桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工探讨

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何凌云

四川省铁路建设有限公司 四川省成都市 610000

摘要

随着城市化进程的加速,桥梁建设的需求日益增长,传统施工方法在面对复杂地质条件、施工周期长以及环保压力增大等问题时,显得力不从心。双肢空心薄壁墩作为高效、节省材料的桥梁墩台形式,其结构设计能够显著减少混凝土用量,降低基础沉降风险,但施工过程中的技术难度不容忽视。另一方面,工系梁作为桥梁的重要组成部分,其施工精度直接影响桥梁的承载性能和使用寿命。传统的分步施工方法可能导致结构不均匀应力,影响桥梁的整体稳定性。因此,研究和应用同步施工技术,旨在解决这些挑战,提高施工效率,确保工程质量,同时降低对周边环境的影响,实现可持续的基础设施建设。


关键词

桥梁;双肢空心薄壁墩;工系梁;同步施工

正文


1. 桥梁双肢空心薄壁墩概述

双肢空心薄壁墩是现代桥梁工程中的一种创新结构形式,主要由两根相互独立的薄壁墩柱构成,中间空心,大大减少了混凝土的使用量,减轻了墩台的自重,从而降低了对地基承载力的需求。此外,这种结构设计还能有效抵抗侧向风荷载和地震荷载,提高了桥梁的抗侧移性能和整体稳定性。

在桥梁建设中,双肢空心薄壁墩因其结构轻巧、节省材料等优势而被广泛应用。设计时,需考虑墩柱的稳定性与抗弯性能,以及空心结构的防水处理,这些都是设计要点。施工难点则主要体现在精确控制两个肢臂的对称性,以保证结构受力均匀,以及在高空作业中的安全风险。

 

2. 工系梁施工的关键技术

工系梁作为桥梁结构中的重要组成部分,其结构特性显著影响着桥梁的稳定性和承载能力。工系梁通常采用预应力混凝土或钢结构,具有较大的跨越能力,可以有效减少桥墩数量,降低对河床的干扰。例如,其独特的“工”字形截面设计,使得梁体在承受横向和纵向荷载时具有较高的抗弯和抗扭性能。

工系梁施工的关键技术主要包括精确的预应力控制、结构的稳定性保证以及与双肢空心薄壁墩的协调施工。预应力控制是工系梁施工的核心,因为预应力的精度直接影响桥梁的承载力和使用寿命。例如,在某大型桥梁工程中,预应力的误差被严格控制在设计值的±3%以内,以确保梁体的应力分布均匀,防止因应力不均导致的结构疲劳破坏。同时,施工过程中需要采用先进的监测设备和计算模型,实时监测梁体的应力变化,以便及时调整预应力施加的策略。

结构稳定性是另一大关键技术要点。工系梁在施工过程中,可能会受到临时荷载、环境因素以及施工过程中的动态荷载影响,因此需要有严格的施工顺序和临时支撑方案。例如,通过有限元分析,可以预测施工过程中的最大变形,以此来设计合理的临时支撑系统,确保梁体在施工过程中的稳定性。在某跨海大桥的施工中,就成功应用了这样的方法,有效防止了梁体在施工过程中的非线性变形,保证了结构的安全。

此外,与双肢空心薄壁墩的协调施工也是关键。双肢墩的施工需要与工系梁的施工进度紧密配合,以确保两者之间的连接部位能够精确对接。在实际操作中,可采用墩柱采取分节段施工技术,确保双肢墩与工系梁的同步施工,实现整体结构的稳定增长。

 

3. 桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工

在传统施工方式下,桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁的施工往往被割裂为两个独立的阶段进行,这种施工模式存在显著的局限。首先,从时间效率上看,传统施工方式导致施工周期延长。其次,传统施工方式在质量控制上也存在不足。由于施工阶段的分离,不同阶段的施工队伍可能存在沟通不畅、标准不一等问题,导致施工质量难以保证。特别是在双肢墩与工系梁的连接处,若处理不当,极易出现裂缝、错位等质量问题,影响桥梁的整体稳定性和安全性。此外,传统施工方式还面临着资源利用效率低下的挑战。分阶段施工意味着施工设备和人力资源需要在不同阶段间频繁调动和重新配置,这不仅增加了管理难度,还降低了资源利用效率。结合项目实例,对桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁的同步施工技术进行了深入研究。

3.1双肢空心薄壁墩同步液压爬模施工  

同步液压爬模通过自带的液压顶升系统,使模板架体通过顺桥向两侧两组液压楔块穿心千斤顶与承重杆相对运动的施工原理,从而使液压爬模同步稳定爬升(图1)。承重杆一端采用双螺母挂在挂板上,另一端穿过千斤顶孔中心,千斤顶依附承重杆进行爬升。同步液压爬模在施工过程中除拼装和拆除阶段需要起吊设备配合外再无需其它起重设备,顶升通过液压油缸对承重杆相对运动来实现。当爬模架工作时,爬模架都支撑在爬座上,两者之间无相对运动。模板后移后立即在墩身留下的圆销预留孔上安装挂座并立即插上圆销、固定爬杆后通过液压装置就可以实现稳定同步爬升。

 

1 双肢空心薄壁墩同步液压爬模爬架安装

项目采用同步液压爬升装置,取消传统四面安装液压系统爬升,同步液压爬模在荷载满足条件下通过一套液压泵系统同步带动顺桥向两侧两组液压楔块穿心千斤顶与承重杆相对运动的施工原理,且横向两块模板挑在两侧的纵向模板两端顶部在液压动力带动下同步整体向上爬升(图2)。以爬座和受拉吊杆作为整个爬模装置、模板、施工平台的依托。爬升过程快捷、平稳、同步、安全。

 

2 双肢空心薄壁墩同步液压爬模一体操作平台安装

爬架系统采用环框自锁安全装置,同步爬升完成后,承重销受力,液压系统卸载后,通过爬架底部附墙环框自锁装置可以保证整个系统不会滑动、下坠,为施工提供了安全保障。采用锥形圆销挂座承重装置,挂座承重采用锥形大圆销,将传统挂座需要的预埋钢筋网、锥形套和高强螺栓改为一只锥型大圆销减少了构件简化了结构,预埋安装拆除简单快捷,省工省时,同时也降低了购买和加工成本。

3.2双肢空心薄壁墩与工型中系梁同步施工

空心薄壁墩工系梁的传统施工方式为将墩柱施工完毕后再施工中系梁,即墩柱与工系梁按两道工序分开组织施工;传统施工方式施工工系梁存在施工周期长、施工工序繁琐、墩柱长期单柱抗扰、墩梁连接部位施工质量得不到有效保证、施工安全风险高等缺点,为降低上述缺点,我部采用双墩柱同步爬升同步施工工系梁的施工方式进行施工。

墩柱与工系梁同步施工时依托液压爬模施工平台进行施工操作,工系梁依旧利用钢棒作为支撑柱安装工字钢等支承构件,实现墩柱和工系梁混凝土同步施工。工系梁支撑系统安装如图3所示。

 

3 工系梁支撑系统安装

墩柱模板爬升到位后,拆除内侧工系梁一面墩身模板,操作人员在爬模施工平台上安装钢棒及工字钢等支承构件,搭设系梁施工平台,然后安装系梁底模、钢筋、侧模,同步施工墩柱、系梁混凝土。减少传统方式穿设钢棒、搭设支架安装系梁施工平台时刻的安全隐患,保证双柱共同抗扰,墩梁连接一体成型有效保证连接部位施工质量,且操作简便、施工进度快,利于实体质量控制。如图4所示,为墩梁一体浇筑施工。图5为墩梁同步施工效果。

 

4 墩梁一体浇筑施工

 

5 墩梁同步施工效果

 

4.施工中的安全与质量控制

4.1安全风险识别与预防措施

在桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工过程中,安全风险识别与预防措施是至关重要的环节。由于此类施工涉及到高空作业、复杂结构的稳定性以及大量机械设备的使用,潜在的安全隐患不容忽视。例如,墩身的不平衡可能导致结构倾斜,工系梁的安装误差可能影响桥梁的整体稳定性。因此,施工前需建立完善的风险评估机制,通过数据分析预测可能的风险点,如参考历史项目数据,发现高风险时段或操作步骤。

在实际操作中,应严格执行安全操作规程,如设置安全防护网,确保作业人员佩戴安全帽、安全带等个人防护装备。同时,对机械设备进行定期检查和维护,防止因设备故障引发事故。此外,采用BIM(建筑信息模型)技术进行施工模拟,可以提前发现并解决潜在的安全问题,提高施工过程的安全性。

4.2质量控制措施与质量保证体系

在双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工中,质量控制措施的实施是保证工程品质的关键。首先,应建立严格的质量管理体系,包括质量目标设定、质量责任制、质量检查制度等,确保每个环节都有明确的质量标准和责任人。施工过程中,采用先进的测量和检测设备,如全站仪、激光扫平仪等,对模板的定位、几何尺寸、垂直度等进行精确控制,确保结构的精确性。

其次,对混凝土配合比进行科学设计,并严格控制材料质量,如骨料的级配、水泥的强度等级等,以保证混凝土的性能。同时,制定合理的混凝土养护方案,确保混凝土在硬化过程中的湿度和温度条件,防止裂缝的产生。

此外,对预应力筋的加工、安装和张拉过程进行严格监控,确保预应力损失在允许范围内,保证预应力结构的稳定性。对于工系梁与墩柱的连接部位,应特别加强质量控制,确保连接部位的密实度和强度,防止因施工质量不佳导致的连接失效。

4.3施工过程中的沟通与协调

施工过程中,各工种、各工序之间的沟通与协调是保证施工顺利进行的关键。通过定期的工地会议,及时解决施工中遇到的问题,协调各施工队伍的工作进度,避免因沟通不畅导致的延误和冲突。同时,与设计单位、监理单位保持紧密联系,对设计变更、技术难题等进行及时处理,确保工程按照预定的质量和安全标准进行。

通过上述安全与质量控制措施的实施,可以有效降低施工风险,提高施工效率,确保桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工的质量和安全,从而实现桥梁整体结构的稳定性和耐久性。

 

语:

本文结合工程实例,对桥梁双肢空心薄壁墩与工系梁同步施工展开分析,探讨了采用液压爬模系统、创新的挂座承重装置以及安全与质量控制策略在施工中的应用。通过同步施工方式,不仅简化了施工流程,减少了安全隐患,还显著提高了施工效率和工程质量。同时,通过严格的安全风险预防和质量控制措施,确保了施工过程的安全可靠,为类似工程提供了有价值的参考和实践经验。这种创新的施工技术和管理方法在桥梁建设中的应用,展示了现代施工技术的先进性和科学性,对于推动桥梁建设行业的发展,提高工程项目的综合效益具有重要意义。

 

参考文献:

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