景中高速中川机场连接线钢箱梁进展情况及阶段性总结报告Word格式.docx
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名称
孔跨样式
桥长(m)
箱体数量(个)
设计重量(T)
1
主匝道
2x30m(简支变宽,桥面连续)+8x30(简支,桥面连续)+8x30m(简支,桥面连续)+(42+4x50)m(连续)+5x50(连续)+3x30m(连续)波纹钢腹板钢-混组合梁
1126.46
76
3297.667
44
2022.327
2078.994
12
514.187
2
E匝道
1×
40m波纹钢腹板钢-混组合梁
40
143.782
3
H匝道
4x40m+4x40m连续波纹钢腹板钢-混组合梁
322.15
28
1337.95
4
I匝道
(28+25)m(简支变宽,桥面连续)+4x30m(连续)波纹钢腹板钢-混凝土组合梁
173
18
650.498
5
D匝道
30m波纹钢腹板钢-混组合梁
30
87.558
总计
226
10132.963
二、项目钢结构设计
1、30m跨径
主匝道直线桥采用通用图30m跨,施工采用在钢梁上浇筑部分顶板混凝土后利用现有混凝土桥架桥机进行架设,再浇筑湿接缝成桥,该项施工技术与目前装配式混凝土桥施工技术可实现无缝连接,为山区钢结构桥梁推广积累经验。
30m简支钢箱梁标准横断面图
30m钢箱梁顶板砼浇筑30m钢箱梁采用架桥机架设
通过约两年的工作,甘肃省交通规划勘察设计院联合清华大学、长安大学、兰州交大、中建钢构等科研、加工制造企业进行联合攻关,解决了许多关键技术。
并以此为支撑,结合甘肃地形、气候特点、架桥装备已编制完成了由工字钢组合梁、波形钢腹板钢箱组合梁与钢桁腹组合梁组成的20~80m跨的系列通用图与配套下部结构参考图。
在许多项目中已开始应用,为山区钢结构桥梁的标准化建设与推广应用夯实基础。
2、50m跨径
支架在浇筑或安装桥面板,桥面板与钢梁连成整体,强度达设计要求后拆除。
这种支架不仅起临时支撑钢梁的作用,更重要的是利用拆除前后截面刚度的不同调整截面应力的分配,使组合结构充分发挥作用。
支架刚度决定支撑反力的大小,继而影响截面应力分配。
50m钢箱梁架设方案
设计提供了支撑反力,并要求施工单位进行反力监控,反力调整应在桥面板浇筑或安装后,且没有形成强度前完成(现浇桥面板、湿接缝、预留槽内混凝土初凝前)。
50m钢箱梁架设现场50钢箱梁桥面结构
3、T3连接线匝道桥
T3连接线左右转匝道曲线(最小半径90m)与异形梁受力复杂,为了发挥钢结构优势,采用先钢后混凝土的方案,避免混凝土处于复杂应力状态,为在小半径曲线梁与异形梁上的应用累积经验。
T3匝道桥示意图及场内加工图
三、项目进展情况
项目于2017年9月正式开工,目前下部结构施工与钢结构加工制造全部完成。
30m钢箱梁完成全部架设安装任务,50m钢箱梁架设安装完成90%,预计11月上旬完成全部架设任务。
项目钢结构桥梁设计结构新颖,多项施工技术在甘肃省内首次运用。
在项目部的不断努力与探索下,围绕该项目在钢结构桥梁设计、项目管理、加工制造、桥梁监控等方面累积了一定经验。
有效的提升了工地标准化建设与“品质工程”建设的动力。
1、准备工作
项目部邀请国内著名专家不定期进行钢结构桥梁授课,对技术人员进行系统培训,并联系钢桥专业加工基地进行实地培训,加强项目技术力量的储备。
联合高校长安大学王春生教授团队,从施工全过程工艺质量控制着手解决钢梁加工过程的应力消除与安装对接的精度问题及运营中的受载监控。
并与兰州理工大学建筑材料研究所合作,针对钢-混组合梁桥中的高性能膨胀混凝土质量控制、钢桥桥面铺装等方面开展合作研究。
邀请国内桥梁专家进行技术培训加工基地进行实地培训
2、标准化驻地建设
项目部自进场之初,精心策划,合理布局。
以打造标准化、信息化、环保化项目部为目标,制定项目部临建创优策划案。
在驻地建设中构建出了“两厂两室三长廊”的建设思路,从细节上彰显企业品牌。
厂区分为“钢筋加工厂”与“钢箱梁拼装厂”实现工厂化施工,确保加工质量。
以创新、协调、绿色、健康、共享的理念创建“环保工作室”与“职业健康工作室”两个工作室,体现以人为本的核心人文价值。
将结合项目实际建设的“文化长廊”、“安全体验长廊”、“施工工艺长廊”,打造成项目建设的缩影,实现一站式施工体验。
项目部驻地建设
2、钢箱梁加工
为保证钢结构加工制造质量与进度,项目部采用了标准化、现代化加工制造厂房。
厂区占地面积约15000m²
,配置切割、焊接、抛丸、涂装、智能制造、自动焊接等机械设备180台;
配备焊工、铆工、气割、油漆工及各工序管理人员350人。
满足了钢结构加工标准化、精确化、智能化需求。
项目钢箱梁加工制造施工流程
钢箱梁加工制造分为原材料的进场取样复检,切割下料,底板单元制作,隔板单元制作,腹板单元制作,块体单元制作,抛丸除锈,防腐涂装8大流程。
等离子切割下料
铣边机切割坡口
板单元制作梁体焊接制作
为提高项目钢结构桥梁建造质量,提升桥梁品质与耐久性,规范钢结构桥梁建设程序。
项目部通过以下方面对钢箱梁加工制造进行质量管控:
一是编制钢结构桥梁制造工艺方案、绘制工艺转化图以及制造验收规则。
制造工艺方案、制造验收规则必须组织专家评审,并得到设计单位认可后方可执行。
二是编制焊接工艺评定报告,确定焊接工艺规程。
焊接工艺评定报告必须组织专家评审后方可执行。
三是加强自检管理,提高自检合格率,降低返修率,自检合格后方可向第三方检测单位报检。
四是钢箱梁在批量制作前,进行首件试制件加工、首件验收,首件合格后方可开展施工。
现阶段钢结构加工制造任务已全部完成,项目的钢箱梁加工在第三方检测单位中国船级社实业公司以及交工验收单位国家道路及桥梁质量监督检测中心的检测后,结果全部合格。
3、钢-混组合梁施工
根据钢结构桥梁“工厂化制造、装配化施工”的建设要求,项目部建设了甘肃第一家钢-混组合梁拼装厂,钢箱梁从加工制造厂运输到拼装厂后,在厂区预先制作的模架上进行二次拼装,整体拼装、焊接完成后,进行钢箱梁桥面板钢筋、端横梁安装及桥面I期混凝土浇筑、自动喷淋养生等流程,上述流程均在全封闭厂区环境下进行,以最优的方式确保钢混组合梁的焊接与混凝土浇筑质量。
在钢箱梁与混凝土形成钢-混组合整体受力构件后进行出场安装。
现阶段拼装厂已完成项目全部的钢混组合施工任务,其中完成30m简支钢箱梁90片,40m简支钢箱梁2片。
甘肃省首家钢-混组合梁拼装厂钢箱梁安装定位
钢-混组合梁桥面板砼浇筑运送出厂
4、钢箱梁架设
主匝道桥全长1126.46m,分为30m简支与50m连续两种钢混组合梁。
30m钢箱梁安装流程为:
将钢混组合梁拉运现场;
架桥机逐片架设钢箱梁;
5*50m钢箱梁安装流程为:
在主梁制作段、分段位置与中跨跨中位置设置临时支墩;
分节段运梁;
联端及支墩安装临时支座,墩顶安装永久支座,按照设计划分的节段进行精确放样后,跨节段架设安装。
钢梁拼装,连接、端横梁,墩顶横梁,箱间横梁及悬臂钢板后,拆除中跨的3、5、6、8、9、11号临时支墩;
铺设桥面压型钢板,浇筑一期桥面板混凝土;
强度达到设计值90%以后,张拉Ya-Yc墩顶负弯矩预应力钢束;
浇筑二期桥面板混凝土;
张拉YT4体内通长预应力钢束;
张拉YT5体外通长预应力钢束;
拆除剩余临时支撑;
完成桥面铺装及附属工程施工。
30m简支钢箱梁采用架桥机架设50m连续钢箱梁采用支架法进行架设安装
5、钢箱梁监控
项目的钢箱梁在常规pc波形钢腹板组合箱梁桥基础上,将混凝土底板用钢板替代,进一步减轻了结构的自重。
该种结构形式尚无施工经验可借鉴,为做好施工过程及运营健康,项目部联合长安大学公路工程检测中对关键部位与重要工序进行监测与控制,通过准确给定与及时调整箱梁安装标高,优化施工工艺,简化施工流程,使成桥后的结构线型与内力满足设计要求。
通过施工监控消除可能对结构安全与施工安全产生的不利因素,并收集施工与成桥试验全过程的信息,为桥梁结构理论、桥梁科学研究与发展提供数据。
项目钢箱梁监控的工作内容主要包括应力监测与变形监测。
应力监测的包括:
箱梁纵桥向应力与波形钢腹板竖向应力的监测。
监测主要按照应变测试原理,在箱梁截面内埋设或焊接应变计,箱梁应变由应变计感应,经过导线传递至读数仪,采集并记录数据,在数据处理后得出箱梁的应力分布。
变形监测是控制成桥标高与主梁线型最主要的依据,实际监测中需在箱梁顶面布设测点,并涂以红油漆作为标记,采用高精度水准仪进行测量。
截至目前,50m连续钢箱梁的底板与腹板传感已布设完成并展开了监测工作,(5×
50)m联主梁架设完成后已对其安装标高进行监测。
四、项目钢结构施工控制重点
1、钢箱梁焊接
项目钢混组合梁桥焊缝累计约58680m,包括I级焊缝与II级焊缝。
主要采用埋弧自动焊与二氧化碳气体保护焊焊接,焊接经过焊接工艺评定、开坡口、引弧、焊接、收弧五道工艺。
焊缝质量是钢桥加工制作的核心,为保证质量受控所有焊接均在工厂内进行。
加工制造过程中,项目部对焊接与涂装两个环节重点把控。
为防止焊接变形,箱梁均在胎架上定位后焊接,纵向对接焊缝全部采用单面焊双面成形工艺,背面贴陶质衬垫,采用药芯焊丝CO2气体保护焊完成;
底板与腹板熔透角焊缝采用先焊接坡口侧焊缝,后清根焊接背面焊缝,以确保全熔透焊接的要求。
焊缝缺陷采用X射线、超声波、磁粉进行检测。
整个工序完成后,由第三方专业检测单位对钢箱梁质量全方位检测合格后运输出厂。
2、高强螺栓连接
钢混组合梁桥高强螺栓连接总量为34456套,共3道工序。
主要适用于50m跨连续钢箱节段连接处。
其中,螺栓群钻孔对接精确率必须达到98%以上;
遵循螺栓群中间向四周对称扩散方式进行紧固;
严禁重拧、复拧。
高强螺栓安装前对接触面做全面检查与清理,经检查合格后安装节点孔眼数50%的梅花形冲钉群,结构位置无误后在剩余孔眼中安装高强螺栓并初拧,然后用高强螺栓逐个换下冲钉并初拧。
初拧采用额定扭矩为1000N.m的扳手从螺栓群中央向四周施拧过程中做好标记,扭矩为终拧的60%-70%;
初拧完毕进行质量检查与外观检查。
初拧2小时后进行终拧,从中间向四周用电动扭矩扳手连续施拧并做好标记,过程中防止螺栓(螺母)跟转;
全部螺栓终拧完采用复位法检查。
3、钢箱梁防腐涂装施工
本项目钢箱梁防腐涂装总面积约为150762㎡,涂装过程分为抛丸除锈、底漆、中间漆、面漆4道工序。
涂装质量直接影响箱梁的使用寿命,因此涂装施工均在厂房中完成。
梁段在涂装前,对其表面进行抛丸除锈清理,除锈后的表面粗糙度Ra应达到25~60μm。
抛丸除锈根据设计要求同时结合本工程构件特点,采用机械自动抛丸除锈工艺进行钢箱梁表面浮锈处理。
抛丸除锈时采用30%的S390钢丸与70%的G25钢砂混合使用。
在使用过程中,根据喷砂后钢表面清洁度与粗糙度情况对配比进行调整。
喷漆前检查每道油漆与稀释剂的名称、型号、批号、混合比、配比方法、混合使用时间及重涂时间;
每道油漆喷涂前应检测环境温度、相对湿度、露点温度、钢板基体温度、油漆粘度等是否符合该油漆施工要求,均满足要求条件下方可施工,否则应采取有效措施或停止喷漆;
每道油漆喷涂完后,对漆膜进行检查,并对漏喷、流挂、漆膜不规则或厚度不够的部位进行修补。
后期油漆风干后采用拉拔法对其附着力进行检测,检测不合格的漆面,需重打
磨涂装。
五、项目钢结构施工特点
1、采用波形钢腹板结构
以波形钢腹板代替混凝土腹板,并通过体内、体外预应力筋来对结构施加预应力,对传统混凝土桥梁进行改进。
与普通混凝土腹板箱梁相比,能够结合钢与混凝土的优势,利用混凝土顶板抗弯,波形钢腹板抗剪,充分发挥了材料性能。
梁体腹板采用波形结构,利用波形钢腹板的折叠效应,箱梁纵向刚度很小,基本不抵抗轴向力,从而避免吸收施加在翼缘板的纵向预应力,大幅度提高了预应力的施加效率。
解决传统混凝土梁腹板开裂问题及桥面板易开裂通病,提高结构的耐久性。
同时,底板采用钢板代替常规混凝土底板,使得波形钢腹板组合梁体自重更轻,抗震性能好,运输与安装方便,经济美观造型新异观感度较好,且后序桥梁检修、更换、回收利用等综合优势。
常规波形桥梁底板示意图
本项目波形钢腹板桥梁底板示意图
波形腹板采用SYK-5000型专用“波形钢腹板连续无牵制模压法”进行模压成型,具有压制速度快,精度准确的特点,实现了钢箱梁工厂化生产,有利于梁体的质量控制;
同时,波形钢腹板结构箱梁能够采用大节段整体安装,现场拼接施工,解决了交叉交通复杂施工条件,降低了桥梁对地震激励作用的响应,抗震性能得到了一定的提高。
SYK-5000型模压机波形腹板
梁体腹板与底板焊接成型钢箱梁
2、使用压型钢板实现无底模施工
本项目桥面板混凝土浇筑采用压型钢板无模板施工方
法,解决了传统现浇板的施工需要的大量模板与脚手架,具有施工便利,现场工作量少、施工周期短、降低建筑成本的特点。
箱间横联上部及悬臂部位采用YXB51-305-915开口型压型钢板,钢箱梁上部采用YXB65-185-55闭口型压型钢板。
利用开口型压型钢板波纹间距预加工的槽口,可方便的供桥面板钢筋的绑扎;
钢箱梁上部压型钢板具有闭口肋型设计,桥面板浇筑后,板肋完全的包裹在混凝土里面,形同现浇混凝土板里的钢筋。
能够完全等同于桥面板中正弯矩受拉钢筋;
增加桥面的正弯矩抵抗能力。
端部不需要任何堵头,无漏浆现象,可缩短施工周期。
压型钢板还可起增强支撑钢梁侧向稳定的作用,以充分发挥钢与混凝土两种材料的力学性质。
压型钢板在安装后可作为工人、工具、材料、设备的安全工作平台;
3、采用钢盖梁及竖向预应力墩柱
本项目通过跨铁路隧道处大跨度门式墩盖梁也采用钢结构,同时为解决大跨径盖梁偏心受力问题,采用钢盖梁及竖向预应力墩柱相结合的结构形式,系甘肃省桥梁施工首例。
通过本项目的实施为下部钢结构应用累积经验。
钢盖梁与砼墩柱通过6束预应力钢束连接,每束预应力由22根钢绞线组成,长度均在19~22m之间,在墩柱施工中对钢束定位、固定端埋设及竖向孔道循环压浆。
钢盖梁及预应力墩柱大样图钢盖梁架设安装
钢盖梁施工现场预应力墩柱张拉
4、钢箱梁内采用通长预应力体外束
主匝道5×
50m与42+4×
50m连续钢-混组合梁通过内置8束正弯矩通长体外预应力索与88束体内负弯矩预应力索构成预应力系统。
体外束为可更换的环氧涂覆无粘结成品索,其伸长量约为1.65m,采用悬浮张拉工艺。
在连续段处于S曲线范围内,张拉由两端两侧4台千斤顶同步对称张拉,以防止桥梁发生扭曲形变。
体外束外套管及转向器安装体外索安装
5、综合利用率高
30m简支箱梁在工厂制作后,运抵现场浇筑顶板混凝土以满足架桥机与运梁车通过,并也使得钢混组合结构更早发挥作用。
合理控制吊装与跨度,适用于甘肃省内地形桥梁施工,直接利用混凝土桥梁发展起来的架桥设备架设,后续工艺与混凝土桥施工基本相同,提高了综合利用率。
在我国加快推进钢结构桥梁建设的新形势下,针对甘肃省钢桥建设的迫切需求,依托在建的景中高速公路中川机场连接线,项目部联合长安大学及业主单位,申报了甘肃省交通运输厅科技项目,拟开展提升大曲率波纹腹板组合梁桥结构稳定性的关键施工技术研究。
通过采用文献调研、试验研究、理论分析、数值研究及工程应用相结合的研究手段,从结构稳定性的角度出发,开展提升大曲率波纹腹板组合梁桥结构稳定性的制造工艺与质量控制技术研究,优化焊接工艺、控制焊接变形、提升制造质量;
开展提升大曲率波纹腹板组合梁桥结构稳定性的施工控制技术研究,分析施工方法、各施工环节中的不同施工因素以及通长体外预应力束对结构施工质量与结构稳定性的影响,提出合理的施工控制技术;
研发基于结构稳定性的大曲率波纹腹板组合梁桥快速施工新技术与装备,研究满足桥面板快速施工的结构形式与相应的新材料与设备,以及组合梁桥架设装备,在快速施工的同时,提升组合梁桥结构体系的长期安全。
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