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分离式钢混过渡段结构施工工法研究与应用

祁鹏宇
  
安家(建筑与工程)
2020年8期

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摘要:传统钢板包混凝土钢混过渡段和混凝土包钢柱钢混过渡段结构,主要用于跨度小、钢梁重量较轻、钢柱截面尺寸较小的门式墩。针对其不能满足连续门式结构钢横梁跨度大、截面宽、重量重的问题,对传统钢混过渡段结构形式进行改进。改进后的钢混过渡段结构形式,因其机动灵活,施工效率高及多功能等特点已被广泛应用于简支钢箱拱桥下部钢横梁跨度大的工程。

关键词:钢混结构;过渡段;桥梁工程;工法中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:(2020)-08-178

0 引言

混凝土和钢材由于其良好的性能,在建筑施工过程中应用十分广泛。但其自身也存在着相应的缺陷:混凝土抗压性能较好, 而其抗拉性能却很差;钢材虽然抗拉抗压强度高, 但其在受压时常取决于稳定承载力, 强度不能充分利用[1]。钢—混凝土组合结构是将钢材和混凝土这两种不同性质的材料组合而成发展起来的一种新型的结构, 主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等五类[2]。在桥梁工程建设中,运用钢混组合结构,可以极大的发挥两种材料的相对优势,增加桥梁的稳固性[3,4,5]。然而传统的钢混过渡段形式,如钢板包混凝土或混凝土包钢柱过渡段结构,适用于跨度小、重量轻、钢柱截面尺寸较小的门式墩,其无法满足对于更长跨度、截面宽度和更大重量的连续门式结构的建设需求。为此,本文针对钢混过渡段结构的施工进行系统研究和现场实践,拟改进钢混过渡段结构形式,提出一种分离式钢混过渡段结构施工工法。

1 施工工艺流程

(1)施工准备:按照施工设计图纸的要求,编制施工方案,准备施工机械设备。清除杂物、平整场地并压实。墩柱外包钢板、钢垫石加工制作,为保证外包钢板、钢垫石加工精度,全部采取工厂化加工成型,运输至现场。

(2)吊装外包钢板:将外包钢板连同墩柱模板一起安装到位并精调。墩柱模板开孔,用钢模板将外包钢板包裹,外包钢板外侧挂件传过模板,同时增加临时支撑,形成稳定体系,采用吊车将外包钢板与钢模板吊装到位,人工配合吊车调整各部尺寸,达到要求。

(3)安装垫石:将钢垫石安装到位;吊车配合人工将钢垫石吊装到位,人工配合调整位置,并与墩柱主筋焊接牢固,形成稳定体系。钢垫石高于外包钢板10mm。

(4)浇筑混凝土:浇筑墩柱第一步混凝土;墩柱浇筑至钢垫石底平位置,同时将外包钢板固定,形成更加稳定体系。

(5)拆除柱模板吊装钢横梁:吊装钢横梁,并调整安装到位;待墩柱混凝土达到100%强度后,人工配合拆除墩柱模板,检查外包钢板、钢垫石高度,无问题后吊装钢横梁。钢横梁安装在钢支座、钢垫石上,外包钢板外侧连接件与钢横梁连接,形成稳定支撑体系。

(6)焊接:连接外包钢板及钢横梁;检查钢梁位置,无问题后,将外包钢板与钢横梁采取焊接形式连接牢固,一级焊缝。

(7)填筑微膨胀混凝土:填筑内部微膨胀混凝土,形成整体结构。

2 质量控制与验收

钢材、焊接材料、涂装材料等所有进场材料必须按照国家标准分别进行复验,复验合格后方可使用。钢横梁组装完成后,需要对其施工质量和尺寸偏差进行查验,具体标准如表1所示。

3 实际应用案例

为验证分离式钢混过渡段结构施工工法,选取北京铁路枢纽丰台站改建工程丰台特大桥1-112m六线简支钢箱拱桥下部结构2#墩L2-2、1#墩L1墩顶钢横梁,进行实践应用。1#框架墩钢横梁采用箱型截面,钢横梁长34.58m,梁高4米,梁宽6.48米,钢横梁腹板内侧设有竖向加劲肋及水平加劲肋。钢横梁内不等间距设置横隔板,在支座位置设横隔板,横隔板间设竖向加劲肋。2#框架墩L2-2钢横梁采用箱型截面,钢横梁长17.49m,梁高4米,梁宽6.48米,钢横梁腹板内侧设有竖向加劲肋及水平加劲肋。钢横梁内不等间距设置横隔板,在支座位置设横隔板,横隔板间设竖向加劲肋。钢横梁顶、底板厚度36mm,腹板厚度28mm,支座隔板及支座加劲肋厚度28mm,墩柱顶横隔板及加劲肋厚度20mm,顶板加劲肋厚度24mm,腹板加劲肋厚度28mm(墩顶腹板加劲肋厚度36mm),中隔板厚度16mm,竖向与水平加劲肋厚度24mm。该工程项目部采用本工法进行施工,不仅高质量完成项目要求,提升了结构的安全性能,还进一步缩短的施工工期。整体施工完成前后如图2所示。

4 效益分析

本工法通过优化、创新了钢混过渡段结构形式,采用钢板包混凝土+临时支墩结构形成,在墩柱外侧设置外包钢板,外包钢板下部与墩柱一同浇筑,上部与钢横梁进行焊接,同时顶部设置连接调整件,有效调整横梁偏差;墩柱内部设置临时钢垫石,起到支撑钢横梁作用,又能与混凝土墩柱有效成型整体,共同承受上部荷载,确保钢横梁下部结构的整体稳定。一种分离式钢混过渡段结构施工工法具有如下效益:

(1)具有施工成本低,安全性能高,施工工期短等特点,适应我国简支钢箱拱桥下部钢横梁跨度大的工程

(2)有效的解决了简支钢箱拱桥下部钢横梁跨度大的工程施工困难的问题,对于跨繁忙铁路线、工期紧等工程具有很好的推广效果。

参考文献

[1]胡斌.钢-混凝土组合结构的应用与发展[J].民营科技,2014(03):182-183.

[2]武岩,刘广杰.钢—混凝土组合结构的发展与应用[J].山西建筑,2007(14):60-61.

[3]陈宝春,牟廷敏,陈宜言,黄冀卓.我国钢-混凝土组合结构桥梁研究进展及工程应用[J].建筑结构学报,2013,34(S1):1-10.

[4]肖林,卫星,温宗意,李刚.钢-混组合结构桥梁2019年度研究进展[J].土木与环境工程学报(中英文),2020,42(05):168-182.

[5]严立群,刘阳.钢混组合结构在桥梁工程中应用研究[J].建材与装饰,2020(12):268-269.

(中铁六局集团天津铁路建设有限公司 天津 300140)

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