鋼管混凝土勁性骨架拱橋在鐵路中的應(yīng)用

鋼管混凝土勁性骨架拱橋在鐵路中的應(yīng)用

1土勁性骨架鐵路提籃橋墩宜萬(wàn)鐵路是上海港鐵路通道的重要組成部分。這條線(xiàn)路從湖北宜昌出發(fā)，最終到達(dá)重慶江州。該鐵路全長(zhǎng)377km,是我國(guó)在地質(zhì)條件極為復(fù)雜的艱險(xiǎn)山區(qū)修建的一條高標(biāo)準(zhǔn)干線(xiàn)鐵路。宜萬(wàn)鐵路沿線(xiàn)山高谷深,拱橋作為一種跨越此種地形的大跨度橋型,在宜萬(wàn)線(xiàn)上采用較多。落布溪大橋是宜萬(wàn)鐵路25個(gè)重點(diǎn)工程之一,也是目前國(guó)內(nèi)跨度最大的上承式鋼管混凝土勁性骨架鐵路提籃拱橋。大橋橋址處,山坡陡峻,河谷深窄,因此主橋采用跨越能力較強(qiáng)的拱橋,一孔跨越深谷。大橋中心里程為DK27+722.98,全長(zhǎng)252.3m,本橋結(jié)合地質(zhì)資料,橋跨組合為主跨1孔178m上承式拱橋,邊跨為1孔24m后張梁和1孔32m后張梁。本橋拱座為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ),拱座墩為矩形變截面實(shí)體墩,橋臺(tái)為挖方內(nèi)橋臺(tái)。主拱設(shè)計(jì)為提籃式布置的兩條拱肋,拱頂內(nèi)傾3.5m,傾角5.057°。拱肋采用單箱單室箱形截面(拱腳以上3m為實(shí)體段),拱腳處肋高6.0m,拱頂處肋高3.5m,高度按立特規(guī)律變化,拱肋寬為2.5m。拱肋勁性骨架上下弦桿采用?426×12mm(?426×20mm)的無(wú)縫鋼管,豎桿、上下平聯(lián)、斜撐采用∠140×90×12mm和∠80×80×10mm角鋼,兩拱肋之間橫撐采用?203×10mm無(wú)縫鋼管。拱肋勁性骨架合龍成型后鋼管內(nèi)灌筑C45微膨脹混凝土。拱上立柱采用雙斜式矩形墩柱,兩立柱布置在傾斜的拱肋平面內(nèi),兩柱間設(shè)帶空洞的連接板和系梁,采用C30混凝土。落布溪大橋橋型布置如圖1所示。2跨連續(xù)箱梁施工支架拱頂47.5m段為框架式結(jié)構(gòu),兩端設(shè)計(jì)為5×14m的等高度連續(xù)箱梁,單箱單室截面,梁高1.8m,梁底寬5.4m,梁頂寬8.4m?？缰懈拱搴?0cm,頂、底板厚30cm,支點(diǎn)截面由于抗剪需要,腹板厚度80cm,采用支架上現(xiàn)澆施工。第1、5、6、10跨連續(xù)梁實(shí)際長(zhǎng)度為13.9m,重量約為225t;第2～4、7～9跨實(shí)際長(zhǎng)度為14m,重量約為224t。第1～3、8～10跨連續(xù)箱梁施工支架采用型鋼桁架片直接縱向放置在帽梁上,形成施工平臺(tái)的方式,現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土。施工順序?yàn)?桁架片制作驗(yàn)收→帽梁上安放點(diǎn)標(biāo)高測(cè)量→找平鋼板墊墩制作→墊墩安放→桁架片吊裝安放→桁架片下層鋼管安放焊接→上層鋼管及5cm×7cm方木安放→竹膠板底模、側(cè)模安裝→底板、腹板鋼筋綁扎→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋綁扎→預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)。第4、5、6、7跨連續(xù)箱梁施工支架采用在拱肋上橫向設(shè)置工字鋼便梁,在便梁上搭設(shè)鋼管扣件滿(mǎn)堂支架,在支架上現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土。施工順序?yàn)?拱肋上制作混凝土墊墩→工字鋼便梁安放→滿(mǎn)堂支架搭設(shè)→頂托安裝調(diào)整→橫肋安放→縱肋及底側(cè)模安裝→底板、腹板鋼筋綁扎→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋綁扎→預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)。3混凝土澆筑法施工(1)設(shè)計(jì)要求在初凝前澆筑完連續(xù)梁,避免加載過(guò)程中拱肋變形造成連續(xù)梁開(kāi)裂。但是,10跨連續(xù)梁共900多m3混凝土,澆筑線(xiàn)路長(zhǎng),且連續(xù)梁為箱形結(jié)構(gòu),澆入混凝土較慢,振搗要求細(xì)致,所以在初凝前完成是不可能的。(2)由于連續(xù)梁為非預(yù)應(yīng)力梁,故其鋼筋布置非常密,個(gè)別地方插入振搗棒都困難,如何保證底板、腹板混凝土澆筑密實(shí)是個(gè)問(wèn)題。(3)支架方案的選擇:如果全部采用滿(mǎn)堂支架,不僅投入大量的工字鋼和腳手架,而且對(duì)拱肋形成不均勻的加載,且荷載較大。如果用貝雷片,變形較大。4混凝土澆筑方式針對(duì)以上問(wèn)題,經(jīng)認(rèn)真分析,科學(xué)計(jì)算,制定了一系列措施:(1)由于無(wú)法滿(mǎn)足在初凝之前澆筑完成連續(xù)梁全部混凝土,加上設(shè)計(jì)不允許分層澆筑梁體。為此,采取分段分次的施工方法將連續(xù)梁分3次澆筑完成,見(jiàn)圖1。第1次澆筑:3/4第4跨+第5跨,第6跨+3/4第7跨;第2次澆筑:第1跨+3/4第2跨,3/4第9跨+第10跨;第3次澆筑:1/4第2跨+第3跨+1/4第4跨,1/4第7跨+第8跨+1/4第9跨。在第2、4、7、9跨設(shè)置接茬面。每次澆筑混凝土均對(duì)稱(chēng)于跨中,并力求2臺(tái)泵澆筑混凝土的量相同,澆筑方式為倒拆泵管全斷面澆筑,避免接泵管堵管。每次每段混凝土澆筑均從宜昌岸向萬(wàn)州岸澆筑。從嚴(yán)格意義上講,此種澆筑方式并非簡(jiǎn)支變連續(xù)的方式,只是分次澆筑,因?yàn)樵谧詈笠淮芜B續(xù)梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度前,底模以及支架是堅(jiān)決不能拆除的。(2)針對(duì)鋼筋比較密的特點(diǎn),一是對(duì)鋼筋位置嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸綁扎,防止“聚堆”造成腹板不密實(shí);二是在箱內(nèi)腹板模板上、底板壓模上增開(kāi)了大量振搗孔,采用小型振搗棒細(xì)致振搗;三是配制和易性好、流動(dòng)性好的混凝土,嚴(yán)格控制碎石級(jí)配,防止混凝土離析造成蜂窩、孔洞。(3)對(duì)于支架問(wèn)題,根據(jù)拱頂?shù)搅旱椎木嚯x和梁的跨度較大的特點(diǎn),創(chuàng)新性地采用了滿(mǎn)堂支架和固結(jié)式桁架片結(jié)合的方式,滿(mǎn)堂支架為普通鋼管腳手架,桁架片采用28號(hào)工字鋼和16號(hào)工字鋼焊制(見(jiàn)圖2),并進(jìn)行仿真計(jì)算,得出支架的安全系數(shù),確保安全。5施工縫的確定以宜萬(wàn)鐵路落布溪大橋施工為背景,對(duì)于提籃式鋼管混凝土拱上無(wú)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁施工技術(shù)進(jìn)行了深入探討,并進(jìn)行了工程實(shí)踐成功應(yīng)用,結(jié)果表明:(1)在無(wú)法滿(mǎn)足初凝前澆筑完成整個(gè)連續(xù)梁時(shí),可采取分段分次澆筑