你真的理解组合折腹桥吗?多数施工都浪费了钢腹板的承重价值
路途姚远
2023年01月29日 10:49:49
来自于桥梁工程
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组合折腹桥梁施工方法有满堂支架、悬臂浇筑、预制拼装、吊装架设、顶推施工等。对已建成的约276座组合折腹桥梁的施工方法进行统计,其所占比例如图1所示。满堂支架法一般用于中小跨径梁桥;顶推、吊装架设、预制拼装等施工方法应用较少;传统悬臂浇筑施工是采用最多的工法,但也存在施工作业区受限、施工周期长、底板易开裂、挂篮及后锚固构造复杂等问题。

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组合折腹桥梁施工方法有满堂支架、悬臂浇筑、预制拼装、吊装架设、顶推施工等。对已建成的约276座组合折腹桥梁的施工方法进行统计,其所占比例如图1所示。满堂支架法一般用于中小跨径梁桥;顶推、吊装架设、预制拼装等施工方法应用较少;传统悬臂浇筑施工是采用最多的工法,但也存在施工作业区受限、施工周期长、底板易开裂、挂篮及后锚固构造复杂等问题。


当前,该桥型所采用的施工方法大多数与传统混凝土梁桥相同,没有在施工过程中充分发挥钢腹板承重的作用,相比混凝土梁桥优势并不明显。为此,本文介绍几座利用钢腹板承重的组合折腹桥梁施工实例,仅供参考。

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图1 组合折腹桥梁施工方法统计


钢腹板先行吊装架设


广州市南二环鱼窝头桥为连续组合折腹梁桥,跨径布置为35+50+35m,平面曲率半径为110m。采用单箱单室等截面箱梁,梁高为2.65m、顶板宽10.3m、底板宽6.08m。桥梁总体布置与横截面如图2所示。


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图2 鱼窝头桥布置与横截面(cm)


该桥上跨主干道南沙大道,桥下交通不能封闭,需尽量缩短现场施工工期,为此采用折形钢腹板先行架设方案。在跨中设置一道临时支墩,进行节段拼装和吊装,如图3;以钢腹板为工作平台,利用钢扁担梁吊置底模,现浇底板混凝土并张拉预应力钢束,如图4;浇筑混凝土横梁,钢横撑埋入混凝土横梁,形成劲性骨架;吊装预制顶板混凝土,浇筑湿接缝并张拉钢束,拆除预制吊装用的钢扁担梁和螺杆,如图5。


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图3 腹板吊装

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图4 吊置底模

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图5 吊装顶板


折形钢腹板先行架设施工的优点包括:采用钢腹板承担顶底板自重和施工荷载,提高钢腹板材料利用率;不影响施工期桥下交通;可不设或少设临时支墩;现场施工工期减少等。


钢腹板作为导梁整体顶推


郑州陇海路常庄干渠高架桥,跨径组合为(9×50m)+(9×50+40m),桥面宽度25.5m、梁高3.5m、混凝土顶板宽25.5m、底板宽6.0m,横断面如图6所示。


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图6 陇海路桥横断面(mm)


传统顶推施工钢导梁需特殊制作,导梁难以重复利用,增加建设成本。该桥采用折形钢腹板作为导梁进行整体顶推施工,如图7所示。


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图7 整体顶推施工


图8所示为钢腹板导梁构造,悬臂总长35m,为最大跨径的0.7倍,主要由折形钢腹板、横撑、滑道钢靴、结合段、钢顶底板等部分组成。导梁主体结构为折形钢腹板,待顶推就位后,将临时结构拆除,直接浇筑混凝土顶底板。


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图8 钢腹板导梁构造


基于施工过程的模拟,为满足顶推支承的需要,在导梁底部焊接钢底板并用纵肋和横隔板加强。为使导梁与主梁结合部刚度的平缓过渡,并承受支点处较大的负弯矩作用,在导梁尾端的钢上翼缘之间焊接加劲钢顶板。为增强导梁在施工过程的刚度和稳定性,在两片钢腹板之间设置横撑,包括上、下平联和竖向K撑。


为保证导梁与主梁的连接可靠,结合面设置上、下承压板;插入主梁段钢顶板采用焊钉连接件与主梁段混凝土顶板连接;导梁下钢板插入主梁段部分设置开孔板及焊钉连接件;导梁下缘与主梁交界处设2.8m长预应力锚箱,底板临时预应力锚固于锚箱端部。


对于组合折腹桥梁,采用折形钢腹板本身作为导梁进行整体顶推架设,提高了钢腹板的材料利用率,适用于中等跨径等截面组合折腹梁桥的施工。


钢腹板承重异步悬臂浇筑


宁波市奉化江大桥跨径布置为100+160+100m,采用分幅式单箱三室截面,如图9所示。箱梁顶板宽23.55m、底板宽17.5m。箱梁根部梁高9.5m,跨中梁高4.2m,根部向跨中以1.7次抛物线变化。


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图9 奉化江大桥施工


采用钢腹板承重异步浇筑施工,标准节段施工流程如图10所示。主要包括3个步骤,即挂篮移动至N节段折形钢腹板,支模绑扎N节段底板钢筋和N-1节段顶板钢筋;同时浇筑N-1节段顶板和N节段底板混凝土,吊装N+1节段折形钢腹板;张拉N-1节段顶板预应力束,挂篮行走到N+1节段折形钢腹板,进行下一循环。


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图10 异步悬臂施工流程


图11所示为该工法配套挂篮结构示意。与普通菱形挂篮相比,其自重可减轻约一半,作用位置由已浇节段顶板移动到待浇节段钢腹板上。主要包括主桁支撑系统、模板、模板支撑梁和作业平台等,主桁支撑系统简支于上翼缘钢板上,行走时以上翼缘钢板为轨道,以开孔板圆孔为反力点,采用简易千斤顶推进;顶底模板以及模板支撑梁一端锚固于前一节段已浇顶底板,另一端锚固于主桁支撑系统;挂篮设有上、前、后、侧顶模等作业平台,用于腹板焊接、材料堆放、模板安装、人员通行等。


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图11 异步悬臂挂篮结构


通过施工过程模拟分析可知,相比于传统悬臂浇筑施工,仅需在腹板间加强临时横向支承、挂篮支点位置腹板设置局部加劲板、悬臂前端顶板混凝土加强防裂钢筋布置等改进措施。


该工法最早为德国Altwipfergrund桥所开发,现已在多座桥采用,如表1所示。与传统悬臂浇筑施工相比,移动支架构造简单,用钢量减少;简支于上翼缘板,高度低稳定性好,无需设置后锚固体系;以翼缘钢板为行走轨道,依靠简易千斤顶即可移动;可同时进行N节段底板和N-1节段顶板的混凝土浇筑,以及N+1节段钢腹板安装,大幅提高施工效率。


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组合折腹桥梁采用折形钢腹板代替混凝土腹板,能够彻底解决混凝土箱梁桥腹板开裂等技术难题。然而,组合折腹桥梁自法国1986年建成以来,30年间仅建设300座左右,而且大多数集中在我国和日本,发展仍相对缓慢。当采用传统悬臂浇筑施工时,钢腹板仅在成桥时参与整体受力,没能够发挥钢结构的施工优势。积极推广钢腹板先行架设、钢腹板导梁整体顶推、钢腹板承重异步浇筑等施工工法,预期将会进一步促进该桥型的发展。

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知识点: 组合折腹桥



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