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關鍵詞:高速鐵路,橋梁設計,特點總結
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
前言
在現代高速鐵路建設中,橋梁設計與建造技術已成為關鍵技術之一。橋梁是高速鐵路土建工程的重要組成部分,主要功能是為高速列車提供平順、穩定的橋上線路,以確保運營的安全和旅客乘坐的舒適。以京滬高速鐵路為例,它經過的區域是東部經濟發達地區,全長為1300多公里,橋梁占1000多公里,為全長的77%。我國的高速鐵路建設通過借鑒德國、日本等國高速鐵路橋梁先進技術和成功建設經驗,在我國高速鐵路橋梁建設的具體實踐中,逐步形成了有特色的高速鐵路橋梁建設的設計特點與關鍵技術。
一、我國高速鐵路橋梁建設的設計特點
(一) 我國高速鐵路橋梁的設計特點
由于速度大幅提高,高速列車對橋梁結構的動力作用遠大于普通鐵路橋梁。橋梁出現較大撓度會直接影響橋上軌道平順性,造成結構物承受很大沖擊力,旅客舒適度受到嚴重影響,軌道狀態不能保持穩定,甚至危及列車運行安全。這些都對橋梁結構的剛度和整體性提出了極高的要求。本文從以下三個方面介紹其設計特點:
1. 高架橋所占比例大。高架長橋多橋梁在高速鐵路中所占的比例較大,主要原因是在平原、軟土以及人口和建筑密集地區,通常采用高架橋通過。京津城際鐵路橋梁累計長度占全線正線總長的比例為86.6%,京滬高速鐵路為80.5%,廣珠城際鐵路為94.0%,武廣客運專線為48.5%,哈大客運專線為74.3%。
2. 大跨度橋多。受國情路況的制約,我國客運專線中,跨度達100 m及以上的大跨度橋梁很多。據統計,在建與擬建客運專線中,100 m以上跨度的高速橋梁至少在200座以上。其中,預應力混凝土連續梁橋的最大跨度為128 m,預應力混凝土剛構橋的最大跨度為180 m,鋼橋的最大跨度為504 m。
3.橋梁剛度大,整體性好。為了保證列車高速、舒適、安全行駛,高速鐵路橋梁必須具有足夠大的豎向和橫向剛度以及良好的整體性,以防止橋梁出現較大撓度和振幅。同時,還必須嚴格控制由混凝土產生的徐變上拱和不均勻溫差引起的結構變形,以保證軌道的高平順性。
二、我國高速鐵路橋梁建設的關鍵技術及原則規范
1、高速鐵路橋梁的設計荷載
1. 1 橋梁設計活載---ZK活載我國的高速鐵路橋梁設計活載采用UIC(國際鐵路聯盟規范)荷載圖式,其值為UIC荷載的0. 8倍(見圖1)
-
1.2 動力系數---列車走行時對橋梁產生的動力響應
高速鐵路橋梁結構考慮列車活載動力作用時,應將靜活載所產生的豎向效應(彎矩和剪力)乘以動力系數5,動力系數按下列公式計算:計算剪力時:
式中: -影響線加載長度;
-動力系數,分別用于豎向設計荷載對結構產生的剪力和彎矩,它是根據UIC荷載系統的規定,由UIC荷載動力系數乘以動力系數調整值0. 83并除以線路等級系數0. 8而得到的。
設計時應注意:對于中小跨度橋梁,為減少動力作用的影響,采用UIC-71荷載作用下的動力系數時,梁體還應滿足自振頻率低限的要求。對于大跨度橋梁梁體基頻較低,但動力系數隨著跨度增大而減小,而且大跨度橋梁荷載裕量很大。
1.3 橫向搖擺力
橫向搖擺力是取100kN,作為一個集中荷載取最不利位置,以水平方向垂直線路中線作用于軌頂。研究表明,高速列車當速度達到350km /h時,每一輪對搖擺力最大值不超過50kN,其大小與軌道不平順和運行速度等因素有關,而與跨度沒有多大關系,而且輪對搖擺力的方向有左有右,在同一跨度上,輪對搖擺力不會完全相同。對大跨度橋梁來說,除保留采用100kN水平集中力檢算小跨度構件外,還應加用5kN/m的均布荷載加載進行計算,加載長度不超過列車長度。
2、高速鐵路橋梁的上部結構型式及橋面布置
2.1 高速鐵路橋梁的上部結構型式
高速鐵路一般按雙線修建,在雙線并列的情況下梁部結構可采用兩單線橋的分離式結構,如T形梁和分離式箱梁;也可采用雙線橋的整體式結構,如整體式箱梁從理論上講,整體式與分離式應具有相同的豎向剛度,但由于在計算中,整體式結構按雙線活載進行了折減,因而其變形較小;從車輛運行的平穩性上看,整體式由于自重加大,旅客乘坐舒適度有更大改善;從結構來說,整體式結構由于腹板少,有利于節省圬工量,且較厚的腹板對布筋和提高耐久性都有利;從施工來看,整體式在制梁速度上也比分離式明顯加快。因此,設計上部結構時,應優先考慮整體式結構。
2.2 高速鐵路橋梁的橋面布置
2. 2. 1 橋面寬度
高速鐵路橋梁的橋面寬度較普速鐵路橋寬,以適應高速行車要求,并便于檢查和養護。為了檢查人員安全,人行道內側距車輛壁應>1. 2m(風壓帶寬度)。同時人行道直接布置在主梁翼緣上而不采用在主梁外側加托架的方案。人行道寬為1. 0m。故橋面寬B不小于按下式計算的值:
2. 2. 2 橋面布置
高速鐵路為了便于橋上線路養護維修作業,不設護輪軌,而采用加高擋碴墻的措施,以防止列車傾覆。道碴槽的寬度根據滿足道床清篩的要求而定。接觸網支柱在橋上的位置是根據接觸網專業的技術要求和曲線內側限界加寬要求確定的。為滿足橋上行走橋梁檢修小車的要求,接觸網支柱外側至護欄內側至少需要0. 8m的寬度。
3、高速鐵路橋梁的剛度要求
為了使高速鐵路橋梁具有高平順性,以保證列車運行的安全性和旅客乘坐的舒適性,對橋梁豎向和橫向剛度比普速鐵路有更高的要求,對于大跨度橋梁,其可能成為控制設計的標準,因而對橋梁經濟性產生影響。
3.1 列車運行安全性評判標準
列車運行安全性主要指列車在橋上是否發生脫軌。對這一問題,車輛動力學是采用控制脫軌系數、輪重減載率及輪對橫向水平力等參數的限值。脫軌系數Q/P是輪軌間橫向水平力Q與垂直力P的比值。制定規范時, 輪對豎向減載率$P/P是一側車輪軸重的減載量$P和車輪左右側平均輪重P的比值。GB5599-85中規定, ,在研究高速鐵路軌道平順日常養護維修管理標準中,取輪軌橫向水平力Q[80kN作為限值。
4、高速鐵路橋梁的設計要求
4.1 高速鐵路橋梁的設計原則
(1)橋跨結構宜采用較小跨度;
(2)盡量采用剛度較大的連續梁、剛構橋;
(3)鋼筋混凝土橋宜采用箱形截面;
(4)為減少噪聲盡量少用鋼橋,中等跨度可采用結合梁;
(5)橋墩不宜采用排架墩;
(6)橋面采用有碴橋面有枕軌道或無碴橋面板式軌道,鋼梁上不能采用明橋面,需一次鋪設長鋼軌;
(7)結構構造細節應能方便維修和減少維修。
結束語
我國從20世紀90年代初期開始,以京滬高速鐵路為背景,系統地開展了前期研究工作。通過對國外高速鐵路經驗的消化吸收,并結合科研成果制定了相關的一些規范,但所提出的一些設計參數還是初步的,如乘坐舒適度指標的評判,橫向剛度的計算等還存有一些爭議,都需要在試驗和實踐中驗證其合理性和經濟性,才能不斷地加以補充、修正和完善。
參考文獻
[1]劉春鳳,劉家鋒.高速鐵路中小跨度橋梁結構模式及架設方法[J].鐵道標準設計,2000(3).
[2]戴公連,胡楠,劉文碩.中國高速鐵路橋梁建設新進展[A].第全國橋梁學術會議論文集(上冊)[C];2010.
[3]中華人民共和國鐵道部.新建時速300~350公里客運專線鐵路設計暫行規定[S].北京:中國鐵道出版社,2007.
從橋梁的實際承載能力和實際通行狀況著手,結合結構有限元軟件對鐵路長大貨物車通過橋梁時承載能力進行檢算,從而對列車通行提出合理的限制要求并指導橋梁的維修加固及設計。
關鍵詞:鐵路橋梁、超重列車、承載能力
中圖分類號:U445 文獻標識碼:A
引言
隨著我國經濟和國防事業的蓬勃發展,超重、超大設備的長距離運輸已不可避免,因此對交通運輸能力提出了更高的要求。鐵路作為一種重要的交通運輸方式在國民經濟中的作用越來越明顯。鐵路橋梁作為鐵路運輸的咽喉部位,正在經受著越來越嚴峻的考驗。因此為促進國家發展及國防建設的順利進行以及保證超重部件長途運輸的安全性,必須對一些重要線路的鐵路橋梁進行超重貨物列車通過時的承載能力檢算。進而指導橋梁的維修加固或對超重列車過橋制定相應的限制措施。
1 檢算原理
橋梁的檢定承載能力應以橋梁的檢定承載系數表示。為結構所能承受的荷載相當于中華人民共和國鐵路標準活載(中—活載)的倍數。
當≥1時,表示橋梁承載能力滿足標準活載的要求;
當<1時,橋上容許通過的運行活載,必須滿足:
式中: Q為運行活載的“活載系數”;為橋梁構件的容許換算均布活載; 為標準活載的換算均布活載,計入動力系數; 為運行活載的換算均布活載,計入相應的動力系數。
橋梁檢算內容包括橋梁的上部結構、支座及下部結構。
2 鐵路長大貨物車型號及超限貨物等級劃分
依據《鐵路超限超重貨物運輸規則》,按活載系數Q長大貨物車分為三個等級:一級超重:1.00
表1 超重貨物分級表
注:以上均為貨物裝載無偏心情況。
長大貨物車荷載加載方式按照《中國鐵路長大貨物車使用手冊》的相關規定執行。
3 工程實例
3.1工程概況
棗樹溝1號大橋位于半徑1600米的圓曲線和緩和曲線上。本橋橋臺采用T形橋臺,橋墩采用圓端形實體橋墩,基礎采用鉆孔灌注樁基礎。為鐵路單線橋梁。以D2車一級超載通過時為例進行檢算。橋梁布置形式如圖1所示。
(1)跨徑布置: 11-32m梁橋,全長374.9 m;
(2)設計行車速度:旅客列車設計行車速度為120Km/h;
(3)地震動峰值加速度:0.20g,地震動反應譜特征周期0.45s;
(4)設計荷載:中—活載。
圖1棗樹溝1號大橋
3.2 有限元模型
全橋均采用梁單元模擬受力。利用Midas/civil 2011建立全橋有限元模型, T梁有限元模型見圖2。
圖232m預應力鋼筋混凝土簡支T梁有限元模型
3.3 上部結構檢算
根據中-活載作用下的內力包絡圖及《鐵路橋梁檢算規范》得出結構檢算截面:
(1) 按彎矩檢算1/4截面、3/8截面、1/2截面;
(2) 按剪力檢算梁端截面、1/8截面、1/4截面。
3.3.1 K值計算
計算主梁截面極限承載彎矩時
計算主梁截面極限承載剪力時
式中 —條線路容許換算均布活載(kN/m);—條線路的主梁片數; ,—每一片主梁的極限承載彎矩()或剪力();—條線路上主梁恒載重(kN/m);—條線路上橋梁計算截面彎矩(剪力)恒載與活載影響線面積(, );—安全系數。
經計算各控制截面的k值如表2所示
表2截面k值計算表
依據鐵路橋梁檢定規范中要求,由影響線面積和加載長度通過查表(附錄D)得知值。為乘以動力沖擊系數。各個截面位置的值見表3。
表3截面值計算表
應用Midas Civil2011移動荷載追蹤器,可得出在車輛最不利位置加載下的各控制截面的內力值。以D2車型一級超載端截面剪力為例進行相關過程計算。
經Midas Civil自動計算,端截面剪力最大值及最不利加載位置如圖3。
圖3端截面剪力最大值及最不利加載位置圖示
通過如上過程,可得出在各級車輛最不利加載下的各控制截面的內力值。計算結果匯總如表4:
表4截面值計算表
3.3.4 檢算結果
和可按下列公式計算:
各檢定截面、、以經計算得出。檢定結果如表5。
表5截面、、值匯總表
4 支座值計算
表6支座參數表
即支座滿足安全條件。
5 下部結構檢算
下部結構安全條件為:當時,偏心有足夠的安全度,可不必檢算荷載偏心承載系數;當滿足時,傾覆穩定有足夠的安全度,可不必檢算整體穩定承載系數;當滿足時,滑動穩定有足夠的安全度,可不必檢算滑動穩定系數。
經計算下部結構承載系數即說明墩(臺)能通過該運行活載。
6 檢算結論
經過檢算,棗樹溝一號大橋的承載能力滿足長大貨物列車的通行要求,按相關規定長大貨物列車過橋速度不大于60Km/h。結論如表7所示。
表7檢算結論表
鐵路運行安全關系著國計民生,是一個需要引起足夠重視的問題。隨著社會的不斷發展進步,列車的結構及載重能力也在不斷的提高,對鐵路橋梁的承載能力一次又一次的提出考驗。因此,作為橋梁設計及維護單位及相關工作者應該一起高度的重視,根據線路的通行現狀及相關檢算要求及時對相關橋梁結構進行補強加固,以滿足實際通行要求以此確保運輸任務的安全順利完成。
參考文獻按
[1]《鐵路橋涵檢定規范》(鐵運函[2004]120號)
[2]《鐵路超限超重貨物運輸規則》(鐵運[2007]62號)
[3]《鐵路貨物裝載加固規則》(鐵運[1995]70號)
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[5] 邱順冬.橋梁工程軟件midas Civil應用工程實例[M].北京:人民交通出版社,2011
[6]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》(TB10002.3—2005)
[關鍵詞]鐵路橋梁施工;鉆孔灌注樁;工序;問題;措施
引言
當前我國社會經濟的迅猛發展,我國在交通事業的相關工作中也取得了長遠的發展,尤其是在相關的科學技術的支撐下,我國的鐵路橋梁建設質量安全方面的要求也越來越高。在廣珠鐵路生平大道特大橋工程施工過程中廣泛地運用到了鉆孔灌注樁技術,本文分析和研究了鉆孔灌注樁的具體施工方法,對施工組織方案進行不斷的優化,最終對工程質量安全進行了有效的控制。希望本文能夠對相關工程具有一定的借鑒作用。
1、工程概況
升平大道特大橋從71#墩至263#臺為北京鐵建廣珠項目部施工范圍,全長為6017.2米,共948根鉆孔灌注樁。其中除104、118、122-155、166、167、176、180-187、205、206、217、226、228-232、240-244、247-254、258號橋墩~高欄港臺為摩擦樁外,其余樁基礎均為柱樁,入巖深度大于1.8m。地層巖性及地質構造依次為素填土、淤泥、淤泥質粘土、淤泥質砂、粘土、粗砂、粗(礫)、砂第四系殘積層粉質粘土、全風化、強風化、弱風化。橋址區內不良地質為飽和砂土的液化,地層承載力應作相應的折減。特殊地質為軟土-淤泥、淤泥質土、淤泥質砂較發育,基坑開挖易引起坍塌、機械震陷,并可能發生軟土震陷,施工中盡量避免對淤泥的擾動。本橋采用泥漿壁類型,需要配比泥漿,可以全面保護鉆孔工具,維護鉆孔灌注樁的質量性能,此類技術用于保障鐵路橋梁工程的穩定性,避免鉆孔灌注的過程中出現坍塌,近幾年,泥漿壁類型的鉆孔灌注樁技術在鐵路橋梁工程中比較常見。
2、鉆孔灌注樁技術的施工準備工作
①施工前期,需要做好施工現場的全方位、多角度的勘查工作,在其中根據勘查結果制定出地質報告、設計圖紙以及現行的工程施工規范標準,及時準確的對整個工程的施工設置出相關的方案,在其中進行嚴格的鑒定與監管,保證整個方案的合理性、科學性、有效性,另外需要注意的部分是,在整個方案的設計過程中,需要有針對性的應急預案,這樣做的原因是,避免由于一些突發性的事件而影響整個工程的進度,造成整個工程質量安全問題,為后續的工作帶來一定的不良影響。②保證施工原材的質量。施工過程中做好施工原材料相關工作是極其必要的,其中包括原材料的采購與檢驗工作,決不允許未通過合格鑒定的資源和材料進入到工程的使用中。例如,在工程的實施過程中,灌注混凝土的質量之前需要滿足整個工程的全方面的施工方案標準和規范。③保證泥漿制備原料的質量。施工過程中對灌注樁使用水源的嚴格監管和監察是一份必要的,并且需要對泥漿池、沉淀池進行相關的設置,這樣主要是確保泥漿循環系統在整個工程中可以正常有序的運行。④保證測量及試驗的準確性。施工過程中需要增強對作業隊伍的監督,便于保障放樣復核工作準確無誤,在其中把樁位的偏差進行嚴格的監管,做好鉆機就位前護筒具體埋設位置、高度的檢查工作,由此可以確保鉆桿能夠一直呈現鉛錘線狀態。同時必須對成孔時的進、出泥漿指標實施抽檢制,一旦超標,則必須馬上進行調整,這樣才能減少工程實施過程中的損失及失誤。
3、鉆孔灌注樁技術的施工工序
3.1護筒的埋置。鉆孔灌注樁施工技術護筒的埋置,程序的具體操方法有以下三個方面,一是坐標放樣需要精確的進行,這可以借助全站儀來實現;二是對樁的位置需要精確的鑒定,切記不能出現任何的誤差;三是埋置護筒,這一指標的標準是,樁與護筒二者的中心線需要精確無誤的重合。護筒埋設深度根據現場地質情況確定。水中樁鋼護筒沉放應注意:鋼護筒沉放前派遣潛水隊員將樁位處清理干凈,不得有影響鋼護筒下沉和鉆孔施工的雜物如大塊石、鋼材等;鋼護筒焊接接長時應保證護筒順直,焊縫飽滿;振動錘重心和護筒中心軸盡量保持在同一直線上;在護筒下沉過程中,當護筒沉入土中一定深度后,要及時撤除護筒導向架,以免影響護筒下沉;鋼護筒沉放必須全過程測量,保證護筒偏位和傾斜度在容許范圍內。
3.2泥漿的制備與護壁。樁灌注所需泥漿的最大作用在于護壁以及懸浮泥渣。在工程的實施中,需要根據實際情況對泥漿進行科學合理的調配,其中需要將施工現場的土質情況考慮在內,這樣做可以避免在施工過程中配置出太稀或太稠的泥漿,最終影響整個工程的操作質量和安全性。在工程的實施過程中,泥漿的制作首先需要對粘土進行打碎,然后把打碎的粘土移置到護筒內,最終用過沖擊椎有節奏地對其進行沖擊作用,最終的效果是實現粘土到泥漿的轉變,進行鉆孔。
3.3鉆孔、清孔。一是需要對鉆孔前的準備工作進行嚴格的監管;二是鉆孔,對于在鉆孔中途遇到障礙物,需要把表面用粘土墊平再鉆孔,工作人員對其中的實施記錄需要認真的填寫,仔細觀測其中的土層變化,并且對泥漿的檢測進行嚴格的鑒定與檢測。
3.4灌注。鋼筋籠安放完畢后禁止工作人員立即灌注混凝土,需要對鉆孔進行嚴格的二次清理,保障底部的沉淀厚度和泥漿的檢測指標真正達標,保證對灌注質量安全沒有任何的負面影響。在混凝土的灌注過程中,需要對孔底到導管下口之間的距離為0.4米左右,確保導管的埋設深度需要大于2米小于6米。此外還需要注意的是,在灌注的過程中,需要根據實際情況合理的布置灌注速度和導管位置進行調整。
4、鉆孔灌注樁技術在鐵路橋梁施工中的常見問題及有效措施
4.1掉鉆問題。在鐵路橋梁施工過程中,鉆孔過程中較為常見的問題是掉鉆和卡鉆問題,在本論文中,我個人根據多年的實踐經驗進行相關的總結,主要的原因分為下述兩點,一是鉆桿安裝接頭的緊密性需要進行進一步的提升,以免造成自身結構的不穩定性,這樣會導致卡鉆現象,在這種情況下。在施工過程中,加強對鋼絲線、鉆桿、鉆機等方面的全方位檢定,對于破舊磨損的零件需要進行及時的更換,以便保障施工中的工具實用性良好,能夠遵循正常運行過程中的施工需要。
4.2孔壁坍塌問題。在施工過程中,如果發生孔壁坍塌問題,需要對相關的原因進行詳細的分析,這類事故的主要原因在于,施工操作不當或者是由于護筒埋設深度不足所造成的。在具體的施工過程中,需要遵循施工的規范標準進行鉆孔作業。
4.3鉆孔偏斜問題。在鐵路橋梁施工過程中,造成鉆孔偏斜問題的主要因素有以下三個方面,一是由于鉆機不穩定性所導致,其中會出現零件磨損,鉆桿無法達到垂直的狀態;二是鉆孔程度過深或者偏大,最終使得鉆桿變得彎曲;三則是鉆孔過程中的土層不平,存在一些障礙物的阻礙。防范上述現象的有效措施有以下三點,一是在施工過程中,對鉆機的安裝進行仔細有效的監察,確保其安裝的安全性、穩固性;二是在施工過程中,如果出現鉆孔偏大的情況,需要對粘土進行填充處理;三是依據鉆孔內障礙物的體積,采取相應的措施進行敲碎,利用C20低標號的混凝土進行填平處理。
關鍵詞:鋼筋混凝土;橋梁工程;質量控制;施工管理
當前鐵路建設強度不斷加快,對工程施工體系有了更高的要求,鐵路工程所占的投資比例和路線長度比較大,工程質量直接影響工程的應用周期。在具體施工中工作人員需要從實際情況入手,以合同圖條款和控制形式為主,使其適應技術規范和設計文件的要求,保證管理形式的合理性。在橋梁具體施工階段,各項施工工序比較復雜,必須及時對控制形式進行分析,保證其符合質量控制標準的要求。
1工程概況
達州市天然氣化工產業區鐵路專用線是化工園區生產發展的生命線,鐵路專用線的建成,將促進地方經濟社會發展,加快地方產業培育和經濟結構戰略性調整,增強區域經濟整體競爭力。因此,專用線的修建,對達州市未來五年提出的“三大目標”(建成中國的西部天然氣能源化工基地、川渝鄂陜結合部大城市、秦巴地區經濟文化強市)的實現,具有重大的經濟意義和現實意義。經濟開發區專用鐵路是達州市的重要基礎設施,其建成通車對于改善達州城市環境狀況,緩解達州地區鐵路運力設備緊張壓力,降低甕福達州、達鋼和玖源等生產企業物流成本,增強地方招商引資能力具有重要意義。
2鐵路橋梁施工的影響因素分析
基于鐵路橋梁施工體系的特殊性,在施工階段必須滿足干預形式的要求,從施工現狀入手,明確具體干預措施。以下將對鐵路橋梁施工的影響因素進行分析:
2.1隱蔽工程量大
在具體施工過程中達州市天然氣化工產業區鐵路專用線的工量比較大,對區域性經濟發展有重要的影響,必須提前對鐵路施工形式進行檢查和評估,根據數據的要求,確定工程量。但是在具體控制階段,存在后續隱蔽工程量大的情況,直接影響整個鐵路施工形式的后續發展[1]。此外基于工程形式的復雜性,工作人員如果不及時對影響因素進行分析,則會在后期應用階段出現安全隱患,對施工質量構成威脅。隱蔽工程的類型比較多,具體包括:鐵路突發事故多,控制形式復雜等。鐵路橋梁建設常見的隱蔽工程問題有多種,鋼筋的焊接接頭不牢固,建材搭接綁扎不合格,鋼筋之間的距離不均勻,以及箍筋彎鉤角度不合格等,在后續應用過程中,要及時對現有的檢驗指標進行分析,滿足控制形式的要求,避免出現質量不達標的情況。
2.2施工安全隱患多
在鐵路橋梁整個施工過程中,施工單位聘請很多施工人員,由于現有的施工形式比較復雜,在控制過程中沒有對工作人員進行系統的培訓,進而出現專業知識匱乏的情況。施工技能對鐵路施工質量控制有重要的影響,安全隱患的必然對施工現狀造成影響,甚至出現控制結構不健全的情況。施工人員如果沒有按照固定的配合比施工,則會出現混凝土強度低的情況,導致鐵路橋梁建設的耐久性差[3]。
3鋼筋混凝土橋梁施工的管理措施分析
在鐵路工程建設過程中必須以提升施工質量為目標,在施工階段需要明確具體的控制措施減少安全隱患。以下將對鐵路鋼筋混凝土施工的質量控制措施進行分析:
3.1混凝土的質量管理
在鐵路施工階段,由于工程設計比較復雜,涉及到的材料比較多。混凝土作為工程的重要材料,必須保證材料的安全。在施工前期,施工單位需要對原材料來源進行控制,保證材料符合質量控制標準的要求。此外要保證配合比的合理性,不同的施工形式對施工質量有不同的影響,在施工控制過程中需要從施工現場入手,確定材料的配合比,及時對材料進行檢查,避免出現控制形式不合理的情況。在實際施工階段,施工單位必須及時對控制模板和澆筑體進行分析,避免出現裂縫及空洞的情況[3]。
3.2施工結構的管理
施工結構形式的銜接對施工體系有重要的影響,專用鐵路施工中的橋墩和橋梁的施工質量應嚴格管理和控制。由于結構建設趨于多樣性,需要根據火車通行形式的要求,在后續施工階段,對施工工藝流程進行分析,嚴格按照設計的圖紙進行施工。為了提升鐵路梁的承載力,要及時按照圖紙文件進行施工,明確預應力控制結構的要求,減少偏差。在施工前由于測量和放樣工作形式比較復雜,必須對整體平面位置進行調整,明確結構表面的要求,保證設計的美觀性和有序性。為了避免出現施工結構不嚴謹的情況,必須及時對施工結構進行考察,滿足后續控制指標的本質性要求[4]。
4鋼筋混凝土施工質量控制措施分析
由于施工形式本身比較復雜,在干預過程中要及時對控制結構進行分析,減少干預性因素的影響,使其滿足區域性設計結構的要求。以下將對鋼筋混凝土施工質量控制措施進行分析:
4.1強化對材料和設備的審核力度
施工機械設備和施工原材料對鐵路橋梁整體施工有重要的影響,在施工階段必須明確控制形式的要求,及時對控制結構進行分析,滿足現有設計形式的發展趨勢。由于機械設備和施工材料關系到鐵路的整體施工,為了保證控制結構的合理性和有序性。在后期施工過程中必須對存在的問題進行解析。當前我國交通設施的種類不斷增加,在后續控制過程中,材料的生產廠家比較多,工作人員需要優化選擇,及時對市場上的設備和材料進行嚴格的控制和監督。此外施工單位必須對采購人員進行有效的管理和監督,避免出現偷工減料或者謀取私利的情況,如果出現嚴重的質量問題,必須將責任落實到個人身上,引起大家的注意,將具體管理制度落實到實處[5]。
4.2階段性施工質量控制措施
鐵路施工區域內的橋址區為多泥巖地層,泥巖遇水極易軟化,基礎開挖至設計標高后,及時下基澆注。基坑開挖應盡量避免雨季施工,備足防止坍塌的器材及抽水設備,及時排除遇到的地表水和地下水。基底清底后及時澆灌基礎,封閉基坑,勿使基坑暴露過久或受地表水浸泡而影響地基承載力,施工時對橋梁各部分尺寸、標高、墩臺里程、預偏心等進行核實,如發現設計圖紙有誤,應及時和設計單位研究解決。施工鉆孔樁時,采取必要的措施,防止涌砂和坍孔現象。鉆孔至設計高程經檢查后,即進行清孔灌注。
4.3明確質量審核標準
施工完畢復測橋臺中心線,橋墩縱、橫向中心線,墩臺頂帽四個角及前述各值與設計值的誤差并在竣工資料中記錄。橋施工嚴格按《鐵路橋涵施工規范》(TB10203-2002)和《鐵路混凝土與砌體工程施工規范》(TB10210-2001)的有關規定。混凝土圬工骨料應進行理化實驗,不采用含石膏和有機礦物質成份的有侵蝕的骨料。拌合用水應進行水質化驗,采用無侵蝕性水。并嚴格按《鐵路混凝土及砌體工程施工規范》(TB10210-2001,J118-2001)辦理。混凝土堿含量應符合《鐵路混凝土工程預防堿-骨料反應技術條件》(TB/T3054)的規定。
5結束語
基于混凝土施工體系的特殊性,在鐵路后續施工過程中需要以控制質量為基準,及時對影響因素進行分析,滿足具體控制指標的要求,適應火車通行的要求。質量控制和施工管理屬于不同的領域,需要在現有控制指標的基礎上,不斷減少經濟損失,滿足鐵路體系的具體要求,進而提升經濟收益。
參考文獻
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[4]付巍,丁力.鐵路工程橋梁施工質量管理與控制措施[J].山東工業技術2012,13(01):69~70.
關鍵詞:碗扣式支架施工安全施工質量穩定性
Abstract: foshan chancheng west road bridge sand people span railway bridge pier high of 9.0-15.0 m, the upper structure for continuous box, the landing button type steel pipe down the bowl bracket construction. To ensure the construction safety and construction quality, to bowl buckle type stents system to the overall stability analysis, this paper bowl buckle type support build-up and construction introduced and summarized, for the other similar project to provide a certain experience for reference.
Keywords: bowl buckle type stents construction safety construction quality stability
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:
一、工程概況
禪西大道屬于325國道改線工程,其中沙大橋跨鐵路橋梁主線上跨佛山機場專用線和廣茂鐵路正線,處于佛山市羅村鎮,本工程地貌屬珠江三角洲平原腹地,屬經濟發達、交通繁忙地段。橋址范圍內未發現斷裂、巖溶、土洞、滑坡、崩塌或泥石流、采空區等不良地質現象,未發現膨脹土等特殊巖土。本橋由廣東三茂鐵路股份有限公司代建,分左右兩幅,共計3孔左幅跨度形式為30+32+25,3孔右幅跨度形式為27+35+25,后張法預應力混凝土連續箱梁。箱梁設計為單箱四室各室截面相同,單孔最重梁體砼量385m3,重1001.79T。
本工程地勢平坦、地基穩定、橋墩高度9~15m,根據場地處的地質條件及橋型結構,選擇以安全、適用、經濟為施工原則,優先采用落地碗扣式鋼管滿堂支架施工。箱梁支架的穩定性不僅關系到橋梁的施工質量和安全,更涉及鐵路的運輸安全。因此,有必要對該支架進行嚴格的受力驗算。
二、碗扣式支架工法優點
1.裝拆靈活,操作方便,提高工效和減輕工人勞動強度,縮短施工工期從而節約了工程成本;
2.結構合理,使用安全,附件不易丟失,管理和運輸方便,損耗極少,反復利用率極高;
3.構建設計模數制,使用功能多,應用范圍廣,可適用于腳手架、支撐架、等其他搭建用途;
三、適用條件
適用于地面條件平整、地質條件穩定的現澆混凝土箱梁及其它現澆橋梁和框架等跨越結構的施工。
四、工藝及流程
(一)工藝原理
選用碗扣式支架,以600規格為主支撐,配合其它300規格和其它結構件組成整體支撐體系。在局部受力較大、較集中的范圍內采用局部加密,如減小步距、增加斜撐桿件以保證受力均勻。 支架頂部采用可調頂鐵,調節頂部標高,使頂部處于控制標高,保證支架整體的安裝精度。在局部橫桿與立桿間拉有斜桿和水平拉桿,加強架體的穩定性。支架與地面接觸采用鋪設大板的方式,使架體坐落在大板上,最大受力面積,減少受力后的沉降量。
(二)施工工藝流程
基礎處理測量放樣鋪設大板檢驗支架合格證立豎桿安裝縱、橫向橫桿設置剪刀撐安裝上托鋪設縱向方鋼鋪設橫向方木鋪設大板安裝模板支架預壓卸載調整支架高度
五、施工中的要點控制
表1 碗扣式支架控制項目要點:
六、支架的受力驗算分析
(一)支架相關特性
佛山市禪西大道沙大橋跨鐵路橋梁,考慮地質及施工安全、質量、工期及就地取材原則,上部箱梁施工采用落地式碗扣式鋼管滿堂支架工法。沙大橋跨鐵路段箱梁跨度為三跨,為減輕支架受力荷載,減少支架的不均勻沉降,箱梁模板均采用木模施工,箱梁施工完畢木模可繼續用作以后的附屬施工中,既保證箱梁施工質量,同時減少材料消耗成本。現以最大跨度(35m跨)的箱梁為例,按支架高度15m進行支架應力及穩定性檢算。
碗扣支架鋼管為φ48、t=3.5mm,材質為A3鋼,軸向容許應力[σ0]=170 MPa。截面特性及承載性能詳細數據見下表(表2、表3)。
表2 碗扣支架鋼管截面特性:
表3 碗扣支架鋼管立桿、橫桿承載性能:
(二)荷載計算分析
本箱梁截面尺寸設計為兩端腹板變截面加厚,中部段腹板變截面減小,故端部支架受力最大,在進行受力分析時應考慮最不利受力點進行分析,因此取箱梁端部為受力點進行計算最為合理。
縱橫分配梁由于支點位置均位于支架立桿中心,主要起傳遞荷載及均衡應力分布的作用,可視為立桿頂部方木抗壓承力,不考需考慮方木的抗彎和撓度。
1.碗扣式支架鋼管自重,可按表2查取。
2.按照最不利工況,將翼緣板部分的混凝土重量折算到底板上。箱梁底板支架按均布荷載計算,鋼筋砼容重按25.5KN/m3計算,則:
每平方米鋼筋砼自重荷載為(查看設計圖尺寸):385÷35÷12.75×25.5=22KN/m2
3.模板及方木、頂托等上部自重每平方重量為2.0 KN/m2;
4.施工荷載取2.1 KN/m2(查施工計算手冊資料,施工荷載一般取值為1.6~2.1 KN/m2 ,含人員行走及機具運輸或堆放以及振搗時所產生的荷載)
5.支架自重(含扣件)取2.0 KN/m2
6.按照地區取值風荷載,本地沿海地區取值0.5 KN/m2
荷載組合則為:q =22+2.0+2.1+2.0+0.5=28.6KN/m2
碗扣立桿分布為0.6 cm×0.6cm,則:
單根立桿(方木局部)受力為:N=0.6×0.6×28.6=10.3 KN
方木的受力面積:0.1m×0.1m,則
方木承壓:A=100cm×100cm=10000mm2
木方的容許承壓值[fc]取12
σ=P/A=10300N/10000mm2=1.03MPa<[fc]/1.3=12/1.3=9.2MPa
桿件應力安全系數:[N]/N=30 KN/10.3=2.91>1.3(規范要求安全系數)
經以上計算,立桿應力滿足規范要求。
8.支架立桿穩定性計算
立桿計算長度為h+2a=1.8m。
長細比λ=L/i=1800/15.78=114
查表得φ=0.473,則:
[N]= φA[σ]=0.473×489×170=39.3KN
N`=(N+15)×0.0384=20.9KN
[N] / N` =1.88>1.5(規范要求安全系數)
經以上計算,立桿穩定性滿足規范要求。
9.地基承載力檢算
荷載按支架高度H=15.0m計算
箱梁底板及翼緣板支架縱橫向間距均為60cm,故:
立桿所承受的最大荷載Nmax=20.9KN×1.1=23KN
地基上橫橋向(立桿底座下)鋪通長方木(平鋪),方木按10cm*10cm考慮
(1)臥木承壓檢算:
A=100cm×100cm=10000mm2
σ=P/A=10300N/10000mm2=1.03MPa<[fc]/1.3=12/1.3=9.2MPa
(2)混凝土頂面檢算:
A=600mm×100mm=60000mm2
σ=P/A=10300/60000=0.172MPa=172KPa,遠小于C15混凝土抗壓強度允許值滿足要求。
(3)混凝土底面檢算:應力擴散角θ=45°
A=600mm×500mm=300000mm2
P=10300+0.50×0.6×0.2×25000=11800N
σ=P/A=11800/300000=0.04MPa=40KPa
經地基加固處理后,地基承載力均可達到100KPa以上。可滿足支架對地基承載力的要求。
(三)使用效果
整個施工過程中支架穩固,未出現任何安全問題;所澆的砼外觀質量完好,實體檢測其質量符合要求。
七、結束語
佛山市禪西大道跨鐵路橋梁采用碗扣式支架現澆連續箱梁施工工藝,不僅保證了施工進度確保了施工安全,而且通過預壓支架,精確的掌握了碗扣式支架的預壓沉降值,使沙大橋跨鐵路橋梁混凝土施工質量及箱梁線型達到了預期的質量目標,得到建設單位、監理單位及設計單位的廣泛好評。采用碗扣式支架現澆連續箱梁施工工藝,更是體現了“裝拆靈活,操作方便,結構合理,使用安全”等特點,同時縮短了施工工期、節約了工程成本。
參 考 文 獻
[1]《建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范》JGJ 166-2008
[2]《混凝土結構工程施工質量驗收規程》GB50204-2002
[3]《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》(科研設計所)
1.BIM技術含義
BIM技術是基于數字信息與計算機技術形成的,運用于項目設計、管理、指導、運營維護的新技術,它以三維技術為基礎,數字信息技術為載體,實現工程建設各階段的融合,為提升現代建筑效益打下夯實的技術基礎。簡單來講,就是借助數字化技術,構建虛擬建筑,形成健全的信息數據庫,發揮其在現代城市建設中的效益。
2.BIM技術的應用方向
首先,BIM技術可用于建筑工程管理領域。通過面向不同對象進行設計,將地理位置信息、建筑基本描述信息相結合,實現對建筑屬性的界定,并且還可以通過對多個項目工程數據信息的對比,確定對應建筑管理方案。其次,BIM技術可用于工程規劃。具體來講,當前很多建筑都對環保,能耗等方面有一定的規定,這就需要使用BIM技術對整體控制參數進行集成和分析,并且將其作為規劃設計的主要依據。另外,BIM技術還可用于建筑設計。建筑設計的實施階段涉及建筑、結構、水暖、電氣等多個專業領域,依靠建筑信息模型,可以為施工圖設計,施工運營管理提供最原始的數據信息,由此保證建筑工程項目的性能與實際建筑需求保持高度一致,從某種意義上來講,可以將其作為建筑評價指標,實現對建筑設計過程的引導。
二、BIM技術在現代城市建設中的應用
隨著現代城市的發展和進步,城市建筑的性能要求越來越高,并且慢慢朝著高質量、低碳化、信息化、數字化、智能化、環保化等方向發展和進步。而BIM技術作為新誕生的建筑新理念和新技術,以其獨特的優勢,迅速融入到現代城市建設實踐中,并呈現多樣性的特點。因此,本文主要探究BIM技術在以下幾個領域的優勢:
1.BIM技術在城市鐵路橋梁工程中的應用
鐵路橋梁工程是城市建設體系的重要組成部分,BIM技術在鐵路橋梁中的應用主要體現在鐵路橋梁的設計、鋼梁制造以及建筑工程管理中。(1)在鐵路橋梁設計中的應用BIM技術淘汰了傳統的設計模式,以鐵路橋梁構件庫建立為例,利用BIM技術能科學地處理好橋梁結構與線路,測繪與地質之間的模型關系,并且可以依據不同的鐵路橋梁工程,實現BIM協同設計方案的制定。(2)在鋼梁制造中的應用BIM技術借助數控代碼,對桿件進行數字化拼裝,可縮減加工流程,提升加工效率。如與BIM模型相互結合的桿件管理,可以以條形碼的方式去獲取桿件的具體屬性,能夠為拼裝施工打下信息基礎;借助BIM技術,可以確定最佳板材,套料的消耗方案,從而提升板材利用率,降低生產成本;利用BIM技術還可以推動鐵路橋梁制造一體化的發展。(3)在工程管理中的應用利用BIM技術可實現鐵路工程項目管理信息的收集和整理,并由此形成多維度數據庫,將這些數據運用到建筑工程管理上去,實現實時化,共享化管理,使建筑工程管理朝著精細化方向發展進步,如BIM可視化交底,可保證將交接質量,動態化進度管理可以科學處理建筑施工任務與建筑進度之間的關系。
2.BIM技術在城市人居住房工程中的應用
在綠色建筑理念被越來越多人認可的背景下,BIM技術開始被大范圍運用到現代城市人居住房工程中。主要體現在:(1)設計階段。利用BIM構建三維模型,讓業主,建筑師,監理師更直觀了解建筑構造,避免出現各種建筑糾紛的同時,還可及時發現其中的缺陷和不足,以便設計方案的調整和完善。(2)施工階段。在BIM技術的幫助下,施工人員可以更好地理解設計人員的意圖,進而更加順暢地進行施工,避免出現施工材料的浪費,還可借助虛擬模擬信息,對人力資源,財力資源,物質資源進行優化配置,由此達到住房成本的節約。(3)交付階段。當前我國物業管理弊病眾多,尤其是開發商與物業分離的背景下,很容易出現大量圖紙信息的流失,進而給物業管理工作帶來很多不便。但如果在交付過程中,將BIM模型交給物業管理部門,無論是管線維護,還是線路鋪設,都可以從BIM模型中獲取,由此可以更有的放矢地去開展工作,這也是推動物業管理工作質量和效益提升的關鍵。
3.BIM技術在城市可持續發展建設中的應用
現代城市建設秉持科學發展觀,可持續發展城市的概念應運而生。所謂可持續發展,就是在城市建設過程中,科學處理好資源、生態、環境與城市發展之間的關系,選擇以更環保的方式去開展城市建設活動。具體來講,主要包括與周邊環境協調相處,實現對生態的保護;城市建設過程中不得出現環境污染的情況,應選擇采光好,通風好,太陽能利用的方式,實現建筑設計方案的優化調整;以科學技術實現城市資源的優化配置,達到循環利用的效果。為促進可持續發展城市建設的進步,BIM技術可以在以下幾個方面做出突出貢獻:利用BIM技術,獲取更全面的城市建筑信息,結合可持續發展標準和規范,對建筑周邊環境進行考核和評價,由此去展現可持續發展城市建設方案的生態效益;在施工過程中,依靠BIM技術對城市建設施工工序進行優化,以更理想的施工方式推動建筑施工過程的發展;借助BIM技術在建筑工程中的運用,樹立循環利用意識,實現現代城市建設資源節約性的展現,推動實際技術的運用效益。
三、BIM技術運用到現代城市建設的策略
綜合當前BIM技術運用到現代城市建設的實踐來看,其缺陷和不足主要體現在以下方面:(1)當前我國BIM技術的應用基礎比較差,很多設計人員雖然聽說過BIM技術,但在整個建筑行業的利益鏈條中,能夠看到BIM應用效益的人不多,由此導致其在實際城市建設中的應用范圍較窄,一般情況下主要被使用到少數的高層建筑和大型公共建筑中,這是當前我國BIM技術應用的基本現狀。(2)缺乏專業的BIM設計人才隊伍,無論從建筑設計師的知識結構,還是從建筑綜合能力來講,當前的設計隊伍是難以滿足實際設計需求的,他們不僅僅需要轉變傳統的設計理念,還需要積極去學習BIM技術理論和實踐經驗,由此推動建筑作品質量的全面提升。(3)BIM技術理論體系還不健全,依然存在很多需要攻破的環節,這也是影響當前BIM技術應用效果的瓶頸所在。對于上述問題,可以做好以下工作:(1)高度重視BIM技術理論的宣傳和教育,在建筑行業內強化宣傳,使更多行為主體意識到應用BIM技術的優勢,正確理解BIM應用與現代城市建筑之間的關系,由此為BIM技術的應用創造良好的氛圍。(2)高度重視專業化隊伍建設,強化BIM理論和技巧的培訓。(3)鼓勵更多學者和專家關注與BIM技術在現代城市建設的應用研究,強化知識產權保護,積極學習發達國家的應用經驗和教訓,促進BIM技術理論體系的健全與完善。
四、結語
【關鍵詞】鐵路橋涵;施工技術;要點
引言
鐵路橋涵由橋跨、橋墩、橋臺、基礎和橋梁防護等結構組成。橋跨結構也稱橋梁的上部結構,包括主梁、支座、橋面鋪裝等;橋墩、橋臺以及基礎,屬于橋梁的下部結構。鐵路橋涵的建設工程量大、工序復雜。鐵路橋涵的施工受多方面因素的影響,如地勢、氣候等[1]。本文根據新建鐵路北同蒲韓家嶺至原平線應縣至原平新建取直線工程BTQZ-Ⅱ標工程的建設狀況,在實例中為大家淺析鐵路橋涵施工作業的技術要點。
一、項目概況
新建鐵路北同蒲韓家嶺至原平線應縣至原平新建取直線工程BTQZ-Ⅱ標工程是時速200km/h客貨共線鐵路工程,線路共計總長約43.51Km。線路始于應縣,南至原平,線路總的走向為南北向。總的地勢為南北低,中間高,海拔810~1900m之間。一級地貌單元為晉北高原的大同盆地,微地貌單元為沖積平原、沖洪積平原。地形平坦、地勢開闊;局部黃土沖溝較為發育,地形稍有起伏;鐵路線路兩側多辟為耕地。
橋涵施工項目為:
涵洞工程:共有蓋板箱涵57座,合計1486.4橫延米;框架涵32座,合計668.19橫延米;圓涵4座,合計158.11橫延米;
橋梁工程:特大橋 1 座,合計長 1025.89 m;大橋 13 座,合計長3110.22m;中小橋13座,合計長574.41m。
此標段地材比較豐富,施工用粗骨料在原平、代縣境內分布較廣,產量滿足需要;中粗砂缺乏,多為細砂,且含泥量較大,僅在薛孤站附近有砂場供應,運距較遠;本線正線道碴設計采用 I 級道碴,由忻口(原太原分局碴場)道碴廠供應;磚、石灰等其他當地建筑材料均可滿足施工需要。 本段地下水較豐富,地下水埋深一般10~15m左右,靠下官院附近地段地下水埋深較深,一般>20m。施工用水可根據施工季節不同采取打井與利用地表水相結合。
此標段的施工資料為施工招投標文件、承包合同、協議、會議紀要、設計圖紙文件以及工程進展中的開工報告和相應的現場報驗檢驗批等。
施工過程中依據國家、鐵道部及其他部門頒發的有關鐵路工程施工的現行有效法規、規范、標準以及太原鐵路局頒發的施工安全、質量等方面的的文件,并參照本標段周邊環境現場調查的相關資料。
二、橋涵施工方法
2.1橋涵基礎的施工
本標段橋梁基礎有2種形式,分別是明挖基礎和鉆孔樁基礎。
明挖基礎施工采取機械明挖、人工配合整修的施工方案。首先,基坑開挖視地質情況采用放坡開挖或垂直開挖。土質基坑根據土質松散程度及坑頂有無動靜載情況,分別采用1∶0.5~1∶0.25坡度。基坑底面按基礎設計平面尺寸每邊放寬不小于50cm。基底挖至接近設計標高時,停止機械開挖或爆破方法開挖,預留0.2m厚,澆筑混凝土前用人工鋪以風鎬清理至設計標高,做到不超不欠。在檢驗基坑時,基底平面位置、標高,基底土質是否與設計相符,承載力是否滿足設計要求,要看基底有無積水、雜物、松散土質是否清潔、平整。若經自檢及監理工程師檢驗合格后,及時進行混凝土澆筑,避免基底長時間暴露。第一層基礎滿灌混凝土,第二層基礎人工掛線支立組合鋼模澆筑。混凝土澆筑完畢后對無水基礎采用草 覆蓋灑水養護;有水基坑繼續抽水,直到混凝土終凝。拆模驗收后,及時回填基坑。冬季施工時,養護要視氣溫情況采用添加防凍劑或暖棚加熱以及鋪設保溫材料(草袋、麻袋、土工布)進行養護[2]。
由于大部分地質為砂土、濕陷性黃土及碎石土故本標段鉆孔樁施工主要采用反循環鉆機(附流程圖一)。測定樁位和地面標高。樁位放樣時,樁的縱橫向允許偏差滿足驗標要求,并在樁的前后左右距中心2m處分別設置護樁,以供隨時檢測樁中心和標高。在孔口埋設鋼護筒,護筒長度不夠時采用平頭螺栓連接,用泥漿護壁;孔前在護筒內多放一些粘土,并加適量粒徑不大于15cm的片石,用小沖程沖砸。鉆進0.5~1m時,再回填粘土或注泥漿,繼續以低沖程鉆孔,如此反復二、三次,必要時,多重復幾次。待鉆至護筒下3~4m后,方可進行正常沖擊。施工過程中,對每個工序認真做好施工試驗、記錄,并在成樁以后配合監理工程師進行樁的檢驗。成樁后按設計要求對樁基進行成樁質量檢測和評價,按設計及規范的要求進行。
2.2承臺施工方法
附流程圖二。
承臺開挖采用機械采用明挖方式,既有線兩側的橋墩位置根據情況采用鋼軌樁防護,人工配合基坑整修工作,開挖時作好防排水工作,機械開挖至距離設計標高20cm后,人工清理基底,清理完畢立即進行5cm厚水泥砂漿墊層施工,墊層應水平整潔。基底四周挖匯水溝,集水坑用大功率水泵集中抽水。墊層施工完畢后,在墊層上放線,定好立模邊線。
承臺側模板采用專制面積為2m2以上的大塊鋼模板,采用吊機配合安裝。混凝土采用集中拌和,罐車運輸,泵送并經過布料桿和溜筒入倉。混凝土振搗采用φ50mm和φ70mm插入式振搗棒。混凝土采用低水化熱水泥配置,并采取措施嚴格控制混凝土的入模溫度,拆模后覆蓋養生。
2.3連續梁與框架小橋的施工
本標段的跨京原鐵路特大橋(40+64+40)m連續梁采用滿堂腳手架現澆施工。滿堂腳手架的搭設采用碗扣式鋼管搭設,橫向箱梁腹板底部立桿間距為60cm,翼緣板下立桿間距為90cm,縱向橋立桿間距均為60cm布置,橫桿步距為90cm,考慮施工中施工困難,按奇數排步距為60cm,偶數排步距為1.2m設置。每根立桿底部設置一個底托,可直接將底托坐落已硬化路面上。
框架小橋分為箱身按底板、腹板及頂板三部分澆注,其模板采用大塊鋼模板,砼由攪拌站集中攪拌供應,鋼筋在鋼筋加工棚下料彎制后,在施工現場綁扎成型。用泵將混凝土漿液注入鋼模板,用插入式振搗器將混凝土漿液搗拌均勻,平整,完成后用草袋覆蓋灑水養生。
2.4涵洞工程的施工
線路經過地區為中溫帶亞干旱區,按對鐵路工程影響的氣候分區, 該地區為寒冷地區,具有寒暑變化大,干旱多風的特點,四季分明,冬季寒冷而漫長,春季風大雨少,氣候干燥,夏季短而酷熱,降雨量集中,秋季氣溫劇降。涵洞工程需根據施工環境盡早安排施工,為路基填筑創造條件。涵洞施工所需便道使用橋梁的施工便道和鄉村道路;施工用混凝土[3]由就近的攪拌站現場攪拌,鋼筋現場加工;施工用電使用附近村落電源或自發電;施工用水來源主要是挖井抽水或使用附近村落水源。涵洞工程分為框架涵和蓋板涵兩種,施工技術因其而異。
框架涵的施工方式與框架小橋的施工方法一樣。蓋板涵采用涵洞基坑開挖,機械與人工配合施工。基坑挖土的順序是自上而下進行。對于需要進行軟基處理的涵洞則根據設計要求采用地基加固處理。現澆混凝土涵身及基礎,蓋板采蓋板的制作采用現場集中預制,拖車運輸至現場后汽車吊安裝。涵洞出入口采用人工鋪砌。保證結構圬工達到設計強度且涵洞頂上填方厚度大于1m方能通行施工機械。
三、橋涵施工的反思
本次橋涵施工完成狀況良好,嚴格按照鐵路工程建設施工的相關制度進行。施工前的準備工作較完善,包括施工圖示、施工方案文檔資料的制定;對國家、地區相關鐵路工程施工建設制度的考究;對項目現場自然環境資料的采集等。而在施工過程中,將項目建設地區的資源作為項目施工的首選資源為獲取項目施工材料省區了不少時間,施工過程中,將鐵路橋梁解體,專注于對其每個部位的施工以保證橋涵質量。施工完成后,注重對橋涵的養護工作。橋涵各個部位的養護也是因時而異,氣候寒冷添加防凍劑和采用的保溫材料(草袋、麻袋、土工布)以及暖棚加熱等養護方法。此標段的各項施工,太原鐵路局、準朔鐵路有限公司以及北京通達監理有限公司對施工過程大力監管,對每個環節的施工進行了驗收。
四、結語
鐵路運輸不僅僅是鐵路貨運。城市、國家之間經濟、政治、文化的交流與傳播離不開鐵路事業。古代中國有“絲綢之路”作為東方與西方的經濟文化交流與傳播的主要通道,現代中國將鐵路運輸作為新時代各種文化傳播的主要方式之余,大力建設高速鐵路、城際鐵路、城市軌道交通鐵路等長短途鐵路項目。鐵路運輸不僅是貨運,更是現代人們生活出行的常用交通工具。鐵路運輸的廣泛應用,與鐵路橋涵成熟的施工技術是分不開的。
參考文獻:
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關鍵詞:T梁預制;施工技術;解決方法
隨著我國社會經濟的迅速進步,經濟交往對基礎設施特別是交通設施的要求不斷提高,尤其是偏遠山區的交通設施建設,面臨著日益復雜的地質環境,這就需要較高的科技水平和施工技術為支撐。在偏遠山區的鐵路建設過程中,橋梁工程所占的比例不斷增加,橋梁跨度越來越大,這就給橋梁結構施工提出更高的施工質量要求。為了確保施工質量,必要不斷進行技術創新,采用先進的施工措施,確保施工質量和施工工期。T梁作為鐵路橋梁工程的重要結構,其質量的高低直接影響著橋梁的整體質量和穩定性,因此,針對T梁預制的施工技等進行分析和探討具有重要的實際價值。
1.工程概況
玉鐵線全線共設計使用910孔T梁,其中32mT梁,825孔、24mT梁,85孔。因為T梁跨度較大,因此需要嚴格控制施工質量,全部T梁的預制和架設由玉林制梁場承擔。制梁場設在玉鐵線DK1+600~DK2+400右側,總占地地面積約147畝,制存梁區占地面積約102.7畝,拌和站面積17.1畝,鋼筋區面積5.1畝,生活區面積21.9畝。
2.T梁施工的技術要點
2.1T梁施工特點與難點
T梁的結構復雜、體積較大,因此T梁施工通常采用預制,現場架設的方法。在進行T梁場地選取時,要結合施工工藝和方法,進行科學選擇,以及合理布置,并進行必要的地基處理。T梁施工的重點和難點是混凝土澆筑質量和預應力張拉。其中的施工關鍵是合理調配高性能混凝土,確保混凝土較高的和易性、流動性、耐久性等。混凝土質量主要與水泥用量、骨料粒徑、砂的細度模數以及水灰比有關,對上述因素進行嚴格控制,以保證混凝土澆筑質量, 由于本次施工的T梁跨度較大,因此考慮采用斜向分段,水平分層澆筑的方式,并嚴格控制分層厚度和振搗的時間。
2.2制作鋼筋骨架及布置預應力筋管道
首先,嚴格控制預應力T梁鋼筋布置順序,布置的原則是次筋讓主筋、主筋讓預應力筋的順序,并從每一個細部著眼進行質量控制;其次,在穿入橡膠抽拔棒后,要定位網鋼筋對橡膠棒進行定位;由于端部支座處錨墊板,螺旋筋,鋼筋較為密集,因此增加了安裝的難度,需要進行嚴格檢查,同時確保與孔道順直。
2.3張拉前期準備工作
張拉設備的標定檢查 必須將油表、千斤頂、夾具、預應力筋等在進行預應力張拉施工前,送往具有檢驗資質的部門檢驗、標定并予以校正。在各項技術性能、指標等方面,當張拉夾具、設備、預應力筋及普通鋼筋符合國家標準規定,達到相應的設計要求后,預應力張拉施工才能進行。出現下列情況時,需要對張拉設備進行重新標定:千斤頂久置后重新使用;千斤頂經過拆卸修理;張拉中預應力筋發生多根破斷事故或張拉伸長值誤差較大;更換壓力表;壓力表受過碰撞或出現失靈現象。
2.4 張拉前檢查
穿束前預留孔道應清除混凝土殘渣,并檢查有無竄孔漏漿。鋼絞線是否順直不絞纏,外露長度是否足夠,嚴格執行預制梁的張拉前三項原則,亦稱終張拉前“三控”即:混凝土齡期不得小于14天、彈性模量達到設計值、強度達到設計強度。三項基本原則全部滿足方可進行終張拉。
2.5預應力張拉施工
在對錨具及張拉設備進行安裝的過程中,以下幾個方面需要提高注意:需要將夾片均勻對稱都打緊并外露一致;需要將工作錨環對中;與T梁端部工作錨的孔位相比,千斤頂上工具錨的孔位需要排列一致。通過采用“雙控法”對張拉進行控制,對兩端進行張拉時,兩端千斤頂升降壓同步進行、伸長測量需要準確測量,以便準確掌握鋼絞線伸長值。
2.5孔道壓漿
張拉完畢預應力后的48h內對孔道進行壓漿。在壓漿過程中,需要采取措施,進而在一定程度上確保真空泵工作的連續性。當抽真空端的透明塑料管中流過漿體時,這時需要關閉真空機組空濾清器前端的氣閥門,當“止回排氣閥”中流出水泥漿時,并且稠度和壓入的漿體一致時,將抽真空的閥門關閉。繼續澆筑混凝土,當壓力達到0.5MPa時,將壓漿泵和壓漿端的閥門關閉,穩壓3min至此壓漿結束。
3.施工過程中的常見問題及應對措施
3.1振動棒的選用
在本次施工中,T型梁的主肋相對較薄,為了避免振搗過于劇烈而對梁體質量或外觀造成不利影響,因此在施工中以附著式高頻振動器為主,插搗震動棒作為輔助振搗。
3.2孔道堵塞問題
橡膠抽拔棒孔道堵塞是T型梁施工中常見的質量問題,因此在抽拔棒成孔施工時,要注意以下施工細節問題:首先是要注意抽拔棒固定結束后要嚴格檢查其順直度,特別是接頭處,是否牢固、平直。
3.3抽拔棒破損與斷裂問題
在抽拔棒成孔作業過程中常出現的問題就是抽拔棒破損以及在拔出的過程中抽拔棒發生斷裂,并留于梁板的內部。一旦出現此類問題,處理方法是用一根規直徑12mm的鋼筋作主筋,再將同樣規格的幾根鋼筋端部磨尖,并與主筋進行焊接形成一個圓錐體,將該圓錐體深入孔洞,并施加外力將其打入到抽拔棒芯里,然后利用機械將圓錐體拉出,即可同時帶出抽拔棒在T型梁內的斷裂留存部分。
3.4鋼絞線的斷裂問題
由于南方氣候多雨施工現場環境比較潮濕,因此鋼絞線往往存在一定的銹蝕問題,并造成鋼絞線強度降低,因此在張拉過程中極易發生鋼絞線斷裂。一旦出現這種情況,留在梁板里面的鋼絞線必須全部取出,重新放入新的鋼絞線然后再進行張拉操作。
4.結語
在玉鐵線工程的T梁預制施工過程中,采用多種有效措施和新技術工藝,嚴格按照施工設計要求進行施工作業,全部T型梁的優良率達到了90%以上,創造了良好的社會效益和經濟效益。在本次施工過程中的施工經驗以及具體施工工藝措施對T型梁施工技術的進步和發展具有積極的推動工作用,對相關的工程施工具有一定的借鑒價值。
參考文獻:
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關鍵詞:隔震支座;外觀分析;無支架;頂升;更換
Abstract: this article briefly introduce the ordinary rubber bearing, reduce bridge bearings application technology development, through to the our country Yangtze river a railway bridge bearings in the practical application, the destroy form, this paper analyzes and summarizes the reasons, for the first time in China, the "without stents roof up" replacement method in this bridge bearings successful application examples, the hope can give engaged in bridge construction business colleagues with the reference and help.
Keywords: bearings; Appearance analysis; No stent; Roof up; replacement
中圖分類號: TU352.1+2 文獻標識碼:A文章編號:
一、概述
上個世紀30年代,西方國家為降低橋梁垂直菏載下的耗能和減少沖擊,發明了橋梁橡膠支座,這種橡膠支座后來被廣泛應用于地震多發的日本和新西蘭的工程建筑領域。而我國是從1965年才開始橡膠支座的研究并投入應用,之前我國的公路或鐵路橋梁幾乎全部使用鋼支座。隨著化學工業的發展和我國基礎建設的迅猛發展,目前我國橡膠支座的加工水平已達到或接近國際先進水平,以盆式橡膠支座和板式橡膠支座及聚四氟乙烯滑板組合支座等產品為主廣泛應用。針對地震環境,國外許多國家引用建筑物方面的減隔震技術,深入研究橋梁減隔震技術,使其得到較快發展。近幾年,我國的橋梁減隔震支座發展較快,橡膠隔震支座(簡稱EBP)、高阻尼橡膠支座(簡稱HDRP)等形式的支座都得到了廣泛應用。但因支座生產、安裝質量差或產品老化、剪力變形等原因,在使用過程中出現一系列的病害,影響了正常的使用,往往需要更換支座。2006年,在我國長江某鐵路橋上第一次引進和采用了歐洲EBP橡膠隔震支座,目的是為了減震降噪,保護大橋所在長江水域“國寶”中華鱘,但該支座在使用過程中,出現了一系列病害。通過對該類支座外觀檢測,發現支座外觀破壞特征明顯。針對這些破壞特征,對產生此類問題的原因進行了深入的分析和總結,并根據現場實際情況,首次在國內采用“無支架頂升”方法對支座進行了更換處置。在此,希望通過對該類型支座外觀破壞原因的分析和總結,“無支架頂升”更換支座方法的實踐,能給從事橋梁建設事業的同行以幫助。
二、外觀破壞分析
EBP設計壓縮量
橡膠支承墊四周的壓縮量約略是個定值,依其EBP 勁度與垂直載重而定,每層橡膠最大壓縮量約為2.0mm。另外,由于橡膠潛變的影響,其潛變壓縮量可為橡膠層總厚度的35%。
EBP橡膠隔震支座承載不均情況下的壓縮變形示意圖
(a,b代表壓縮量值)
外觀破壞形式和原因分析
a)橡膠裂痕。橡膠支撐墊的基本組成方式為2 層橡膠夾一層鋼板。當在橡膠硫化過程中質量控制不佳,則在橡膠與橡膠之間可能出現這類問題。 當垂直載重產生時(恒載就已足夠造成問題)就可能在橡膠與橡膠間產生此種裂縫,EBP需更換。
b) 橡膠不規則擠壓鼓出變形。這是硫化不佳所產生的另一類問題,即中間層鋼板與上、下層橡膠產生脫離,因而造成鋼片控制水平位移的功能失效, 原本應該有2 層橡膠鼓出,但卻是二層合而為一層的橡膠鼓出,EBP需更換。
c) 橡膠擠壓鼓出異于常態。 在同一套EBP 中會有數片中間層鋼板的組合,而在硫化過程中,有可能會產生中間層鋼板軸心不一致的狀況,也因而造成了橡膠鼓出有大有小的情況。這類問題,當受擠壓鼓出狀態輕微,可被接受且不危險,此狀況無須更換EBP,否則要更換EBP。
d) 安裝過程造成的裂痕。 在EBP 安裝過程中是有可能產生裂痕,例如: 在墩臺上使用繩子、鐵鏈來調整EBP 安裝位置都有可能造成表面裂傷。若裂痕不嚴重,則不需更換EBP,否則要更換。
e) 混凝土砂漿澆灌不良引起的變形。 此問題并非是由EBP 質量不佳所引起的,而是因為EBP 下錨錠板的砂漿澆灌不良所引起。如果澆灌不密實,將會產生孔洞、蜂巢。一但載入垂向力于EBP 上,將造成下錨錠板的彎曲變形,因而改變了EBP 的外形,需更換。
f) 噴漆防蝕不良造成的損壞。 不良的防蝕噴漆并不會立即造成EBP 的損壞,但是會在未來引發生銹等問題,并且無法確保EBP 在保固期內的正常使用。
此外應特別注意,即使EBP 壓縮量正常,若出現上述問題( 例如a) 、b) )也需要更換。因為檢查時,EBP 只承受恒載,再加上運行時的活載,就有可能由現在的小問題會變成未來嚴重的大問題。
工程實例檢查圖表
以下是對上述的長江鐵路橋EBP支座檢查、檢測時拍攝的外觀破壞明顯的照片和所有EBP 的檢查結果記錄表,以供參考。
EBP外觀嚴重破壞圖片1
EBP外觀嚴重破壞圖片2
EBP外觀檢查結果記錄表
EBP EBP 墩號與位置 EBP 四角量測高度 問題
分類
a b c d 平均值(m) 變異數(m)
1 0―1 19.2 19.2 19.1 19 19.13 0.009 a
2 1―1 18.8 18.8 18.9 18.8 18.83 0.002 c
3 15―3 18.6 18.7 - - 18.65 0.005 b
4 16―3 18.8 18.5 18.6 - 18.63 0.023 c-f
5 17―3 18.6 18.6 18.6 - 18.60 0.000 b-c
6 20―3 18.8 18.7 - - 18.75 0.005 c
7 23―3 18.7 18.7 18.7 18.7 18.70 0.000 d-e-f
8 27―2 18.4 18.7 18.8 18.8 18.68 0.036 d
9 7―4 18.9 18.9 18.9 18.9 18.90 0.000 OK
三、無支架頂升更換支座實踐
橋梁支座更換方法很多,因工程的實際條件選擇確定。這里主要結合上面所說的長江某鐵路大橋首次在國內采用“無支架頂升”方法更換橋梁隔震支座的成功案例,向大家簡要介紹這種新的工藝方法。
隔震支座的更換,最突出的矛盾就是剪力卡榫的配合間隙和頂升進程間的矛盾,也就是既要滿足頂升進程要求,又要確保剪力卡榫導軌不脫槽要求。本橋引進臺灣某公司無支架電腦程序控制頂升進程。
該橋工程概況
本橋為長江某鐵路大橋,是目前世界鐵路建設史上最大跨度“剛梁柔拱” 橋梁,按雙孔雙向通航設計,橋跨布置為雙線連續剛構柔性拱(10×49.2+130m+2×275 m +130m)。本橋引進和采用了歐洲EBP橡膠隔震支座,在使用過程中出現了以上描述的支座不均勻變形和支座EBP橡膠本體開裂等問題。施工總承包商要求進行支座更換,經國內某知名橋梁支座制造公司和原該橋EBP支座歐洲供貨商及臺灣某公司聯合制訂方案,確定為整體頂升法進行支座更換。
無支架頂升方案實施
整體頂升法支座更換方案有兩種,一是有支架頂升法更換橋梁支座,即在橋下搭設鋼支架施工平臺,支架頂放置大噸位千斤頂,頂起橋梁上部結構更換支座。二是無支架整體頂升法施工,即在梁端與墩臺帽頂面之間放置油壓千斤頂進行整體頂升。由于該橋墩臺支承墊石與承臺間相對高程達50m,通過對設計圖紙地質勘探資料的查閱,河床頂面以下有3.6-6.2m不等的淤泥或淤泥質亞粘土,持力層上有強分化砂礫巖層,橋下搭設支架,整體穩定性難以保證,安全風險大,而且施工周期長,施工投入大。根據本橋工程條件,為確保安全和保證工期,最終確定采用第二種“無支架整體頂升”方案。此方案最大的好處是利用原橋墩臺帽作為支撐點頂升上部結構,相對于支架施工更為安全、簡便。但采用該頂升方法存在的問題是縱橫向位移的精確度保證的控制。為此,頂升施工單位引進了臺灣某公司的程序化頂升系統,通過線性變位計觀測控制頂升全過程的縱橫向位移量,以保證頂升過程縱橫向位移的精度。最終經施工總承包和設計等單位審查,本方案順利通過,并成功實施,安全、按期、優質完成了本橋的EBP支座更換。
頂升結構檢算
本橋更換支座時,因橋面上線路軌道工程還未鋪設,故其結構檢算,不考慮軌道部分影響。由于頂升過程中,梁體與橋面鋪裝層同時進行豎向位移,其對橋面砼產生的拉力和壓力較梁體水平向位移時對橋面混凝土產生的拉力和壓力要小;從總體上看,頂升時起頂位置處的橋面混凝土受拉,相鄰橋墩處的橋面混凝土受壓,考慮到混凝土的抗拉能力較抗壓能力小得多,以起頂位置處橋面混凝土的承拉能力(最大容許拉應力通過拉應變來體現)確定頂升量:
(1)橋面鋪裝的普通混凝土的最大拉應變約為0.0001~0.0015,計算時為安全計取下限0.0001;
(2)考慮到橋面鋪裝為整體化混凝土,計算橋面混凝土的橫向變形量時,取橋面連續兩側各半孔梁長,即49.2m進行計算,梁高3.8m,橋面混凝土的橫向變形容許值即梁體的容許水平向位移值為:49.2×0.0001=0.00492m=4.92mm 單孔梁體的水平向位移容許值為:[ΔL]=4.92/2=2.46mm 梁體的豎向容許位移值可近似地計算為:[Δh] =2.46×30000/3800=19.42mm
(3)根據梁端距蓋梁頂的距離,梁體頂升15mm就可以有足夠的空間更換支座,且頂升15mm能夠完全保證橋面結構的安全。而確保剪力榫導軌不脫槽的最大頂升量不得超過20mm,確定安全頂升高度為15mm。
四、結束語
隨著我國基礎建設的迅猛發展,橡膠支座已在公路、鐵路橋梁及建筑物領域廣泛應用,通過技術引進和自主創新,其技術發展日趨成熟,達到或接近發達國家水平。但在新技術試驗階段,常存在技術缺陷,希望支座生產企業和科研人員繼續加大、加快技術研發,加強支座制造、檢測等標準制定,不斷提高支座產品質量。同時希望橋梁建設者不斷創新既有橋梁支座更換、維修和維護等先進工法,提高和保證既有橋梁的使用壽命。
參考文獻:
1范立礎編著. 橋梁抗震. 上海: 同濟大學出版社, 1997;
2歐洲標準EN1337-5,Structural bearings-pot bearing;
3何世興著《無支架頂升法更換橋梁支座》;