一种斜拉桥V型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法与流程

一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法
技术领域
1.本发明涉及斜拉桥下横梁结构施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法。


背景技术：

2.传统的下横梁施工方法是采用落地式钢管支架，下横梁两次浇筑混凝土的重量主要由落地支架承担，但本技术针对的斜拉桥v型墩下横梁采用落地支架存在以下问题：
3.(1)索塔需要抢水施工，即索塔下塔肢(v型墩)需要在洪水来临前施工出洪水位，因此，索塔施工爬模需要提前安装，此时下横梁承重落地式钢管支架只能布置在江侧爬模及岸侧爬模的外侧，这就导致下横梁支架承重主梁跨度超常规的达到了20m，普通承重梁(如贝雷梁、型钢等)的抗弯能力及挠度难以满足要求。
4.(2)本桥桥位区水位高、流速大，洪水来临时夹杂大量漂浮物(如树干、竹子、杂草等)冲击下横梁高支架，支架结构安全存在较大隐患。
5.因此，为了解决这些问题，有必要对上述区域复杂条件下下横梁施工方法进行研究，寻找一种更安全、高效的施工方法。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的是提供一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其适用于高水位大流速水域斜拉桥v型墩下横梁施工，为一种更安全、高效的支架施工方法。
7.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，下横梁混凝土竖向分两次浇筑施工，在上下游塔肢上设置临时对拉系统，通过提前张拉下横梁下层混凝土部分预应力的方式，使得下横梁下层混凝土形成预应力结构，用于独立承担上层混凝土浇筑时的全部荷载，通过在索塔下塔肢v腿内设置轻量化支架作为对下横梁下层混凝土浇筑的支撑。
8.优选的是，所述临时对拉系统为在上下游塔肢上设置的多束预应力钢绞线对拉系统，用于将索塔下塔肢v腿根部内侧产生的较大拉应力转为压应力，多束预应力钢绞线对拉系统沿塔肢两侧呈对称布置。
9.优选的是，在上下游塔肢上分别设置附墙预埋件，并连接跨上下游塔肢的连续梁，所述连续梁通过所述轻量化支架支撑，所述连续梁上设置分配梁及模板用于浇筑下横梁下层混凝土。
10.优选的是，所述轻量化支架包括多根落地钢管桩，其上下端分别连接于连续梁的底部和索塔下塔肢v腿底部塔座的预埋件上，所述落地钢管桩位于索塔下塔肢v腿中部且多根落地钢管桩位于同一纵桥向，多根落地钢管桩之间通过平联及斜撑连接为整体式结构，横桥向设置多根多层钢管平联与多根落地钢管桩呈十字交叉型连接为整体式结构，所述钢管平联两端通过设置于上下游塔肢上的附墙预埋件连接。
11.优选的是，所述落地钢管桩及每一层钢管平联均均匀间隔设置有3根。
12.优选的是，具体包括如下步骤：
13.步骤s1、在塔座及下塔肢施工时，根据设计要求在对应位置预埋轻量化支架附墙预埋件，并逐层安装落地钢管桩及相应的平联、斜撑；
14.步骤s2、下塔肢施工至设计的临时对拉系统安装位置节段时，预埋临时对拉系统对应的预应力钢绞线锚垫板及波纹管；
15.步骤s3、继续向上施工下塔肢节段至下横梁下层混凝土所在的下一节段，张拉上下游塔肢临时预应力钢绞线，并安装轻量化支架对应的钢管平联及下横梁混凝土施工对应的模板系统，其包括连续梁、分配梁和模板；
16.步骤s4、同步施工下横梁下层混凝土所在塔肢节段及下横梁下层混凝土，浇筑完成后根据计算结果张拉下横梁下层混凝土内的预应力钢绞线；
17.步骤s5、同步施工下横梁上层混凝土所在塔肢节段及下横梁上层混凝土，浇筑完成后，达到张拉要求后，施工下横梁预应力。
18.优选的是，所述步骤s4中临时张拉完成后，暂不进行压浆；下横梁上层混凝土浇筑完成且强度具备设定的张拉条件后，对下横梁上下层混凝土中永久预应力按照设计要求进行对称张拉，最后压浆封锚。
19.优选的是，所述步骤s5中同时对下层混凝土前期未张拉及张拉力未达到设计要求的同步补张拉，下横梁永久预应力全部完成后对下塔肢临时预应力钢绞线对拉系统进行放张拆除。
20.本发明至少包括以下有益效果：
21.1、本发明的斜拉桥v型墩下横梁施工方法，主要特点在于通过上下塔肢临时对拉系统施加主动力消除下横梁施工期间v腿根部内侧混凝土出现的拉应力，通过提前临时张拉下横梁下层混凝土部分预应力的方式消除上层混凝土浇筑时下层混凝土产生的拉应力，使得下横梁下层混凝土能够独立承担上层混凝土浇筑时的荷载，下横梁现浇支架只需承担下层混凝土施工时的荷载，达到下横梁现浇支架轻量化的目的。该方法较传统落地式支架在安全、成本、进度等方面均具有较大优势，不仅大大减少了支架搭设工程量，缩短了施工时间，还将3根落地钢管桩设置在上下游塔肢内，使得其在高水位、大流速、漂浮物多的水域具有更高的安全性，从而实现了安全、高效的目的，具有广泛的应用前景。
22.2、本发明方法对大截面横梁的施工方法研究具有指导意义，特别是对于离地高度大、复杂水域、软弱地址等特殊环境，可有效指导斜拉桥、悬索桥索塔下横梁、中横梁现浇支架的设计施工，具有很强的参考价值。
23.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
24.图1为本发明实施例对应的斜拉桥结构示意图；
25.图2为本发明实施例对应的下横梁结构示意图；
26.图3为本发明下横梁支架总体平面布置图；
27.图4为本发明下横梁支架总体立面布置图；
28.图5为本发明下横梁支架结构分次浇筑模型图；
29.图6为本发明上下塔肢临时对拉系统平面布置图；
30.图7为本发明上下塔肢临时对拉系统立面布置图；
31.图8为本发明现场实景照片。
32.附图标记说明：
33.1、预埋件，2、下横梁浇筑模板系统，3、塔肢，4、落地钢管桩，5、钢管平联，6、下层混凝土，7、上层混凝土，8、预应力钢绞线。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
35.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.实施例
37.本实施例针对的具体施工环境如下：
38.榕山长江大桥位于四川省泸州市合江县，该斜拉桥索塔采用宝石型结构，如图1所示，其中2#索塔位于长江水面中心，塔高度204m，下横梁底部与承台顶面垂直高差为39.37m。
39.2#墩索塔设置一道横梁，如图2所示，采用c50预应力钢筋混凝土，梁高6m，梁宽5m，顶底板及腹板厚度均为0.8m，竖向分两次浇筑，每次浇筑高度3m，在下文中称下层混凝土、上层混凝土。
40.墩处汛期最大水流流速6m/s，枯水期水流流速3m/s。桥位区水文条件较为恶劣，冬季枯水期最低水位约+203.0m，枯水期流速可达3.0m/s，桥位区夏季汛期最高水位可达+220.7m，其流速高达6.0m/s，汛期与枯水期的水位差超过17m，洪峰来临时，水位涨跌变化幅度最为明显，1天内水位涨跌幅度超过6m。
41.因此，正如背景技术中所描述的，本技术上述实施例对应的斜拉桥v型墩下横梁施工环境无法采用传统的落地式钢管支架进行下横梁施工。
42.如图3至8所示，本发明提供一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法。该方法包括以下步骤：
43.步骤一：如图6和图7所示，在上下游塔肢3(v型墩)上设置多束预应力钢绞线8对拉系统，并施加主动预拉力，从而将v腿根部内侧产生的较大拉应力转为压应力。
44.由于中、下塔肢3倾斜角度较大，中、下塔肢施工过程中，在结构自重以及外部荷载作用下，下塔肢主体结构根部内侧会产生拉应力，因此施工过程中需通过施加外力作用或支撑体系来抵抗可能产生的不良拉应力。
45.下塔肢临时对拉系统设计时考虑了液压爬模自重、已施工主体结构自重、新浇筑
钢筋混凝土自重、施工荷载、风荷载等。
46.步骤二：在索塔下塔肢v腿中部设置落地钢管桩4，在下塔肢上下游塔肢3上分别设置附墙预埋件1，即预埋牛腿，形成12m跨度的2跨连续(或简支)梁，连续(或简支)梁上设置分配梁和模板，用于浇筑下横梁下层混凝土，连续(或简支)梁、分配梁和模板共同组成为下横梁浇筑模板系统2。
47.步骤三：如图5所示，下横梁混凝土分两次浇筑，下层混凝土6浇筑并达到一定强度后提前张拉部分预应力钢绞线8，使之形成预应力结构，用于承担上层混凝土7施工期全部荷载。
48.所述步骤一中v型墩上下游塔肢采用的临时对拉系统及步骤三中下横梁下层混凝土预应力提前部分张拉是步骤二中轻量化高支架方案的配套方案，正是由于上述两个配套方案的使用，才使得下横梁下层混凝土6能够独立承担上层混凝土7施工期间的全部荷载，并消除下塔肢拉应力避免裂缝产生，支架只需要承担下横梁下层混凝土施工期间的荷载，从而做到了支架轻量化。
49.所述轻量化支架设计时进行了整体模型验算及局部受力验算，上下塔肢临时对拉系统及下横梁下层混凝土预应力配置通过计算得到。落地钢管桩4为3根，纵桥向呈一条直线，采用φ426
×
6钢管做平联，采用双拼槽钢(口字形)做斜撑，横桥向通过φ426
×
6钢管平联5与索塔附墙预埋件1连接，确保轻量化支架的强度、刚度和稳定性。
50.所述上下游塔肢上设置的预埋件牛腿进行了单独的受力计算和设计，预埋件埋设、牛腿焊接进行了专项质量检查，确保牛腿安全可靠。
51.如图3和图4所示，所述下横梁浇筑模板系统2采用hm588
×
300做纵桥向横梁，横梁上设置了hn800
×
300型钢做纵梁，横梁及纵梁为上述所说的连续(或简支)梁，纵梁上设置90cm间距贝雷梁做分配梁，分配梁上设置方木铺设底模模板。
52.本技术的总体施工顺序如下：
53.①
塔座、下塔肢3施工时同步预埋下横梁轻量化支架预埋件1，并逐层安装3根落地钢管桩4及相应的平联、斜撑。
54.下横梁支架3根800mm
×
12mm落地钢管桩4采用在施工平台上连接拼装完成后整体吊装焊接，最后安装平联和斜撑。钢管桩帽内设置有井字型加劲板，桩帽上设置直径800mm卸荷砂箱。
55.②
如图4和图6所示，下塔肢施工至第7#节段，预埋对拉钢束锚垫板及波纹管。
56.③
下塔肢第8#节段浇筑完成后，爬升液压爬模至第9#节段，张拉上下游塔肢临时对拉钢束即上述的预应力钢绞线8，安装剩余下横梁轻量化支架，即钢管平联5和下横梁混凝土施工对应的连续梁、分配梁和模板等下横梁浇筑模板系统2。
57.下塔肢临时对拉系统布置在下塔肢7#节段，在9#节段混凝土浇筑前进行张拉，采用2束m15-19的预应力钢束体系，预应力钢束对称布置在塔肢两侧，单束张拉控制力为3600kn，采用预埋sbg-100塑料波纹管，锚具、夹片及锚下加强等与下横梁主体结构一致。
58.④
下塔肢第10#节段(下横梁下层混凝土6所在节段)与下横梁第一次同步浇筑，浇筑完成后根据计算结果张拉下横梁下层混凝土内的预应力钢束。
59.下横梁预应力张拉力通过midas civil整体模型计算，下层混凝土预应力临时张拉使用的材料、工艺均与原设计一致。临时张拉完成后，暂不进行压浆。下横梁上层混凝土
浇筑完成且强度具备张拉条件后，对下横梁上下层混凝土中永久预应力按照设计要求进行对称张拉，最后压浆封锚。
60.⑤
下塔肢第11#节段(下横梁上层混凝土7所在节段)与下横梁第二次同步浇筑，浇筑完成后，达到张拉要求后，施工下横梁预应力，同时对下层混凝土前期未张拉及张拉力未达到设计图纸要求的同步补张拉，下横梁永久预应力全部完成后对下塔肢对拉钢束进行放张拆除。
61.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，下横梁混凝土竖向分两次浇筑施工，在上下游塔肢上设置临时对拉系统，通过提前张拉下横梁下层混凝土部分预应力的方式，使得下横梁下层混凝土形成预应力受压结构，用于独立承担上层混凝土浇筑时的全部荷载，通过在索塔下塔肢v腿内设置轻量化支架作为对下横梁下层混凝土浇筑的支撑。2.如权利要求1所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，所述临时对拉系统为在上下游塔肢上设置的多束预应力钢绞线对拉系统，用于将索塔下塔肢v腿根部内侧产生的较大拉应力转为压应力，多束预应力钢绞线对拉系统沿塔肢两侧呈对称布置。3.如权利要求1所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，在上下游塔肢上分别设置附墙预埋件，并连接跨上下游塔肢的连续梁，所述连续梁通过所述轻量化支架支撑，所述连续梁上设置分配梁及模板用于浇筑下横梁下层混凝土。4.如权利要求3所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，所述轻量化支架包括多根落地钢管桩，其上下端分别连接于连续梁的底部和索塔下塔肢v腿底部塔座的预埋件上，所述落地钢管桩位于索塔下塔肢v腿中部且多根落地钢管桩位于同一纵桥向，多根落地钢管桩之间通过平联及斜撑连接为整体式结构，横桥向设置多根多层钢管平联与多根落地钢管桩呈十字交叉型连接为整体式结构，所述钢管平联两端通过设置于上下游塔肢上的附墙预埋件连接。5.如权利要求4所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，所述落地钢管桩及每一层钢管平联均均匀间隔设置有3根。6.如权利要求1所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤s1、在塔座及下塔肢施工时，根据设计要求在对应位置预埋轻量化支架附墙预埋件，并逐层安装落地钢管桩及相应的平联、斜撑；步骤s2、下塔肢施工至设计的临时对拉系统安装位置节段时，预埋临时对拉系统对应的预应力钢绞线锚垫板及波纹管；步骤s3、继续向上施工下塔肢节段至下横梁下层混凝土所在的下一节段，张拉上下游塔肢临时预应力钢绞线，并安装轻量化支架对应的钢管平联及下横梁混凝土施工对应的模板系统，其包括连续梁、分配梁和模板；步骤s4、同步施工下横梁下层混凝土所在塔肢节段及下横梁下层混凝土，浇筑完成后根据计算结果张拉下横梁下层混凝土内的预应力钢绞线；步骤s5、同步施工下横梁上层混凝土所在塔肢节段及下横梁上层混凝土，浇筑完成后，达到张拉要求后，施工下横梁预应力。7.如权利要求6所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，所述步骤s4中临时张拉完成后，暂不进行压浆；下横梁上层混凝土浇筑完成且强度具备设定的张拉条件后，对下横梁上下层混凝土中永久预应力按照设计要求进行对称张拉，最后压浆封锚。8.如权利要求6所述的斜拉桥v型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，其特征在于，所述步骤s5中同时对下层混凝土前期未张拉及张拉力未达到设计要求的同步补张拉，下横
梁永久预应力全部完成后对下塔肢临时预应力钢绞线对拉系统进行放张拆除。

技术总结
本发明公开了一种斜拉桥V型墩下横梁轻型大跨现浇支架施工方法，下横梁混凝土竖向分两次浇筑施工，在上下游塔肢上设置临时对拉系统，通过提前张拉下横梁下层混凝土部分预应力的方式，使得下横梁下层混凝土形成预应力受压结构，用于独立承担上层混凝土浇筑时的全部荷载，通过在索塔下塔肢V腿内设置轻量化支架作为对下横梁下层混凝土浇筑的支撑。本发明适用于高水位大流速水域斜拉桥V型墩下横梁施工，为一种更安全、高效的支架施工方法。高效的支架施工方法。高效的支架施工方法。


技术研发人员：唐栋梁 王鹏 何志军 陈冲 张丁川 王楷 葛志亮 胡阳阳 伍先友 蒋玉飞 曹鑫林 刘德志 王孝国 王辉
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/9