北盘江大桥转体施工中的预应力控制系统(一)
一、转体结构组成及施工方案
1、转体结构组成
转体系统包括:半跨钢管拱;交界墩索塔;扣索背索系统;上盘及平衡重;转台、撑脚和基础;拽拉牵引系统。
转体结构各部分构造:
半跨钢管拱拱脚以临时铰铸钢支座支承于转体上盘两翼,拱上端以扣索拉锚于交界墩顶部,交界墩顶部又以背索拉锚于转体上盘后端,交界墩底部与上盘固结;转体上盘座于转台上,以1.2万钢聚四氟乙烯盆式球铰支座支承于基础上,并以六组均布的撑脚辅助支撑于下盘顶面环道上,确保水平转动时三点支承和转体稳定;水平转动牵引索锚固端则预埋于转台侧面圆周上,张拉端以千斤顶传到预埋于下盘砼基础顶面的钢支撑上。合拢段长度2.6米,满足转体空间的需要。
2、转体施工方案
北盘江大桥钢管拱采用南北两个转体,分别水平转动到位,竖向微调转动至设计位置,这种转体合拢的方法,是桥梁安装架设的新方法。它具有结构合理、受力明确、工艺简便、施工设备少、节约施工用料、安全可靠、合拢速度快等优点。
两半拱在两岸预拼成型,然后分别分束对称安装上盘纵向预应力钢绞线束、背索和扣索。使用YCW400、YDC240Q、YCW250穿心式千斤顶,按设计张拉程序通过分级、交替、对称张拉上盘纵向预应力钢绞线束、背索、扣索。拆除钢管支架上的支承座并形成拱架脱空状态,在交界墩后侧的上盘顶面布置平衡重,拆除上转盘盘尾硬支撑。此时转动体系自身平衡,它以1.2万吨钢球铰和内保险腿支承于下盘基础上,其余各点均脱空成转体状态。
南北转体以4台QDCL200-200级连续、自动、同步、液压牵引张拉千斤顶拽拉,通过牵引缠绕并预埋于转台圆周上的12Φ15.24钢绞线束,形成转动体系的水平转动纯力偶,同步匀速连续地将南北岸半跨钢管拱按逆时针方向分别水平转动180°和135°。
两半跨拱肋转体到位后,需要精确测量拱肋线形和位置,若偏差超出规范要求,需要以相应的千斤顶进行横向倾斜、轴线横向偏位和竖向偏差微调。拱肋线型调整满足设计要求后即将上盘竖向、横向、纵向锁定固结,实施跨中合拢。
二、钢管拱脱拱拉索张拉
钢管拱桁架在支架上拼装焊接成型,经测量线型和检验焊缝并满足设计要求后,安装前扣点上下锚梁及鞍座,进行扣索、背索的穿束和张拉。
张拉的千斤顶、油泵、油管路及油表应认真检修,按规定必须进行千斤顶、油泵、油表配套精密标定。
1、纵向预应力筋、背索、扣索张拉
1.1、纵向预应力筋
上盘纵向预应力筋由1860Mpa级48束19Φ15.24和16束4Φ15.24钢绞线组成,其锚下控制应力σk=0.75σy=1395Mpa.19Φ15.24钢绞线束张拉力3700KN,总张拉力达177600KN.
4Φ15.24钢绞线束前端为P锚,后端为张拉端,用STM15-4锚具。19Φ15.24钢绞线束两端均用STM15-19锚具;19Φ15.24钢绞线束前端为自锚固端,工作长度30cm,以套筒将夹片打塞,套筒为2kg,打塞冲程20cm,每束19副夹片后端应平齐,防止夹片松动滑丝。所有纵向预应力筋束均在上盘尾部采用单端张拉,以YCW150和YCW400千斤顶按20%100%的张拉力对称张拉并顶塞锚固,顶塞压力30 Mpa.
1.2、背索
背索采用1860Mpa级42束19Φ15.24钢绞线束,背索每束长度为66.5m.下端为锚固端,用STM15-19锚具锚固于上盘尾部底面;上端为张拉端,用STM15-19锚具锚固于交界墩墩帽顶面两侧。张拉控制应力σ=860Mpa,应力系数Kσ=860/1860=0.46,每束拉力2285.7KN,总拉力96000KN,向下压力95632KN,向后水平力8402KN.
背索采用单束19Φ15.24整体制束、穿束和张拉。制束时钢绞线应梳理整齐,用扎丝捆扎;穿束前,其上端应用锚环夹片临时固定,用吊机吊住钢绞线束自上端向下端穿束。
背索上下两端均采用STM15-19锚具和普通夹片;下端为锚固端,工作长度30cm,以套筒将夹片打塞,套筒为2kg,打塞冲程20cm,每束19副夹片,后端应平齐,并用限位板锚固于啦叭锚垫板上,防止夹片松动滑丝。上端为张拉端,工作长度70cm,整束编制和穿索;以YCW400千斤顶整束张拉并顶塞锚固;上下游两束背索应同时交替张拉,按30%60%100%三级交替进行,以确保交界墩不扭转。张拉伸长量(30%100%)327 mm,顶塞压力30 Mpa.
1.3、扣索
扣索采用1860Mpa级8束12Φ15.24钢绞线束,扣索前后锚板端距离 122 m,垂度增加 0.112 m;扣索下料长度123.5 m.钢管拱前端为锚固端,墩帽后端为张拉端。扣索张拉控制应力σ=707Mpa,应力系数Kσ=707/1860=0.38,每束拉力1187.5KN,总拉力9501KN,张拉伸长量为458 mm.
扣索布置:前端用P锚锚于拱肋下弦E3节点处的扣点锚梁底,经过拱肋上弦A4 节点转向支承结构,到交界墩墩帽,再以STM15-12锚具锚固于交界墩墩帽上。钢绞线在前上锚梁的鞍座槽面应垫以聚四氟乙烯板滑块,以减少其在转向鞍座内的摩擦力,确保传力均匀。
扣索前端的P锚,应按规定挤压成型,成型P锚应逐根检查,确保锚固质量;后端为张拉端,采用STM锚具,以YDC240Q、YCW250千斤顶张拉,并采用工具夹片锚固。
扣索钢绞线应逐根安装,逐根调整其初张力和挠度,确保各束12根钢绞线受力均匀。穿束时应先穿前端转向梁、下锚梁和挤压P锚,再穿入后端交界墩,钢绞线应对号逐根安装,确保平行不得打绞。
单束张拉程序为:初始张拉力为本次张拉力的30%,采用逐根单线穿索,YDC240Q单台千斤顶张拉,应力控制为20Mpa,后换成YCW250千斤顶张拉到本次张拉力。
扣索张拉时,在上前扣点A4前后应用木锤搞击钢绞线,确保索鞍前后传力均匀。
扣索安装、张拉及调整次序为:
(M1、M1,)(M3、M3,)(M2、M2,)(M4、M4,)。
扣索只能张拉,不能放松。
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