预应力混凝土斜腿钢构桥有支架综合项目施工新工法.doc

预应力混凝土斜腿刚构桥有支架施工工法
（TLEJGF-92-09）
铁道部第三工程局

预应力混凝土斜腿刚构于1954年初次在德国应用于霍莱姆大桥，该桥跨度85.5m，在膺架上施工，采用迪维达格体系，是当前世界上最大跨度铁路预应力混凝土斜腿刚构桥。斜腿刚构是刚构中一种特殊形式，有其构造上固有特点，如：斜腿与中跨形成拱作用，具备较大轴向压力(天然预应力)；梁部类似三跨持续梁，既具备拱桥长处，又有持续梁特性，梁拱结合，受力合理；构造整体性好，线条挺拔，外观轻巧，等等。这种桥跨构造国内于70年代后期在公路、铁路上相继使用。
主跨82m浊漳河预应力混凝土斜腿刚构桥系铁道部科研项目，是国内铁路上第一座斜腿刚构桥，于1981年8月建成通车，在世界上跨度仅次于霍莱姆大桥。该桥竣工后经动载、静载实验，跨中挠度为8mm，为跨度1/5500，列车速度60km/h时竖向和横向自振频率接近计算值。工程于1983年获国家银质奖，施工技术于1984年通过部级鉴定。
一、工法特点及合用范畴
1.以钢拱架、膺架作支架，就地分段由跨中向两端持续对称灌筑梁体混凝土，不需大型机械设备，施工安全、可靠。
2.灌筑梁段混凝土前，于拱架跨中节点预加荷载；随梁段混凝土灌筑而相应卸除预加荷载，这样能最大限度地消除钢拱架非弹性变形，从而保证斜腿刚构设计拱度。
3.本工法合用于修建跨越山沟、河道预应力混凝土斜腿刚构桥、拱桥等。
二、施工工艺
(一)工艺流程(见图1)

图1 斜腿刚构施工程序
(二)重要工序
架设缆索吊机→预拼拱架→桥上拼拱→拱架抄平、测设中线→钢拱架预加载→支立木排架→铺设底板→安装支座并灌注斜腿混凝土→灌注中跨混凝土并相应卸载→形成门式刚构落拱第一次预应力→架设边孔支架、立木排架→铺设边孔底板→灌边跨梁部混凝土→全桥预施应力→压浆→拆除拱架。
(三)施工工艺
1.架设缆索吊机
82m跨度斜腿刚构桥，依照地形和设备状况，两端索塔以万能杆件拼装，塔高30m，跨度280m 。由于拱架拼装和灌注混凝土需要，采用两条主索道和一条辅助索道，主索道台车吊重为 70kN，辅助索道台车吊重30kN。
2.拼装钢拱架
(1)选配所需要杆件，并对扭曲变形杆件进行校正和整修。
(2)预拼：预拼目在于核定设计拱轴线、拼装工人熟悉施工程序和为桥上高 空拼装构成吊装单元。预拼施工组织设计原则是：预拼场地应距桥头较近，以便于运送； 预拼宜选用半跨立体拼装，采用混凝土垫层基本，木排架支撑，木排架变形应压缩到最低 限度。
预拼顺序是：
a.将拱脚安装就位，安装上下平联断面联结系。
b.将基本节与下弦杆构成单元。
c.组装上下平联和断面联结系。
预拼需用重要机具见表1。
预拼需劳力17人，其中基本节组装起重工4人，安装联结系起重工6人，杆件挑选起重工2 人，小搬运普工2人，指挥1人，司机1人，木工1人。
表1 预拼需用机具

(3)钢拱架拼装
a． 准备工作：核对中线和支座垫石标高；制作垫木，整修砂箱，配滑板、垫板；选配砂子，砂箱预压等。应做到：砂箱除依照载荷规定设立外，还应考虑掏砂操作以便；使用砂子应进行强度实验，其破碎率不不不大于10%；砂箱使用前应进行预压，以减少弹性变形；跨度范畴 内架设安全网。
b.按施工设计规定，于3#、4#墩顶拼装塔架，安装分派梁，吊挂斜拉索。
c.运用缆索吊机拼装中间4片拱架。一方面安装拱脚节和支座，而后按照预拼顺序所构成单 元进行拼装，并按施工设计规定吊点位置设立斜拉索。
d.两端交替调节斜拉索，运用特制刹尖箱和刹尖板使拱顶合拢，形成三铰拱。
e.拼装两侧别的2片拱架并进行贴边，安装平面和断面联结系。放松斜拉索。
(4)拼装拱架注意事项
a.拱架拼装过程中，应遵循“宁高勿低”原则，以便于落拱合拢。
b.拱架平面中线与桥梁中线偏差不不不大于20mm。
c.封拱是钢拱架成拱最后一道工序，依照“低温封拱”原则，封拱时间以选在气温变化 较小上午为宜。
d.拱架顶留高度可考虑如下因素：
钢丝绳温度变形：（缺公式）

钢丝绳弹性变形：


其她非弹性变形：
式中at——钢丝绳温度膨胀系数；
Ls——钢丝绳长度；
Es——钢丝绳弹性模量；
Fs——钢丝绳截面积。
(5)钢拱架拼装需用机具(见表2)
表2 钢拱架拼装机具

(6)钢拱架拼装需劳力30人，其中指挥1人，穿钢销起重工6人，安联结系起重工4人，拉倒链 滑车起重工2人，推绞车普工10人，卷扬机6人，安检员1人
3.钢拱架加载
钢拱架合拢后进行加载，以消除拱架非弹性变形。加载吨位依照设计规定而定。
4.钢拱架弧度调节
为调节钢拱架弧度，于钢拱架上设立木排架。排架竖向轴线在斜腿某些垂直于斜腿轴线，梁 部按铅垂线布置。
木排架设计应考虑预留拱度因素，重要有如下各项：
(1)钢拱架在承重后产生挠度(由设计单位提供)。
(2)木排架承重后压缩量及各接缝压密值。
(3)砂筒压缩值。
(4)斜腿刚构在自重以及温度作用下挠度值(由设计单位提供)。
5.模板制作及安装
(1)模板设计参数选定
水平荷载：Pmax=r·2R (旧规范)
竖向荷载最大组合：0.138MPa
模板跨径：L=（缺公式）

（挠度控制，小 于跨度1/400）

(强度控制)
选定最小L值
式中r——混凝土容重；
R——附着式震捣器作用半径；
σ——模板厚度；
L——模板跨径；
q——均布载荷。
(2)模板材质及构造
依照构造形式、工程数量和施工办法等状况，可选用组合钢模板、木构造镶铁皮模板、滑动模板或钢模板。无论何种模板必要保证混凝土外形尺寸对的和具备较好光洁度。
一种梁段模板钢筋安装程序为：在木排架纵梁上铺设底模→支立外模→绑扎底板腹板钢筋→安装底、腹板内预应力成孔管道→依次支立内模底板、腹板、顶板及隔墙等→绑扎顶板、道碴槽钢筋→安装顶板内预应力成孔管道→支立道碴槽模板→安装附着式震捣器→清除杂物、清洗模板。
6.灌注斜腿及梁段混凝土
(1)预应力混凝土箱形梁灌注混凝土必要条件是：必要有足够数量和一定振动力混凝土振捣设备；混凝土要在保证强度前提下，有足够坍落度，以保证灌注过程中有一定流动性；普通状况下应保证混凝土持续灌注。
(2)斜腿某些轴线和水平线夹角为40°～50°，混凝土灌注系在斜面上进行，但仍应水平分层施工。
(3)梁部混凝土分段灌注，其灌注顺序如图2所示。灌注时应注意：

图2 梁部混凝土分段灌注顺序
a.普通状况下，除隅节点处外，均应一次成箱灌注。
b.梁部混凝土灌注应从低处向高处对称进行，并同步按灌注混凝土重量进行相应卸载。
(4)混凝土灌注可采用吊机提高，也可用泵送混凝土，使用泵送混凝土应注意如下问题：
a.由于箱形梁钢筋密集，管道较多，混凝土需较大坍落度，普通取值为16±2cm。含砂率比普通混凝土增长3%～7%。
b.泵送混凝土供料以直接供料为好，它可以减少混凝土坍落度损失。
c.为防止堵管，应选用可泵性良好材料及骨料级配，拟定合理施工配合比。
7.预应力张拉
(1)张拉设备(见表3)
表3 张拉设备


(2)张拉工艺要点
a.为改进钢铰线松弛状态，初调应力为6MPa，并以此为零点记录伸长值。
b.钢铰线伸长值按下式计算：
（缺公式及注解）

c.钢铰线梁部通长束均较长，由于受千斤顶行程限制，普通应分两次张拉，第一次按50%张 拉力同步顶锚，并记录伸长值。
d.调节锚具重新起步第二次张拉时，应复核并记录伸长值。
e.待拉到张拉控制应力时，检查钢铰线总伸长值与计算值之差在±10%以内时，可以为合格 。
f.两端分别按50%张拉力进行顶锚。顶锚后24h内钢铰线与锚塞滑移值不不不大于2mm，则以为合 格。
(3)劳力10人，其中司泵2人，装卸千斤顶4人，丈量伸长值2人，指挥兼记录2人。
(4)效率：2.55束/日。
8.孔道灌浆
(1)水灰比选用0.3，体缩率不大于2%，流动速度228mm。
(2)自一端向另一端压浆，压力为0.7MPa，稳压2～5min。
9.落拱及拆拱
(1)门式刚构形成后，为使混凝土内应力得到调节，待混凝土强度达到40MPa后，即可落下拱架。落拱通过砂箱排砂实现，分三次进行。第一次下落1.5cm，第二次为3cm，第三次为20cm 。
(2)边跨某些排架拆除通过退出硬木楔实现，木楔角度不不不大于25°，接触面压力不不不大于2MPa。
(3)拆除拱架应运用已完毕斜腿刚构桥面为支承，以缆索吊机为辅助工具进行。拆除原则是：先从拱顶开始，逐渐向两端，先外侧拱片，而后逐渐向中间拆除。
三、质量原则
1.考虑悬拼时钢丝绳变形和拱架合拢以便，拱架实际标高可较设计标高高出10～20cm。
2.凡属自制特种杆件，均应标明产品精度，以便安装时选配。
3.模板支立时，每个接触面要考虑1～2mm非弹性变形。
4.梁体混凝土应满足《铁路桥涵工程质量评估验收原则》规定。
5.所选用胶管应通过0.5t拉力重复10次实验后，残存变形不不不大于1.4mm，径缩不不大于10mm，管道安装误差应在5mm以内。
6.顶锚后两端伸长值之和不得超过计算值±5%。
四、安全办法
1.缆索吊机所用卷扬机较多，要集中控制。对继电器、接触器等应经常保养。
2.索道主绳和起重绳每7～10天检查一次。
3.拱架合拢后，在卸除拉索时，应自跨中向两侧分三个阶段逐渐进行，并应注意观测。
4.预应力筋张拉锚固完毕后，张拉缸回油要平缓，以防由于降压过快而发生意外。
5.卸落钢拱架时，应听从指挥，严格统一掌握砂箱出砂量，保证拱架均衡下落。
五、工程实例
工程名称：邯长铁路浊漳河大桥(图3)

图3 浊漳河大桥
构造类型：预应力混凝土斜腿刚构
跨 度：82m
全 长：171.12m
建造时间：1978～1981年
施工办法：运用装配式钢拱架，在支架上进行混凝土灌注，缆索吊机运送。
设计预算：2285983元
竣工决算：2056913元
重要完毕指标：成桥4.29天/m；斜腿刚构混凝土综合工率11.32工天/m3。
重要材料指标：木材3.66m3/m；钢材1.17t/m；水泥3.01t/m；钢拱架3.23t/m。
重要机具设备：见表4。
表4 浊漳河大桥施工重要机具设备

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(执笔：李开基)