上承式鋼筋混凝土箱型拱橋的主拱圈施工技術(shù)

李 彥 飛

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概況

拉哇金沙江大橋橫跨川藏兩省區(qū)，左岸屬四川省甘孜州巴塘縣，右岸屬西藏自治區(qū)昌都地區(qū)芒康縣，是跨越金沙江的一座大橋，橋址位于拉哇水電站壩址下游約3 km處。拉哇金沙江大橋橋型采用115 m上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，橋梁總長(zhǎng)190 m,為永久橋，采用預(yù)制吊裝施工工藝；大橋汽車(chē)荷載：汽-60級(jí)，公路-Ⅰ級(jí)，橋面寬度12.5 m。

總體布置：1×25 m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁+1×115 m上承式鋼筋混凝土箱型拱+1×25 m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁，橋梁起點(diǎn)樁號(hào)K0+007.30，終點(diǎn)樁號(hào)K0+197.46，全橋長(zhǎng)190.16 m。橋梁左右岸設(shè)置平面交叉口。

主拱圈：主拱圈凈跨徑115 m，凈矢高23 m，凈矢跨比1/5。主拱圈為7片預(yù)制拱肋組成的箱型截面，高2.2 m，寬10.5 m。預(yù)制拱肋高2.05 m，寬度為1.46 m，橫橋向布置7個(gè)箱肋，縱向每箱肋分為5段預(yù)制安裝；拱圈吊裝完成后，先澆筑接頭、橫系梁，再澆筑拱肋間濕接縫混凝土，最后整體現(xiàn)澆15 cm厚頂板混凝土，形成組合斷面。

2 拱箱的預(yù)制

2.1 準(zhǔn) 備

在預(yù)制拱箱之前，要先進(jìn)行腹板及橫隔板的預(yù)制，預(yù)制場(chǎng)地必須平整堅(jiān)實(shí)，并設(shè)置必要的排水設(shè)施，保證制作構(gòu)件不因混凝土澆筑和振搗引起沉陷變形。根據(jù)施工圖紙或工程師的指示進(jìn)行鋼筋制安，并符合規(guī)程規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定。預(yù)制構(gòu)件的預(yù)埋件按施工圖紙所示安裝鋼板、鋼筋、吊耳及其它預(yù)埋件，其埋設(shè)的允許偏差和外觀質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)或規(guī)范規(guī)定強(qiáng)度后拆除。

2.2 實(shí) 施

當(dāng)腹板及橫隔板強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)拼裝要求后，在預(yù)制場(chǎng)預(yù)先在做好的拱胎上按常規(guī)組裝順序分段拼裝，每段拱箱端接頭上下角鋼埋置與角鋼位置要準(zhǔn)確，拱箱組裝成型后弦長(zhǎng)誤差不超過(guò)6mm。當(dāng)裝配到位后，采用人工入倉(cāng)的方式依次澆筑底板、邊腹板和頂板混凝土成為預(yù)制拱箱。

2.3 運(yùn) 輸

預(yù)制混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%以上，采用汽車(chē)吊對(duì)構(gòu)件進(jìn)行裝運(yùn)。裝卸車(chē)時(shí)注意輕放，防止碰損。

2.4 堆 放

預(yù)制好的拱箱就堆放在預(yù)制場(chǎng)的空地處，預(yù)制拱箱堆放不得引起混凝土構(gòu)件的損壞。堆垛高度要考慮到構(gòu)件強(qiáng)度、地面耐壓力、墊木強(qiáng)度及堆垛體的穩(wěn)定性。

2.5 吊 運(yùn)

拱箱在吊運(yùn)時(shí)，混凝土強(qiáng)度不低于施工圖紙和工程師對(duì)其吊運(yùn)的強(qiáng)度要求，吊點(diǎn)按施工圖紙規(guī)定設(shè)置，起吊繩索與構(gòu)件水平面的夾角不小于45°。

3 主拱圈吊裝施工

3.1 基本要求

3.1.1 預(yù)制組裝的順序

主孔拱箱采用分段預(yù)制組裝，即先按圖紙要求預(yù)制好腹膜、橫隔板，再在預(yù)先制作好的拱胎上按常規(guī)組裝順序分段拼裝，每段拱箱端接頭上下角鋼埋置與角鋼位置應(yīng)準(zhǔn)確。主拱115 m拱箱分5段纜索吊裝施工，單箱最大吊重為邊箱第I段75 t(未計(jì)入動(dòng)載系數(shù))。

3.1.2 施工規(guī)范

主拱圈是采用纜索吊裝，為減輕吊裝重量，吊裝箱高2.05 m，縱縫澆筑完畢后現(xiàn)澆頂板15 cm現(xiàn)澆層，整幅主拱圈由7片箱組成，每片箱分為5段吊裝，每段箱是將先期分塊預(yù)制的腹板和橫隔板，在底板鋼筋骨架上進(jìn)行組裝，然后現(xiàn)澆底板和接頭，再澆筑頂板，形成封閉的拱箱構(gòu)件，施工時(shí)必須按照?qǐng)D紙和施工規(guī)范來(lái)連接各部分鋼筋。吊裝后進(jìn)行拱箱之間的縱縫連接加固和澆筑縱縫混凝土以及頂板現(xiàn)澆層。

3.1.3 拱箱節(jié)段安裝

拱箱吊裝過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)抗風(fēng)措施，以避免大風(fēng)天氣的不利影響。吊裝搭架應(yīng)做好避雷設(shè)施。吊裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作。拱箱節(jié)段安裝：吊裝預(yù)制拱箱形成拱圈，先中片后邊片并左右對(duì)稱(chēng)。操作順序?yàn)橄鹊跹b中間兩片拱箱，采用雙肋同時(shí)合攏，形成雙基肋穩(wěn)定狀態(tài)。然后由中至邊逐一吊裝，對(duì)稱(chēng)均衡施工完畢后處理全部縱橫接頭，固結(jié)拱腳，然后澆筑接頭橫系梁混凝土，完成第一階段加載。主拱合攏溫度：本橋設(shè)計(jì)合攏溫度為：10 ℃～15 ℃。

3.2 拱箱階段安裝施工步驟

3.2.1 階段I安裝

吊裝就位，節(jié)段荷載由吊索裝換到扣索上；張拉左岸1號(hào)扣索、右岸1號(hào)扣索。調(diào)整扣索索力(調(diào)整索力將合龍口調(diào)整合龍口狀態(tài)準(zhǔn)備合龍)：按次序先后調(diào)整兩岸1～2號(hào)扣索的索力。調(diào)整索力的目標(biāo)是，使兩岸拱肋前端的Vx和Vy的位移為0，這樣合龍口就調(diào)整到合龍狀態(tài)準(zhǔn)備合龍。

3.2.2 安裝合龍段

合龍段就位，節(jié)段間固結(jié)，適當(dāng)放松扣索，松去吊索；完成整個(gè)拱肋合龍(拱肋合龍固結(jié)要求是，節(jié)段之間填縫鋼板，應(yīng)于預(yù)留的厚度4 cm一樣的情況下，固結(jié)干接縫，保證成拱線(xiàn)型)。

3.2.3 拱肋合龍

吊裝預(yù)制拱箱形成拱圈，要采用雙肋合龍松扣索成拱的方式(更有利于保證拱圈合龍時(shí)穩(wěn)定性和強(qiáng)度)：具體操作順序?yàn)橄鹊跹b中間一片拱肋(Ⅰ段→Ⅱ段)，按照施工監(jiān)理要求張拉扣索和風(fēng)纜，且暫不合龍；然后再吊裝相鄰中間另一片拱肋(Ⅰ段→Ⅱ段)，調(diào)整好扣索索力，先合龍兩拱肋。待形成雙基肋合龍后，再加焊臨時(shí)橫向連接，完全松去扣索，保留雙肋風(fēng)纜，并將拱肋接頭鋼、鋼筋和中接頭焊接到位全部形成固結(jié)，形成無(wú)鉸拱。

3.2.4 松扣索和接頭連接

松索之前，應(yīng)采用鋼板填塞每個(gè)接頭縫，鋼板的尺寸應(yīng)與預(yù)留尺寸一致。之后，逐步松去扣索，松扣索的順序是先拱腳段，后次拱腳段。每次松扣索都要控制拱肋變形，防止拱肋發(fā)生非對(duì)稱(chēng)變形而影響結(jié)構(gòu)安全。每次松索量宜小，各個(gè)接頭高程變化不宜超過(guò)10 mm，每次應(yīng)普遍擰緊螺栓以壓緊接頭縫；多次松索后，擰緊接頭螺栓，可以全部松去扣索。

3.2.5 其他拱肋安裝

其他拱肋可以按上述過(guò)程重復(fù)，別的拱肋施工注意保持與已形成雙基肋拱橫向臨時(shí)連接和穩(wěn)定。拱肋合龍前，盡量不約束其縱向和豎向位移，以保證留有微調(diào)余地。

3.3 拱箱節(jié)段安裝施工注意事項(xiàng)

3.3.1 滿(mǎn)足施工要求

拱箱節(jié)段施工完成后，應(yīng)準(zhǔn)確畫(huà)出實(shí)際拱軸線(xiàn)位置并與設(shè)計(jì)拱軸線(xiàn)比較，控制施工誤差；每段拱肋的內(nèi)弧弧長(zhǎng)、內(nèi)弧偏離設(shè)計(jì)線(xiàn)、斷面尺寸、軸線(xiàn)偏位、拱箱接頭傾斜和預(yù)埋件位置等必須滿(mǎn)足施工規(guī)范要求，才能進(jìn)行拱肋安裝。

3.3.2 吊前預(yù)拼

拱箱節(jié)段在吊裝前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼(至少保證三節(jié)段同時(shí)預(yù)拼)，保證拱圈施工階段節(jié)段拼裝順利。

3.3.3 扣索錨點(diǎn)

扣索在拱圈的錨點(diǎn)盡量靠近拱圈，錨在拱圈型心軸豎平面上。應(yīng)設(shè)當(dāng)個(gè)錨點(diǎn)，原則上距前端5～7 m為最佳，錨點(diǎn)距前端距離要根據(jù)施工安裝拱圈受力狀況確定。

3.3.4 吊點(diǎn)的選擇

預(yù)制拱圈節(jié)段吊點(diǎn)應(yīng)錨在拱圈靠近腹板位置上，每段應(yīng)設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，原則上吊點(diǎn)離拱肋端頭0.22 L～0.24 L之間為最佳；中段合龍段兩吊點(diǎn)設(shè)置在離兩端0.225 L處，以減小拱肋前端變形有利于合龍。

3.3.5 纜風(fēng)索錨點(diǎn)

纜風(fēng)在拱圈上的錨點(diǎn)應(yīng)該設(shè)在扣索錨點(diǎn)同一截面上，纜風(fēng)地錨離肋橫向距離不能太小，不小于25 m；吊點(diǎn)、扣索錨點(diǎn)和纜風(fēng)索的錨點(diǎn)應(yīng)設(shè)在橫隔板處，如果沒(méi)有在橫隔板處，通知設(shè)計(jì)人員適當(dāng)調(diào)整橫隔板位置。

3.3.6 纜風(fēng)索力控制

上下游纜風(fēng)應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置，對(duì)稱(chēng)加載，保證拱肋不產(chǎn)生偏載，還必須注意纜風(fēng)加載時(shí)拱肋變形和應(yīng)力檢測(cè)，纜風(fēng)索力控制在60kN～100 kN。

3.3.7 拱肋應(yīng)力和變形控制

節(jié)段荷載由吊索轉(zhuǎn)換到扣索上，轉(zhuǎn)換索力應(yīng)分級(jí)逐步進(jìn)行，使扣索張拉到位。索力轉(zhuǎn)換階段是一個(gè)受力不太明確的階段，特別注意該階段拱肋應(yīng)力和變形控制。

3.3.8 索力調(diào)整

拱肋合龍之前，扣索索力根據(jù)纜風(fēng)張拉力和結(jié)構(gòu)安全的需要確定。合龍前要根據(jù)纜風(fēng)張拉力和合龍要求調(diào)整扣索索力(保證結(jié)構(gòu)安全)，調(diào)整索力的目標(biāo)是，使兩岸拱肋前端的Vx和Vy的位移為0；

3.3.9 松去吊索

合龍段就位，但是必須先松扣索使合龍段產(chǎn)生軸向壓力后方可松去吊索。

3.3.10 執(zhí)行方案

拱箱節(jié)段安裝扣索索力調(diào)整和合龍階段扣索索力需要詳細(xì)計(jì)算分析，特別注意施工誤差分析。在確定好拱箱安裝和合龍方案后施工在監(jiān)控的控制下堅(jiān)決執(zhí)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用預(yù)制吊裝施工工藝上承式鋼筋混凝土箱型拱橋，主拱圈施工工藝非常重要，主要是拱箱的預(yù)制先后順序，拱圈吊裝完成后，順利澆筑形成組合斷面。拱箱吊裝過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)抗風(fēng)措施，吊裝搭架做好避雷設(shè)施。拱箱節(jié)段安裝順利為先預(yù)制拱箱形成拱圈，先中片后邊片并左右對(duì)稱(chēng)；操作順序?yàn)橄鹊跹b先吊裝中間兩片拱箱。這樣，才能有效保證箱型拱橋的主拱圈質(zhì)量安全。