关于型钢便桥在跨河渡槽施工中的应用

关于型钢便桥在跨河渡槽施工中的应用

杨进

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要:依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)、《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001,采用型钢与钢绳制作成临时施工便桥,在便桥基础上进行跨河渡槽施工。

关键词:型钢便桥;跨河渡槽;施工;应用

一、工程概述

(一)渡槽总述

麻杆寨渡槽(桂松75+304~76+069)位于平坝县高峰镇栗木村以南约100米处,全长765米,渡槽离地平均高约20米。该段渡槽共59个排架柱,60跨槽身,单跨12m。渡槽由3.5×2.65mU型槽身(渡槽设计流量Q=4.144m³/s,加大流量4.635m³/s,渡槽内壁糙率≤0.014,人群荷载≤3.0kPa)、矩形排架柱(包括联系梁)、承台、灌注桩组成。

(二)跨河渡槽概述

跨麻线河渡槽位于39#~42#排架之间(40#和41#排架柱因设计变更取消),主要由河岸两侧桩承台、排架柱(包括联系梁和台帽)、跨河折梁(跨麻线河槽身支撑构件)和3榀单跨12m/跨槽身组成,具体结构详见下图。

跨麻线河渡槽三维效果图

折梁高14m,承台顶至枯期河水正常水面高约2.8m,水深约2.0m,现场插杆法测淤泥深约2.5m,该河道下游原有一座溢流坝,拦河蓄水,渠道引至两侧,做为灌溉用水。枯水期流量约2.0m³/S,河面宽度29.13m(枯期测量数据)。

(三)主要存在问题

本部分工程主要存在问题简述如下:

1.折梁跨度大,跨度36m,高度14m(距承台顶面)。

2.河面宽29.13m(枯期测量数据)。

3.折梁只能采用现浇砼施工。

(三)施工方案初选

1.方案一:填河造台施工

就地取材,利用土石料填筑拦河围堰,形成临时施工平台。另行开挖渠道,引排水流。

方案优点:施工工艺简单、工序单一、施工难度小。

方案缺点:渠道开挖和围堰回填工程量大、围堰需做防渗处理,避免出现渗水过大引起围堰失稳、渠道开挖需重新征地、围堰高度过高,河水可能淹没两侧农田、施工准备期长。

2.方案二:贝雷桥施工平台

修建贝雷桥,形成临时施工平台。

方案优点:贝雷桥施工快速、技术成熟、架桥时间短、不影响原河道过流。

方案缺点:常规桥面宽度无法满足施工要求,需定做、进场运输材料多、工程造价高、需专业人员进行安装。

3.方案三:型钢便桥施工平台

在贝雷桥平台的基础上,对桥梁平台进行优化,采用型钢做为支撑体,钢绳进行分力,降低工程造价。

(四)型钢便桥体系概述

1.麻线河两岸的工程桩、承台、排架柱和台帽可按正常条件提前施工。折梁钢梁预留。因此,型钢便桥主要为折梁混凝土施工提供平台。

2.利用麻线河左右两岸工程桩及承台作为支座,型钢便桥纵向钢梁连接两岸支座,形成主要受力平台。

3.纵向钢梁中心距,依据折梁模板支架立杆横向间距确定。

4.位于纵向钢梁底部的横向钢梁和斜拉钢绳,共同承担了纵向钢梁上部荷载。

5.纵向钢梁接头处均设置横向钢梁。

6.斜拉钢绳绕过横向钢梁,分别向麻线河两岸经过排架柱顶部,与相邻承台相连。

具体施工便桥体系见下图

二、详细施工方案

(一)施工总程序

型钢便桥施工总程序图如下:

补充说明

1.工程桩施工包括桩基检测。

2.承台施工时,便桥预埋件必须进行安装校正。折梁钢筋采用预留,待折梁施工时,进行搭接。

3.便桥所有钢构件均在工厂进行加工,构件制件完成后进行预拼装。拼装检验合格后,采用自卸汽车运输到现场。

4.纵向钢梁铺装顺序:利用麻线河右岸河漫滩做为施工平台,从右岸向左岸理进行铺装。

5.纵向钢梁铺完成后,横向钢梁采用人工搬运至安装部位,安装。

6.所有螺栓均采用高强螺栓。

(二)详细节点设

1.纵向钢梁支座处节点

纵向钢梁支座处(纵向钢梁与承台结合部位),采用锚筋预埋于承台,圆钢形状与“马凳筋”类似,肢脚与承台底筋焊接,并置于承台底筋之下。节点大样如下:

2.纵向钢梁联接节点

纵向钢梁长度36m,型钢标准件长度9m,考虑接头位置、制作问题等,将纵向钢梁接头位置错开,错距4.5m。纵向钢梁接头处,设置对接钢板,对接钢板与钢梁与纵向钢梁焊接。相邻纵向钢梁通过高强螺栓联接。纵向钢梁联接方式如下:

3.钢梁交汇处节点

沿纵向钢梁轴线方向,每4.5m处设置一道横向钢梁。在纵向钢梁与横向钢梁交汇处,采用高强螺栓联接固定钢梁。防止横向钢梁在横向和纵向发生位移。具体节点图如下:

4.纵向钢梁整体性

纵向钢梁的整体性主要考虑到钢梁的侧向失稳,本工程采用加劲钢梁来增加纵向钢梁的整体性,具体措施为:在相邻的横向加钢梁之间增加两道劲钢梁。加劲钢梁两端均焊接有加劲板,加劲板通过高强螺栓与焊接于纵向钢梁两侧的加劲板联接。详细节点图如下:

(三)型钢便桥安装施工

1.锚筋安装

承台钢筋混凝土浇筑前,进行锚筋安装。锚筋内边缘距型钢外边缘2~5mm,便于型钢安装。锚筋肢脚伸入承台底筋,置于底筋之下,并起弯,弯起长度不小于200,与底筋焊接。锚筋安装好后,采用拉筋与承台钢筋焊接固定,防止承台混凝土浇筑过程中发生位移。

2.纵向钢梁安装

本工程中,纵向钢梁共设置四根,每根纵向钢梁均长36m,单根纵向钢梁均由4根工字钢对接而成。对接钢板在制作期间,已经焊接于型钢两端。安装时,仅需采用高强螺栓联接。

纵向钢梁两端头,由人工配合汽车吊先行安装,并进行临时支撑及加固。。其余节钢梁由人工进行逐节接装,由对岸的吊车进行适当牵引,然后于由人工配合吊车进行安装。

纵向钢梁安装完成后,采用木方和木楔将锚筋与钢梁空隙填满,防止钢梁根部发生侧向位移。

3.横向钢梁安装

横向钢梁长度约4.5m,由人工搬运至安装部位,人工安装。横向钢梁安装完成后,及时进行钢梁交汇处高强螺栓拧紧。

4.加劲钢梁安装

加劲梁安装方法同横向钢梁。

5.斜拉钢绳安装

斜拉钢绳缠绕横向钢梁端头三至五圈后,钢绳两端形成交叉(不能打结)后,绕过麻线河两岸排架柱台帽顶部,缠绕于相邻的承台。

6.堆载试验

便桥安装完成后,逐一进行螺栓检验,查看是否拧紧。根据施工方案和设计图纸,计算施工期间荷载。堆载试验按2倍施工期总荷载进行加载。加载8小时内,每1小时测量一次纵向钢梁挠度。加载24小时内,每2~3小时测量一次纵向钢梁挠度。加载48小时内,每3~5小时测量一次纵向钢梁挠度。加载72小时内,每5~8小时测量一次纵向钢梁挠度。72小时加载完成后,根据纵向钢梁挠度变化值,调整斜拉钢绳长度。使纵向钢梁具有一点的起拱值。

三、总结

(一)方案缺点分析

本方案在应用过程中,发现以下缺点:

1.便桥施工前,工程桩、承台、排架柱(包括台帽)必须提前施工完成,砼强度必须达到设计强度。

2.纵向钢梁对接钢板、侧向加劲钢板均需在工厂与纵向钢梁焊接,焊缝质量要求高。

3.钢梁联接处的螺栓孔,定位定形尺寸要求高,必须在专业工厂加工制作。

4.锚筋为一次材料,预埋于承台,无法周围使用。

5.纵向钢梁单节最大长度9m,对于部分地区运输困难。要运输至施工部位,需进行二次转运。

6.型钢便桥针对性强,若遇上部荷载超过便桥承载力,便桥需重新设计并加工制作,通用性低于填河造台(填筑河流,形成临时施工平台)。

7.构件结点均采用螺栓联接,螺栓数量及长度,均事先考虑充足,并配备一定备用件。

8.斜拉钢绳长度较长,施工过程较为困难。

9.型钢便桥每次使用后,部分构件因变形过大需进行校正,施工现场无专业校正机械,变形校正困难。

(二)方案优点分析

本方案在应用过程中,发现以下优点:

1.主体钢梁均采用型钢,材料容易购买,结构设计简单,加工制作过程相对容易。

2.各构件联接均采用螺栓联接,现场施工操作简单。

3.低于便桥承载力设计值时,便桥可以重复使用。

4.便桥可以回复利用。

5.相对于填河造台方案,对环境影响小。

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