裝配式墩臺施工

 

裝配式墩臺是將高大的墩臺沿垂直方向、按**模數(shù)、水平分成 若干構(gòu)件，在橋址周圍的預(yù)制場地上進(jìn)行澆筑，通過車船運(yùn)輸至現(xiàn)場，起吊拼裝。

 

裝配式墩臺的主要特點(diǎn)是：可以在預(yù)制場預(yù)制構(gòu)件，受周圍外界干擾少，但相對來說，對運(yùn)輸、起重機(jī)械設(shè)備要求較高。裝配式柱式墩系將橋墩分解成若干構(gòu)件，如承臺、柱、蓋梁(墩 帽)等，在工廠或現(xiàn)場集中預(yù)制，再運(yùn)送到現(xiàn)場裝配成橋墩。其施工工序主要為預(yù)制構(gòu)件、安裝連接與混凝土填縫。其中拼裝接頭是關(guān)鍵工序，既要牢固、安全，又要結(jié)構(gòu)簡單便于施工。

常用的拼裝接頭有以下幾種：

 

（1）采用有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造

 

有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力筋連接構(gòu)造往往配合砂漿墊層或環(huán)氧膠接縫構(gòu)造實現(xiàn)節(jié)段預(yù)制橋墩的建造，方案中的預(yù)應(yīng)力筋可采用鋼絞線或精軋螺紋鋼等高強(qiáng)鋼筋。該構(gòu)造特點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力筋通過接縫，實際工程應(yīng)用較多，設(shè)計理論和計算分析以及施工技術(shù)經(jīng)驗成熟。不足是墩身造價相對傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩要高許多，同時現(xiàn)場施工需對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉、灌漿等操作，施工工藝復(fù)雜，施工時間較長。

 

（2）灌漿套筒連接

 

預(yù)制墩身節(jié)段通過灌漿連接套筒連接伸出的鋼筋，墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造。構(gòu)造特點(diǎn)是施工精度要求較高，現(xiàn)場施工所需時間短，同時也不需要張拉預(yù)應(yīng)力筋，現(xiàn)場工作量顯著減小，其正常使用條件下的力學(xué)性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似，因此具有**的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。從國外應(yīng)用經(jīng)驗看，低地震危險區(qū)已開始廣泛應(yīng)用，高地震危險區(qū)域的應(yīng)用和科學(xué)研究還在進(jìn)行中。

 

（3）灌漿金屬波紋管連接

 

該連接構(gòu)造常用于墩身與承臺或墩身與蓋梁的連接，預(yù)制墩身通過預(yù)埋于蓋梁或承臺內(nèi)的灌漿金屬波紋管連接墩身內(nèi)伸出的鋼筋，在墩身與蓋梁或承臺之間的接觸面往往采用砂漿墊層，墩身節(jié)段之間采用環(huán)氧膠接縫構(gòu)造，見圖5所示。該構(gòu)造現(xiàn)場施工時間短，但需要滿足縱筋足夠的錨固長度，其力學(xué)性能與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似。目前國外已有少數(shù)橋梁使用這種連接構(gòu)造進(jìn)行施工，高地震危險區(qū)域內(nèi)應(yīng)用較少，其抗震性能如何目前仍在研究中。

 

（4）插槽式連接

 

插槽式連接構(gòu)造如圖6所示，已在一些橋梁工程中得到應(yīng)用，主要用于墩身與蓋梁、樁與承臺處的連接，與灌漿套筒、金屬波紋管等相比，優(yōu)點(diǎn)是所需施工公差可以大一些，現(xiàn)場需要澆筑**的混凝土。

（5）鋼筋焊接或搭接并采用濕接縫

 

預(yù)制拼裝橋墩預(yù)先伸出**數(shù)量的鋼筋以便與相鄰構(gòu)件預(yù)留鋼筋搭接，需設(shè)臨時支撐，鋼筋連接部位需通過后澆混凝土（濕接縫）方式連接，這也是目前**較多采用的節(jié)段拼裝橋墩的設(shè)計思路。采用該構(gòu)造建造橋墩，力學(xué)性能往往與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩類似，但濕接縫的存在會增加施工時間和現(xiàn)場鋼筋搭接、澆筑的作業(yè)量，從快速施工角度考慮，該方案存在**不足。

 

（6）承插式連接

 

承插式接縫連接構(gòu)造是將預(yù)制墩身插入基礎(chǔ)對應(yīng)的預(yù)留孔內(nèi)，插入長度一般為墩身截面尺寸的1.2～1.5倍，底部鋪設(shè)**厚度的砂漿，周圍用半干硬性混凝土填充。優(yōu)點(diǎn)是施工工序簡單，現(xiàn)場作業(yè)量少；不足是接縫處的力學(xué)行為如何，特別是抗震性能如何，尚需進(jìn)一步研究。**北京積水潭橋采用該連接構(gòu)造建造，美國一些橋梁也采用該連接構(gòu)造進(jìn)行建造。如圖所示。

預(yù)制拼裝立柱的抗震性能

 

預(yù)制立柱的抗震性能是阻礙全預(yù)制拼裝技術(shù)在高地震危險區(qū)域橋梁中應(yīng)用的一個技術(shù)難題，為了實現(xiàn)全預(yù)制拼裝技術(shù)的全面推廣應(yīng)用，必須對預(yù)制拼裝立柱的抗震性能展開深入的研究。以典型實際工程橋墩構(gòu)造為原型，選取套筒（Coupler）、波紋管（Duct）和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋三種預(yù)制拼裝連接方式，進(jìn)行了矩形實心節(jié)段預(yù)制立柱的低周反復(fù)水平加載縮尺試驗研究，通過對不同構(gòu)造細(xì)節(jié)下節(jié)段預(yù)制立柱試件的擬靜力試驗和有限元數(shù)值分析，研究了不同構(gòu)造方式下節(jié)段預(yù)制立柱的滯回特性、延性變形、接縫處的非線性力學(xué)行為、損傷和破壞機(jī)理等。

 

試驗結(jié)果表明，采用套筒（Coupler）、波紋管（Duct）預(yù)制拼裝連接構(gòu)造的橋墩與傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土橋墩相比，具有相近的抗震性能，可滿足預(yù)期抗震性能的要求。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋連接預(yù)制拼裝橋墩具有與現(xiàn)澆混凝土橋墩相近的變形能力，但耗能能力較弱。此外，通過計算分析、連接裝置試驗、對整批試件的制作和運(yùn)輸過程的研究表明，套筒（Coupler）和波紋管（Duct）兩種預(yù)制拼裝連接方式，立柱總體受力、構(gòu)造連接、抗震性能和整個施工工藝細(xì)節(jié)均可以滿足當(dāng)前設(shè)計和施工的要求，可用于工程實踐。

 

應(yīng)用實例：

裝配式柱式墩臺施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

 

（1）墩臺柱構(gòu)件與基礎(chǔ)頂面預(yù)留桿形基座應(yīng)編號，并檢查各個墩、 臺高度和基坐標(biāo)高是否符合設(shè)計要求；基口四周與柱邊空隙不得小于2cm。

 

（2）墩臺柱吊人基杯內(nèi)就位時，應(yīng)在縱、橫方向測量，使柱身豎直度或傾斜度以及平面位置均符合設(shè)計要求；對重量大、細(xì)長的墩柱，需用風(fēng)纜或撐木固定后，方可放吊鉤。

 

（3）在墩臺柱頂安裝蓋梁前，應(yīng)先檢查蓋梁上預(yù)留槽眼位置是否符合設(shè)計要求，否則應(yīng)先修鑿。

 

（4）柱身與蓋梁(墩帽)安裝完畢并檢查符合要求后，可在基杯空隙與蓋梁槽眼處澆筑稀砂漿，待其硬化后，撤除楔子、支撐或風(fēng)纜，再在楔子孔中灌填砂漿。

 

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟與發(fā)展，預(yù)應(yīng)力開始應(yīng)用于墩臺上，特別是后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺。它的施工方法與裝配式柱式墩臺施工方法相似，除了安裝時的連接接頭處理技術(shù)之外，節(jié)段預(yù)制構(gòu)件之間的連接方式主要依賴于預(yù)應(yīng)力鋼束。

 

后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺采用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強(qiáng)度低松弛鋼絲和冷拉Ⅳ級粗鋼筋兩種。后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土裝配式墩臺的預(yù)應(yīng)力張拉方式有以下兩種：張拉位置可以在墩帽頂上張拉；亦可以在墩臺底的實體部位張拉。一般采用墩帽頂上張拉。

 

（1）墩帽頂上張拉預(yù)應(yīng)力鋼束

 

其主要特點(diǎn)是：①張拉操作人員及設(shè)備均處于高空作業(yè)，張拉操作雖然方便，但安全性較差；②預(yù)應(yīng)力鋼束錨固端可以直接埋人承臺，而不需要設(shè)置過渡段；③在墩底截面受力**位置可以發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼束抗彎能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

 

（2）墩底實心體張拉預(yù)應(yīng)力鋼束

 

其主要特點(diǎn)是：①張拉操作人員和設(shè)備均為地面作業(yè)，安全方便；②在墩底處要設(shè)置過渡段，既要滿足預(yù)應(yīng)力鋼束張拉千斤頂安放要求，同時又要布置較多的受力鋼筋，滿足截面在運(yùn)營階段受力要求；③過渡段構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉位置與豎向受力鋼筋相互關(guān)系較為復(fù)雜。 預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉要求、預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的壓漿要求與預(yù)應(yīng)力混凝土梁的要求一致。

 

應(yīng)用實例：

預(yù)制工藝流程：

承臺墩身整體模板桁架體系總重量約420t，采用全鋼模設(shè)計，主要分為：模板體系、桁架體系、滑移系統(tǒng)及調(diào)整系統(tǒng)四個部分。整體一次精確定位。

 

模板體系：承臺外模、承臺底模、墩身外模、承臺預(yù)留孔模板、墩身內(nèi)模及承臺頂面壓模。

 

桁架體系：承臺桁架與墩身桁架兩部分，支承在滑移系統(tǒng)上。

 

滑移系統(tǒng)：滑道與滑移裝置。

 

調(diào)整系統(tǒng)：模板到位后的微調(diào)措施，包括水平調(diào)整千斤頂與楔塊。

承臺及底節(jié)墩身混凝土澆筑：

承臺及底節(jié)墩身混凝土澆筑完成拆模：

埋床法全預(yù)制基礎(chǔ)：

 

采用一套集吊裝、導(dǎo)向調(diào)位、安裝一體化的懸掛系統(tǒng)，該系統(tǒng)除具備預(yù)制墩臺吊裝和懸掛功能外，還具備包括墩臺垂直度、豎向標(biāo)高、平面內(nèi)位置等調(diào)位功能，調(diào)位精度達(dá)到0.5mm。

索塔施工

 

混凝土索塔：

 

（1）工程難點(diǎn)

 

索塔高、柔，極易受日照、溫變和風(fēng)等因素影響，線性控制難度大；

 

錨固區(qū)**采用鋼錨箱，精度要求高，施工控制難度大；

 

索塔高且離岸遠(yuǎn)，測量精度難以保證；

 

大風(fēng)天氣多，有效作業(yè)天數(shù)少。

 

（2）關(guān)鍵技術(shù)

 

混凝土索塔控制技術(shù)；

 

鋼錨箱安裝控制技術(shù)。

鋼索塔：

鋼梁懸拼施工

懸臂拼裝法是將預(yù)制好的節(jié)段，用支承在已建成懸臂上的專門懸拼吊機(jī)，懸吊于梁位上逐段拼裝，與已成型節(jié)段錨固后，在拼裝下一節(jié)段，拼裝長度一般2－5m為宜。

 

懸拼按照起重吊裝方式的不同分為：浮吊懸拼、牽引滑輪組懸拼、連續(xù)千斤頂懸拼、纜索起重機(jī)（纜吊）懸拼及懸臂吊機(jī)。懸拼的核心是梁的調(diào)運(yùn)與拼裝，梁體節(jié)段的預(yù)制是懸拼的基礎(chǔ)。懸拼施工工序主要包括梁體節(jié)段的預(yù)制、移位、存放、運(yùn)輸；梁段起吊拼裝；懸拼梁體體系轉(zhuǎn)換；合攏段施工。

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