苏拉马都跨海大桥V形墩施工与控制

󰀁文章编号:0451-0712(2011)02-0231-03󰀁󰀁󰀁󰀁中图分类号:U445󰀁559󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:B

苏拉马都跨海大桥V形墩施工与控制

吴乾坤,唐󰀁剑,付景雷,张󰀁胜

(路桥华东工程有限公司󰀁上海市󰀁201302)

摘󰀁要:介绍苏拉马都跨海大桥V形墩的主要施工技术难点,以及解决该施工技术难点的施工技术方法。该桥V形墩尺寸大,V形墩两个斜腿与箱梁形成一个倒三角形,在未形成整体结构之前,由于自重作用,斜腿底部会产生一个向外的不利弯矩,在施工中,如何平衡这个不平衡弯矩,防止斜腿底部内侧混凝土开裂是一个很大的难题。

关键词:刚性倒三角;墩梁一体结构;斜腿施工;箱梁施工;系梁施工;监控技术

1󰀁工程概述

苏拉马都跨海大桥斜拉桥主桥两侧边墩采用V形墩设计。V形墩横桥向分为左、右两幅,斜支腿和其顶部的箱梁在顺桥向形成一个刚性倒三角形框架,为墩梁一体的结构。

V形墩的斜支腿总高度为27󰀁66m,下部结构均为9m等宽。墩座实体段高4m,底面顺桥向长度为16m,4m高度为12󰀁849m。V墩两斜支腿与水平面的角度均为66󰀁933󰀂。两支斜向墩柱均为空心薄壁结构,横桥向与上部箱体同宽,为9m,断面高度3󰀁5m,横桥向壁厚0󰀁5m,顺桥向0󰀁6m。

V墩上部为箱形截面梁,顺桥向长度为30󰀁7m。箱梁顶板宽14󰀁7m,箱体宽9m,箱梁中心高度2󰀁4m,纵向箱梁顶底面水平,纵坡均为2%。顶底板厚度均为0󰀁3m,腹板厚0󰀁6m。翼缘宽2󰀁85m,翼缘端部板厚0󰀁15m,根部厚度0󰀁5m,如图1所示。

V形墩在斜支腿顶部主桥端与引桥端均有系梁把左、右幅连成整体。主桥梁端系梁横桥向长28󰀁08m、高2󰀁5m、宽4󰀁0m,其顺桥向外悬臂达2󰀁50m。引桥端系梁横桥向长24󰀁30m、高2󰀁00m、宽2󰀁00m,顺桥向往外悬臂0󰀁459m。

承台采用C40混凝土,斜支腿和箱梁全部采用C50混凝土。箱梁腹板有纵向预应力,采用12󰀁s15󰀁24预应力钢绞线束。2󰀁技术难点2󰀁1󰀁施工过程中结构受力复杂

V形墩两个斜腿与箱梁形成一个倒三角形。在

收稿日期:2010-12-08

单位:cm

图1󰀁V形墩结构

未形成整体结构以前,由于自重的作用,斜腿的底部会产生一个向外的不利弯矩。在施工过程中,如何平衡这个不平衡弯矩,防止斜腿底部内侧混凝土开

裂是一个很大的难题。在浇筑箱梁时,箱梁混凝土自重亦会增加斜腿的不利弯矩,并产生水平和垂直方向位移,必须采取措施防止箱梁混凝土开裂。2󰀁2󰀁V墩结构尺寸大

如此大结构尺寸的V形墩很少有。整个V墩󰀁󰀁

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󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2011年󰀁第2期󰀁

高达34m,顺桥向长达36󰀁7m。单个V形墩混凝土方量达2200m,造成结构自重非常大,产生不利弯矩和变形大。浇筑次数多,给整个施工控制带来了相当大的难度。2󰀁3󰀁模板工程复杂

斜腿为空心薄壁截面,截面尺寸大,并且带有较大倾角,内外模安装都很困难。箱梁分为3个室,并且每侧有大的折角,极大地增加了模板安装的难度。2󰀁4󰀁施工环境大

由于是海上施工,承台在顺桥向宽度有限,无法使用支架进行斜腿和系梁进行施工,增加了模板工程的难度。3󰀁技术施工方案

由于V形墩结构尺寸很大,承台尺寸有限,无法使用满堂或钢管支架进行斜腿的施工。如果使用国内比较流行的平衡支架法,必须搭建1个高达32m,宽30m的巨型倒三角形支架,并且需多次浇筑,难度也相当大。经反复方案比选后,最后决定使用爬模进行支腿施工,在承台与墩座上立竖直钢管支架进行箱梁施工,悬臂系梁使用预埋托架进行浇筑。两支腿之间用拉杆直接对拉,不与钢管支架产生连接。

3󰀁1󰀁斜腿施工

墩座4󰀁0m高实心段采用大型钢模一次性浇筑施工,由于混凝土体积较大,需安装水循环冷却系统。

斜腿采用爬模施工,共分为7节,每1节施工高度如图2所示。第1节斜腿与墩座同时浇筑。第2节斜腿采用小钢管支架浇筑,拆除模板以后,开始拼装爬模。从第3节开始使用爬模浇筑。

由于斜腿与水平垂直,倾斜角达23󰀂,在施工过程中,为抵消不平衡弯矩,防止支腿根部内侧混凝土开裂,在斜腿节段施工时,分别在3、4、6、7段设拉杆,施加预应力。

4层水平拉杆全部采用󰀂32mm精轧螺纹钢筋,每层4根,锚固位置位于斜腿顺桥向混凝土壁内。两侧斜腿用拉杆直接对拉,没有锚固在钢管支架上。当每层装拉杆的斜腿节段混凝土强度达到85%时,张拉这一节段拉杆,然后才能进行下一节混凝土浇筑施工。

爬模系统使用 卓良!爬模系统,爬架在仰面与俯面各安装4榀,两侧外模不设爬架,利用塔吊直接3

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图2󰀁斜眼施工节段划分

提升。仰面与俯面的爬架作为主要承重结构,承受新浇混凝土的自重。内模采用木模和型钢背楞。内外模除用拉杆对拉外,还要求每一层内模型钢背楞用[8焊接成整体,整套内模与外模形成筒状整体,共同受力。控制减小每次混凝土浇筑模板的变形量是关键。

每一次混凝土达到拆模强度以后,先拆外模爬升到下一节段,然后绑扎钢筋,在钢筋绑扎完毕后在外模上挂手拉葫芦把内模滑入到这一节段。浇筑混凝土时,两侧斜腿内混凝土浇筑速度要均等,混凝土面高差不能超过1m,避免失去平衡,单侧斜腿受力过大。

3󰀁2󰀁箱梁施工

在斜腿施工过程中,同时施工箱梁浇筑用钢管支架。钢管支架立于承台与墩座的预埋钢板上。箱梁设计两次浇筑:第1次浇筑两侧小箱梁的底板及侧板,中间段箱梁的底板及腹板50cm高处;第2次把整个箱梁浇筑完毕。支架与具体浇筑顺序如图3所示。

支架钢管全部采用󰀂800mm∀8mm螺旋管,平联管采用󰀂400mm∀6mm钢管。图中的横桥向6排钢管,每排钢管上安装1根2H45横梁。在每侧斜腿第7节内侧安装3个预埋牛腿,每排3个牛腿支撑1根2H45横梁。这样8根横梁共同支撑起箱

󰀁2011年󰀁第2期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁吴乾坤等:苏拉马都跨海大桥V形墩施工与控制󰀁󰀁

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2次浇筑完箱梁混凝土,待强度到达后,可张拉所有纵向预应力束和横向预应力束。

在箱梁混凝土的2次浇筑过程中,测量工程师全程监测支腿及支架的挠度变化。3󰀁3󰀁系梁施工

由于主桥端系梁与引桥端系梁部分悬臂,在支腿第7节预埋了大型托架用于支撑底模和提供操作平台。两侧的系梁全部1次浇筑完成。3󰀁4󰀁解除临时预应力

整个V形墩施工完成后,先拆除钢管支架,然后拆除4层精轧螺纹拉杆。拉杆的拆除顺序是从上向下依次拆除。4󰀁施工监控

4󰀁1󰀁支腿施工过程的监控

浇筑支腿节段过程与现浇筑悬臂施工类同,由

单位:mm

图3󰀁钢管支架立面

于每节混凝土自重作用及模板自身刚度原因,每节浇筑前后支腿都会产生新的变形。经过与设计院合作,对每节立模位置都进行了计算,并根据现场的实际形变量得出下一节段的立模预偏量。4󰀁2󰀁张拉过程对拉杆的监控

对于4层拉杆施加预应力,计算张拉力不仅考虑支腿施工中的挠度,并充分考虑箱梁浇筑过程对支腿承台的混凝土重量的影响。4󰀁3󰀁箱梁浇筑过程的监控

监控2次箱梁混凝土浇筑全过程,对2个支腿及支架变形进行跟踪测量。分2次浇筑并提前张拉2束底板预应力束,减小了对支腿不利弯矩的影响和变形量。第1次浇筑时,支腿位移量为3mm,第2次浇筑,几乎没有位移和变形。5󰀁结语

苏拉马都跨海大桥V形墩施工在施工过程中运用爬模施工斜腿、张拉对拉拉杆抵消不平衡弯矩、支架施工箱梁、大型托架施工系梁,成功完成整个V形墩的施工。整个倒三角形、墩梁一体结构的施工精度控制良好,实测位移在允许范围之内。经过本桥的实践,为以后施工同类型桥墩提供了宝贵经验,尤其是大斜度的爬模施工、施工过程控制、施工仿真计算等。

梁模板。对于立于承台上的4排钢管,由于跨径太大,须跟顶层的平联钢管焊接斜撑成整体桁架受力,减小混凝土浇筑时的挠度。

箱梁整个模板采用底包侧形式,以便给工人提供操作平台。对于无操作平台区域,都在斜腿第7节预埋牛腿,焊接托架。主桥端系梁与引桥端系梁的底模也安装在托架上。

整个箱梁模板系统全部采用改制钢模。底模采用大块钢模,分为两部分。两端小箱下使用钢桁架支撑底模,中间2󰀁4m高主箱段使用型钢支撑底模,两侧钢桁架与纵向H45分配型钢焊接形成整体。侧模也采用整体钢模,后场加工成型,现场拼装成整体。现场安装模板时,测量工程师需全程监控,保证模板安装精度。

第1次浇筑箱梁混凝土时,先浇筑两侧支腿上的小箱的混凝土,浇筑时要尽量保持两侧混凝土方量基本相同,防止两支腿受力不平衡。然后从中间向两边浇筑中间段箱梁的底板与50cm高腹板,最后振捣好混凝土接缝。

为了防止第2次浇筑时,混凝土自重导致第1层混凝土开裂,在第1层混凝土强度达到设计强度的85%时,张拉底板上的2束预应力钢绞线束。第󰀁󰀁