1、东海大桥墩身预制施工东海大桥墩身预制施工赵成贵(中铁大桥局集团四公司)摘要:介绍了东海大桥深海区非通航孔 70m 连续箱梁预制墩身的预制工法,总结了东海大桥深海区桥墩在岸上预制的施工方法和经验,创造了将跨海大桥的海上施工转化为岸上施工的施工方法,使得跨海桥梁混凝土在高强,耐久及防腐性能应用上得到了更进一步的发展,是一项值得推广和应用的新技术.关键词:墩身;预制;模板;混凝土;施工1 前言1.1 工程概况东海大桥标段为非通航孔 70m 连续箱梁段,中间被一个副通航孔和一个主通航孔隔开分成三段,共有154 跨,双向六车道左右幅分离.由于东海大桥大部分工程地段处于水深 812m 之间海域,水流流速,
2、潮位变化均较大,受台风,季风影响频繁,海上全年有效作业天数仅有 180d,施工环境较为恶劣.如采用常规造桥设计,施工方案,海上施工的各种供应都很困难,施工点有效作业时间短,而且大量的船机没备和水上施工人员的安全难以得到有效保障.在总结国内外跨海大桥设计,施工经验基础上,根据我国桥梁设计,施工水平,最后采用了墩身,箱梁岸上整体预制,大型浮吊整体吊装就位的施工方法.标段为除近岛墩为全现浇外,其余均为预制墩身或底节预制吊装,共有 286 个预制墩身.1_2 墩身分类1_2.1 根据墩身截面尺寸分类墩身截面为矩形环状薄壁空心墩,根据墩身外环截面尺寸可分为四种类型,墩帽顶面截面尺寸均为7.25x4.0m
3、,通过变截面分别与上述四种墩身截面匹配 ,截面尺寸如下表 1 所示.表 1 墩身结构尺寸分类表截面尺寸(m)墩号墩帽墩身帽底帽顶PM288PM3175.252.405.252.407.254.o0PM317P B225.253.o05253.o07.254.00PM322PM3285.253.605.253.6O7-254.00PM329一 PB537.253.6o7253607.253.6OPM354PM4115.252.405-252.407254.00PM412PM4275-25 3005253007.253.6OPM427PM4415.252.405.252407.254.OO综合信息
4、第一届中美国际路面技术会议圆满结束11 月 1115 日,第一届中美国际路面技术会议在科协思南楼举行,本次会议是由上海市公路学会,中国旅美交通协会,同济大学共同组织举办的.上海市公路学会学术委员会主任委员,学会副秘书长孙立军主持了会议,上海市公路学会秘书长张奎鸿致辞.来自美国,南非,中国台湾及上海公路建设,市政工程设计研究院,同济大学,交通大学的有关专家学者近 60 人出席了本次会议.会上,来自美国,南非,中国台湾及上海同济大学,上海建设机场道路工程有限公司,上海浦东工程建设管理有限公司的近 20 位专家学者围绕道路设计,施工,路面材料应用研究等进行了精彩的专题报告,并就与会代表的提问进行解答
5、.会议期间,来自海外的专家学者还参观了同济大学交通运输学院重点实验室,上海建设机场道路工程有限公司,上海卢浦大桥,游览了东方明珠,豫园,黄浦江及江南水乡一周庄,上海近年来的发展变化使这些海外学者无不赞叹.(陈造奇)上踢醯 N.42003211-2_2 根据墩身高度分类墩身高度范围约 8.8m34.05m,根据墩身高度将分为高,中,低三类形式.其中低墩和部分中墩为全预制墩,最高约 lO.3m,高墩和部分中墩仅预制底节 7.6m 高.称为标准节段,其余均现浇接高.全预制墩身左右幅共有 180 个,标准节段预制墩左右幅共有 68 个,其它不足7.6m 的非标准节段预制墩左右幅共 8 个节段.1_2.
6、3 墩身预制工程量全标段墩身预制混凝土工程量约 2.4 万 m,普通钢筋数量近 6300t,具体预制工程量见表 2:表 2 墩身预制工程量表部位普通钢筋(t) 混撮土(m)墩身 11962.06:41.0墩帽】18756合计 6241.02 施工方案2.1 预制台座设计及施工2.1.1 台座数量分配由于预制场地为岛上炸山开石填海而成,受规划,造价等多种因素制约,去掉钢筋堆放,模板修整区,可用预制场地面积为 80001112,根据墩身出运条件可布置预制台座 44 个,不设存放台座.墩身截面共有四种形式,根据墩身节段断面形式及其数量,结合箱梁的预制,架设计划,排好墩身先后预制计划,44 个预制台座
7、数量分配上,要做到尽量合理,科学.根据它们之间的数量比例关系,台座分配数量如表 3 所示:表 3 墩身预制台座分配表截面形式墩身数量(个) 台座数量(个) 备注5.252.4m20632 均为全预制墩5.:53.Om404 其中 4 个为非标准节段5.253.6m244 均为 7.6m 标准节段.253.6m164 均为 7.6m 标准节段2.1_2 台座设计墩身预制场地均为回填区,地基经过强夯处理后承22 上冯 l 缶 N.42003载力达 38kPa,浇筑单层钢筋网混凝土基础,钢筋混凝土基础比地面高 20em.由于墩身下端有长约 1.2m 的与承台连接预埋钢筋,为保护墩身预留钢筋,钢筋混凝
8、土基础上采用高度为 2.0m 的拼装式钢桁架结构作为预制台座,钢桁架预制台座为与墩身截面相同的环状结构,钢桁架台座面板开洞,墩身预埋钢筋可由洞口伸到台座下.钢桁架台座预制与钢筋混凝土基础上预埋铁板临时焊接固定,墩身混凝土达到设计强度后出运吊装时及装船运输时,钢桁架台座一直随墩身作为护靴直至安装时拆除.2.2 预制墩身模板设计在做墩身模板设计时,做了有拉杆和无拉杆两套方案,经第一个预制墩现场实用和在业主的要求下,最后选用了无拉杆模板设计.无拉杆模板能保证墩身外观一致,不漏浆,能保证混凝土表面密实度,符合高性能混凝土防腐要求,但设计要求刚度大,单位面积用钢料多.有拉杆模板内拉杆制孑 LPVC 管与
9、钢模问缝隙有可能漏浆,影响墩身外观,如果能在施工中克服此问题,并在拆除模板后将拉杆孔补起来,看不出补后的圆斑,达到墩身整面颜色一致的效果.模板重量降低后,这样可降低模板投入成本,也便于现场吊装作业.2.2.1 墩身外模由于预制墩身的高度从 6.212m 到 9.633m 不等 f 不含墩帽高度),而又不能每种高度做一种模板,墩身的不同高度利用内,外模外包预制台座的方法进行调节,调节范围从 0-1.5m,这样一套外模与内模同时调节可打不同高度的墩身.预制墩包括墩身,墩帽两部分,其中墩帽为定尺寸,可以把墩身,墩帽分开制造.为保证预制墩身的外观质量,减少模板的拼接缝,墩身模板竖向按四个面拟分四大块.
10、模板横向分节高度分 3.5m+1.5m+1.5m(不包括墩帽模板).2.2.2 内模设计墩身的内模采用钢模板与劲性骨架组拼而成,劲性骨架加钢模的设计要求既要保证模板有一定的强度,又要便于拆装,块件的大小应能够从墩帽的进人孑 L 中进出.2.3 预制墩身施工2.3.1 墩身预制施工步骤(1)在预制台座上搭设墩身内模支架,铺设内模;(2)在墩身模板组拼场进行墩身及墩帽外模节段组拼;(3)在预制台座上绑扎墩身钢筋笼,安装预应力孔道;(4)分节段吊装墩身外模及墩帽模板;(5)绑扎墩帽钢筋;(6)钢筋,模板验收 ,浇筑墩身混凝土;(7)墩身混凝土养护,拆模,等强度,准备安装.2.3.2 模板安装墩身钢模
11、均由岛上钢结构加工车间制造,经预拼检查合格后运抵预制场使用.(1)墩身外模在内模安装完毕,钢筋绑扎结束后,才可立外模,墩身节段预制统一使用同一规格的脱模剂,以求墩身节段表面色泽一致.模板采用整体吊装,因墩身壁较薄只有50era 厚 ,人不可能到里面进行调节,只能用模板上的定位销控制外模的拼缝错台尺寸,在抄平后,上紧拼接拉杆.在墩身混凝土达到一定的强度和硬度后,方可由上而下,先大面后小面拆除模板.(2)墩身内模内模安装采用事先拼装成整体,整体吊装于预制台座上.内模骨架与模板之间采用螺栓连接,连接孔开长圆孔,以方便拆装,内模吊装套进台座内框后,适当调节螺旋拉杆,使内模与台座贴紧,内模之间上螺栓连接
12、,底部用垫块抄实.全预制墩的内模顶有部分同时是作为墩帽的底模的,所以在墩身混凝土初凝达到一定的强度和硬度后,方可拆除兼有承重作用的内模.拆除内模时,由施工人员从墩帽顶进人孔进入内部,考虑到内部照明及安全问题,事先在内模中铺设脚手板并安装低压照明灯.2.3.3 墩身钢筋的制作与安装(11 钢筋制作与安装墩身钢筋根据配料单在车间下料配筋,成型,然后运到现场在墩身预制台座上绑扎安装.对于钢筋接头处理,墩身主筋大部分为 020,221I 级螺纹钢,车间成形时接头主要采用闪光对接焊,并按相关施工规范错开接头位置.(21 预应力粗钢筋孔道安装由于预制墩身的部分预应力孔道要求在墩身安装时与承台预应力孑 L
13、道对接,并使承台预埋的预应粗钢筋穿过预制墩身的预应力孔道,所以要求预制墩的预应力孑 L 道定位非常精确.考虑到接头的处理,与承台对接的预应力孔道采用高频管制孔,其它预应力孔道采用波纹管制孔,但金属波纹管要求现场制管,尽量减少波纹管的接头数量.高频管安装好后用定位钢筋将其夹牢,定位钢筋与墩身主筋焊连成一个整体,以保证定位钢筋的稳定.高频管下端用棉花或黄泥封 1:3,以防浇注混凝土时漏浆堵住管口.预应力孔道压浆管安装在上端锚垫板下,由一个弧形压浆管将压浆嘴引出预制混凝土面.一般将相邻成对的两个预应力孔道作为一组做成压浆连通管,连通管通过下部一根横向钢管连通.2.3.4 墩身混凝土施工东海大桥设计使
14、用寿命为 100 年,加之主体工程均位于海水区,这就要求预制墩身使用的 C 帅高性能混凝土有很好的防腐蚀,耐久等性能,这些性能均对墩身预制时的模板施工,钢筋及保护层施工,混凝土施工提出了较以往桥梁施工更高的要求,要从设计到施工工艺上各个环节严格保证.(1)混凝土配合比设计为了达到高强,耐久,防腐要求,混凝土按防腐高性能混凝土设计配合比,采用高性能混凝土材料,目的是提高工程在海洋环境中的使用寿命和工程质量,改善混凝土耐久性,减缓氯离子对钢筋的锈蚀速率.东海大桥墩设计设计强度为 C,配合比设计为:水泥:掺合料:水:河砂:510ram 石:10-20ram 石1:1.5:0.8:3.68:1.84:
15、3.68(21 保护层控制普通混凝土保护层控制采用垫,挂砂浆或小石子混凝土制作垫块,强度低,不适宜用于高强和高性能混凝土中.为保证高性能混凝土防腐蚀性能,墩身钢筋保护层垫块采用专门厂家生产的工程塑料垫块,塑料垫块有很高的强度,又与模板接触面积小,可以避免拆模后混凝土面因垫块出现的疤块现象,塑料垫块通过弹簧铁片与主筋固定.(31 混凝土浇注墩身预制均由一个最大产量为 320m3/h 的混凝土工厂集中供应,浇注混凝土前,在预制墩顶搭设一个浇注平台,浇注混凝土时,整体吊装就位,浇完混凝土后整体吊开.浇注平台与模板分开成独立一个体系,以保证模板的稳定性.墩身混凝土供应由一台地泵通过布料机向墩顶浇注平台
16、泵送混凝土,采用分层浇注,分层振捣,分层厚度控制在不大于 30era 范围内.(4)振捣方式选择混凝土振捣采用插入式和附着式振动器相结合的方式,由于墩壁较薄,而蓣制墩又一般高于 6m,常用振上踢磁 N.4200323大跨度斜拉桥索塔环向预应力的有限元分析颜海(同济大学桥梁系,上海 200092)摘要:大跨度斜拉桥索塔常采用混凝土塔,为抵抗索力产生的拉应力 ,需要布置预应力钢索,混凝土为三向受力状态.因此,对索塔环向预应力布置区受力状况进行研究,对于改进斜拉索锚固区细部构造和预应力配置设计,提高结构的安全性具有重要的指导意义.由于采用有限元方法分析预应力作用较为困难,本文以某大跨斜拉桥为实例,提
17、出一种可行的用有限元模拟预应力索作用的方法,为斜拉桥索塔环向预应力设计作参考.关键词:斜拉桥;索塔;预应力1 引言大跨度斜拉桥索塔常采用混凝土塔1】,为抵抗索力产生的拉应力,需要布置预应力钢索,混凝土为三向受力状态.因此,对斜拉索锚固区局部应力大小,主应力分布和应力流方向以及索塔在索力和预应力的共同作用下的受力机理进行详细的分析研究,对于改进斜拉索锚固区细部构造和预应力配置设计,提高结构的安全性具有重要的指导意义2 】3】.某在建大跨斜拉桥为双塔空间双索面钢与混捣棒胶管长只有 2-4m,振捣人员难以下到钢筋内部振捣,为保证振捣质量,在模板中下部横向每隔 80cm,竖向每 lm 设置一排高频附着
18、式振动器.附着式振动器布置以附着振捣区域与插入振捣区域相重叠不小于 50cm为原则,当混凝土浇注到重叠区域后,以插入式振捣器为主.混凝土振捣要严格把关,确保均匀密实,避免漏振,欠振,过振,确保墩身混凝土内实外美.在编写工艺时曾考虑在墩身内模上开洞的方法振捣,待混凝土浇到洞口时再封住洞口继续往上浇注混凝土.但在内模上开洞的方法缺点是开洞数量多,振捣人员只能将手伸入凭感觉振捣,不能看到振捣效果,有盲目性,最后采用了在外模上设置附着式振动器的方案.(5)墩身混凝土养护墩身高性能混凝土同时也是 C高强度混凝土,混凝土用水泥水化热高,初期收缩性大,所以要及时洒水养护,尤其是夏季.由于岛上淡水资源缺乏,为节约用水曾考虑使用养护液保湿养护,但墩身混凝土在浇注完成到拆除模板这一段期间内,与空气接触面只有墩帽顶面一部分,拆模前墩身面模板外仍需淋水养护,经比较后决定采用单一淋水养护的方案.即混凝土浇注完成后,覆盖静养一段时间,待混凝土有一定的硬度后,墩顶利用模板高出混凝土面蓄水养护,同时在墩身侧模上围扎24 上踢盔 lN.,42003有小孑 L 的胶管淋水,以降低模板的温度.拆除模板后 ,墩身所有暴露在空气中的接触面都要洒水养护使保持经常湿润状态,墩身洒水养护不得少于 7d.墩身预制完毕,每一节段均需进行编号,并标明预制日期,以便匹配面的正确和正确掌握墩身节段出运时间.3 施工小结
