CN101761088B

CN101761088B - 用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法

Info

Publication number: CN101761088B
Application number: CN2010100183127A
Authority: CN
Inventors: 王锦国; 王建; 周志芳; 汪北华; 吉林; 钟建驰
Original assignee: JIANGSU CONSTRUCTION HEADQUARTERS OF CHANGJIANG HIGHWAY AND BRIDGE; Hohai University HHU
Current assignee: JIANGSU CHANGJIANG HIGHWAY AND BRIDGE CONSTRUCTION HEADQUARTER; Hohai University HHU
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: CN101761088A

Abstract

本发明公开了用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，首先，制作沉井，并在沉井靠锚碇尾部的后部隔仓井壁上预留孔口，沉井下沉到位后，通过孔口安装工作梯，并安装管道或者传输带；其次，浇注封底混凝土，对沉井进行封底；接着，除沉井后部隔仓以外，对其余所有隔仓进行充填；然后，浇筑沉井盖板和锚碇；最后，架设缆索，拼接钢箱梁，铺装桥面，同时，通过管道或者传输带，对沉井后部隔仓进行充填。采用该充填方法，沉井后排的充填物重量对沉井底部中心产生的弯矩与钢箱梁拼装和桥面铺设引起的缆索拉力所产生的弯矩相抵消，从而将散索鞍位移控制在最小幅度内，避免给桥梁上部结构带来大的附加应力。

Description

用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，尤其涉及用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法。

背景技术

建造在深厚覆盖层上的悬索桥，其锚碇基础常常采用大型沉井。为了提高锚碇的稳定性，沉井隔舱内通常充填砂、片石或者素混凝土。锚碇基础的常规施工步骤如下：第一步，制作沉井，该沉井包含由隔板隔开的多个隔仓；第二步，抽取沉井各隔仓底部的土体，使沉井缓慢下沉；第三步，沉井下沉到位后，向沉井各隔仓中充填混凝土，对沉井封底；第四步，向靠近锚碇尾部的沉井中后部隔仓中充填砂、片石或者素混凝土；第五步，浇筑沉井盖板和锚碇；第六步，架设缆索，拼接钢箱梁，铺设桥面。此种充填方法，先向锚碇沉井隔仓中充填砂、片石或者素混凝土，然后再进行缆索的锚固和桥面的铺设。这种充填方法，虽然可以增加锚碇基础的重量，提高锚碇的整体抗滑能力，但是对于控制散索鞍位移量基本不起作用。根据大型桥梁实际监测结果，散索鞍位移量可达到5cm以上。若散索鞍位移量过大，则会引起悬索桥主梁挠度变化、塔顶位移增加和塔根弯矩加大，从而影响桥梁结构安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，以减小散索鞍位移量，提高桥梁结构的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是将隔仓充填时间推迟，即提出一种用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，包括以下步骤：

第一步：制作沉井，并在沉井靠锚碇尾部的后部隔仓井壁上预留孔口，沉井下沉到位后，通过该孔口安装工作梯；

第二步：浇注封底混凝土，对沉井进行封底；

第三步：除后部隔仓以外，对前部隔仓和中部隔仓进行充填；

第四步：浇筑沉井盖板和锚碇；

第五步：架设缆索，拼接钢箱梁，铺装桥面，同时，对后部隔仓进行充填。

在所述第五步中，对后部隔仓充填是与拼接钢箱梁或者铺装桥面同步、分阶段进行的。

在所述第五步中，在钢箱梁拼接之前，在后部隔仓底部安装水泵，将后部隔仓中的水抽出。

与现有方法相比，采用本发明的充填方法具有以下优点：

1.减小了散索鞍位移量，改善了桥梁上部结构的应力状态。改进前的充填方法，是先向锚碇沉井中充填砂、片石或者素混凝土，然后再进行缆索的锚固和桥面的铺设。采用这种施工方法，散索鞍位移一般较大。本发明的充填方法，先充填除沉井后部以外的隔仓；然后在拼接钢箱梁或者铺装桥面的同时，再充填沉井后部隔仓。这样，沉井后部隔仓的充填物重量对沉井底部中心产生的弯矩与拼装钢箱梁或者铺设桥面引起的缆索拉力所产生的弯矩相抵消。根据力学分析和最优化方法，可以合理选择最佳充填量和充填时间，从而减小散索鞍位移量。因此，本发明的充填方法可以控制散索鞍的位移量，避免给桥梁上部结构带来大的附加应力。

2.节省了混凝土材料，降低了投资成本。改进前的充填方法通常在锚碇尾部专门设置压重块，而本发明的方法没有设置压重块，却起到同样的功效，从而节省了压重块混凝土的工程量，降低了工程投资成本。

3.提高了工作效率，具有更好的技术效果。由于向沉井后部隔仓中的充填量较大，即使扣除水的浮力，充填物的有效重量仍比锚碇尾部的压重大，因此技术效果更好。在钢箱梁拼接之前将该隔仓中的水抽出，则使有效重量进一步增加，效果更为显著。

附图说明

图1是实施本发明后，锚碇沉井的纵向剖视图。

图2是实施本发明第五步的纵向剖视图。

图3是本发明中的沉井俯视图。

图中，1、沉井，2、锚碇，3、隔仓，301、前部隔仓，302、中部隔仓，303、后部隔仓，4、孔口，5、工作梯，6、封底混凝土，7、盖板，8、管道，9、隔板，10、散索鞍，11、混凝土泵车。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体的阐述。

如图1至图3所示，本发明的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，包括以下操作步骤：

第一步：制作沉井1，并在沉井1靠锚碇2尾部的后部隔仓303井壁上预留孔口4，在沉井1下沉到位后，通过孔口4安装工作梯5。如图3所示，沉井1由多块隔板9分隔出多个隔仓3。沉井1的后部隔仓303的井壁上开有孔口4。通过挖除沉井1隔仓3底部的土体，沉井1下沉。当沉井1下沉到预定位置时，停止取土。在孔口4旁可以安装挡泥板，防止沉井1周边的土体进入隔仓3。通过该孔口4，可以在后部隔仓303井壁上安装工作梯5。工作梯5便于人员从外部空间进入隔仓3内作业。

第二步：浇注封底混凝土6，对沉井1进行封底。向各个隔仓3中浇注封底混凝土6。混凝土在沉井隔仓3底部凝固，形成基础底板。

第三步：除沉井1后部隔仓303以外，对前部隔仓301和中部隔仓302进行充填。沉井1前部隔仓301可以保持原来的充水状态，中部隔仓302充填密度大的建材。充填物可以是砂、片石、素混凝土或者它们的混合物。

第四步：浇筑沉井1上的锚碇2和盖板7。在对沉井1后部隔仓303以外的隔仓充填完成后，浇筑盖板7。随后，在盖板7上浇筑锚碇2，锚碇2与盖板7连接为整体。锚碇2上设有散索鞍10和锚固件，用于支撑和锚固缆索。

第五步：架设缆索，拼接钢箱梁，铺装桥面，同时，对沉井1后部隔仓303进行充填。

在该步骤中，优选传输带或者混凝土泵车11对后部隔仓303进行充填。使用传输带时，优选砂或者片石或者其混合物进行充填。使用混凝土泵车11时，优选素混凝土进行充填。如图2所示，当选择混凝土泵车11进行充填时，需要在前述的第一步中，通过孔口4安装管道8。素混凝土通过混凝土泵车11后，经过管道8流入后部隔仓303中。

在第五步中，混凝土泵车11或者传输带对沉井1后部隔仓303进行充填。该充填操作可以与拼接钢箱梁同步进行，也可以与铺装桥面同步进行。充填时，尽可能保证在相同施工时段内，混凝土泵车11或传输带向沉井1后部隔仓303充填的物体对沉井1底部中心产生的弯矩尽量与钢箱梁拼装和桥面铺设引起的缆索拉力所产生的弯矩大小接近，这样可以互相抵消，从而使散索鞍10基本不发生偏移。

散索鞍10的位移计算公式：

u = \sqrt{{(Δ u_{x})}^{2} + {(Δ u_{y})}^{2}}

其中，u是散索鞍10的位移值，Δu_x是散索鞍10的水平位移值，Δu_y是散索鞍10的竖向位移值。当u＝0时，散索鞍10位置保持不变，桥梁的安全性最佳。当然，在实践中很难保证散索鞍10位置不发生偏移，所以本发明的技术方案在于让散索鞍10在尽可能小的范围内发生偏移。

采用力学分析结合最优化方法，可以确定优化的充填量值ΔV。ΔV是第五步中向沉井1后部隔仓303中的充填量。在计算过程中，0＜ΔV＜V_max，其中V_max是后部隔仓303所能容纳的最大充填量。

上面提及的后部隔仓303是指离悬索桥桥面较远的隔仓。在本技术方案中，如果最后一排隔仓能够容纳所需要的充填量，那么后部隔仓303就仅指最后一排隔仓；如果最后一排隔仓不能容纳所需要的充填量，那么将后充填的范围扩大到最后两排隔仓，此时后部隔仓303就指沉井1的最后两排隔仓。

在第五步中，对沉井1后部隔仓303进行充填，是与钢箱梁拼接和桥面铺设同步、分阶段进行的。首先拼接钢箱梁或者铺装桥面，然后对沉井1后部隔仓303充填一定量的充填物。充填量是根据拼接钢箱梁或者铺装桥面完成的工作量，结合力学分析而得出的量值。

为了增加沉井1后部隔仓303中充填物的有效重量，加强位移控制效果，可以在钢箱梁拼接之前，在沉井1后部隔仓303底部安装水泵，将后部隔仓303中的水抽出。

在第五步中，充填是在纵向相互对称的隔仓中同时进行的。如图3所示，对于一排有四个隔仓3的沉井1而言，当充填仅在最后一排隔仓中进行时，充填可以在a隔仓和d隔仓中同步进行，或者在b隔仓和c隔仓中同步进行，或者在四个隔仓中同步进行。当充填在最后两排隔仓中进行时，充填可以在a隔仓、d隔仓、e隔仓和h隔仓中同步进行，或者在b隔仓和c隔仓中同步进行，或者在a隔仓、d隔仓、f隔仓和g隔仓中同步进行，或者其他纵向对称的隔仓中同步进行。这种充填方法能够保持锚碇2受力对称，避免锚碇2产生横向扭转。

在桥面铺设完成后，可以封堵沉井1后部隔仓303井壁上的孔口4。

本发明中，隔仓3中的充填物不限于砂、片石和素混凝土，其他能够达到相同效果的工程充填物也可以采用。本发明中所提及的砂、片石和素混凝土可以根据不同的设计情况互换，例如，在充填砂的隔仓3中，可以充填片石或者素混凝土。

Claims

1.用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：制作沉井(1)，并在沉井(1)靠锚碇(2)尾部的后部隔仓(303)井壁上预留孔口(4)，沉井(1)下沉到位后，通过该孔口(4)安装工作梯(5)；

第二步：浇注封底混凝土(6)，对沉井(1)进行封底；

第三步：除后部隔仓(303)以外，对前部隔仓(301)和中部隔仓(302)进行充填；

第四步：浇筑沉井盖板(7)和锚碇(2)；在对沉井(1)后部隔仓(303)以外的隔仓充填完成后，浇筑盖板(7)，随后，在盖板(7)上浇筑锚碇(2)，锚碇(2)与盖板(7)连接为整体，锚碇(2)上设有散索鞍(10)和锚固件，用于支撑和锚固缆索；

第五步：架设缆索，拼接钢箱梁，铺装桥面，同时，对后部隔仓(303)进行充填。

2.按照权利要求1所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述的第一步中，通过孔口(4)，安装管道(8)；在所述的第五步中，通过混凝土泵车(11)和管道(8)对后部隔仓(303)进行充填。

3.按照权利要求1所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述的第五步中，通过传输带对后部隔仓(303)进行充填。

4.按照权利要求1至3中任何一项所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述第五步中，对后部隔仓(303)充填是与拼接钢箱梁或者铺装桥面同步、分阶段进行的。

5.按照权利要求4所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述第五步中，在钢箱梁拼接之前，在后部隔仓(303)底部安装水泵，将后部隔仓(303)中的水抽出。

6.按照权利要求5所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述第三步中，向沉井(1)中部隔仓(302)充填的是砂、或片石、或素混凝土。

7.按照权利要求6所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述的第五步中，充填是在纵向相互对称的隔仓中同步进行的。

8.按照权利要求7所述的用于控制悬索桥散索鞍位移的锚碇沉井隔仓的充填方法，其特征在于，在所述的第五步之后，封堵孔口(4)。