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长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

(中铁大桥局集团三公司西二环项目部周俊)

[摘要]拱脚预埋钢管和临时铰支座施工是钢管拱桥施工控制中的一道关键程序,本文结合长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案,介绍一种高精度定位预埋钢管和临时铰支座的方法。

[关键词] 黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋

一、工程概述

长沙黑石铺湘江大桥主桥部分,起点为K11+559,终点为K12+741,主桥全长1182m,其桥跨布置从东往西为: 5×80m(上承式砼箱肋拱)+144m+162m+144m(三跨中承式钢管砼拱)+3×80m(上承式砼箱肋拱),为11孔拱桥形成的连拱体系。桥面宽度:箱肋拱部分为29m;钢管拱部分为34m。

本桥钢管拱部分采用双主肋布置,主拱肋为桁构式双哑铃状钢管混凝土拱肋,肋高400cm ,肋宽250cm,上下游两主肋中心间距为2850cm。上下弦杆各由两根外径为1000mm、壁厚为14mm的直焊钢管组成哑铃状,上、下弦杆两钢管之间用厚14mm的缀板连接,上、下弦杆之间的连接腹杆采用外径为426mm、壁厚为10mm的无缝钢管。

在钢管拱主拱肋架设时,通过张拉扣锚索,以预埋的临时铰支座为旋转支点来调整拱圈高程;拱肋合龙后,拱脚预埋钢管与拱圈钢管焊接,将多铰拱固结成为无铰拱。

二、预埋钢管与临时铰支座的布置情况

全桥三跨钢管拱,自58#墩至61#墩共计预埋钢管48根,临时铰支座12个,一跨钢管拱一侧的布置情况如(图1)所示:

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

侧面图1--1

(图1)

三、 施工工艺流程及主要施工方法

1、工艺流程框图

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

2、主要施工方法

1)、在墩身最后一节砼灌注时,准确放样,埋放拱脚预埋件定位支架的固定预埋件,如(图2)所示,图中标注以mm 计:

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

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1/4墩身顶面墩身顶2)、安装定位支架。

定位支架的结构如(图3)所示。因为临时铰支座将安装在定位支架的调节装置上,调节装置的安装实际上就相当于临时铰支座的粗调,所以应力求精确,平面位置控制在±20mm 以内,高程控制在(-20mm ,0)以内。确保在安装临时铰支座时,各项误差能控制在微调螺栓调节范围内。微调螺栓的螺杆长为160mm ,有效调节范围为±40 mm ;螺杆的丝扣间距为1mm ,即螺帽旋转一圈时,螺杆前进或后退1mm 。

定位支架安装完成后,应对焊缝、结构尺寸、平面位置等进行认真检查,符合要求后方能进行预留孔模板及临时铰支座的安装。

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

临时铰支座

左(右)侧微调栓螺下侧微调螺栓底面微调螺栓

底面微调螺栓(单位:mm)2--2(临时铰支座调节装置图)

长沙黑石铺湘江大桥钢管拱拱脚预埋方案

焊接1-23)、安装预留孔的模板

为了保证以后微膨胀砼的灌注,以及方便预埋钢管与主拱肋对接时的操作,将预留孔的孔径定为比预埋钢管大40cm ,即为140cm ,深度为125cm ,模板材料采用25mm 厚木板,内侧打好支撑。预埋的定位精度控制在±20mm 以内,符合要求后将模板与定位支架连接加固,避免浇注砼时模板产生移动。

4)、临时铰支座的安装及精确定位

将临时铰支座安装于定位支架调节装置的中央,进行精确定位。 ①、倾斜度的调节

通过吊垂线,测边长以及测量铰座底板四个角的高程等方法均能计算出铰支座的倾斜度,然后利用铰座底面四个微调螺栓进行调节,直至满足要求。

②、铰轴线的调节

在支座两侧的支架上分别牢固的焊上一块与支座铰轴线垂直的钢板。在钢板内侧面上,精确放样铰轴线的设计里程与高程,里程铅垂线与高程水平线的交点即在设计铰轴线上,在钢板上精确标记该铰轴线点。在两侧钢板铰轴线点之间拉线即可定出设计铰轴线。然后通过游标卡尺、三角板等工具找出铰支座的实际铰轴线,调节下侧及底面微调螺栓使之与设计铰轴线重合。

在调节铰轴线时,为了使铰座倾斜度仍能满足要求,四个底面微调螺栓的升降量应尽可能一样。

③、横桥向位置的调节

精确放样出横桥向位置点,通过调节左、右侧微调螺栓使之满足横桥向精度要求。

④、质量验收标准

支座纵横向铰轴线最大允许扭转为1mm;上、下游铰轴线之间的最大允许扭转为2mm;两孔相邻铰轴线最大允许相对高差为5mm;支座顺桥向最大允许偏差为20mm;支座横桥向最大允许偏差为20mm。

⑤、临时铰支座的固定

在各项指标满足要求后应对临时铰支座加以固定,在焊接固定时应先在四角点焊,然后再对称施焊,避免因焊接变形引起铰座偏移。5)、钢筋的制作安装

浇注墩帽砼前应安装预埋钢管内侧的锚固钢筋及支座底部钢筋网。

6)、浇注墩帽砼

在浇注墩帽砼时,振动棒不能碰撞临时铰支座和预留孔模板,确保临时铰支座和预留孔模板在浇注过程中不产生移位。

7)、预埋钢管的施工方法

①、如前所述,在浇注墩帽时设置拱脚钢管预留孔,如(图4)所示。

②、在架设钢管拱主拱肋前,将预埋钢管置于预留孔内,并将事先预埋的锚固钢筋整直,调好,如(图5)所示。

③、在主拱肋架设完成后,将预埋钢管与主拱肋精确对接,焊好。然后浇注微膨胀砼,钢管拱由铰结变为固结,如(图6)所示。

钢管预留孔

临时铰座

墩帽

(图4)(图5)(图6)

④、预埋钢管与主拱肋对接时的错台应满足规范要求的0.2倍钢管壁厚,即2.8mm。对接前应在主拱肋对接位置对称的焊好四个定位钢板,

定位钢板

如(图7)所示。然后,用手拉葫芦

将预埋钢管拉动,与主拱肋精确对接。

预埋钢管主拱肋钢管

实践证明,这种方法可以将钢管对接错台控制在1mm以内。

四、结束语

拱脚预埋钢管和临时铰支座施工是钢管拱桥施工控制中的一道关键程序,关系到钢管拱节段安装质量和安全。而预埋控制精度又要求非常高,是较难解决的一道难题。长沙黑石铺湘江大桥通过上述方法很好的解决了这一难题,经监理单位北京中铁诚业监理有限公司及监测监控单位长沙理工大学的复查,各项指标均满足规范及设计要求。相信上述方法能为同类型桥梁的施工提供有益的借鉴和参考。