1.工程概况:
长春轻轨伊通河斜拉桥,主桥结构为独塔无背索形式,塔梁固结,跨径布置为31 m +44 m +130 m。
31 m +44 m为主塔范围,主塔呈“L”形,迎索面呈“A”字形,全高65m,主梁以上部分60m,迎索面斜度为3.1:5,背索面斜度为2:5,由两片塔身组成,壁厚1.5m,位于主梁两侧。
在两片塔壁的底部通过主塔大横梁及配重梁段连接,上部通过四道翼形横撑连接,以保证主塔的横向稳定性。
倾斜的塔身可平衡部分由于斜索产生的负弯矩,主要部分由主塔的配重梁段来平衡,通过主塔和配重段的预应力钢索来实现,主塔的配重梁段兼作配重及行车的双重作用。
主塔采用预应力混凝土结构,在迎索面两片塔间设置封头板。
预应力钢束沿塔身背索面及配重梁段的顶部布置,用以抵抗斜索拉力产生的负弯矩,并随着逐渐接近塔顶,负弯矩的减小,钢束分层锚固。
主塔钢束在塔顶侧及配重梁段使用P型锚具锚固于塔身,在配重梁下缘及迎索面单向张拉。
主塔及配重梁段内的钢束随着斜索的挂索张拉分阶段张拉,以使主塔达到理想的应力状态。
主塔内共设置48束钢绞线。
每束为44Ф15.24钢绞线。
下图为斜拉桥立面图和左侧立面图
为了配合主塔倾斜塔身部分的浇筑,在主塔内部设置劲性骨架。
劲性骨架主要由型钢加工而成节段,运至现场采用高强螺栓拼装。
2.施工工艺流程
塔身在桥面上按劲性骨架的施工节段划分为9个施工段,各节段分为劲性骨架的接高、钢筋的连接及混凝土施工三个工序。
各节段施工工艺流程为:接头凿毛→清洗→测量放样→接高劲性骨架→绑扎钢筋→预应力体系的安装→模板提升及安装→测量调整模板→验收符合要求后固定模板→浇筑混凝土→混凝土养生→进行下一节段施工。
3.施工要点
3.1运输方式
主塔塔身的施工属于高空作业,工作面小,施工难度大。
塔吊选型及选址应满足垂直运输起吊荷载及起吊范围要求,并考虑安装、拆除操作方
便。
根据现场情况,选择QTZ100型塔吊,该塔吊最大的工作幅度为50m,最大起重矩100t•m,最大起重量为8t。
根据主塔的型式及施工环境,上人梯道选用5cm厚跳板在塔身内侧支架内搭成折返式梯道。
两侧设扶手。
随着主塔施工高度的增加而不断搭设。
3.2模板设计及施工
翻模模板为桁架模板,分为面板及桁架两部分,面板采用质量好的竹胶板。
竹胶板单张尺寸为1.22m×2.44m,板厚为1.5cm,板后背钉5cm×8cm方木,间距30cm。
桁架用∠5×5角钢作肋。
依据竹胶板的尺寸制作成1.22m×2.44m和2.44m×2.44m两种规格,桁架模板可以重复使用。
主塔每节混凝土的浇筑高度为6m~7.7m不等。
施工时将2.44m高的桁架模板和1.22m高的桁架模板组合即可达到施工高度。
安装及拆除用塔吊,人工配合施工。
75cm高的桁架内可以站人,便于人员操作,同时桁架又为操作人员提供了一个安全操作的空间。
施工时上下节倒用。
每节段模板共配备三节模板。
每次浇筑砼前有一节模板仍紧固于已浇砼上,其余两节模板则处于待浇混凝土状态。
处于待浇混凝土状态的模板通过钢拉杆与劲性骨架连接,并由劲性骨架承担模板以及施工过程中浇筑砼等产生的水平分力。
模板支撑采用型钢桁架和拉杆锚固于劲性骨架上或穿墙对拉的加固方式。
3.3劲性骨架施工
劲性骨架安装在主塔内,起定位钢筋、固定模板,增大主塔整体刚度的作用,共8个节间。
劲性骨架高度6.0m、7.7m不等。
施工时主要须注意焊接精度及吊装精度。
吊装之前上下节要进行试拼。
试拼无误后再吊装,安装时用全站仪进行角点定位,测出其前后及左右偏差,安装偏差通过在节间之间加垫铁来消除。
劲性骨架连接采用高强螺栓连接,施工时通过气动扳手拧紧。
3.4钢筋施工
主塔纵向钢筋的连接全部采用直螺纹连接器机械连接,钢筋的绑接高度与劲性骨架的高度相对应。
横向钢筋连接主要采用对焊,在钢筋加工现场集中加工运到主塔附近,再利用塔吊吊放到工作平台上人工绑扎。
施工中要注意钢筋吊点,不能使已加工完成钢筋变形。
3.5预应力穿束
为方便主塔预应力筋N7—N12穿束,在主塔壁上设置竖直施工缝。
施工缝设成台阶形式,距109墩1m处设置。
具体型式如下图。
首先需施工施工缝右侧部分塔壁,施工高度为31.5m,即超过N7-N12张拉端以上,然后穿N7-N12预应力束,确定好锚固端位置,再施工施工缝左侧部分塔壁。
3.6混凝土浇注
采用商品混凝土,布料车、输送泵泵送。
混凝土输送:输送管和滑槽配合使用。
混凝土浇注高度:每层30cm,塔壁两侧同时浇注,
混凝土浇注速度:1~1.5m/小时
对于不同部位的混凝土,根据施工方式的不同,采用相应的配合比,要求掺加FDN高效减水剂;混凝土初凝时间不小于12小时,三天强度大于30Mpa,坍落度14±2cm。
混凝土浇筑每层厚度不超过30cm,柱肢浇筑应使两侧同时对称进行,每肢也应对称浇筑,防止模板偏扭;横梁的浇筑采取水平分段、斜向分层的方式。
3.7主塔自身的安全稳定性
由于倾斜的塔身(迎索面3.1:5,背索面2:5)自重和施工荷载会对主塔迎索面和背索面产生拉应力和压应力,通过用MIDAS软件进行计算,主塔劲性骨架和配筋完全能够承担塔本身自重和施工荷载。
主塔建成后,最大拉应力出现在迎索面,为2.17MPa,最大压应力出现在背索面,为3.61MPa,不会对混凝土本身产生影响。
4.施工注意事项
本桥主塔浇筑完成后正处于裸梁状态,边界条件为108、109号墩固定
铰支,110号主墩固结。
由于未张拉斜拉索,主塔仅靠自身来平衡自重,从而由塔顶向下在迎索面侧出现成线性增加的拉应力,在往下至塔梁连接处拉应力有所减小。
在109号墩与110号墩之间配重箱出现较大的拉应力。
采用设置临时扩大基础的支撑方式,由于临时支撑的成败决定本桥主塔施工的成败,因此在主塔施工的每个过程中须有应力、位移等相关监测。
由于主塔在施加顶力时实际变形很小,因此需采取必要的保证措施确保位移监测的准确。