公路工程桥梁建造新技术及案例PPT.ppt
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1、,桥梁建造新技术及案例,4.1 预制装配式单轨PC轨道梁桥建造技术,1 工程背景 跨座式单轨是指通过单根轨道来支撑、稳定和导向,车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。跨座式单轨特点是适应性强、噪声低、转弯半径小、爬坡能力非常强。 跨座式单轨属于中等运量轨道交通系统,投资少、周期短,智能环保、适用性强、占地面积小,相对于地铁来说,跨座式单轨建设周期仅为地铁的一半,造价成本仅为地铁的三分之一。目前跨座式单轨在重庆、银川及芜湖等城市得到应用。,。,图1 跨座式单轨PC轨道梁,。,图2 重庆市2号线跨座式单轨交通系统穿楼而过,跨座式单轨交通方式有三大关键技术:道岔、车辆、PC轨道梁(以下简称PC梁)。PC梁作
2、为跨座式单轨交通系统的三大关键技术之一,不仅是承重的桥梁结构,同时也是支承和约束车辆行驶的轨道,此外PC梁还是牵引供电、信号等系统的载体。因而,它是集多种功能于一体的建筑结构,既要有足够的强度,又必须具有足够的精度。其技术难点是每榀PC梁制作时都会根据线路的布置需要,在梁的跨度、平面曲线、竖曲线及预埋件种类等方面进行相应的变化调整。 本技术采用一套模板制造不同线形(直线、平面曲线、竖曲线、复合曲线)、不同跨度,并且精度要求高,预埋件设计复杂的预应力混凝土结构。跨座式单轨PC轨道梁预制技术对其他需对预制梁线型控制难度大、要求高的工程具有很好的借鉴意义。,2021/4/11,2 工程实例 重庆市轨
3、道交通二号线、三号线均采用PC轨道梁预制工程,PC梁的主要参数为:梁体跨径为1024 m;梁体平面曲线半径最小值达到了75m,施工和控制难度大。该项目利用高精度可调试模板,成功完成了PC梁的预制任务。该工程在施工过程中还采用了双层存梁 (缓解了梁场存梁压力 )、PC梁预制转向 (解决了架桥机铺架时无法调头的难题 )等多项技术,节约了大量的物力、财力并保证了工程工期。 跨座式单轨PC轨道梁结构的特殊性决定了其工艺操作方法的特殊性,本技术的主要特点如下: (1)采用一套高精度可调式钢模,能够制作直线PC梁,也可以制作平面曲线半径R=75m、竖曲线半径R=3000m、梁长L=1024m的曲线PC梁。
4、 (2) PC梁制作底模为可移动台车。 (3) PC梁制作模具能够固定相应部位的预埋件,如底模台车固定铸钢支座、电缆桥架,端模固定指形板座(PC梁间连接结构),侧模固定绝缘子固定预埋管、车体接地固定预埋管等。,3 施工工艺原理 PC梁是一种后张法预应力混凝土梁,采用特殊的高精度可调式模板预制而成,其截面形式见图3,是一种工字箱形梁。其制造原理是先浇筑梁体,设置预应力预留管道,待混凝土达到设计要求后,进行张拉工序,通过锚具传力,使混凝土达到预压的工艺流程。其关键工艺是以可移动台车作底模,先把将要预制的PC梁的线形、预埋件种类及埋设位置标注于台车上(即工序中的台车放样),然后根据标注,在台车上绑扎
5、钢筋骨架,并同时安装预埋件、端模、内模等,待上述工序完成后,再将台车移入高精度可调式模板中进行线形调试及检测,待复核无误后再进行混凝土灌注。,图3 PC梁截面示意图(单位:mm),1)高精度可调试模板系统的构成(见图4图6) 高精度可调试模板系统基本原理是利用加力器的可调丝杆调整侧模板的线型,使其能达到设计所需的曲线半径。 (1)立柱:支撑可滑动侧模吊臂及位移调节器;承受侧模板调节时的反力。 (2)侧模吊臂装置:支撑侧模装置的重量,并调整侧模板的高度。 (3)位移调节器:一套模板的单侧由巧组大、小位移调节器组成,其上有标尺杆,可以精确控制调节量。 (4)台车:作为PC梁预制的底模,其长度、高度
6、可调,并能调节和固定端模。 (5)侧模装置:主要有由竖带和横带组成的侧模支撑、侧模中模板调节装置、侧模板等组成,用于形成PC梁的平面曲线及竖曲线。 (6)端模:根据不同的平面曲线和竖曲线需要,在制梁时可调整梁体端部高度、倾角及转角。,图4 可调试模板结构示意,图5 高精度可调试模板截面示意,注:图中左半为模板中间截面图,右半为端视图。图中1为立柱;2为侧模吊臂;3为侧模高度调节器;4为侧模板加劲钢带;5为中模板调节装置;为线型板;7为侧模板;8为附着在侧模板上的中模板;9为侧模小位移调节器;10为侧模大位移调节器;11为底模台车;12为端模。,图6 PC轨道梁模板断面,2PC梁线形形成原理 (
7、1)平面曲线形成原理 根据平面曲线沿梁长方向不同位置的设计值,通过对相应位移调节器杆的拉或压使梁体模板发生位移,并利用大、小位移调节器杆上的位移标尺测定位移量,来达到平面曲线的线形精度。 (2)竖曲线及预设拱度形成原理 竖曲线及预设拱度是根据沿梁长方向不同位置的梁顶标高设计值,通过调整侧模高度调节器和线形板,并利用水准仪进行测量,来达到竖曲线及预设拱度的线形精度。 (3)中模板调整原理 通过计算求出不同处中模板的位置,调整中模板背后的调节柱座销使中模板达到计算位置,并拧紧调节柱座销,从而达到规定的线形。),4 施工工艺流程及要点 PC 梁制造的工艺流程与其他后张法混凝土桥梁的制造工艺流程一致,
8、 但它的具体要求和控制办法却与其他的后张梁有较大的区别, 工艺流程为:施工准备台车设定放线支座安装安装底部预埋件钢筋制作、混凝土垫块制作、内模制作、钢筋绑扎、内模、波纹管安装端模安装梁体钢筋质量检测穿入钢绞线束台车牵入混凝土灌筑场侧模调整混凝土灌筑混凝土抹面养护脱模外形尺寸检测缺陷修补第一批张拉外形尺寸检测临时存放终张拉前的尺寸检测第二批张拉终张拉后的尺寸检测管道压浆封端表面缺陷修补入库。,4.1 钢筋工程 PC 轨道梁梁体内钢筋密集、腹板较薄、箍筋外型复杂, 并且钢筋保护层要求较高, 因此要求钢筋制作尺寸十分准确。采取的控制措施是:制作出每根钢筋的模具, 通过模具对钢筋的制作质量进行控制并逐
9、根检查, 成型后的钢筋按规格型号进行标识。另外PC轨道梁的钢筋绑扎改变了传统的扎丝的方法,全部采用点焊形成,保证了绑扎成型钢筋的位置准确。 (1)由于PC梁线形多变,不同线形梁在同一部位的钢筋下料长度不等,因此每榀梁钢筋下料前需技术部门根据设计线形进行交底,从而保证钢筋的成型精度。 (2)钢筋制作需根据对应梁体不同部位的超高进行逐一弯制,并按组立顺序进行叠放。PC 梁钢筋组立是先将箍筋的一半高度点焊成3 根箍筋为1 组的箍筋片(箍筋片应在专用工装台座上按施工图点焊, 并进行编号标识), 然后点焊分布钢筋, 入内模, 再安装箍筋的上半部分, 并点焊联接;同时, 不同位置设置不同厚度的砂浆垫块,
10、以确保钢筋保护层厚度, 而各组钢筋的位置必须首先在工装上划线定位, 这样做保证了组立成型钢筋的位置准确。 (3)钢筋组立需根据台车放样所示平面曲线进行组立,并按台车放样所示的预埋件种类及数量进行定位安装。,4.2 预应力管道的定位 预应力管道的位置准确程度,直接影响着预应力钢绞线的位置和梁的受力状况, 直接涉及梁的变形控制问题。因此,在制造过程中设置了较密集的定位网片,所有网片采用 8 mm 钢筋点焊点焊成型并固定, 从而保证了管道位置的准确、起弯平顺。,4.3 模板工程(1)内模根据不同梁型按设计要求对应制作内模在PC梁施作中为一次性(在梁体内不再取出),随梁体的跨度、平面曲线半径的变化而作
11、相应变化;内模需具备足够能承受混凝土挤压变形及破坏的刚度及强度,一般作法是以优质层板作为隔板(1个/m),以截面为40mm20mm的木条镶嵌在隔板上作为内模骨架,将0.5mm薄铁皮作为面板铺钉于内模骨架上即可。 (2)底模台车放样(见图7),图7 底模台车放样示意,平面直线PC梁放样(含有竖曲线的平面直线梁)用经纬仪及钢卷尺(经校核的高精度钢卷尺,一般为30m)放出台车纵向中心线作为梁体中心线,分别在中心线两侧作出与中心线间距为(梁宽/2)的平行线作为梁体底面边线。用钢卷尺在台车纵向中心线上定出台车横向中心点,以中心点为基准,按设计图纸中梁长和支座中心间距,用钢卷尺分别向台车两端作距离为(梁长
12、/2)及(跨度/2)的点,再过该点作纵向中心线的垂线分别与梁体边线相交,即放出梁体端边线与支座中心位置。曲线PC梁放样(含有竖曲线的平面曲线梁)以设计图纸为依据,作出台车纵向中心线的平行线作为梁体中心线的弦线。直角尺和钢卷尺从中弦线与台车横向中心线交点起,在中弦线上作间距2m的垂线,在两支座中心处也作一垂线。在每条垂线上根据设计图纸中的计算数据,用钢直尺分别作出梁体内外侧边线及中心线上的点。将各点依次连接即为梁体内外侧边线和中心线(均以折线代替)。以台车横向中心线为准分别向两端作梁体内弦线、外弦线、支座与梁体边线的交点,连接相应交点即得梁体端边线及支座中心位置。,预埋件放样 梁体的边线和中心线
13、以及支座中心位置在台车上放样之后,根据设计图纸上相应PC梁的预埋件种类(绝缘子固定预埋管、电缆桥架、馈线上网电缆预埋管、避雷器电缆预埋管、车体接地电缆预埋管、中间引下防护预埋管)及布置位置在台车上作出相应的平面投影位置。 (3)端模配装 端模组装 先安装指形板预埋件定位铁座,再安装指形板座预埋件,指形板座应与相应的定位铁座贴合紧密。 锚具支承板用螺栓固定在端模上。 依据对应梁体设计图纸端部处的超高加工相应尺寸的木垫板,并将木垫板用螺栓安装在端模底部。 端模安装 在台车端头安装端模拉杆支柱,根据台车放样吊装端模底线大致到位,并用端模拉杆将端模与台车上固定的拉杆支柱用销轴连接。 调节端模拉杆,使端
14、模底部内边线与台车上的梁底端边线重合,并使端模倾角、转角符合设计图纸中的各项规定角度值。 端模安装完成后,复测跨度、梁长及端模倾角、转角。 (4)立模,在台车进入模具室前,应依据设计图纸将线形板、中模板调整完毕,并安装绝缘子固定预埋管及车体接地用固定预埋管。调节侧模下缘到台车顶面间距为20mm。调整跨中处竖曲线调节丝杆,使跨中截面处两侧线形板台面至台车顶面高差为1500mm。以调节好的跨中截面处的线形板台面高度为基准,调整竖曲线调节丝杆使各丝杆对应截面处线形板台面与跨中截面处的线形板台面高差符合设计图纸中相应的预留反拱值。 松开中模板与侧模板的紧固螺栓,调整中模板调节丝杆,使每节中模板两端的顶
15、角到线形板台面距离为415mm。各中模板调到位后,拧紧紧固螺栓。用玻璃胶、封口胶等密封各中模板接缝处的间隙,然后刷脱模剂。 将梁体钢筋骨架随台车一起送入混凝土灌注位置。调节台车纵、横向位置,使台车精确就位。依据设计图纸依次调节各拉压杆的拉压量,将模板调整至设计线形(见图8)。 安装底部密封胶条、内模防浮压栓、地脚拉杆。 对立模数据进行复核。,图8 侧模调整示意,某半径75m曲线PC轨道梁(梁长16.5m)制作线型见图9,各侧模加力器行程见表1。,图9 半径75m曲线PC轨道梁制作线型,4.4 混凝土工程 (1)混凝土浇筑 为了保证梁体线形的成型精度,全部采用高频插入式振动棒进行振捣密实。振捣时
16、间的长短、振点的布设是影响振捣质量的关键因素。在振捣过程中,严格做到分层布料、分层振捣。布料厚度每层不能超过30cm,振点按梅花形布设。 (2)混凝土抹面 当已灌注段振实后达到线形板台面时,及时跟进抹面。拆除振实段的内模防浮压栓后,再以线形板台面为基准进行粗抹。 精准抹面:将专用抹面水平尺放置在线形板台面,水平尺底部应与混凝土表面在同一个面上。将专用抹面水平尺在线形板台面上前后推动,使梁体混凝土顶面与线形板台面一致。 当混凝土表面接近初凝时,用专用洁净毛刷在梁体顶面横向轻刷,使混凝土表面形成均匀的细长纹路,以达到设计的粗糙度。,(3)养护 PC梁混凝土的养生分早期蒸汽养护、自然养护两个阶段。
17、采用蒸汽养护时,分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。升温速度不得超过每小时15;恒温应控制在 (505)为宜;降温不超过每小时 15;脱模时梁体表面温度与环境温度之差不超过15。 自然养护时,洒水次数以能使混凝土表面保持充分潮湿为度。冬季养护应采取保温措施,当环境温度低于+5时,不得对混凝土洒水。,4.5 主要机具设备 需要用到的主要机具设备包括:高精度可调式侧模板2套,低模台车10台,端模6套。其余均为常规设备,4.6 主要质量监控项目 由于PC梁及车辆运行轨道、供电及信号载体于一体,因此对梁体线形及预埋件埋设精度要求非常高。主要质量监控项目见表2。,表2 主要质量监控项目,2复合浇注式沥青
18、混凝土钢桥面铺装施工技术,1.工程背景,钢桥面铺装是大跨径钢箱梁桥梁建设的关键技术之一,一直受到工程界的高度重视和关注,目前国际上较为流行的钢桥面铺装从结构组合来分主要有单层铺装体系与双层铺装体系(包括双层同质和双层异质)两种类型。但大部分钢桥面铺装趋向于使用双层铺装体系。主要有德国和日本的浇注式方案、美国的浇注式树脂方案以及日本改性沥青SMA方案。 目前国内常用的钢桥面铺装结构主要有双层浇注式沥青混凝土、单层浇注式沥青混凝土、SMA改性沥青混凝土及单层浇注+SMA改性沥青混凝土等方案,但任何桥面铺装方案都有一定的适用性,应该综合考虑当地的气候条件、施工条件、荷载条件等因素。双层浇注式沥青混凝
19、土铺装在国内多座大型斜拉桥已有成功案例,但是在大跨径悬索桥上尚未有完全成功案例。针对大跨径悬索桥这种飘浮结构,需要综合考虑铺装的性能,保证铺装使用的耐久性。而复合式浇注沥青混凝土由于其良好的变形适应能力和密水性以及相对经济性,越来越受到国内外重视。,复合浇注式沥青混合料通过下层浇注混合料层达到铺装层的抗塑性变形开裂防水、抗老化效果,通过上层高弹改性混合料层达到抗松散、抗裂、抗滑、耐久、抗永久变形(抗车辙)的能力,这种结构类型对下层和上层的沥青混合料取长补短,具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗腐蚀性和对钢板的适应性,适用于大跨径钢桥的桥面铺装,特别是对于大径悬索桥钢桥面铺装具有很大优势。,2
20、工程实例 南京四桥全长14.2km,是国内首座三跨悬索桥,主桥钢桥面铺装总长度为2189.60 m,铺装宽度为32.00m,钢桥面铺装结构采用“4.0cm厚下层浇注式沥青混合料+3.5cm厚改性I型沥青混合料”,总铺装面积为70067.20m2。 南京四桥钢桥面铺装经过了麒麟互通G、H匝道两座试验桥、南引桥两次试验段施工验证,最终实施跨江大桥主桥桥面铺装,通过这五个阶段的施工,复合浇注式沥青混凝土桥面铺装工艺得到逐渐完善,施工关键技术得到了实践验证,逐渐形成了一套适应国内施工环境条件的施工方法。该施工方法以科学管理、严密组织、技术创新来最大限度地提高复合浇注式沥青混凝土铺装的内在质量,最终实现
21、提高悬索桥钢桥面沥青混凝土的使用寿命。 主桥钢桥面铺装层各项技术指标均达到设计和规范要求。实践证明,复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术既能提高工程质量,又能缩短工期、降低工程成本。,复合浇注式沥青混凝土钢桥面铺装施工技术以南京四桥钢桥面铺装工程为依托,参照日本复合浇注式沥青钢桥面铺装技术设计,并结合自己的工程实践不断进行技术革新形成,其特点主要有: (1)拌和机干式除尘设备耐高温改造。浇注式沥青混合料的拌和温度较高(180240 ),并且混合料中矿粉比例较大(27%左右),要提高集料的加热温度(约220260 ,实际集料加热温度的上限可以达到300 ),并单独对矿粉进行加热。经耐高温改造后
22、的拌和机,其滚筒型干燥机高温集料生产能力约为200t/h,可自动调节油门控温;同时对负压脉冲干式除尘集尘器,进行了耐高温改造。 (2)专用沥青脱桶。基质沥青、高弹改性沥青,为装桶后进口,日本产专用沥青黏稠度非常大,所以必须采取有效的措施对桶装沥青脱桶,其脱桶难度也比美国化学公司生产的环氧沥青高。为此研发浇注式沥青专用脱桶设备,型号为LB-5000,容积为17m3,脱桶能力为5t/h(25桶/h)。 (3)高弹改性沥青专用搅拌设备。上层高弹改性沥青中含有部分改性剂,这部分改性剂在沥青存放达到一定时间后会发生部分离析,从而影响到沥青的材料性能,自日沥公司高弹改性沥青的生产、桶装、出口、入关一直到脱
23、桶、拌和的时间跨度可能在半年以上,因此设计方案中要求在沥青脱桶进入储存罐,一直到进入拌和机拌和之前,需要在100以上的温度储存,并不断循环搅拌以防止沥青发生离析。因此研发了专用沥青搅拌罐,具有加热、搅拌和循环及自动控温功能,单体储存容积约40m3。,(4)钢桥面铺装所特有的前场测温区。该方式便于测定库卡车中升温搅拌的沥青混合料的温度以及高弹改性沥青混合料温度,从而精确指导工程施工。 (5)EB50/75S浇注沥青摊铺机改造。该摊铺机原机带有同步碎石撒布装置,撒布碎石的最大粒径是15m,但南京四桥设计方案要求的浇注沥青混凝土表面压人碎石为单一粒径为13.219mm的预拌沥青碎石,原机设备同步撒布
24、器无法完成,通过改造EB50/75S浇注沥青摊铺机的同步碎石撒布器,实现了预裹沥青碎石机械撒布,撒布的均匀程度,碎石的自然下沉都得到大幅提高。 (6) Sa3.0级钢桥面板除锈。针对设计要求钢桥面板打砂除锈要达到97%以上的光洁度:通过对不同型号抛丸设备,不同类型砂、丸比例和不同行走速度的大量工艺对比试验,最终得出了实现这一目标的现场控制方法。,(7)热压式矿粉加热机的研发应用:由于下层浇注式沥青混合料出料温度要求在20.0左右:加热温度比国内普通沥青混凝土高的多,并且矿粉掺加的比例较高(达27%),所以要对矿粉进行提前加热,需要研制矿粉加热装置。研发成功的热压式矿粉加热机,加热燃烧器为燃油喷
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