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北盤江大橋轉(zhuǎn)體施工中的預(yù)應(yīng)力控制系統(tǒng)

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簡介: 由中鐵二院設(shè)計、水柏鐵路公司承建、中鐵大橋局三公司施工的水柏鐵路北盤江大橋,于2001年12月順利轉(zhuǎn)體合攏,開創(chuàng)了轉(zhuǎn)體施工的新紀(jì)元,是世界建橋史的又一里程碑。此橋橋面與谷地相對高差達(dá)300米,河床呈“U”型深谷,其谷寬約200米,軌底至谷底280米,是國內(nèi)最高的鐵路橋。大橋橋長468米,主跨為236米上承式鋼管砼單線鐵路拱橋,為鐵路建橋史上首次采用,居世界首位。該橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)含量高、施工難度大,單轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力控制一項就很值得一提。
關(guān)鍵字:盤江大橋 轉(zhuǎn)體預(yù)應(yīng)力 控制系統(tǒng)

轉(zhuǎn)體預(yù)應(yīng)力控制系統(tǒng)包括扣索、背索、上轉(zhuǎn)盤縱向預(yù)應(yīng)力筋。轉(zhuǎn)體前通過交替張拉扣索、背索、上盤縱向預(yù)應(yīng)力筋,使轉(zhuǎn)體系統(tǒng)自身平衡,通過拽拉牽引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩半拱同時轉(zhuǎn)動,在江中心合攏。單鉸轉(zhuǎn)動總重量達(dá)一萬二千噸,為世界同類橋梁之最。

  

  一、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)組成及施工方案

  1、 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)組成

  轉(zhuǎn)體系統(tǒng)包括:半跨鋼管拱;交界墩索塔;扣索背索系統(tǒng);上盤及平衡重;轉(zhuǎn)臺、撐腳和基礎(chǔ);拽拉牽引系統(tǒng)。

  轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)造:

  半跨鋼管拱拱腳以臨時鉸鑄鋼支座支承于轉(zhuǎn)體上盤兩翼,拱上端以扣索拉錨于交界墩頂部,交界墩頂部又以背索拉錨于轉(zhuǎn)體上盤后端,交界墩底部與上盤固結(jié);轉(zhuǎn)體上盤座于轉(zhuǎn)臺上,以1.2萬鋼聚四氟乙烯盆式球鉸支座支承于基礎(chǔ)上,并以六組均布的撐腳輔助支撐于下盤頂面環(huán)道上,確保水平轉(zhuǎn)動時三點(diǎn)支承和轉(zhuǎn)體穩(wěn)定;水平轉(zhuǎn)動牽引索錨固端則預(yù)埋于轉(zhuǎn)臺側(cè)面圓周上,張拉端以千斤頂傳到預(yù)埋于下盤砼基礎(chǔ)頂面的鋼支撐上。合攏段長度2.6米,滿足轉(zhuǎn)體空間的需要。

  2、轉(zhuǎn)體施工方案

  北盤江大橋鋼管拱采用南北兩個轉(zhuǎn)體,分別水平轉(zhuǎn)動到位,豎向微調(diào)轉(zhuǎn)動至設(shè)計位置,這種轉(zhuǎn)體合攏的方法,是橋梁安裝架設(shè)的新方法。它具有結(jié)構(gòu)合理、受力明確、工藝簡便、施工設(shè)備少、節(jié)約施工用料、安全可靠、合攏速度快等優(yōu)點(diǎn)。

  兩半拱在兩岸預(yù)拼成型,然后分別分束對稱安裝上盤縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束、背索和扣索。使用YCW400、YDC240Q、YCW250穿心式千斤頂,按設(shè)計張拉程序通過分級、交替、對稱張拉上盤縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束、背索、扣索。拆除鋼管支架上的支承座并形成拱架脫空狀態(tài),在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重,拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐。此時轉(zhuǎn)動體系自身平衡,它以1.2萬噸鋼球鉸和內(nèi)保險腿支承于下盤基礎(chǔ)上,其余各點(diǎn)均脫空成轉(zhuǎn)體狀態(tài)。

  南北轉(zhuǎn)體以4臺QDCL200-200級連續(xù)、自動、同步、液壓牽引張拉千斤頂拽拉,通過牽引纏繞并預(yù)埋于轉(zhuǎn)臺圓周上的12Φ15.24鋼絞線束,形成轉(zhuǎn)動體系的水平轉(zhuǎn)動純力偶,同步勻速連續(xù)地將南北岸半跨鋼管拱按逆時針方向分別水平轉(zhuǎn)動180°和135°。

  兩半跨拱肋轉(zhuǎn)體到位后,需要精確測量拱肋線形和位置,若偏差超出規(guī)范要求,需要以相應(yīng)的千斤頂進(jìn)行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào)。拱肋線型調(diào)整滿足設(shè)計要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié),實(shí)施跨中合攏。                 

  二、鋼管拱脫拱拉索張拉

  鋼管拱桁架在支架上拼裝焊接成型,經(jīng)測量線型和檢驗焊縫并滿足設(shè)計要求后,安裝前扣點(diǎn)上下錨梁及鞍座,進(jìn)行扣索、背索的穿束和張拉。

  張拉的千斤頂、油泵、油管路及油表應(yīng)認(rèn)真檢修,按規(guī)定必須進(jìn)行千斤頂、油泵、油表配套精密標(biāo)定。

  1、 縱向預(yù)應(yīng)力筋、背索、扣索張拉

  1.1、縱向預(yù)應(yīng)力筋

  上盤縱向預(yù)應(yīng)力筋由1860Mpa級48束19Φ15.24和16束4Φ15.24鋼絞線組成,其錨下控制應(yīng)力σk=0.75σy=1395Mpa。19Φ15.24鋼絞線束張拉力3700KN,總張拉力達(dá)177600KN。

  4Φ15.24鋼絞線束前端為P錨,后端為張拉端,用STM15-4錨具。19Φ15.24鋼絞線束兩端均用STM15-19錨具;19Φ15.24鋼絞線束前端為自錨固端,工作長度30cm,以套筒將夾片打塞,套筒為2kg,打塞沖程20cm,每束19副夾片后端應(yīng)平齊,防止夾片松動滑絲。所有縱向預(yù)應(yīng)力筋束均在上盤尾部采用單端張拉,以YCW150和YCW400千斤頂按20%100%的張拉力對稱張拉并頂塞錨固,頂塞壓力30 Mpa。

  1.2、背索

  背索采用1860Mpa級42束19Φ15.24鋼絞線束,背索每束長度為66.5m。下端為錨固端,用STM15-19錨具錨固于上盤尾部底面;上端為張拉端,用STM15-19錨具錨固于交界墩墩帽頂面兩側(cè)。張拉控制應(yīng)力σ=860Mpa,應(yīng)力系數(shù)Kσ=860/1860=0.46,每束拉力2285.7KN,總拉力96000KN,向下壓力95632KN,向后水平力8402KN。

  背索采用單束19Φ15.24整體制束、穿束和張拉。制束時鋼絞線應(yīng)梳理整齊,用扎絲捆扎;穿束前,其上端應(yīng)用錨環(huán)夾片臨時固定,用吊機(jī)吊住鋼絞線束自上端向下端穿束。

  背索上下兩端均采用STM15-19錨具和普通夾片;下端為錨固端,工作長度30cm,以套筒將夾片打塞,套筒為2kg,打塞沖程20cm,每束19副夾片,后端應(yīng)平齊,并用限位板錨固于啦叭錨墊板上,防止夾片松動滑絲。上端為張拉端,工作長度70cm,整束編制和穿索;以YCW400千斤頂整束張拉并頂塞錨固;上下游兩束背索應(yīng)同時交替張拉,按30%60%100%三級交替進(jìn)行,以確保交界墩不扭轉(zhuǎn)。張拉伸長量(30%100%)327 mm,頂塞壓力30 Mpa。

  1.3、扣索

  扣索采用1860Mpa級8束12Φ15.24鋼絞線束,扣索前后錨板端距離 122 m,垂度增加 0.112 m;扣索下料長度123.5 m。鋼管拱前端為錨固端,墩帽后端為張拉端??鬯鲝埨刂茟?yīng)力σ=707Mpa,應(yīng)力系數(shù)Kσ=707/1860=0.38,每束拉力1187.5KN,總拉力9501KN,張拉伸長量為458 mm。

  扣索布置:前端用P錨錨于拱肋下弦E3節(jié)點(diǎn)處的扣點(diǎn)錨梁底,經(jīng)過拱肋上弦A4 節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向支承結(jié)構(gòu),到交界墩墩帽,再以STM15-12錨具錨固于交界墩墩帽上。鋼絞線在前上錨梁的鞍座槽面應(yīng)墊以聚四氟乙烯板滑塊,以減少其在轉(zhuǎn)向鞍座內(nèi)的摩擦力,確保傳力均勻。

  扣索前端的P錨,應(yīng)按規(guī)定擠壓成型,成型P錨應(yīng)逐根檢查,確保錨固質(zhì)量;后端為張拉端,采用STM錨具,以YDC240Q、YCW250千斤頂張拉,并采用工具夾片錨固。

  扣索鋼絞線應(yīng)逐根安裝,逐根調(diào)整其初張力和撓度,確保各束12根鋼絞線受力均勻。穿束時應(yīng)先穿前端轉(zhuǎn)向梁、下錨梁和擠壓P錨,再穿入后端交界墩,鋼絞線應(yīng)對號逐根安裝,確保平行不得打絞。

  單束張拉程序為:初始張拉力為本次張拉力的30%,采用逐根單線穿索,YDC240Q單臺千斤頂張拉,應(yīng)力控制為20Mpa,后換成YCW250千斤頂張拉到本次張拉力。

  扣索張拉時,在上前扣點(diǎn)A4前后應(yīng)用木錘搞擊鋼絞線,確保索鞍前后傳力均勻。

  扣索在墩帽處布置情形如圖:

  

  扣索安裝、張拉及調(diào)整次序為:

  M1、M1,)(M3、M3,)(M2、M2,)(M4、M4,)。

  扣索只能張拉,不能放松。

  2、縱向預(yù)應(yīng)力筋、背索、扣索張拉施工步驟:

  

  各類索橫向應(yīng)對稱同時張拉,并以分級、交替到達(dá)對稱異步的目的,確保交界墩不扭轉(zhuǎn)。

  縱向預(yù)應(yīng)力筋和背索應(yīng)整束穿束,整束張拉,采用張拉力和伸長量雙控。

  扣索安裝:鋼絞線前端經(jīng)拱肋上弦A4節(jié)點(diǎn)處轉(zhuǎn)向鞍座逐根拉到下弦E3節(jié)點(diǎn)處下錨梁底,擠壓P錨;后端以5t牽引器拽拉引入交界墩孔道并引出錨環(huán)。鋼絞線應(yīng)對號逐根安裝,確保平行不得打絞。

 ?。?)、上盤砼施工完畢達(dá)到強(qiáng)度后,即張拉上盤第一批(首批共16束)縱向預(yù)應(yīng)力筋(N1a、N1c、N1e、N1g、N1i、N1k)并壓漿封錨;拆模后上盤支承體系轉(zhuǎn)換成:縱向簡支,橫向雙懸臂狀態(tài)。

  (2)、交界墩砼施工完畢,張拉上盤第二批(后批)縱向預(yù)應(yīng)力筋(N1d、N1h、N3共20束)。

 ?。?)、于上盤盤尾頂面配置平衡重,對稱安裝和分級交替同時張拉第一批背索N1d(共2束)達(dá)到設(shè)計噸位。

 ?。?)、安裝M1、M1,扣索,用YDC240Q千斤頂將扣索逐根調(diào)至其垂度 f=2.1m,此時單根索力為7.35KN,以工具夾片將扣索逐根錨于交界墩墩帽上。再利用YCW150或YCW250千斤頂整束張拉,M1、M1號扣索至本次張拉噸位(294KN),觀測交界墩墩頂位移,待一切正常后,頂塞錨固,頂塞力20 Mpa。

 ?。?)、對稱安裝和分級交替同時張拉第二批背索N2d(共2束)至設(shè)計噸位。

 ?。?)、安裝M3、M3,號扣索,用YDC240Q千斤頂將扣索逐根調(diào)至其垂度 f=2.1m,此時單根索力為7.35KN,用工具夾片將扣索逐根錨于交界墩墩帽上。再利用YCW150或YCW250千斤頂整束張拉,M3、M3,號扣索至本次張拉噸位(294KN),觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,待一切正常后,頂塞錨固,頂塞力20 Mpa。測試上盤砼應(yīng)力。

 ?。?)、用YCW400千斤頂張拉上盤第三批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N1f共2束)至設(shè)計噸位。

  (8)、對稱安裝和分級交替同時張拉第三批背索N1c 、N1e(共4束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

 ?。?)、安裝M2、M2,扣索,用YDC240Q千斤頂將扣索逐根調(diào)至其垂度 f=1.27m,此時單根索力為11.88KN,用工具夾片將扣索逐根錨于交界墩墩帽上。再利用YCW250或YCW150千斤頂整束張拉M2、M2,號扣索至本次張拉噸位(475KN),觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,待一切正常后,頂塞錨固,頂塞力20 Mpa。測試上盤砼應(yīng)力。

 ?。?0)、用YCW400千斤頂張拉上盤第四批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N2d共2束)至設(shè)計噸位。

 ?。?1)、對稱安裝和分級交替同時張拉第四批背索N1b 、N1f 、N3d(共6束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

 ?。?2)、安裝M4、M4,扣索,用YDC240Q千斤頂將扣索逐根調(diào)至其垂度 f=1.02m,此時單根索力為14.69KN,用工具夾片將扣索逐根錨于交界墩墩帽上。再利用YCW250或YCW150千斤頂整束張拉M4、M4,號扣索至本次張拉噸位(587.5KN),觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,待一切正常后,頂塞錨固,頂塞力20 Mpa。測試上盤砼應(yīng)力。

 ?。?3)、用YCW400千斤頂張拉上盤第五批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N1b、N1j共4束)至設(shè)計噸位。

 ?。?4)、對稱安裝和分級交替同時張拉第五批背索N1a 、N1j 、N2e(共6束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

 ?。?5)、用YCW250或YCW150千斤頂按:
M1、M,M3、M3,M2、M2,M4、M4,次序整束、對稱將扣索索力張拉調(diào)至603KN;觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,符合設(shè)計要求后,將扣索錨固端頂塞錨固。測試上盤砼應(yīng)力。

  (16)、用YCW400千斤頂張拉上盤第六批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N2b、N2f、N2i共6束)至設(shè)計噸位。

  (17)、對稱安裝和分級交替同時張拉第六批背索N2c 、N2f 、N2b 、N3e(共8束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

  (18)、用YCW250或YCW150千斤頂按步驟(15)所述的扣索張拉調(diào)整的次序整束、對稱將扣索索力張拉調(diào)至839KN;觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力,符合設(shè)計要求后,將扣索打頂錨固。測試上盤砼應(yīng)力。

 ?。?9)、用YCW400千斤頂張拉上盤第七批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N2a、N2g共8束)至設(shè)計噸位。

 ?。?0)、對稱安裝和分級交替同時張拉第七批背索N3c 、N2a 、N2j 、N3b 、N3f(共10束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

 ?。?1)、用YCW250或YCW150千斤頂按步驟(15)所述的扣索張拉調(diào)整的次序整束、對稱將扣索索力張拉調(diào)至1104KN;觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,并符合設(shè)計要求后,將扣索頂錨固。測試上盤砼應(yīng)力。

  (22)、用YCW400千斤頂張拉上盤第八批縱向預(yù)應(yīng)力筋(N2e、N2h 、N2j共6束)至設(shè)計噸位。

  (23)、對稱安裝和分級交替同時張拉第八批背索N3a 、N3j (共10束)至設(shè)計噸位,并測控交界墩墩身應(yīng)力。

 ?。?4)、用YCW250或YCW150千斤頂按步驟(15)所述的扣索張拉調(diào)整的次序整束、對稱將扣索索力張拉調(diào)至1188KN;觀測交界墩墩頂位移和交界墩墩身應(yīng)力測控,并符合設(shè)計要求后,將扣索頂塞錨固,頂塞力30Mpa。此時,拱肋重量全部傳遞給上盤,轉(zhuǎn)體系統(tǒng)處于自身平衡狀態(tài)。

  3、鋼管拱脫拱、轉(zhuǎn)體

  完成上盤縱向預(yù)應(yīng)力筋、背索、扣索張拉以后,即可進(jìn)行鋼管拱的脫拱、轉(zhuǎn)體工作。按照設(shè)計院提供的鋼管拱前扣點(diǎn)高程,扣索只能張拉,不能放松,張拉后扣點(diǎn)高程不能變。因此支架脫拱必須根據(jù)張拉步驟和鋼管拱變形特征,逐步拆除鋼管拱下弦支承座板,拆除步驟按圖進(jìn)行。拱肋張拉脫拱后,應(yīng)靜置24小時;對交界墩、上轉(zhuǎn)盤及拱肋應(yīng)力進(jìn)行檢測;另外于支架上設(shè)保險垛觀測其變化。通過張拉牽引設(shè)在上轉(zhuǎn)盤的4束12Φ15.24鋼絞線,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)體到位后,通過用5000KN千斤頂起頂上轉(zhuǎn)盤或張拉扣索,按橫向傾斜拱端軸線偏差縱向傾斜的調(diào)整次序,將拱肋合攏端的橫向傾斜的兩外管高程之差,軸線偏差及豎向高程調(diào)整到符合設(shè)計要求后,即可安裝合攏段臨時連接結(jié)構(gòu)。在10℃~20℃時,將拱肋臨時鎖定;同時將上下盤抄墊和臨時連接固定,并將上盤盤尾側(cè)面與基坑壁間以YCW400千斤頂頂緊及立模灌注此范圍C15片石砼。鋼管拱合攏后,封填上下盤間C28砼,按上盤縱向預(yù)應(yīng)力筋、背索、扣索的張拉相反次序交替拆除背索、扣索和上盤縱向后批預(yù)應(yīng)力及釋放交界墩墩帽橫向預(yù)應(yīng)力。

  至此,轉(zhuǎn)體預(yù)應(yīng)力控制系統(tǒng)勝利完成使命。由于它的存在,轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)自身平衡,順利轉(zhuǎn)體合攏。

發(fā)布:2007-07-27 16:12    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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