一、工程概况
盐池东互通式立交选址在盐池县城东,距盐池县城东环路约6.8kin,与青银高速公路(K139+963.718)T型交叉;互通范围内主要建筑物有青银高速公路、G307线、隋长城、明长城及地下电缆。该互通的设置将主线与青银高速公路连接起来,形成路网,使定边、银川、中宁三个方向的车辆更加便捷的抵达目的地。
二、桥型及桥跨布置
盐池东互通立交设有A(左幅)、A(右幅)、B、c、D、E匝道。
1)A匝道桥分为左右幅,由(26.037+3×25.8)+(30+35+35+30)+5 x 25+(30+35+30)+3×25+3×40+5×25+4×25)米八种组合的预应力混凝土等截面连续箱梁组成。由于A匝道桥横跨古王高速公路、G307国道、明长城、隋长城及地下光缆六条近乎平行的带状构造物,因此在桥跨布置时,采用了30度斜交的布孔方案,同时通过5度、15度、25度逐渐过渡到正交跨的布置形式。
2)B、c匝道为高填方路堤。
3)D匝道桥由(4 x 25+4×25+(30+40+30))米三种组合的等截面预应力混凝土连续箱梁组成,桥跨除最后一孔斜交外。其余均正交。
4)E匝道桥由(5×25+4×25)米两种组合的等截面预应力混凝土连续箱梁组成。桥跨第一联斜交,第二联正交。
5)下部构造为钢筋混凝土柱式墩、肋板式桥台,钻孔灌注桩基础。
6)按单幅计,本项目共有21联跨桥。
三、桥梁施工特点
1、桥梁跨径组合多、结构复杂
盐池东互通立交由A(左幅)、A(右幅)、B、c、D、E匝道组成,受青银高速公路、G307线、隋长城、明长城及地下电缆的限制,桥跨布跨困难,导致桥梁结构复杂。桥梁结构具有桥跨组合多,桥面宽度变化大等特点。
1)桥跨组合有3×25米,4x25米、5 x25米、30+35+30米、30+35+35+30米、30+40+30米、3×40米等典型组合。不同的跨径组合,结构内力差别较大,设计及施工过程中均需针对各自组合特点进行内力测试和变形的分析研究。
2)桥面净宽变化大,即有8.75米、9米、12.5米、12.75、17.0米。另外A匝道左幅第5联、第6联以及A匝道右幅第7联均属于变截面,箱体横截面宽度变化幅度较大(如:A匝道左幅第5联桥面宽22.5-15.7米,A匝道左幅第6联桥面宽15.7~12.75米,A匝道右幅第7联桥面宽24.5~17.0米)。
3)墩台布置组合较多。由正交、正弯、斜交、斜弯、斜转正等形式组成。
2、施工难度大
1)工期短,同类规模桥梁一般情况施工期需要24个月左右。按上级要求,本桥上部构造的建设工期必须控制在半年内完成。
2)除少数预应力钢束采用两端张拉外,其余大部分均采用一端张拉,预应力长束通过连接器进行连接。对连接器的施工,长钢束的单端张拉,以及预应力管道的连接都提出了较高的要求。
3)箱梁采用满堂支架逐孔现浇,施工任务重,施工难度大。
4)在确保工期的同时,必须保证施工质量,特别是混凝土浇筑质量、预应力体系(特别是弯曲预应力索)及各部构造的施工质量等。
5)安全施工与成桥内力和线形状态控制难度较大。
3、施工过程控制技术要求高
盐池东互通立交由于其结构特殊性,施工控制具有以下的特点:
1)桥跨组合复杂。联跨较多,工期紧,建设难度大,结构受力及线型控制难度较大。
2)施工控制所需的混凝土材料性能及其变异、预应力信息、温度等参数识别难度大;混凝土收缩徐变、温度变化等复杂因素对结构的影响分析(施工过程结构状态分析、误差分析、预测、成桥结构状态预测分析)难度大。
3)现浇预应力混凝土箱体的支架高,其变形、稳定控制难度大;
4)为保证工期要求,需要尽可能缩短主梁混凝土节段施工周期,而又不允许主梁混凝土节段受载龄期过短,导致混凝土徐变影响过大。
5)结构内力、几何状态监测工作量大,
“真实值”识别难度大。
四、支架施工
1、支架基础
一般地基处采用扩大基础,挖至表面土层,基坑底铺筑10em碎石,并夯实,然后浇筑基础混凝土,并要严格控制顶面标高及水平度。基础开挖后,应及时对基坑土质进行检验,如发现与设计土质不符,要及时采取措施或调整基础尺寸,本基础要求天然地基承载力为[σ]=210kN/m2。
2、支架基础静载预压
当基础混凝土强度达到80%以后进行预压,具体作法是:将预制的压块用吊车吊放在支点上,压载量约为支点受力的80%,以1d为一个观测单位,若连续3d观测结果在5mm以内,则可认为地基沉降基本稳定,压载时以一排支点同时预压为宜。
3、支架搭设
上部箱形连续梁施工采用由无缝钢管焊接成的组合钢管支架作为支撑,承重部分由纵向和横向的工字钢组成,组合钢管支架用工字钢联成整体,在横向工字钢上面设置砂筒(或木楔块)供落架使用,对于20m孔每孔设5个支点,分别在1/4跨处、1/2跨处及两墩身处,横向也设5个支点,各横向支点处均用角铁焊接成剪刀撑形式,使其联成一体。
4、支架预拱度设置
预拱度计算公式为f=fl+f2+f3,其中f1:地基弹性变形,f2:支架弹性变形,由计算可知f2=5~8mm,取f2=8mm,f3:梁体挠度。
预拱度最大值设置在梁的跨中位置,并按抛物线形式进行分配,算得各点处的预拱度值后,通过支架上的砂筒对底模进行调整。
五、模板、钢筋、混凝土的施工
1、模板制作
底模由组合建筑钢模组合而成,为了保证表面美观,在组合钢模上再加层高强竹胶板。侧模用槽钢、角钢等做成定型骨架与钢板一起加工成2.4m长一块的定型钢模,每块钢模用法兰联结,接缝处用3ram的橡胶皮作垫片以防漏浆。
2、钢筋制作
钢筋的对焊应特别重视,成型的钢筋骨架用吊车起吊放到施工断面,主骨架就位后,再扎底板钢筋,底板钢筋焊接的接头尽可能布置在各孔的1/4L处,同时接头应尽量避免在同一截面上。所有的电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离均应符合施工规范要求。
3、混凝土的施工
混凝土浇筑前应对支架、模板和预埋件进行认真检查,清除模板内的杂物,并用清水对模板进行认真冲洗。浇筑过程中底板后肋板用插人式振捣器振捣,顶板部分用平板式振动器振捣,注意不要振破预应力束波纹管道,以防水泥浆堵塞波纹管。
六、预应力施工
1、波纹管布置
首先设计图纸要求在箱梁肋上准确布置波纹管的定位筋,纵向间距应小于1m,横向位置按设计图纸上的座标定位。还要检查波纹管是否因为焊接等原因产生破损或变形,若发现一定要在浇筑
混凝土之前补好。在与锚垫板接头处,一定要用胶带或其它东西堵塞好以防水泥浆渗进锚孔内。
2、穿束
在穿束之前要做好以下准备工作:
(1)清除锚头上的各种杂物以及多余的波纹管。
(2)用高压水冲洗孔道。
(3)在干净的水泥地坪上编束,以防钢束受污染。
(4)卷扬机上的钢丝绳要换成新的并要认真检查是否有破损处。
(5)在编束前应用专用工具将钢束梳一下,以防钢绞线绞在一起。
(6)将钢束端头做成圆锥状,用电焊焊牢,表面要用砂轮修平滑,以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷,堵塞孔道。
若预应力束孔道是曲线状,用人工穿束就比较困难,通常将钢丝绳系在高强钢丝上,开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内,在钢束头进孔道时,用人工协助使其顺利人孔。如果在钢束穿进过程中堵塞,要立即停止,查准堵塞管位置,凿开混凝土清除管道内的堵管杂物,仍继续用卷扬机将束拖过孔道。
3、施加预应力
在钢束穿好后即可进行施加预应力工作。在施加预应力前应做好以下工作:
(1)钢绞线进场后要取样做拉伸试验,抽查钢绞线的断面尺寸。
(2)锚具、塞片到场后要检查锚固效率系数,其值不可小于0.95。
(3)要定期抽查塞片的硬度。
(4)油顶油表要定期进行校验。
预应力张拉的顺序为先纵向长束后短束。张拉过程如下:安装锚具、千斤顶——拉到初应力(设计应力10%)——作量测伸长量起始记号——张拉至设计应力——量伸长量——回油锚固——量到实际伸长量并求出回缩值——检查是否有滑丝、断丝情况发生。每次锚具安装好后必须及时张拉,以防在张拉前锚具生锈。
张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生,则需分析原因并处理后重新张拉。
在张拉过程中发生滑丝现象,可能由于以下原因:
(1)可能在张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物。
(2)钢绞线上有油污、锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物。
(3)锚固效率系数小于规范要求值。
(4)钢绞线可能有负公差及受力性能不符合设计要求。
(5)初应力小,可能钢束中钢绞线受力不均,引起钢绞线收缩变形。
(6)切割锚头钢绞线时留得太短,或未采取降温措施。
(7)长束张拉,伸长量大,油顶行程小,多次张拉锚固,引起钢束变形。
(8)塞片、锚具的硬度不够。
张拉过程中断丝现象一般有以下原因:
(1)钢束在孔道内部弯曲,张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力。
(2)钢绞线本身质量有问题。
(3)油顶未经标定,张拉力不准确。
钢束张拉如发现伸长量不足或过大,也应及时分析原因,一般是管道布置不准,增大孔道摩阻,应力损失大,有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同。
4、压浆
压浆是后张法预应力施工中的最后也是关键的一步,压浆前对压浆机进行认真检查、标定,用压浆机向管道内注压清水,充分冲洗,润湿管道,至全部管道冲洗完后,正式拌浆,开始压浆。压浆开始后需等另一端排水,排水孔亦喷出纯浆并稳定后,才可封闭排气孔,其后对管加压到0.6MPa以上并持荷5min后封闭。张拉封锚压浆应在48h内完成,如有特殊情况不能及时压浆时,应采取保护措施,灌浆后30d不能碰撞锚具。
在预应力箱梁浇筑前要在箱梁内预埋内观测点观测混凝土浇筑前后梁底标高变化及张拉前后的标高变化。
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