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關鍵詞:石拱橋;危橋病害分析;加固改造技術
中圖分類號:K928.78 文獻標識碼:A 文章編號:
在我國縣鄉(xiāng)公路的早期建設中,設計、施工技術標準有限,建筑材料品種稀少,機械缺乏,石拱橋由于取材方便、施工簡易、經濟耐久的特點,被大量的修建。近些年來隨著我國的經濟飛躍,農村公路建設的迅速發(fā)展,橋梁長期受自然環(huán)境、使用環(huán)境和交通事故等突發(fā)事件的作用,導致一些石拱橋已出現不同程度的老化和損壞,其使用價值(特別是安全性)隨著橋梁的使用時間增加而不斷降低,嚴重影響到人民群眾的道路交通安全。當使用價值降至安全限值時,必須通過維修加固,維持、提高其使用價值,該過程在設計使用期限內持續(xù)發(fā)生。因此,解決好石拱橋的加固改造,有著極基重要的意義。
本文就樅陽縣石拱橋(幸福橋)加固淺析。
一、老橋概況
幸福橋位于安徽省樅陽縣北埂至葫蘆地公路(X029線)K48+727處,建于1966年,設計荷載標準:汽―13、拖-60。原設計橋型為5孔等跨20米(失跨比1/3)實腹式無鉸石拱橋。由于當年修建時,第五跨(東岸橋臺)地質為腐植土淤泥、軟土地基,基礎深達1 7米,經專家研究確定,將第五跨改為2孔10米半圓形實腹式三鉸拱。橋梁全長128.3米,橋面布置為0.75米人行道+6.0行車道+0.75米人行道(含欄桿),全寬7.5米,其中主拱寬度6.7米,兩側人行道外懸0.4米。下部結構為漿砌重力式墩、U型橋臺,主拱采用漿砌塊石。
二、老橋現狀及存在的主要問題
1、由于橋梁位于主要交通路段上,車輛較多。大橋投入運營后,軟土地基有沉陷,鉸處變形較大,拱頂鉸人員檢查,定為險橋,一直采用限載的方式維護通行。
老橋原貌
2、5#、6#三鉸拱由于地基變形,導致橋面標高降低、拱頂鉸石錯位。其中6#拱頂嚴重沉陷、變形,鉸接處縫口達4~8厘米;5#拱頂鉸接處縫口張開也有4~6厘米。其余拱圈使用狀況良好,未發(fā)現受力變形裂縫,主拱軸線未發(fā)現受力變形。
鉸拱下沉、錯位
3、泄水孔堵塞嚴重,橋面鋪裝磨損嚴重,未發(fā)現明顯裂縫。
4、兩側欄桿局部損壞并有外傾現象。
三、維修方案
1、鑒于原橋已經多年使用,沉降已基本到位,橋臺已基本穩(wěn)定,決定拆除已損壞的5#、6#兩孔,并按原結構重建恢復。
2、拆除全橋欄桿、人行道板、橋面鋪裝,挖除鋪裝層下20厘米厚填料并及時清理,換填20厘米厚二灰碎石。
3、采用C30混凝土現澆全橋側墻并向兩側懸挑。
4、將原有橋面更換為整體式鋼筋混凝土橋面,重設墻式防撞護欄、完善橋面排水。
5、對全橋其他孔跨進行檢修。
6、加固維修后橋面為6.5行車道+2×0.5米寬防撞護欄。
四、施工流程
根據本橋維修特點,按照以下施工流程維修施工:
(一)5#、6#拱施工:
1、本著少占用河道,不影響湖中環(huán)境的原則,在5#-6#拱圈周圍采用圍堰筑島的施工方案,圍堰填筑高出水面1-2米時,安排水泵進行抽水,排除完積水后對河底淤泥清理外運。
2、清淤完成后堆筑土牛拱胎前將基礎加固維修工程施工完成,在土牛填筑時護坡線以上填筑土每層填筑虛鋪厚度為30厘米,土牛每側比橋寬多出1m,按1:1放坡,土牛素土頂30厘米采用便于成型塑性指數不小于10的粘土填筑,壓實度不小于93%。填筑到拱圈底標高時,測出3-4條基準線,粗平,整出曲線。
3、初步完成土牛拱胎填筑后進行4號墩左側反壓土臺,拆除破損的欄桿、人行道板、側墻及空心板,挖除拱腹填料,由拱頂位置向兩邊對稱進行,卸除的廢料及時運走。清除完成后對拱圈進行清理,人工拆除拱圈前對拱圈料石進行編號,拆除時盡量避免或減少料石損傷,以確保石材的再利用。
4、拆除工作完成后,對土牛拱胎進行加固至拱圈底設計標高。修筑完墩臺并換填20厘米厚二灰碎石后進行拱圈砌筑,采用鋪漿法砌筑,鋪砂漿前,清洗石料表面上的泥土并灑水潤濕,使其表面充分收水,不殘留積水,灰縫厚度一般為20-30mm。分層坐漿砌筑,石塊臥砌、上下錯縫、內外搭接、砌立穩(wěn)定,每層依次砌角石、面石,然后砌腹石,砌體均衡上升。砌筑高度在1m左右,找平一次,外露面水平灰縫寬度不大于25mm,豎縫寬度不大于40mm,相鄰兩層間的豎逢錯開距離不小于100mm,砌筑后按規(guī)定及時養(yǎng)護。
5、C30混凝土側墻澆筑順序由拱腳向拱頂對稱進行,混凝土一次連續(xù)澆注完成,并加強搗固工作,以保證混凝土灌注質量。混凝土施工完成后,及時進行養(yǎng)生,待強度達到要求后才進行下道工序施工。
(二)1-4跨施工:
拆除四跨欄桿、人行道板、橋面鋪裝換填拱頂20cm填料現澆砼側墻。詳細步驟同5#-6#拱圈施工方案。
(三)橋面系施工:
橋面鋼筋網現場就地綁扎而成,綁扎要牢固,必要時可采取點焊,鋼筋網片的縱橫鋼筋垂直,嚴格控制鋼筋網標高,考慮到施工的方便,護欄與橋面鋪裝混凝土分開進行澆筑,先澆筑護欄底橋面混凝土,支模時伸出護欄內邊線20cm?;炷翝仓南缕孪蛏掀逻M行。澆筑完橋面砼及護欄砼后安裝鑄鐵泄水管,泄水管應伸出結構物底面100~150mm?;炷潦諠{后立即覆蓋土工布養(yǎng)生,并保持濕潤不少于7天。
(4)按照相關規(guī)范要求完成橋頭接線及安保附屬設施工程的施工。
老橋拆除現場
土牛拱胎施工現場
拱圈砌筑現場
1工程概況
東江大橋位于河池市金城江區(qū)長排-三江口四級公路K7+735處,建成時間為1981年(圖1)。橋梁全長度為141.10m,面寬為10.50m。上、下構分別為漿砌片石板拱、漿砌片石重力式墩臺。橋面系中橋面鋪裝為瀝青表處,橋面并未設計伸縮縫,所用鋼筋混凝土欄桿。依據養(yǎng)護部門在橋頭設計的限載標準,這座大橋目前限載10t。大橋技術標準為:設計荷載汽-15,拖-80;橋面寬度:1.75m(人行道)+7.00m(行車道)+1.75m(人行道)。
2東江橋檢測病害情況
由于沿線交通比較繁忙,人流、車流交通量較大,超載車輛比較多,東江橋行車道板病害非常嚴重。具體表現如下:(1)1#跨主拱圈縱向裂縫所經之處是混凝土預制塊之間的砌縫,某些混凝土預制塊也出現一些開裂的情況。其裂縫局部泛泥且最大深度>500mm,推測該裂縫深度已經豎向貫通主拱圈截面高度。由現場檢測結果可知,該裂縫與橋臺前墻、基礎豎向裂縫相通,且拱腳周圍裂縫寬度最大。另檢測發(fā)現,1#~4#跨主拱圈低面出現砌縫泛堿的情況。其中,除1#中間區(qū)域以外,其余砌縫均已經泛堿,面積最大;5#跨主拱圈并未發(fā)現病害。(2)2#跨1#腹拱三江口向著拱腳處表層砂漿不夠飽滿,砌石。(3)0#橋臺檢測發(fā)現2道豎向裂縫。其中,連通帽梁、前墻及基礎豎向裂縫能夠看出其裂縫程度達到0.35m,裂縫泛堿;而0#臺右側墻發(fā)生外移,最大外移數值為40.0mm。(4)橋面鋪裝出現大面積的龜裂、局部坑槽,并發(fā)現2道橫向裂縫,而橋面兩側堆積大量的塵土。分析其原因可知,橋面鋪裝作為直接承受各種車輛荷載作用的部位,并對車輛集中荷載實施分布,橋面鋪裝遭受嚴重損壞,直接影響橋面受力狀況和荷載分布情況。加之,重型或超載車輛頻繁出現,導致橋梁沖擊荷載隨之增加,使得橋面板和鋪裝層出現更大的變形或者破壞。當鋪裝層遭受損害,加上雨水對構件的侵蝕,影響橋梁結構的安全。
3東江橋維修加固設計方案
(1)對于存在嚴重病害的O#橋臺前墻兩側對向張拉精軋螺紋鋼,以此提升橋臺的抗裂性能及穩(wěn)定性,橋臺裂縫采用壓漿的方式進行修補。(2)將大橋原橋面進行拆除和鋪裝,新換橋面鋪裝運用12~22.5cm厚度的C40防水硂,內設置10cm×10cm(直徑12mm)的鋼筋網。為提升新鋪設橋面的強度及其耐久性,根據硂重量1.5%添加高效減水劑。同時,將1#跨和0#臺側墻進行拆除,新制作的C25混凝土側墻及現澆塊,新制作的側墻依據具體要求植筋。將0#前合及1#跨拱上進行填料,替換CL-15輕質硂對于挖空填料處進行填充。重新制作0#及1#跨人行道和護欄,對整個大橋的護欄進行修補。此外,將整個大橋人行道表面混凝土鑿除,重新采用C25混凝土磨平。(3)將原有變形縫進行保留或者維修,在1#~4#墩上橋面設計1道GQF-C-40伸縮縫。此外,東江橋已有多處出現開裂、剝落等病害,需要對其實施修補,裂縫修補運用壁可法、環(huán)形樹脂灌縫等方法,剝落、露筋等病害利用環(huán)氧砂漿進行修補。
4東江大橋施工方案
關鍵詞:特大橋;門式墩;跨線橋;防護措施
中圖分類號:U44 文獻標識碼:A
工程概況
大石棚公公分離式(主線上跨)橋是G305 國道為跨越主線而設,305 國道路基規(guī)劃寬度為18m,與主線交叉角度為144°,左幅跨徑:4-30+( 40+45+40+23),右幅跨徑:4-30+(23+45-40-40)預應力混凝土現澆箱梁,橋梁全長為273.968m,左幅橋梁全長275.578 米,凈空不小于5.0m。
根據該橋梁的沿線情況,因跨越G305國道,因此該墩設計為門式墩。施工方法采取以萬能桿件組裝鋼架墩,鋼筋混凝土基礎為底座基礎,以八三墩桿件做便梁支點,用D16鋼便梁跨線立模的施工方案。
門式墩施工
根據施工現場的具體情況,本工程的門式墩施工采用現澆,施工時先對臨既有線的路基進行挖孔樁及D便梁安全防護;防護完成經檢查合格后,首先進行挖孔樁及樁基承臺的施工,支立墩柱模板,開始澆筑門式墩墩柱部分混凝土。然后支立門式墩帽梁模板,開始進行帽梁C50預應力混凝土施工,14天以后開始進行張拉,達到100%強度后拆除模板。為了有效地確保帽梁施工質量,要求帽梁模板支柱基礎必須滿足承載力要求,同時帽梁底模的撓度也必須滿足小于L/400的要求,因此對模板支柱設置、基礎的處理的要求極為嚴格。
根據工程的實際情況,為確保模板撓度變化在規(guī)范范圍內,橋梁門式墩鋼管立柱及工字鋼橫梁的布置采取,在兩個墩柱內側采用碗扣件腳手架搭設密排支架,支架順線路方向立管間距不大于30cm,垂直于線路方向立管間距不大于20cm,支架基底做不少于50cm三七灰土硬化處理,并鋪20×20cm的方木。鋼柱上順線路方向并排放兩根工字鋼,工字鋼型號為56b,每根長9m,每個門架4根。門架橫梁下垂直于鐵路線路方向工字鋼為單根,型號均為56b,每根長14m,工字鋼在門洞下滿鋪布置,每個門洞下受力工字鋼為25根,門洞每側增加2根、間距1.5m,每個門洞用56b工字鋼33根。工字鋼上先密排長15×15cm方木,然后再鋪一層竹膠板,方木上用木楔子調整找平門架底板。在最外側一周設置鋼管防護欄桿,鋼管與工字鋼及方木綁扎牢固,并掛密布網防護,防護欄桿高1.5m。
門式墩安全防護措施
本工程的門式墩立柱距既有線中心的距離較小,這幾個墩施工過程中對既有線路及接觸網安全影響較大,這些墩的施工及安全防護為本橋的施工重點。為確保既有線運營安全,同時將施工對既有線運營的影響減至最小,經現場實地查勘,決定在施工時采取以下安全防護措施:
(1)這些墩承臺邊緣距既有線線路中心距離較近,開挖深度較大,在施工過程中為確保線路安全,決定對這些墩采用挖孔樁進行防護。墩側采用4根ф1.0mC20鋼筋混凝土防護樁,防護樁長為8.0米,要求樁底低于承臺底面下不小于4米,防護樁布置間距2米,樁間用木板擋護,施工時應隔墩開挖施工,各墩不得同時開挖。施工56#墩時應采取1.0×1.0米挖孔樁防護,挖孔樁間距為2米,確保既有線路不受影響。
(2)萬能桿件支墩加寬混凝土基礎開挖在天窗點內作業(yè),跳躍開挖,每個開挖基坑縱向不得大于1.2m,道床坡角采取設擋板擋護。支墩基礎承載力應滿足跨線設施有關需要的承載力要求,避免發(fā)生不均勻沉降。萬能桿件支墩在場外拼裝,使用100噸吊車,申請單線并停電封鎖90分鐘吊裝,掛兩次鉤將支墩就位。每封鎖點將兩個支墩吊裝就位,每個支墩均在封鎖及停電點完成接地裝置。接地極裝置采用長3m的L80×80×10角鋼,三角形布置,角鋼間距2.0m,角鋼與角鋼之間采用50×8的扁鋼連接,角鋼入地深度2.7m,并用接地電阻測試儀測試并調整至符合規(guī)范要求。用鋼絲繩將支墩外側立桿的節(jié)點處與門式墩立柱捆扎,避免支墩傾覆。支墩頂便梁用的八三支墩及墊梁必須檢算承載力,并經監(jiān)理單位認可,滿足要求的支墊設備在天窗點內安裝,八三支墩與萬能桿件支墩連通接地。
(3)跨線用D16便梁在場外組裝,連同橫梁底防落梁用的2根30H型鋼使用130噸吊車整體吊裝就位,及時連通接地,需封鎖上、下行線路及接觸網停電120分鐘。由于28#墩便梁下的防落梁30H型鋼底至接觸網吊索垂距為1.37m,鋼便梁與防落梁整體就位后,封鎖及停電點內與支墩連通接地裝置。在橫梁未用木板封閉之前,便梁上的所有施工均需在停電封鎖點內作業(yè)??v梁外側各設置寬1m有護欄及防落密網的人行道,每條人行道由2根40H型鋼承托,每對人行道吊裝申請封鎖及停電120分鐘,封鎖點內完成接地連通。側模用的鋼模板立模后,模板與接地裝置之間采用2根ф12圓鋼連接,圓鋼與模板、角鋼之間采用焊接,必須保證焊接牢固,為確保安全,在每組模板的兩側均設接地裝置。綁扎帽梁鋼筋時,帽梁中部每隔3m預埋ф16系安全繩用的錨環(huán),用于高空作業(yè)人員吊系安全帶的吊點。
(4)為有效地防止長大鋼筋帶感應電,鋼筋搬運期間采取臨時接地措施,方法由供電單位指導進行。帽梁混凝土灌注過程中派專人對支撐體系進行觀察,發(fā)現異常,及時處理,并立即采取防護措施。為避免混凝土溢液下漏,在條形木板與底模竹膠模板之間裹鋪防水土工布,引導溢漿往帽梁兩端的倒角處流出。混凝土灌注施工期間,帽梁上的所有機具、設備,均栓粗繩掛在固定構件物上,避免墜落,并與帶電體保持不小于2m的安全距離。帽梁表面采用噴涂養(yǎng)護膠的方法養(yǎng)護。
模板、底模及底模所有承托物,以及橫梁的拆除,利用天窗點施工。拆橫梁時,第一個天窗點以卸螺栓為主,從跨中往兩端,先拆除連接鈑,再松動豎向螺栓(起到為便梁卸載目的)。全部的豎向螺栓松動之后,再將豎向螺栓拆除,但每根橫梁的兩端各剩1根豎向螺栓不卸,待該根橫梁滑移時再卸掉。抽橫梁作業(yè)在后續(xù)天窗點內陸續(xù)完成,由兩端向跨中方向逐根拆除。為防止橫梁抽動時從防落梁滑出,在橫梁落入防落梁型鋼之前,每根橫梁的兩端各倒插入1顆M18×100螺釘。為防工具墜落,所有工具栓安全繩。橫梁與縱梁解體之前,每片縱梁的兩支座端加斜撐防解體后傾倒,之后盡快拆除橫梁,吊出縱梁。便梁的縱梁、人行道拆除分別封鎖線路及停電90分鐘,均使用130噸吊車吊出。另外在距線路中心2.44m以外拉安全警戒繩。高空作業(yè)人員掛安全帶,穿絕緣鞋,不允許高處下拋物體。
結論
結合某公路橋梁因跨越既有線,該墩設計為門式墩,提出了在既有線上設置門式墩,在施工過程中為減小影響既有線的運營安全,采取D型便梁安全防護等防護措施,將為同類工程提供參考。
參考文獻
[1]丁國盛.橋梁門式墩上跨既有公路施工工藝[J].山西交通科技,2010,(03):35-35.
【關鍵詞】雙湖大橋;施工質量; 安全管理
中圖分類號: TU714文章標識碼:A文章編號:
1 工程概況
雙湖大橋位于江蘇省建湖縣城南新區(qū)秀夫南路上,縱跨兩湖間,連接水面,橋為9跨實腹式板拱橋,跨徑為(10+11+12+12.5+15+12.5+12+11+10)m,橋梁全長131.2m,橋梁全寬24m。橫斷面布置為0.5m護欄+4.5m人行道+14m車行道+4.5m人行道+0.5m護欄。設計汽車荷載城-B級;人行道荷載3.5KN/m2。通航通行要求為主拱圈通航凈空為10x4m,滿足游船通行需要,邊拱通行凈空4x2.8m,滿足非機動車通行需要。高程系85國家高程。本人參與了此項工程的技術管理工作,下面結合工作實際談談實腹式板拱橋梁工程的質量與安全控制,以期和同行們商榷。
2、施工準備
2.1組織施工方技術人員熟悉圖紙、會審施工圖,領會施工組織設計意圖。提出主要材料、施工機具規(guī)格和需用量計劃,并逐步落實供貨單位及進場時間。
2.2對業(yè)主提供的坐標和水準點進行復核,做好軸線控制樁位和半永久性水準點,作出放線測量報告并及時與建設方會簽。
2.3搭設施工臨時設施,敷設現場臨時水電供應管線。確定設備設置位置,按順序組織設備就位安裝。
2.4承包單位應組織技術人員精心編寫并根據具體施工情況隨時優(yōu)化施工組織設計。根據工程的設計要求和技術特點,編制好每個分項工程的具體施工方案。在工程施工前,組織施工人員進行施工技術交底
3、施工要點
3.1 施工時應嚴格按照有關規(guī)范規(guī)定的要求執(zhí)行,主要工藝應制定詳細的施工細則。施工工藝和質量檢查標準必須按《公路橋涵施工技術規(guī)范》(JTJ 041-2000)和《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)有關規(guī)定辦理。
3.2 為保證鋼筋保護層厚度尺寸及鋼筋定位的準確性,應采用工程塑料制作的保護層定位夾或定型生產的纖維砂漿塊。構件側面和底面的墊塊應至少4個/m2,綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護層內。
3.3側墻待拱圈成型后立模現澆。在施工拱上填料時,二灰應拌和均勻,分層壓實,在于側墻相接處應謹慎施工,避免對側墻產生過大的水平推力。
3.4灌注樁通過《樁位坐標表》進行實地放樣,施工前應認真閱讀有關圖紙,對基樁中心坐標等進行復核,并在實地用樁號和縱橫向距離相互校核,確保樁位準確無誤后,方可進行施工。
3.5橋梁每個承臺選取2根基樁埋設3根聲測管,對樁進行動測。聲測管采用Φ57×3.5mm熱軋無縫鋼管,呈正三角形分布在鋼筋籠四周,且固定在鋼筋上,用于檢查砼質量;聲測管管口焊接要注意避免堵塞,保證聲測管暢通埋設,底部應封口,以免砼漏入。
3.6在樁基鋼筋籠段,聲測管由樁基箍筋綁扎固定。固定聲測管主筋隨聲測管伸至樁底。聲測管采用正三角形布置,在每個墩、臺下選取兩根樁設置。聲測管采用動測方法檢查成樁質量。
3.7樁基主鋼筋籠應分段進行吊裝拼接,各段之間主筋可以采用焊接或搭接綁扎接頭,焊接采用單面焊縫,其長度不小于10d,綁扎接頭宜交錯布置,搭接長度為40d。基樁樁底沉淀層厚度不得大于30cm。
3.8由于河道尚未開挖,采用支架現澆施工。支架現澆時,應對支架先進行預壓,支架的強度和穩(wěn)定進行必要的設計計算。支架搭設要求牢固安全,有足夠承載力,必須進行預壓,壓重為120%拱圈自重,并觀察支架的變形及沉降,采取有效措施使支架穩(wěn)定可靠。
3.9透過橋面鋪裝層滲入到拱腹內的雨水,應有防水層匯集于預埋在腹拱的排水管排出,排出管布置在拱圈交界的護拱上方最低處;在橫橋向范圍內等距離布置8根排水管,管徑為10CM。
4、施工控制
4.1施工質量控制
4.1.1所有測量標志施工前均應進行復測,精度必須滿足規(guī)范要求,施工過程中應妥善保護并定期復測,對于施工中增設的臨時測量標志,其埋設和測量均應滿足有關規(guī)范要求,所有測量標志須經監(jiān)理人員同意后方可使用。
4.1.2澆注時注意拱腳預埋處鋼筋,待主拱圈全部架通以后,方可進行拱上建筑的施工。主拱圈澆注時應從拱腳開始,逐漸向拱頂平衡推進,并控制好時間,應在當日氣溫最低時封拱。
4.1.3混凝土的拆模時間除應滿足施工規(guī)范要求的混凝土強度外,還應控制拆模時的混凝土溫度不能過高,以免接觸空氣時降溫開裂,更不能在此時澆注涼水養(yǎng)護。
4.1.4橋臺鉆孔灌注樁施工應在橋頭填土穩(wěn)定后再進行。填筑時應注意臺前、臺后均衡、對稱填筑,壓實度要求不應小于96%,橋臺周圍(包括錐坡)填土應用小型壓實機械進行壓實。
4.1.5橋梁樁基根據地質情況按摩擦樁進行設計。施工時如發(fā)現地質情況與設計采用的鉆孔資料有出入,應及時聯系并采取相應措施。灌注樁施工應嚴格清底,磨擦樁樁底沉淀層厚度不大于30cm。
4.1.6灌注樁頂面伸入承臺底面以內15cm,施工時應注意標高控制。在承臺上澆筑墩身時,應首先鑿除承臺頂面的浮漿并充分打毛,然后方可澆筑墩身混凝土。臺后填土須選用透水性良好的砂性土,并分層夯實,密實度控制在90%以上。在順線路長度方向自臺背墻不小于4倍的高長度。
4.1.7安裝和砌筑主拱圈及拱上建筑時,必須在縱橫向保持對稱均,在施工過程中必須隨時注意觀測并控制拱圈的變形。
3.1.8拱上建筑的施工應在主拱圈混凝土強度達到100%后方可進行,由拱腳向拱頂對稱地砌筑,當側墻砌筑好后才填筑拱腹填料及修建橋面結構等。
4.1.9承臺混凝土體積大,應分層澆筑,并采用布設散熱管、低水化熱水泥和摻入粉煤灰等方法以減少水化熱對混凝土的影響。
4.2施工安全控制
4.2.1各工種和各工序安全規(guī)范的制定是施工安全的制度保證,做好安全技術交底,使施工人員都了解和遵守安全技術規(guī)范,確保安全生產。
4.2.2對高空作業(yè)人員經常進行安全網、安全護欄等防護設施的檢查,做好崗前安全技術交底和培訓,確保施工人員的生命安全。
4.2.3支架須經過安全計算,在經濟、合理的前提下必須保證安全;支架基礎要修筑合理的排水設施,確保支架牢固結實、安全可靠;進行混凝土澆筑時指定專人檢查支架的狀態(tài);、
4.2.4嚴禁泵車輸送混凝土管接觸排架;派專人在現場監(jiān)護拆除排架的作業(yè)者,安全技術交底,確保其安全;
4.2.5確保用電安全,嚴格按國家有關規(guī)定和安全技術規(guī)范執(zhí)行,電工每天必須對線路和用電設備進行定期檢查。
蘇州河橋位于上海城市軌道交通明珠線跨越既有滬杭鐵路蘇州河橋橋位,與蘇州河正交。橋梁需跨越蘇州河及兩岸的萬航渡路和光復西路。河道通航標準為通航水位3.5m,Ⅵ級航道,凈寬20m,凈高>=4.5m;兩岸濱河路規(guī)劃全寬20m(機非混行),其中機動車道寬8m;兩側非機動車道寬各3m;人行步道寬各3m;兩岸濱河路機動車道凈高>=4.50m,非機動車道凈高>=3.50m,人行道凈高>=2.5m.橋式采用25+64+25m三跨中承式鋼管混凝土梁-拱組合體系橋,橋梁全長114m,寬12.5m.外部結構體系為連續(xù)梁,即拱腳與橋墩處以支座連接,內部為由主縱梁、小縱梁和橫梁及鋼管混凝土拱肋的組合結構體系。
2、鋼管混凝土拱橋設計
2.1橋型選擇本方案設計的主導思想是在現有橋梁結構的技術水平發(fā)展的基礎上有所創(chuàng)新,橋梁造型與周圍環(huán)境相協調,橋式方案力求新穎獨特,并充分體現現代化大都市的節(jié)奏與氣派。
拱橋是一種造型優(yōu)美的橋型,它的主要特點是能充分發(fā)揮材料的受壓性能,而鋼管混凝土的特點是在鋼管內填充混凝土,由于鋼管的套箍作用,使混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而顯著提高混凝土的抗壓強度。同時鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用,同時可作為施工模板,方便混凝土澆筑,施工過程中,鋼管可作為勁性承重骨架,其焊接工作簡單,吊裝重量輕,從而能簡化施工工藝,縮短施工工期。
蘇州河橋的橋型方案經過研究分析、結構優(yōu)化及評估論證,最后采用25+64+25m飛鳥式鋼管拱橋的設計方案。以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主拱肋,以抗拉能力強的高強鋼絞線作為系桿,通過邊拱肋的重量,隨著施工加載順序逐號張拉系梁中的預應力筋以平衡主拱所產生的水平推力,最終在拱座基礎中僅有很小的水平推力。拱腳與橋墩的連接由固接改為鉸接,以避免由于軌道交通無縫線路產生的縱向水平力和溫度應力引起拱腳過大的推力而導致拱腳處混凝土開裂,克服了拱橋對基礎的苛刻要求。
全橋總布置如圖1:
2.2上部結構主橋為中承式拱橋,主拱理論軸線為二次拋物線,矢跨比為1:4,其中橋面以下部分采用C50鋼筋混凝土結構,截面為帶圓角的矩形截面。橋面以上部分采用鋼管混凝土結構,鋼管截面為圓端形,采用A3鋼,鋼管壁厚16mm,外涂桔紅色漆,內填C55微膨脹混凝土。
邊拱矢跨比為1:7.4,理論軸線為二次拋物線,截面采用鋼筋混凝土矩形截面,按偏心受壓構件設計。拱上立柱采用圓形截面鋼管混凝土立柱,下端與邊拱肋固結,上端設聚四氟乙烯球冠形鉸支座,與邊縱梁鉸接。
主拱每側設7根吊桿,間距約6.4m,吊桿采用擠包雙護層大節(jié)距扭鉸型拉索,吊桿鋼索雙護層均為高密度聚乙烯護層(PE+PE桔紅色),錨具為冷鑄墩頭錨。吊桿上端錨固在鋼管混凝土拱肋內,下端錨固在橫梁底部。
主拱橋面以上部分共設三道一字型風撐,每側邊拱設三道橫撐,主拱設一道橫撐,以增加全橋的穩(wěn)定性。拱座采用鋼筋混凝土結構,每墩設兩個拱座。通過橫撐相連。拱座施工時應預先埋好立柱鋼管、主拱及邊拱伸入拱座內的鋼筋,準確對位。
橋面系為由邊縱梁、橫梁、小縱梁及現澆橋面板組成。邊縱梁為箱形斷面,邊孔與邊拱肋相接部分及中拱與邊縱梁連接部分為矩形斷面,采用C50級部分預應力混凝土結構,在恒載及自重作用下為全截面受壓構件。橫梁采用C50級預應力混凝土結構,全橋共設小橫梁15片,端橫梁2片,中橫梁與邊縱梁接合處2片。全橋共設四片小縱梁(全橋通長)與橫梁固結在一起形成格構體系。橋面板采用C40級鋼筋混凝土板,橋面板采用在格構系上現澆的方法處理。橋面板的鋼筋布置應采取防迷流措施。
橋面排水原則上采用“上水下排”,即橫坡加導水槽方式,在橋梁橫斷面內設0.5%的橫坡。承軌臺每隔一定的距離斷開,向兩側排水。
橋面上部建筑設施包括混凝土道床及軌道、通信信號電纜支架、隔音屏、防噪柱及接觸網腕臂柱。橋面布置有:聚氨脂防水層、0.5%雙向排水坡、落水管、承軌臺及鋼軌、I字形鋼筋混凝土柱、防噪屏及電纜支架等。每隔30~50m設接觸網立柱一對,每隔1000m 左右布置一組接觸網錨固立柱。橋上不設人行道及照明。
支座采用QGPZ盆式橡膠支座和QGBZ板式橡膠支座。
2.3 下部結構拱橋主墩基礎采用樁基礎,將⑨層粉細砂層作為樁基持力層,為滿足橋梁上部鋼軌對基礎沉降的要求,經分析計算比較,采用樁徑為D=0.8m的鉆孔灌注樁,樁長67m,每個主墩12根樁,承臺4.8×17.0×2.0m,邊墩基礎采用8根樁徑D=0.8m鉆孔灌注樁,樁長67m,承臺4.35×16×2.0m,邊墩及蓋梁為雙柱式鋼筋混凝土結構。
3、結構分析
結構分析采用有限元程序SAP91進行三維空間計算,包括整體分析、穩(wěn)定分析等,用橋梁專用平面分析程序PRPB和BSACS分別進行了驗算。在計算時橋面以上主拱拱肋除按鋼管混凝土設計外,還用類似于鋼筋混凝土構件的方法進行施工計算,在截面形成階段采用應力疊加法設計。鋼管的套箍系數取0.8.
3.1 施工階段計算本橋施工體系轉換分五個階段進行,施工中中孔利用既有鐵路鋼橋作支架,待新橋建成后拆除既有橋。
第一階段:在支架上現澆兩邊段(立柱、拱、橫梁)及全橋邊縱梁,待混凝土達到強度后每片邊縱梁內張拉兩根預應力束。
第二階段:將工廠內制造的主拱肋鋼管,每側7段,運到工地,在邊縱梁上搭設支架拼裝就位??珍摴芄袄吆蠑n后即封住主拱、縱梁結合處,再形成鋼管混凝土截面。待主拱內混凝土達到設計強度后即開始張拉吊桿,給吊桿以初始張拉力,后錨固于主拱肋內。現澆中段橫梁,待混凝土達到設計強度的90%后,張拉橫梁預應力筋,澆全橋小縱梁,待混凝土達到設計強度后,張拉小縱梁內的預應力束。在每片邊縱梁兩端施加預應力,張拉兩根預應力束。
第三階段:張拉邊縱梁內T2及B2各一束,鋪裝中孔橋面板后,拆除中拱支架。
第四階段:拆除邊拱支架,澆注全橋橋面板,張拉邊縱梁內三根預應力束。
3.2 成橋階段計算進行以下幾方面的計算:
1. 二期恒載按換算均布荷載分擔到橫梁和縱梁上;
2. 支座沉降計算;
3. 溫度變化計算;
4. 活載為輕軌列車荷載,每列最多八節(jié),每節(jié)8軸,重車軸重170kN,輕車軸重80kN,雙線荷載;
5. 計算承軌臺在成橋后三個月、六個月、一年、三年的徐變變形量。
3.3 穩(wěn)定性分析在本橋的穩(wěn)定性方面,設計時考慮兩片主拱之間加設三道一字型風撐,拱肋基礎連成整體。全橋整體穩(wěn)定分析采用SAP93曲屈穩(wěn)定分析程序進行計算,彈性穩(wěn)定系數10-12.
3.4 樁基計算樁基設計從三方面控制:
1.地基承載力控制:Nd= (upfili+fipAp)/K;
2.樁身強度控制:s£0.2R;
轉貼于
3.沉降控制:滿足軌道變形的要求,控制在2cm.最終沉降量采用分層總和法計算,將樁基承臺樁群與樁之間土作為實體深基礎,且不考慮沿樁身的壓力擴散角,壓縮層厚度自樁端全斷面算起,至附加壓力等于土的自重壓力的20%處。
沉降計算結果
4、施工關鍵問題
4.1 與既有鐵路橋關系及處理蘇州河橋橋位選擇的目的即是利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時支架,新橋完成后即拆除舊橋。
經調查得知:滬杭鐵路內環(huán)線上既有的蘇州河橋,建于1907年,基礎樁采用木樁,上部結構于1994年更換新鋼桁梁,鋼桁梁為一孔跨度44.34m的簡支梁,其全長45.4m,桁高5.5m,采用高強螺栓連接。一孔重量為132.98t(包括東側人行道及上弦檢查走道,人行道1.5m)。該橋為單線橋,設計活載為中活荷載。蘇州河橋其南端接萬航渡路平交道口,鐵路通訊、信號電纜從橋下穿過,市區(qū)電線、高壓線由橋側上空跨過。
因此橋梁設計時應考慮兩個問題,其一,如何使新橋在施工的各個階段施加于支架上的荷載不超過舊有鐵路橋的設計承載力,其二,保證舊橋拆除時不影響新橋的安全穩(wěn)定。
設計時,每個施工階段的計算均增加了一項,即驗算舊橋的承載力,對支架拆除順序進行了準確規(guī)定。但在施工時,有遇到以下問題:
1. 根據現場量測結果,新橋縱軸線偏離老橋軸線(南端82mm,北端73mm),使得老橋偏心受力。
2. 由于新橋全寬12.5m,而老橋全寬5.9m.新橋的兩側邊縱梁均位于老橋的外面,故施工支架必須伸出老橋之外,采用I字鋼橫向架設于老橋頂上,以滿足立模的需要和剛度要求。
3. 由于老橋桁梁的兩端為斜焊,上面不能架設I字鋼,另外,既有人行道在施工期內又不能封閉,故必須對老橋進行接長處理,以滿足架設I字鋼和橋上支架與岸上滿堂支架連接的需要,老橋接長采取在上弦桿用2根并列的I200mm接出,梁端部和岸上的豎桿均采用Φ300mm的鋼管,在梁的斜桿中間另加一根豎桿,各桿件的連接均采取滿焊的方式,并在縱橫向加設斜拉桿以增加穩(wěn)定。
4. 由于軌頂標高限制,老橋梁頂與新橋邊縱梁底的間距較小,架設施工支架I55 I 字鋼后,僅剩32cm左右的間隙,故邊縱梁底模下的縱向隔柵只能采用10X20cm的方木,在縱向隔柵與I字鋼之間墊楔形木,用以調整梁底標高,同時便于以后拆模。
5. I字鋼分別架設在老橋鋼桁梁的節(jié)點及兩節(jié)點間1/3處,兩端各挑出4.03-4.12m 和2.48-2.57m,為保證I字鋼的穩(wěn)固,在老橋桁梁處采用U形鋼筋將I字鋼與老橋上弦桿焊接,同時在I字鋼下部,用75X75角鋼縱向連接成整體,該縱向角鋼又可作為斜撐的支撐點。
6. 在老橋的梁底與橋臺的支承墊石、臺帽間均用硬木和鋼板等加以塞死,以增加老橋鋼梁的穩(wěn)固。
由于施工時采取的施工方法使得施工荷載超過設計荷載,故設計單位根據施工方式及拆模順序的要求,重新驗算了老橋承載力、老橋上弦桿撓度、老橋橫向傾覆穩(wěn)定、施工支架I字鋼懸臂端撓度及I字鋼穩(wěn)定。
4.2 預應力梁張拉預應力張拉時,應力應變實行雙控,張拉程序為:0 初應力(0.1σk)1.0σk持荷5分鐘錨固。設計取值已考慮錨固損失,故不采用超張拉。從0.1σk 至1.0σk的伸長量數值為控制值,該值與0.9σk的設計伸長值相比較,判斷是否超標。施工單位也實測彈性模量,核算伸長量。
預應力張拉時按強度、齡期實行雙控。強度要求達到100%,齡期控制在9-19天。
錨具供貨廠家提供的夾片需片片檢驗硬度,并控制在允許范圍內,現場按規(guī)定抽檢。
4.3 鋼管拱的吊運和安裝、鋼管內混凝土灌注由于在舊橋上搭設施工支架,施工場地有限,鋼管拱肋安裝采取邊縱梁上支設管排、排架中部鋪上鋼軌滑道,以及滑轆提升措施的施工方案,取保安全施工。由于中承式拱與橋面連接處需三方向固接,即此處的結點需連接鋼管拱、邊縱梁、橫梁與橋面以下鋼筋混凝土拱肋,而邊縱梁、橫梁為預應力梁,鋼管拱內有加勁肋和鋼筋,三者相連形成固接,要求強度和質量非常高,而鋼管拱的安裝精度控制為6mm,施工難度非常大。
同時,由于在同類型橋梁中,該橋的跨度較小,鋼管斷面不會很大,為方便混凝土灌注,同時考慮到景觀問題,鋼管斷面選擇為橢圓形斷面,在混凝土灌注時要求嚴格控制骨料規(guī)格的要求,確?;炷凉嘧⒕鶆颉枬M。
4.4 基礎施工蘇州河橋主墩距老橋基礎很近,南主墩中心與老橋臺邊相距6.5m,北主墩中心與老橋臺邊相距5.8m,由于老鋼橋將作為新建橋的臨時施工支架,因此施工中老橋不能受到擾動。同時進入汛期后,在主墩基礎施工時也需確保防汛的要求,最后主墩施工采取如下措施:
a. 采用沉井施工法,確保對土體的圍護。
b. 采用超長護筒(河床以下2.0m),確保不因滲水而產生塌孔。
c. 采用沉井封底,克服因滲水而出現沉陷。
主墩總體施工順序如下:沉井制作、沉井下沉、鉆機操作平臺布置、埋設護筒、沉井封底、鉆孔樁施工、承臺和拱墩施工。
4.5 施工監(jiān)測由于該橋結構形式復雜,施工難度大,因此,施工時進行了以下監(jiān)測:
1. 徐變變形對梁、拱的徐變變形進行跟蹤量測。分別在橋面邊跨端部、邊跨跨中、中墩支點處橋面、縱橫梁與拱相交處、中跨中和拱頂處設8個測試斷面,共23個點。
2. 拱肋鋼管截面應力監(jiān)測。
3. 施工過程中各個階段拱腳實施變位、傾角監(jiān)控。
4. 現場實測鋼管混凝土彈性模量發(fā)展曲線。
5、經濟技術指標該橋全長114米,寬12.5 米,橋梁面積1425m2,橋梁總概算1216萬元,綜合經濟指標為8300元/ m2.
6、綜合分析
鋼管混凝土拱橋首次在軌道交通橋梁中(尤其是在上海這種軟土地區(qū))應用,是一種大膽的嘗試,它主要有以下幾個特點:
1. 橋梁造型優(yōu)美:飛鳥式鋼管拱橋橫跨蘇州河,形成明珠線的一道風景;
2. 以抗壓能力高的鋼管混凝土作為主拱肋,以抗拉能力強的高強鋼絞線作為系桿,通過邊拱肋的重量,隨著施工加載順序逐號張拉系梁中的預應力筋以平衡主拱所產生的水平推力,最終在拱座基礎中僅有很小的水平推力??朔斯皹驅A的苛刻要求。
3. 利用舊滬杭鐵路上的舊鐵路桁架作為施工架橋的臨時支架,新橋完成后即拆除舊橋,解決了水上施工的難點。
參考文獻
1. 上海城市軌道交通明珠線蘇州河橋施工設計總說明,1998年4月。
【關鍵詞】公路橋梁,加固技術,探討
中圖分類號: U448.14 文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言
經濟的快速發(fā)展導致高速公路的數量成倍增長,高速公路普遍存在各種問題和不足,要想適應快速發(fā)展的現代交通狀況并不容易。改造并加固高速公路橋梁的過程中,雖然每座橋梁存在的缺陷及問題都不一樣,但還是有一些共同特征的。在對橋梁進行加固和改造的過程中通過運用先進的施工技術和新型的材料,會總結出眾多行之有效的方法,可以修復橋梁正常使用的功能,確保高速公路的交通可以暢通無阻。
二、公路橋梁存在的缺陷和維護加固的意義
公路橋梁存在的缺陷主要有以下三個方面。一是設計落后。多數橋梁建造時間較早,原有的設計標準低,不能滿足經濟目益發(fā)展及車輛通行要求。
隨著橋梁設計規(guī)范的不斷發(fā)展,公路橋梁的設計荷載已由汽車 6 級、汽車 8級、汽車13級發(fā)展到汽車15級、汽車20級及汽車超 20 級,并且仍有繼續(xù)增大的趨勢,使公路橋梁已不能滿足道路交通的需要。
二是通行能力不足。主要表現在橋面寬度不足,橋梁平面線形、縱斷面線形標準太低,橋上通車凈空或橋下通車凈空不足,等等,影響了橋梁通車效率。
三是施工技術落后。由于橋梁設計及施工存在缺陷,再加上碳化、氯離子入、酸侵蝕、堿 - 集料反應、凍融、鹽害等各種不利作用,使橋梁結構的混凝土及鋼筋腐蝕嚴重以及超出設計的洪水、泥石流、冰、冰凍、地震、強風,船舶撞擊
1.實施公路橋梁維護加固是保證運輸安全的客觀要求
伴隨著運輸業(yè)的發(fā)展,各種超重型車輛不斷投產使用,跨區(qū)域物資運輸,跨區(qū)域的經濟文化交流,旅游業(yè)的興起等一系列產業(yè)的發(fā)展都嚴重使得公路橋梁出現了一定超負荷現象,使得公路橋梁的承載力不斷得到加重,加上公路橋梁受到風雨霜凍等各種自然因素的侵蝕,已經出現了一定的損害現象,存在著一定的安全隱患,因此,實施路橋加固,是保證運輸安全的客觀要求。
2.實施公路橋梁維護加固是保證路橋的功能正常發(fā)揮,實現社會經濟效益的必然選擇
交通運輸業(yè)是關系到我國經濟命脈的關鍵領域,不斷實現交通運輸業(yè)服務質量的提升,就必須時刻保證公路橋梁等基礎設施的功能正常,可以隨時發(fā)揮出這些基礎設施的正常效率,因此,加強對路橋的維護管理,加大路橋的加固管理,是提升整個交通運輸網絡服務水平,提高整個網絡的經濟效益的必然選擇。
3.實施公路橋梁維護加固是公路橋梁養(yǎng)護過程中的重要環(huán)節(jié)
近些年來,我國的公路為人們的生存發(fā)展提供了很多便利,有效的提高了人們的生活節(jié)奏和生活質量,但不可否認的是,公路交通網絡中,依然存在著一些細節(jié)處容易發(fā)生交通事故,比如,橋梁的坍塌,橋面的裂縫,橋欄折斷,甚至是橋上線纜的斷裂,使得高速公路橋梁處隱藏著各種安全隱患,橋頭跳車等各種事故不斷發(fā)生,都是由于對橋梁的護養(yǎng)不力,負荷過度。因此,加強對公路的護理,是解決我國公路交通中,發(fā)生眾多交通事故,消除安全隱患的重要之一。
三、公路橋梁加固技術主要措施
與其它類型建筑物一樣,橋梁的“生命周期”需要經歷動工建造、使用運營和壽命老化三個階段。 大橋是建造于土基之上造型特殊的建筑物,除了一般建筑物都要遭受到的風雨侵蝕、熱脹冷縮等自然的環(huán)境破壞作用,還會受橋梁使用環(huán)境的不利影響,不可避免地產生各種形式的破壞。 當破壞影響積累到一定程度,就會對橋梁結構帶來威脅。 因此,針對橋梁受損部位的各類維修、加固和改造施工,成為橋梁養(yǎng)護的必需內容。
當公路橋梁通行能力超出設計標準以及歲月的侵蝕,橋梁的承載能力將有所降低,而在車輛重載作用過程中,進一步破壞了橋梁結構。 因此,公路橋梁應定期檢測,一旦發(fā)現隱患迅速著手采取限制措施,通過施工技術手段增加橋梁的承載能力。
1.加固舊橋主梁技術。 第一,充分利用墩頂上方兩孔梁端的多余空間設置挑梁。 挑梁為現澆的橫向式懸臂挑梁,并在上面安裝妥當預制的微彎板;第二,懸臂部分立設“π”形人行道上梁。 橋梁兩側的人行道梁應比主梁長,人行道梁的支承點分別在邊墩挑梁和路堤特設的支墩上。 這種做法主要是為了減少加寬橋臺的工程量。 第三,在人行道翼緣與舊橋面之間現澆橋面拓寬部分,并于鋪裝橋面層時現澆行車道。 施工中,橋面的拓寬部分和鋪裝層需加入鋼筋網,以加強橋梁整體性。 第四,橋梁伸縮縫應當設置在挑梁頂的中心部位,行車道路面延伸形成于挑梁上。
2.橋面整治技術。 公路橋梁安全運營需要穩(wěn)定和堅實的基層。 在橋梁加固時,為了提高橋梁整體質量,應將原來的橋面基層清除干凈,包括一部分砂石墊層(如果橋面用的不是砂石填料,應將其完全清除,然后再換成砂石填料,并碾壓夯實),攤鋪水泥穩(wěn)定砂石基層,澆注鋼筋混凝土橋面。
3.拓寬加固技術。 為了不影響正常通車,應適當實行交通管制,一邊通車一邊施工的情況下進行拓寬加固。 加固時利用舊橋原本就有的墩臺,所有拓寬加固施工都在橋梁的上部開展,可以為國家節(jié)省更多的建設資金。 當然,這種加固技術有一定的局限性,但如果設計施工方案考慮周全,還是能夠滿足設計荷載要求的。
4.加固橋臺后座技術。將橋臺后座上路面除去 ,改成38# 鋼筋混凝土單向簡支預制板, 支承于兩側墻上。 用直徑25mm 的錨固鋼筋使之與側墻相接,其上鋪裝混凝土橋面,鋼筋混凝土板與后座填料間留有空隙,以使活載壓力直接作用在側墻上,從而減去了活載引起的對側墻的土壓力,并增加側墻抗剪能力和基底摩阻力。
5.加固主梁負彎矩技術。主梁負彎矩區(qū)在一般荷載下即產生大量裂縫,其上橋面鋪裝層亦產生大量網裂。此種裂縫不僅不美觀,在實際上也會因雨水滲入主梁和翼緣板中,導致銹蝕受力鋼筋,影響橋梁使用壽命。在考慮加固方案時,根據計算資料增加縱向受拉鋼筋,置于原鋪裝層范圍內,由于新設計標準的荷載負彎矩作用,橋面混凝土的拉應力將達到 3.96MPa,采用鋼纖維混凝土,其抗拉設計強度有可能大于此拉應力,從而保證橋面不出現裂縫。在加固中應對負彎矩區(qū)橋面鋪裝層采用澆筑鋼纖維混凝土,要求其與梁頂翼緣板真正牢固連成整體。
6.主粱及掛梁正彎矩區(qū)加固。措施是在鑿去原橋面鋪裝層及油毛氈后,將原橋面打毛,用錨桿在原鋪裝層厚度范圍內加一層鋼筋網,然后澆筑補償收縮防水混凝土。使結構達到抗裂防滲的目的,即解決防水問題。
7.有粘結預應力加固技術
【關鍵詞】公路橋梁,預算,造價控制
中圖分類號:TU723文獻標識碼: A
一、前言
公路橋梁的飛速發(fā)展是我國經濟發(fā)展的平臺與先行,由于公路橋梁的建設周期長,投資金額較大,因而在工程開始之前往往會進行造價的預算,這樣不僅可以保證施工的順利進行,還可以大幅度提高企業(yè)的經濟效益。
二、施工組織設計對橋梁工程造價的影響及控制措施
工程預算編制的一般步驟和工作內容可概括為:擬定工作方案,確定編制原則;熟悉掌握計價定額的內容和使用范圍,工程量計算規(guī)則和計算方法,應取費用項目和標準;在熟悉施工圖表資料和文字說明、結合現場調查、做好核對工程量的基礎上,正確提取工程量;了解施工方案和施工計劃中的內容,確定先進合理、安全可靠的施工方法;進行工程造價和各種價格、費用的分析和累計計算,復核及審核,最后編寫說明、成稿裝訂。
施工組織設計是從施工的角度出發(fā),對擬建的工程現場進行充分調查,結合具體的施工條件和技術經濟進行分析比較,提出優(yōu)選的施工組織、施工方法和施工技術措施,是編制預算的重要指導性技術文件。施工組織設計對預算的影響是多方面的,但主要是對直接費的影響,現就影響較大的主要因素進行分析。
1.施工現場平面布置
施工現場平面布置是施工組織設計在空間上的綜合描述,包括對材料供應和運輸路線、供電、供水、臨時工程、工地倉庫服務區(qū)、加油站、預制場、拌和場、大型機械設備工作面等的布置和安排。平面布置的確定,也就決定了預算的直接費,如場內運輸的價格、臨時工程的費用、租用土地費、平整場地費、材料運輸費用等。
2.運輸組織
運輸組織一般應達到下列要求:運距最短,運輸量最??;減少運轉次數,力求直達工地;裝卸迅速和運轉方便。
3.施工方法的選擇橋梁設計,要盡可能采用標準設計,這樣不僅有利于施工,而且還可以減少輔助工程費用(技術措施費用)。橋梁上部構造施工方法有現澆施工、預制安裝、懸臂施工、轉體施工、頂推施工、逐孔施工、橫移施工、提升與浮運施工等。
4.施工時間
施工組織計劃中依據科學的工期配置勞動力、材料的供給及相關機器的補充。工程實施水平、耗費成本、工程進度相互牽制。
5.選擇施工
設計橋梁時,要盡量根據所規(guī)定的標準來設計,不能與標準相差太遠,這樣做不但有助于施工,還能夠減少一些不必要的花費,比如技術措施方面的花銷。在對橋梁的上部構造施工時,可以采用以下方法:現場澆灌、預制安裝、懸臂、轉體、頂推、逐孔、橫移、提高與浮運等措施。
三、公路橋梁預算造價過程中的影響因素和控制原則
有很多影響道路橋梁工程的實施成本的優(yōu)化配置的因素,影響最大的因素是工程項目管理,相關財務責任必須落實到每一個員工,要有嚴格的責任管理體制;再者是工程實施規(guī)劃文件,該文件應該對工程實施須要在施工規(guī)劃、方式和人力資源管理的方面爭取控制成本、最后就是材料和機器的看管,其供給不足或不及時都會延誤工期,供應過多就顯著增加了成本,不利于工程管理,在保障機器運作良好穩(wěn)定和工程材料合格的前提下,指明工程設備價格和工程材料的采購價以及采購數目,以便優(yōu)化配置材料和機器,使其發(fā)揮最大作用。之后是員工的專業(yè)水平,要全面提高員工的功效和職業(yè)水平,再到人力資源的充分利用,進而降低成本。
在對優(yōu)化公路橋梁工程施工成本時,要按照全面成本控制、使成本降至最低、掌握最新動態(tài)、有目標定的進行管理、責任與權利相結、工作人員的技術等原則來控制,在施工的整個過程中,一定要完全利用成本的最低潛力,而且要定期的對目標值做適當調整,在工程項目的實際情況方面來優(yōu)化成本。
四、橋梁各分部分項工程提取工程量的方法
1.開挖基坑
基坑的開挖按土方、石方、深度、干處或濕處等不同情況,分別統計其數量,并結合施工期內河床水位的高低,合理確定圍堰的類別和數量,基坑排水臺班消耗標準,以及必須采取的技術安全措施等;將所需費用計入工程造價內。
2.基礎工程
橋梁的基本工程量有多種結構形式,比如:砌石、混凝土、沉井、打樁和灌注樁等。砌石最初要根據片石、塊石分別都要進行統計記錄,在編制預算過程中,要高度重視對砂漿劃分與標號,如果所設計標號和定額規(guī)定相差太遠,一定要抽換;在編制混凝土基礎預算的過程中,要根據標號是否相同與是否摻用片石再分別進行統計記錄,如果所設計標號和定額規(guī)定相差太遠,也一定要抽換。有點難度的就是鉆孔灌注樁基本的施工工藝,計算工程量時要聯合實際情況進行施工組織設計。
3.下部工程
橋梁的下部構造工程,有砌石、現澆混凝土和預制安裝混凝土構成不同結構形式。
(一)編制預算時,按照分部分項工程逐一提取工程量,分別進行計價。墩臺的計價工程量為墩臺身及翼墻、墩臺帽、拱座、蓋梁及耳背墻、橋臺等。2層以下的帽石(有人行道時為第1層以下的帽石),要區(qū)分片石和塊石、砂漿和混凝土的不同標號。臺背及錐坡內的填土夯實也需分別計價。
(二)墩臺砌石工程的數量,若施工設計圖紙上未具體劃分片石、塊石時,則臺身可按75%的片石、25%的塊石,墩身可按60%的片石、40%的塊石,取定其工程量。
(三)凡墩、臺、墩鑲面、拱石、帽石、欄桿等采用漿砌混凝土預制塊編制時,預制塊的數量以設計砌體乘以0.92的系數作為預制塊的計價依據。
4.上部工程
在提取上部構造的計價工程量時按車行道一橋面鋪裝一人行道的順序進行,可避免重復和遺漏。
(一)預制及安裝結構主體工程
近年來橋梁多采用預制安裝混凝土結構。編制預算時,應剝離的工程有預制、安裝和運輸,該3項均以構件的設計體積為準。至于構件的平均運距應根據施工組織設計確定;鋼筋、鋼絞線或高強鋼絲、現澆接縫混凝土、泄水管、支座、伸縮縫(按行車道寬度米計),均以施工圖設計資料為準。若吊裝設備的使用期超過定額規(guī)定的4個月時,可按施工的計劃期調整設備的攤銷費。預制人行道、緣石、欄桿柱及欄桿扶手等小型構件的工程量,應按設計構件的體積增計場內運輸和操作損耗1%。
(二)預制及安裝結構輔助工程
弄清楚輔助工程項目,為現就預制安裝25m預應力T型梁的大橋為例說明如下。
(1)預制場的平整面積應根據建設工程規(guī)模的大小來確定,并應考慮按設計需要鋪設的碎石墊層。
(2)大型預制構件平面底座的個數,應根據施工進度計劃可能周轉使用的次數取定。
(3)預制廠的門架一般可按施工組織設計作為計價依據,設備的使用期可根據計劃使用期調整設備的攤銷費。
(4)雙導梁吊裝設備可參考定額附注中的質量。人字扒桿安裝矩形板,每座橋計列一個人字扒桿;也不要重復計算,如某一項預算中已計列了纜索吊裝設備,就不應計列運輸索道設施,應考慮利用纜索作為運輸材料之用。
(5)預制場的軌道鋪設,因為概預算項目表將其列為I臨時工程的一個項目。所以不能計算在橋梁的上部工程造價內。
(6)如果預制場為共用,要充分考慮梁片的運距。如甲大橋的梁片運輸,為了節(jié)約運距和減少干擾,決定在既有路基上運輸,僅此項就節(jié)約資金19萬元。
5.鋼筋工程
鋼筋工程是與混凝土分開計量的,其單位為噸,應按分部分項工程的要求和
I、Ⅱ級鋼筋,分別提取工程量。
(一)鋼筋應以其設計長度所計算的理論質量為準,施工焊接和下料等操作損耗,已計人定額內,不得計人鋼筋的工程量內。
(二)鋼絞線和高強鋼絲的工程量為錨固長度和工作長度的質量之和,如預應力空心板(標準跨徑為10m~16m),一般可按板長增加1.5m計算。
(三)現澆墩、臺、塔的高度大于鋼筋的一般定尺長度,需分節(jié)接長鋼筋時,所需的塔接長度的數量,可按20D~30D(D為鋼筋的直徑)另行計人鋼筋數量內。
(四)一般的工程量清單中都按國際慣例將鋼筋分為I級鋼筋和Ⅱ級鋼筋,而定額中是合在一起的。沒有按I、II級鋼筋分開。在套用這樣的定額時就要做一些技術處理。交通部頒布的《公路工程預算定額》中,大部分定額工、料、機的消耗量是比較穩(wěn)定的,無論是計算I級鋼筋,還是計算Ⅱ級鋼筋,每噸鋼筋考慮加工損耗以后。其單位定額消耗量都應該1.025t。
五、結束語
公路橋梁的修建與施工是一項于國于民十分有利的工程,不僅可以強化交通還可以為我們帶來巨大的經濟利益。因此,工程項目的每一個環(huán)節(jié)就需要十分用心,十分細致,做到盡善盡美,這樣才可以使得企業(yè)與人民得到雙贏。
參考文獻:
[1]李位富李渡長江成本控制 華南港工2007
關鍵詞:橋梁 改建 方案研究
1 概述
本橋位于某省道跨越石頭河處,老橋采用16+30+8×16m簡支T梁跨越,橋面布置為1.5+9+1.5=12m,T梁結構寬度為11.2m,老橋設計荷載等級為汽-20,掛-100,人群荷載為3.5kN/m2。需要對原有大橋進行改建,改建后寬度為24.5m,行車道為雙向四車道。
2 老橋現狀檢測及驗算
2.1 橋梁現狀
每跨橋面均有較長的縱向裂縫,部分跨徑橋面有橫向裂縫,裂縫總長約為325m,橋面破碎嚴重。左右側護欄局部有銹脹露筋現象,且護欄連接塊有多處松動;人行通道表面混凝土老化剝落嚴重;人行道板底面橫挑梁混凝土均不同程度風化、剝落,鋼筋銹脹;左側護欄局部有破損露筋。伸縮縫堵塞現象較嚴重。泄水孔排水通暢。16mT梁翼板底面均有碎裂、露筋、銹蝕現象;T梁翼板底面及橫隔板濕接縫位置均有修補。
16mT梁在1/2位置及1/4位置均有多條豎向裂縫,裂縫寬度為0.15mm。
0-1#立柱表層大量干縮裂縫;0#臺帽及2#、3#、4#蓋梁表層混凝土均有風化、剝落現象,且多處銹脹露筋,其中0#臺蓋梁銹脹長1.2m;第1、2排立柱下部均有沖蝕現象;第1、4、7排立柱表層混凝土均有風化、剝落現象,局部銹脹露筋。
2.2 檢測結論
橋面系及附屬結構綜合評定等級為三類;上部結構綜合評定等級為四類;下部橋墩及基礎綜合評定等級為三類;橋臺及基礎綜合評定等級為二類,本橋綜合評價等級為三類橋梁。
2.3 橋梁結構驗算
采用“橋梁博士V3.0”對T梁進行分析計算,并以《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)和《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)為標準進行檢算。結構按A類預應力混凝土結構進行檢算。
裝配式預應力混凝土簡支T梁,共7片T梁。梁間距1.6m,其中內梁預制寬度1.58m、邊梁預制寬度1.58m,翼緣梁中間濕接縫寬度0.26m。主梁跨中肋厚0.16m,兩端部均勻加厚段0.36m。其中30m主梁高度1.9m,16m主梁高度1.1m。
通過對30m預應力T梁設計圖紙的驗算,持久狀況承載能力極限狀態(tài)中端部附近個別截面抗剪截面尺寸不滿足要求;使用階段T梁混凝土下緣最大壓應力不滿足規(guī)范要求;現箍筋采用R235直徑為8mm,不滿足規(guī)范要求;其它狀況的各項指標均滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)的要求。
通過對16m裝配式T梁設計圖紙的驗算,其承載能力極限狀態(tài)下跨中附近抗彎能力不滿足規(guī)范要求,邊梁和中梁抗剪能力滿足規(guī)范要求,邊梁抗剪截面尺寸不滿足規(guī)范要求;正常使用極限狀態(tài)下的中梁裂縫滿足規(guī)范要求,邊梁裂縫寬度不滿足規(guī)范要求。
3 設計方案
所跨河為規(guī)劃六級航道,原老橋橋跨凈高、凈寬均不滿足通航和洪評要求,結構寬度11.2m不滿足半幅橋寬要求,根據計算結構,16mT梁邊梁最大彎矩效應值2069N.m,最大彎矩抗力值1426KN.m,加固需要提高承載力達到50%以上,抗彎能力嚴重不足。
建議對老橋進行拆除,新建一座同時滿足通航和洪評要求的新橋。
4 橋梁方案比選
4.1 推薦方案
孔徑布置:4x25+3x45+25+25+22m。本橋斷面布置為:0.5m(防撞護欄)+11m(行車道)+0.5m(防撞護欄)+0.5m(中分帶)+ 11m(行車道)+ 0.5m(防撞護欄)=24.5m。主橋上部結構采用3x45m預應力混凝土等截面連續(xù)大箱梁,單箱單室結構,單幅箱梁頂板寬度12.00m ,底板寬度為5.7m ,頂板厚0.25m ,底板厚0.25~0.55m,腹板厚0.5m,梁高2.7m;主橋下部結構采用柱式墩,承臺,樁基礎。
引橋采用先簡支后連續(xù)25m預應力混凝土組合小箱梁,梁高1.4m。一幅寬19.0m,單幅橋面2%的單向橫坡通過組合箱梁腹板變高度來實現。單幅6片小箱梁,雙幅12片。小箱梁采用C50混凝土,預應力均采用低松弛高強鋼絞線,公稱直徑φ15.2mm,標準強度Ryb=1860Mpa。其中,一期束采用3股、4股、5股鋼絞線,配YM15-3、YM15-4、YM15-5錨具;二期負彎矩束采用5股鋼絞線,配YMB15-5扁錨。下部結構:下部主要為柱式橋墩,肋式橋臺,鉆孔灌注樁基礎。
施工方案:基礎按常規(guī)方法施工;橋臺施工時應與臺后填土同時進行,并要求填土分層夯實,不得采用大型機械筑高的方法進行填土。一孔主橋上部的施工主要程序如下:上部箱梁采用搭支架現澆施工。主橋上部的施工主要程序如下:地基處理搭設滿堂鋼管支架支架預壓重鋪裝底模測量放樣支座安裝梁部鋼筋綁扎外側模板安裝隱蔽檢查灌澆梁體混凝土養(yǎng)護拆除外側模板預應力筋張拉壓漿拆除底模拆除支架完成橋面系施工。
4.2 比較方案
孔徑布置:4x25+3x45+25+25+22m。本橋斷面布置為:0.5m(防撞護欄)+11m(行車道)+0.5m(防撞護欄)+0.5m(中分帶)+ 11m(行車道)+ 0.5m(防撞護欄)=24.5m。主橋上部結構采用3x45m預應力混凝土T梁,單幅5片梁。T梁梁高2.8m,中梁寬1.5m,邊梁寬1.85m,現澆濕接縫寬0.95m。T梁采用C50混凝土,預應力均采用低松弛高強鋼絞線,公稱直徑φ15.2mm,標準強度Ryb=1860Mpa。其中,一期束采用9股、10股鋼絞線,配OVM15-9、OVM15-10錨具;二期負彎矩束采用5股股鋼絞線,配BM15-5扁錨。主橋下部結構采用柱式墩、樁基礎。引橋采用和推薦方案相同的結構形式。下部結構:下部主要為柱式橋墩,肋式橋臺,鉆孔灌注樁基礎。
施工方案:基礎按常規(guī)方法施工;橋臺施工時應與臺后填土同時進行,并要求填土分層夯實,不得采用大型機械筑高的方法進行填土。主橋上部的施工主要程序如下:兜吊方法進行安裝預制主梁焊接鋼筋綁扎橋面板鋼筋逐跨現澆一期濕接縫安裝墩頂現澆連續(xù)段及翼緣板的模板、焊接或綁扎中橫梁及翼緣板鋼筋逐墩現澆墩頂連續(xù)段及翼緣板混凝土待現澆墩頂砼強度達到設計強度的90%時,張拉墩頂負彎矩鋼束;然后逐孔澆筑剩余部分的砼,形成連續(xù)-剛構體系。
4.3 方案比較
參考文獻:
[1]范立礎.預應力混凝土連續(xù)梁橋.北京:人民交通出版社,1996.
[2]姚玲森,橋梁工程.北京:人民交通出版社,1997.
關鍵詞:鋼管混凝土拱橋;施工;支架;水化熱;預拱度
伊通河大橋工程概況
102國道跨伊通河橋梁工程是長春市四環(huán)路排水橋梁互通工程的一個重要組成部分,橋梁總長740m,包括跨伊通河主橋和兩岸引橋。主橋為三跨飛燕式異型拱橋,跨度組合為51+158+51m,兩岸引橋長度均為240m。該項目道路等級為城市Ⅰ級主干道,設計車速60km/h。橋寬40m,按雙向八車道設計,兩側設人行道(見圖1)。
主跨拱肋按構造和使用功能分為主拱肋和穩(wěn)定拱肋,二者通過斜撐和橫撐形成空間結構體系(見圖1),增強了飛燕式異型拱橋的藝術表現力。主拱肋拱軸線是位于豎直平面上的二次拋物線,計算跨徑158m,矢跨比為1/4.23,拱肋截面采用三根圓鋼管形成的組合截面,內灌C50混凝土 [1];兩側穩(wěn)定拱肋拱軸線均為二次拋物線,計算跨徑120.5m,拱肋平面內的矢高為29.9773m,穩(wěn)定拱平面與豎直平面夾角為21.80。系桿布置在中央分隔帶區(qū)域橋面上,兩端錨固于邊跨混凝土箱梁梁端橫梁處梁頂錨體之上,錨體為鋼筋混凝土結構,采用C50混凝土,錨體及拱座處埋設系桿預埋鋼管。
伊通河大橋主橋主跨與兩邊跨形成了三部分的受力主體。在整個受力體系中,V構前腿作為鋼管混凝土拱肋的延伸,承擔了較大的軸力與彎矩作用;V構后腿作為邊跨鋼筋混凝土箱梁的支撐,在與箱梁的交點處承受豎向力的作用。為了平衡拱肋產生的水平推力,伊通河大橋主橋在邊跨混凝土箱梁梁端設置了6根水平系桿,系桿與主跨、邊跨及主拱墩構成拱橋的四個基本組成部分,在受力過程中相互影響、相互依存。
由此可見,伊通河大橋主橋設計采用三跨飛燕式異型拱橋的結構形式,在美觀新穎的同時也帶來結構的特殊性與復雜性。尤其在拱橋施工過程中,結構體系隨著施工方法與施工步驟的變化亦有較大改變,必須對所選施工方案進行深入細致地分析才能保證整個施工過程安全順利地完成。
伊通河大橋有限元模型
本文采用大型通用軟件MIDAS/CIVIL2006建立了伊通河大橋主橋的有限元模型。模型中拱肋、V構、承臺以及樁體均采用梁單元建模,系桿和吊桿采用只受拉桁架桿單元模擬,樁同作用則采用彈簧單元考慮。
V構建模考慮了混凝土箱梁截面漸變的特殊形狀(見圖2),箱梁內部按設計要求配置預應力鋼絞線。鋼管混凝土拱肋截面則利用共用節(jié)點的方法模擬(見圖3),該方法既能保證鋼管和混凝土按相應材料本構模型輸入,又能確保鋼管混凝土截面可以協同工作。
主拱肋預拱度設置
拱肋是拱橋的核心受力構件,拱肋線型是影響拱肋受力性能的重要因素[2]。預拱度是拱軸線計算的重要依據,是拱肋鋼管在工廠預制加工的前提條件。只有準確計算拱肋的預拱度,才能保證拱肋在運營階段處于合理拱軸線。為了精確地得到拱肋的預拱度,必須根據施工過程,考慮應力累計逐步計算得到拱肋在完成施工后的最終變形,并反推相應的預拱度。
本文針對伊通河橋拱肋實際施工方案計算了拱肋的變形如表1。由表1可見,拱肋在澆注混凝土時變形最大,為62.3mm;其次是拆除箱梁支架工況,變形為46.2mm。拱頂在施工完成后累積變形(預拱度)為136.2mm。
表1各施工工況下主拱肋拱頂變形
伊通河大橋V構施工支架受力分析
4.1支架計算模型介紹
伊通河大橋V構采用支架法施工,支架采用Φ299×8的鋼管作為立柱,I45a工字鋼作為縱向傳力梁,立柱與傳力梁焊接形成空間受力體系??v、橫向采用槽鋼連接保證結構穩(wěn)定性。
根據實際施工方案可知,混凝土澆注過程中,混凝土濕重將通過型鋼支架體系傳遞至基礎與拱座。由于V構混凝土體積龐大,混凝土自重荷載作用十分顯著,因此支架體系的受力任務較為艱巨;此外,由于V構的造型特殊,混凝土自重荷載將對支架產生較大的水平推力,使型鋼支架體系受力更為復雜,必須充分作好防護措施,以保證施工安全順利地進行。
為提高型鋼支架體系的水平剛度,一方面將工字鋼梁與拱座預埋鋼板焊接以抵抗混凝土澆注時對支架體系的水平推力,另一方面在傳力梁下部設置預應力拉索以減輕預埋鋼板處的拉力。本文利用MIDAS軟件對支架體系進行了數值仿真模擬,分析了無預應力拉索和施加預應力拉索時支架體系的受力性能,并根據計算結果給出了預應力的張拉方案。
4.2 支架計算結果分析
有無預應力拉索情況下支架受力情況如表2所示。由表2可見,無預應力拉索時傳力梁端部節(jié)點最大拉力達到51tonf,較大的拉力易造成該節(jié)點首先破壞,進而導致支架體系縱向傾覆。采用預應力拉索后,支架體系的整體受力性能得到明顯改善,傳力梁端部節(jié)點拉力大大降低,且形成了體系承擔水平荷載的第二道防線,因此該措施效果顯著。為了保證施加預應力時結構具有良好的穩(wěn)定性,建議分級張拉預應力共60tonf,每次張拉10~20tonf,且在張拉過程中不斷監(jiān)控錨固點變形及傳力梁端部節(jié)點最大拉力。
表2 有無預應力拉索情況下支架受力情況列表
結論
本文介紹了飛燕式鋼管混凝土拱橋設計和施工的關鍵問題,并結合伊通河大橋分析了V構支架受力性能,得到結論如下:
1. 鋼管混凝土拱肋的最終變形是拱肋在不同施工階段下變形結果的累積,因此計算時需要考慮施工過程中結構剛度不斷調整對拱肋變形的影響;