高鐵橋梁施工中常見的材料及幾種施工方法介紹

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路橋梁建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，人們對于建立快捷安全的運(yùn)輸環(huán)境的要求也越來越強(qiáng)烈。這就要求我國路橋建設(shè)在保證快速發(fā)展勢頭的同時，保持其施工質(zhì)量.另外，橋梁是公路的紐帶，其功能好壞直接影響整條線路的暢通。筆者對橋梁施工的材料及幾種施工方法進(jìn)行了簡單介紹。　　

關(guān)鍵詞：高鐵橋梁用微硅粉,微硅粉高強(qiáng)混凝土，施工材料,施工方法　　

一、橋梁施工材料　　

1.1 混凝土　　

       從我國已建成的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁來看，大多都采用C40-C50混凝土，進(jìn)而采用減水劑等添加劑制備塑性混凝土，并發(fā)展了泵送混凝土工藝。隨著橋梁跨度的增加，為減少橋梁結(jié)構(gòu)的自重，混凝土逐漸向高強(qiáng)、輕質(zhì)方向發(fā)展。作為混凝土的改性材料，微硅粉高強(qiáng)混凝土具有易澆注，整體密實(shí)，長期穩(wěn)定及強(qiáng)度高等特點(diǎn)，可提高建筑的內(nèi)在質(zhì)量，在橋梁建筑市場上具有極大的推廣應(yīng)用價值。混凝土將繼續(xù)朝高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展，免振混凝土、密筋混凝土可能在結(jié)構(gòu)中試用。　　

1.2 鋼材　　

      橋梁上使用的預(yù)應(yīng)力鋼材一直在朝著高強(qiáng)度，低松弛，大直徑的方向發(fā)展。目前使用的預(yù)應(yīng)力鋼材主要有高強(qiáng)鋼絲，鋼絞線及高強(qiáng)度粗鋼筋三大類。20世紀(jì)80年代中期以前，我國的預(yù)應(yīng)力鋼材的性能比國際上落后較多;在80年代后期，國內(nèi)開始生產(chǎn)1860MPa的低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，加上與其配套的大噸位預(yù)應(yīng)力錨具和張拉設(shè)備的研制成功，C50與C60混凝土的應(yīng)用，使得預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力得到很大提高。近年來，材料強(qiáng)度有所增加，但在某些情況下，強(qiáng)度的增加是以降低材料的延性與韌性為代價的，而且強(qiáng)度較高的預(yù)應(yīng)力鋼材，有時會增加氫的應(yīng)力腐蝕的危險，這些不利的特性應(yīng)予以重視。　　

1.3 預(yù)應(yīng)力鋼束　　

      大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束的采用大大簡化了后張拉工藝。對于采用懸澆施工的橋梁，每一循環(huán)預(yù)應(yīng)力束數(shù)可大大減少，且通過預(yù)應(yīng)力束平彎使錨點(diǎn)位置在斷面上的布置固定，大大節(jié)省了穿束、張拉、壓漿等工序所用的時間，從而加快施工進(jìn)度。另外采用大噸位預(yù)應(yīng)力束，布束容易，經(jīng)合理選擇后可以做到因不易布束而加大結(jié)構(gòu)尺寸，造成材料浪費(fèi)，可減少繁雜的錨固齒塊，便于簡化模板，加快工期。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是指帶潤滑防銹涂層的后張預(yù)應(yīng)力筋，施工時這種預(yù)應(yīng)力筋可以和普通鋼筋一樣直接安裝在模板中。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋無需預(yù)留孔道，后期穿束，壓漿等工序并可節(jié)省材料，加快施工進(jìn)度。因此具有施工簡便，施工效率高等優(yōu)點(diǎn)。但其強(qiáng)度和剛度與相應(yīng)的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋相比稍低。從耐久性能看，應(yīng)對其防銹及認(rèn)真處理錨具封端。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，由于壓漿工藝問題也存在耐久性問題，預(yù)應(yīng)力管道壓漿往往存在壓漿不滿或不密實(shí)等問題，由此可能導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕問題不容忽視。　

1.4 其他新型材料以及各種材料結(jié)合應(yīng)用　　

       新型材料如纖維增強(qiáng)塑料，具有在各種環(huán)境下具有耐久和抗腐蝕的特性，重量輕，高強(qiáng)度和無磁性等優(yōu)點(diǎn)，過去主要用于航天和航空工業(yè)，現(xiàn)已進(jìn)入建筑工業(yè);預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土的結(jié)合，預(yù)應(yīng)力混凝土與纖維混凝土的結(jié)合以及其它材料的結(jié)合;無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋其自身的優(yōu)點(diǎn)將會越來越受到重視，在大跨徑橋梁上的應(yīng)用正日益增加，但關(guān)于其強(qiáng)度和耐久性問題仍然需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，不斷完善。　　

二、頂推法　　

2.1 施工原理　　

      頂推法就是以千斤頂為動力, 對預(yù)制好的梁體, 借助板式滑動支座,縱或橫向推進(jìn)至設(shè)計(jì)要求的位置。在頂進(jìn)過程中,梁上的每個截面的彎矩值處在不斷的正負(fù)交替之中, 為了減小梁體前段的懸出長度和負(fù)彎矩,應(yīng)在梁前端安裝導(dǎo)梁,導(dǎo)梁應(yīng)自重輕而剛度大。　　2.2 施工方法及特點(diǎn)　　

       頂推法施工的主要關(guān)鍵是頂推工作, 核心問題在于應(yīng)用有限的推力將梁頂推就位。聚四氟乙烯的問世,為我們提供了摩擦系數(shù)很小的材料,使施工水平有了很大的提高。頂推的施工方法有很多, 按頂推的施力方法分為單點(diǎn)頂推和多點(diǎn)頂推; 按頂推方向分單向頂推和雙向頂推。這里主要介紹單點(diǎn)頂推和多點(diǎn)頂推。　

2.3 單點(diǎn)頂推　　

       單點(diǎn)頂推水平力的施加位置一般集中設(shè)置于主梁預(yù)制場靠近橋臺或某一橋墩的位置,其他墩臺支點(diǎn)只設(shè)置滑道支承。單點(diǎn)頂推裝置又有兩張方式,一種是用單點(diǎn)拉桿千斤頂頂推,考慮頂推力的大小,安裝一臺或多臺水平千斤頂,通過拉桿連接梁的底板或者兩側(cè),牽引拉動梁體在滑道上前移;另一種是直接頂推梁體,在預(yù)制臺座的后面,設(shè)置一個反力座,安裝一臺或多臺千斤頂,直接頂推梁體向前滑動。　　

2.4 多點(diǎn)頂推　　

      多點(diǎn)頂推的原理是在每個墩臺上設(shè)置一對小噸位的水平千斤頂,將集中的頂推力分散到各墩上。由于利用水平千斤頂傳給墩臺的反力來平衡梁體滑移時在橋墩上產(chǎn)生的摩阻力, 而是橋墩在頂推過程中承受較小的水平力,因此可以在柔性墩上采用多點(diǎn)頂推施工。多點(diǎn)頂推與集中單點(diǎn)頂推比較,可以免去大規(guī)模的頂推設(shè)備,能有效的控制頂推梁的偏離。必須注意,在頂推過程中要嚴(yán)格控制梁體兩側(cè)千斤頂同步運(yùn)行。為了防止梁體在平面內(nèi)發(fā)生偏移,通常在墩頂梁體兩側(cè)設(shè)置橫向?qū)蜓b置。　　

三、懸臂施工法　　

3.1 施工原理　　

      懸臂施工法也稱為分段施工法, 多用于建造大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,通常分為懸臂澆筑施工和懸臂拼裝施工兩類。它利用己建成的橋墩沿橋跨徑方向逐段地懸出接長對稱施工, 因此采用懸臂施工的必要條件是:施工中墩與梁固結(jié),施工過程中橋墩需承受不對稱彎矩。懸臂施工時隨梁段增加即懸臂長度的增長,梁內(nèi)出現(xiàn)的負(fù)彎矩不斷增大,對混凝土橋必須在梁段上緣施加預(yù)應(yīng)力,使其完成的梁段連成整體。懸臂施工是由兩個相鄰的橋墩同時向兩側(cè)分段進(jìn)行,水平推進(jìn),直到跨中合攏,各梁段用預(yù)應(yīng)力緊密連成整體。合攏程序一般采用兩岸向跨中的順序,但應(yīng)注意不同的合攏程序,引起的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同,體系轉(zhuǎn)換時由徐變引起的內(nèi)力分布也不同,所以采用不同的合攏程序?qū)⒃诮Y(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同的恒載內(nèi)力,對此在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)引起足夠的重視。　　

3.2 懸臂澆筑施工　　

       懸臂澆筑是在橋墩兩側(cè)對稱逐段澆筑混凝土, 待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,張拉預(yù)應(yīng)力束,移動掛籃,繼續(xù)澆筑下一梁段。梁節(jié)段長度與梁段自重、掛籃重、平衡配重及施工荷載密切相關(guān), 一般每個節(jié)段的長度為3-4m。懸臂澆筑施工中的主要設(shè)備是掛籃,因橋墩根部塊的重量較大,且為了滿足拼裝和支承掛籃要求的起步長度,經(jīng)常先用托架澆筑第一梁段。托架上施工幾個梁段達(dá)到掛籃起步長度后,拼裝對接掛籃,待其到一定長度之后,再將對接掛籃分開, 形成兩個獨(dú)立的掛籃向跨中逐段推進(jìn), 新澆梁段達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力束與前一梁段連成一體。掛籃是一個能自動行走的空中活動腳手架,懸掛在已張拉的箱梁節(jié)段上,現(xiàn)澆段的模板安裝、鋼筋綁扎、管道安裝、預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿等工作均在掛籃上進(jìn)行。完成一個梁段后,掛籃可前移一個梁段,循環(huán)懸臂澆完所有梁段。掛籃的構(gòu)造一般由主筋、懸吊系統(tǒng)、平衡重及錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、張拉平臺及底模架組成。　　

3.3 懸臂澆筑施工工藝流程　　

       用掛籃懸臂澆筑施工, 除第一梁段等少數(shù)梁段用托架施工外,其余利用掛籃施工。每個梁段的混凝土宜一次澆筑,其循環(huán)作業(yè)工序?yàn)?掛籃前移、模板就位加固、鋼筋綁扎及管道安裝、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)生、張拉壓漿,施工周期一般為一周左右。懸臂澆筑施工中的關(guān)鍵是合攏段施工,當(dāng)懸臂較長時,結(jié)構(gòu)恒載和施工荷載將產(chǎn)生較大的撓度,這些撓曲變形除在各節(jié)段施工中不斷調(diào)整外,合攏時需詳細(xì)調(diào)整。為了控制合攏段的位置,可在合攏段內(nèi)設(shè)置剛性支撐定位,采用早強(qiáng)水泥、控制合攏溫度等措施提高施工質(zhì)量。設(shè)置剛性支撐鎖定措施有:箱梁內(nèi)外設(shè)剛性支撐、外剛性支撐與張拉臨時束或僅設(shè)內(nèi)或外剛性支撐等。　　

3.4 懸臂拼裝施工　　

       懸臂拼裝是將預(yù)制好的節(jié)段, 用支承在已完成的懸臂梁段上的專用拼裝吊機(jī)逐段拼裝。一個節(jié)段張拉錨固后,再拼裝下一個節(jié)段。懸臂拼裝的分段, 主要決定于懸拼吊機(jī)的起重能力,一般節(jié)段是2-5m。節(jié)段過長則自重大,需要懸拼吊機(jī)起重能力大,節(jié)段過短則拼裝接縫多,工期也延長。一般在懸臂根部,因截面積較大,節(jié)段長度采用較短,以后向端部逐漸增長。　　四、結(jié)論　　隨著我國科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力和交通事業(yè)的發(fā)展, 大跨度橋梁越來越多的出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中，各類橋梁日新月異,譜寫了橋梁建設(shè)史新的篇章。因此我們要運(yùn)用科學(xué)合理的技術(shù)和方法在實(shí)踐中積極研究和推廣先進(jìn)的施工技術(shù)和施工組織,不斷的完善和發(fā)展這些施工方法。