砼输送管,砼输送管,3.6施工监控内容:监控平衡塔、斜托梁的变形,变形过大将导致V腿倾角不符合设计要求,甚至引起平衡塔支架体系整体倾覆。监控V构交叉处砼拉应力,防止开裂方法在平衡塔顶和斜托梁安装反射棱镜，用全站仪实时监控，若变形超过5mm及时指导现场调整砼浇筑方向，确保两侧V侧腿砼浇筑基本对称。在V腿交叉处上顶面和底面预埋应变计,当砼拉应力超过2.5Mpa时,通过调整砼浇筑的方向保证对称施工，另外在斜向拉杆的顶端打入楔铁对拉杆施加预紧力.,棱镜,棱镜,棱镜,棱镜,四、实体施工效果,V构砼
9、浇筑过程中前后V腿要对称进行，强调平衡对称施工。若非上部缆索起重系统的需要以及斜向钢铰线的干扰，应尽可能采用贝雷梁、万能杆件、军用梁等定型构件组拼平衡塔，可以缩短平衡塔组拼时间。若非结构复杂、操作空间狭小，每个V构应尽可能一次连续浇筑砼(同时要求砼连续浇筑时间不得过砼初凝时间)，有利于缩短工期。V构结构复杂，干扰因素较多，要求操作工人有丰富施工经验，才能加快施工进度。平衡塔体系在第一次砼浇筑过程中变形最明显(对不平衡浇筑砼最敏感)，此工况的各杆件应力虽然较小,但最容易出现支架体系的整体倾覆。因为第一次浇筑砼时平衡塔与空心墩顶预埋钢板连接并非属于固结状态。当第一次砼浇筑凝固后，平衡塔与砼完全固结，而且平衡塔工作长度也变短，因此浇筑第二次、第三次砼时支架体系变形较小，此工况不容易出现整体倾覆，但各杆件的应力较大。与常规V构采用钢模板施工相比，本桥V构采用木模板施工，能够适应结构截面复杂多变的特点而方便施工，可以投入多套模板平行作业，有利于加快进度，并节省投入。,五、总结,
