一、工程概况
南京长江二桥北汊桥引桥上部结构为16m×30m等截面和5m×50m变截面PC连续梁桥。全桥断面由上下行分离式的两个单箱 单室梁断面组成,中间设中央分隔带盖板。其中5×50m引桥处于30m引桥与主桥过渡段上,桥位处于水陆两地,陆地一孔,水上四孔,高峰期水位7m。因而选择一种最佳施工方案尤为重要。
二、方案比选
基于50m桥所处桥位情况,其上部结构施工拟采用两种方案:
①支架式施工,河岸一孔搭设满堂支架,水中四孔插打铜管桩,搭设钢管桩支架。
②采用无支架施工。即引进国外先进设备——滑移模架进行施工。
第一种施工方案是××公司传统的施工方法。有较为丰富的施工经验,技术上较容易控制,但此种方案对于水上施工来讲,工作量大,机械台班多,经济上不合理,施工进度也不理想。而第二种施工方案,施工设备先进,具国内领先水平,但是此种设备该公司首次采用,技术上较难控制,可对于在水上施工中等跨径的现浇连续梁桥来讲尤为适合。综合多方面因素考虑,我公司南京二桥项目部最终决定采用无支架式施工即引进MSS滑移模架系统。
三、滑模概况
××公司引进的MSS滑移模梁主要由托架(牛腿)、主梁(钢箱梁)、横梁、后横梁、外模、内模六大部分组成。每一部分都配有相应内液压或机械系统。各组成部分结构功能如下:
1.托架托架俗称牛腿、三角结构。通过墩身预留孔(孔径:80cm×100cm)插入墩身,附着在墩身上。它的作用是支撑主梁,把主梁上的荷载通过牛腿传递到墩身上。每个牛腿顶部滑面安装有天车。并配有两对20t横向自动移动液压千斤顶。一个450t竖向自动液压千斤顶,一个纵向移动液压千斤顶。主梁嵌在天车上。为减少主梁在纵向移动时与天车接触的摩阻,天车上装有聚四氯乙烯滑板,通过三向液压系统使主梁在板桥向、顺桥向及竖向高度上正确就位。
2.主梁滑模主梁为一对钢箱梁。钢箱梁的断面尺寸为宽:2.0m,高:3.0m,长度64.8m,分为六节——10.7m4×0.8m+10.9m)。节间由摩擦型高强度螺栓连接。为使主梁在顺桥向由上一孔滑移至下一孔,主梁前、后两端配有桥架式鼻梁,长21m.主梁是整套滑模的承重部件,重约350t。主梁上开有窗口,横梁由此置人主梁,窗口内设有竖向液压千斤顶、机械千斤顶及横向千斤顶。钢横梁通过压力系统与主梁铰接,主梁承受由横梁传递来的外模、内模及上部结构的施工荷载。
3.横梁整套滑模共有18对横梁,横梁为“H”型,钢结构尺寸为35cm×90cm×900cm,每对横梁为销连接,横梁间距3.6m,横梁上没有销孔,以便安置外模支架。横梁通过主梁内的压力系统,可进行竖向、横向调整。
4.外模外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板直接铺设两相邻横梁间与横梁相对应。每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。连接外模板缝实为外模中轴线。底板总宽6.5m.腹板、肋板及翼缘板也与横梁相对应,并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。
5.内模整套沿移模架的内模系统包括模板、电动小车、内模梁及道轨。横板的运输及安装通过电动小车来完成。电动小车上配有液压系统,通过这些液压系统来完成内模安装。
四、滑模施工原理及工艺流程
MSS滑移模架的滑移及模板的安装调整是以“液压”为动力,以液压千斤顶为工作机具,在液压控制装置的控制下,通过液压千斤顶的顶推,从而完成主梁的就位、横梁的调整及内外模的安装和调整。施工前,首先编制好沿楼施工技术方案。购置专用设备、机具,租赁大型吊装设备。滑模按如下工序进行施工:托架(牛腿)的组装,主梁的拼装及有关施工设体机具的就位托架吊装→主梁吊装及主梁就位→安装横梁→铺设底板、安装模板支架→安装外腹板及翼缘板、底板→内模施工。
五、滑模现场具体组装
滑模现场组装质量的好坏,直接影响到箱梁施工的工程质量、进度及施工安全。因此在组装时,根据沿模设计图纸,严格按照《钢结构施工技术规范》进行操作,对于高强螺栓连接面,仔细检查,逐一进行表面处理,使其达到应有的摩阻系数。高强螺栓连接,采取初材、终抒,循环重复操作,使每一高强螺栓都达到设计扭矩值,并对扭矩扳手定期进行标定,保证连接面的受力强度,防止工程事故隐患,对质量和施工安全有影响的构(配)件必须剔除或经过处理,合格后方可使用。
托架现场组装:由于托架呈三角形且有一定高度,现场拼装放置不稳定,应做一三角支架进行支撑。吊装托架,置入墩身预留孔时,应对托架顶面用水准仪抄平,以便使天车在板面上顺利滑移。为防止墩身两侧托架在受力时倾覆,每对托架是由精轧螺纹对拉,嵌入墩身内,因而安装单侧托架应在另一侧临时放置一扁担梁,穿精轧螺纹拉紧,以防失稳。
主梁安装;由于主梁自重大,整体吊装困难,施工时,分两次吊装,在跨中设临时支撑,进行合龙拼装。这就要求对临时支撑的高程进行准确测量及放坡,以使钢梁在跨中顺利对接,拼装。
主梁拼装完后,在主梁窗口处,置入横梁,待全部横梁安装完毕,主梁在液压系统作用下,横桥向,顺桥向准确就位。在墩中心点处设全站仪或经纬仪,放出桥轴线,按桥轴线方向调整横梁,用销子连接好,铺设底板,轴线偏差控制在5mm以内。然后安装外腹板、肋板及翼缘板。
滑模组装时,各部件之间要求连接可靠,拼装完后要通过认真地全面检查,确认安全可靠后方可供上部结构施工使用。
六、模板的调整及标高控制
为了更好地设置预拱度,此套滑模模板节间设计留有lcm模板缝,设计采用薄铁皮补贴。根据现场施工实际,考虑到浇注梁体的外观质量,我们采用了原子灰加入固化剂调和堵缝,抹平。原子灰经调和,固化快、强度高,是一种较好补缝材料,且满足施工规范的要求。浇注梁体的外观质量也较好。
标高控制:对滑模预留一定拱度,使施工后的梁体尽可能达到其设计高程,是本工程的施工难点。因此对施工架体挠度值的来源,要考虑周全;挠度值理论计算要准确。此套滑模挠度值的来源有以下四个方面:
(l)混凝土自重产生的挠度值(数值由生产商VCE公司提供);
(2)由悬臂吊杆引起的挠度(不考虑滑模自重)经计算按13mm计(按三角形分布),实测时再作相应调整;
(3)预应力钢索张拉产生的反拱值,前、后支点之间部分按抛物线分布,抛物线中心最大下挠度按20mm计,悬臂端最大上挠度按13mm计(按三角形分布);
(4)由牛腿沉降引起的挠度值按10mm计。
经观测,挠度计算与实际施工过程中的挠度值基本相符,但稍有差别,因而在施工上一孔时,对各个施工阶段认真观测,测其挠度值变化,与理论计算但相比较,从而指导下一孔的施工;大大减小施工偏差,保证所施工的梁体的高程与设计高程偏差缩小到1cm之内。
七、箱梁的施工工艺
50m引桥箱梁采取等截面梁,梁高2.6m,箱梁顶板厚长不变,腹板、底板厚度变化,桥宽32m,采用上、下行分离式单箱单室截面,直线桥。箱梁施工从岸跨开始,每次施工按缝设在下一跨的8m处(L/6附近)连续施工,施工工艺流程图见图1。
由于施工作业是周期性进行,为了提高工效,加快施工进度,各工序间应做到紧凑,衔接。每道工序施工的同时做好下一道工序的准备工作,有效地缩短了工期。