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Construcción de pilares y estribos de puentes prefabricados
Los pilares de puentes prefabricados se fabrican dividiendo los pilares altos del puente en varios componentes en las direcciones vertical y horizontal de acuerdo con un determinado módulo, y vertiéndolos en el puente. Se coloca en un sitio prefabricado alrededor del sitio, se transporta al sitio en automóvil o barco, se iza y se ensambla.
La característica principal de los muelles prefabricados es que pueden prefabricarse en un sitio de prefabricación y se ven menos afectados por el entorno circundante. Sin embargo, en términos relativos, tienen mayores requisitos de transporte y maquinaria y equipos de elevación. El sistema de pilas de columnas prefabricadas descompone la pila en varios componentes, tales como tapas, columnas, vigas de tapa (pier caps), etc. , prefabricados en fábrica o en obra, y luego transportados a obra para el montaje de los muelles. Los procedimientos constructivos son principalmente la prefabricación de componentes, instalación y conexión, y relleno de juntas de hormigón. Entre ellos, el ensamblaje de juntas es un proceso clave, que debe ser fuerte y seguro, de estructura simple y fácil de construir.
Las juntas de montaje comúnmente utilizadas son las siguientes:
(1) Adoptar una estructura de conexión de tendón pretensado postensado adherido.
La estructura de conexión con tendones pretensados postensados adheridos a menudo se combina con un cojín de mortero o una estructura de unión con cola epoxi para realizar la construcción de pilares prefabricados segmentados. Las barras pretensadas en esta solución pueden ser barras de acero de alta resistencia, como cordones de acero o barras de refuerzo laminadas con precisión. La estructura se caracteriza por los tendones pretensados que pasan a través de las juntas. Se usa ampliamente en proyectos reales y tiene una experiencia madura en teoría de diseño, análisis de cálculo y tecnología de construcción. La desventaja es que el coste del cuerpo del muelle es mucho mayor que el de los pilares de hormigón tradicionales colados in situ. Al mismo tiempo, la construcción en obra requiere tensado y lechada de tendones pretensados. La tecnología de construcción es compleja y la construcción. el tiempo es largo.
(2) Conexión de manguito de lechada
Los segmentos de muelle prefabricados se conectan a las barras de acero que sobresalen a través de manguitos de conexión de lechada. La superficie de contacto entre el muelle y la viga o tapa es a menudo. hechas de almohadillas de mortero. Se utilizan juntas de cola epoxi entre capas y segmentos de muelle. Sus características estructurales son la alta precisión constructiva, el corto tiempo de construcción y la ausencia de necesidad de tensar tendones pretensados, lo que reduce en gran medida la carga de trabajo en obra. Sus propiedades mecánicas en condiciones normales de uso son similares a las de las tradicionales pilas de puentes de hormigón coladas in situ, por lo que presenta ciertas ventajas económicas. A juzgar por la experiencia de aplicaciones extranjeras, las áreas con bajo riesgo de terremotos se han utilizado ampliamente, mientras que las aplicaciones y la investigación científica en áreas de alto riesgo de terremotos aún están en progreso.
(3) Conexión de tubería corrugada de metal con lechada
Esta estructura de conexión se usa a menudo para conectar el cuerpo del muelle y la plataforma de tapa o el cuerpo del muelle y la viga de tapa. El cuerpo del pilar prefabricado está conectado a las barras de acero que se extienden fuera del cuerpo del pilar a través de tubos corrugados metálicos de lechada incrustados en la viga o plataforma del pilar. El cojín de mortero se usa a menudo como superficie de contacto entre el cuerpo del muelle y la viga de cubierta o plataforma de tapa, y se usan juntas de pegamento epoxi entre los segmentos del cuerpo del muelle, como se muestra en la Figura 5. El tiempo de construcción en sitio de esta estructura es corto, pero necesita cumplir con la longitud de anclaje suficiente de las barras de acero longitudinales, y sus propiedades mecánicas son similares a las de los pilares de concreto tradicionales colados in situ. En la actualidad, algunos puentes en el extranjero han adoptado esta estructura de conexión para su construcción, pero rara vez se utiliza en áreas con alto riesgo de terremotos y su comportamiento sísmico aún está en estudio.
(4) Conexión de ranura
La estructura de conexión de ranura, como se muestra en la Figura 6, se ha utilizado en algunos proyectos de puentes, principalmente para cuerpos de pilares, vigas de tapa y pilotes. Conexión a la cubierta. En comparación con los manguitos de lechada y los tubos corrugados de metal, su ventaja es que las tolerancias de construcción requeridas pueden ser mayores y es necesario verter parte del concreto en el sitio.
(5) Las barras de acero deben soldarse o traslaparse y se deben utilizar juntas húmedas.
Un cierto número de barras de acero están preextendidas desde los pilares prefabricados, superpuestas con las barras de acero reservadas de los componentes adyacentes y requieren un soporte temporal. Las partes de conexión de las barras de acero deben conectarse con hormigón posvertido (juntas húmedas), que es también la idea de diseño de pilares de puentes ensamblados segmentados que actualmente se utilizan ampliamente en China. Las propiedades mecánicas de los pilares construidos con esta estructura suelen ser similares a las de los pilares de hormigón tradicionales colados in situ, pero la presencia de juntas húmedas aumentará el tiempo de construcción y la carga de trabajo del vertido de acero en obra. Desde la perspectiva de una construcción rápida, esta solución tiene algunas desventajas.
(6) Conexión de enchufe
La estructura de conexión de la junta de enchufe consiste en insertar el cuerpo del muelle prefabricado en el orificio reservado correspondiente a la base. La longitud de inserción es generalmente de 1,2 ~ la transversal. tamaño de la sección del cuerpo del muelle 1,5 veces. En el fondo se coloca un cierto espesor de mortero y se vierte hormigón semirrígido en todo el perímetro. La ventaja es que el proceso constructivo es sencillo y la carga de trabajo en obra es pequeña; la desventaja es que el comportamiento mecánico de las uniones, especialmente el comportamiento sísmico, necesita mayor estudio. El puente Jishuitan de Beijing se construyó utilizando esta estructura de conexión, y algunos puentes en los Estados Unidos también se construyeron utilizando esta estructura de conexión. como muestra la imagen.
Comportamiento sísmico de columnas prefabricadas
El comportamiento sísmico de columnas prefabricadas es un problema técnico que dificulta la aplicación de tecnología de montaje totalmente prefabricado en puentes en zonas con alto riesgo sísmico. Para lograr la promoción y aplicación integral de la tecnología de ensamblaje totalmente prefabricado, es necesario realizar una investigación en profundidad sobre el comportamiento sísmico de las columnas prefabricadas. Con base en estructuras típicas de ingeniería real de pilares de puentes, se seleccionaron tres métodos de conexión de ensamblaje prefabricado de conectores, conductos y tendones pretensados adheridos para realizar pruebas a escala en columnas prefabricadas de segmentos sólidos rectangulares bajo cargas horizontales repetidas de ciclo bajo. Mediante la realización de pruebas cuasiestáticas y análisis numéricos de elementos finitos en columnas prefabricadas segmentarias bajo diferentes detalles estructurales, se estudiaron las características histeréticas, la deformación dúctil, el comportamiento mecánico no lineal de las juntas y los mecanismos de daño y falla de columnas prefabricadas segmentarias bajo diferentes modos de construcción.
Los resultados de las pruebas muestran que, en comparación con los pilares de hormigón tradicionales colados in situ, los pilares con tubos de conexión prefabricados y tubos corrugados tienen un rendimiento sísmico similar y pueden cumplir con los requisitos de rendimiento sísmico esperados.
Los pilares prefabricados conectados por tendones adheridos pretensados tienen capacidades de deformación similares a los pilares de hormigón moldeados in situ, pero tienen capacidades de disipación de energía más débiles. Además, mediante análisis de cálculo, pruebas de dispositivos de conexión e investigación sobre el proceso de producción y transporte de todo el lote de muestras, se demuestra que la tensión general, la conexión estructural, el rendimiento sísmico de la columna y la estructura detallada de todo el El proceso de construcción puede cumplir con el diseño actual y los requisitos de construcción se pueden utilizar en la práctica de la ingeniería.
Ejemplos de aplicación:
Se deben tener en cuenta los siguientes puntos durante la construcción de pilares de columnas prefabricados:
(1) Preparación de los componentes de los pilares y las superficies superiores de los cimientos Numere los cimientos de varillas restantes y verifique si la altura de cada pilar y la altura de las coordenadas de los cimientos cumplen con los requisitos de diseño; el espacio entre la abertura de la base y el borde de la columna no debe ser inferior a 2 cm.
(2) Al colocar las columnas del estribo de la pila en la copa del pedestal, se deben realizar mediciones longitudinales y transversales para garantizar que la verticalidad o inclinación de la columna y la posición del plano cumplan con los requisitos de diseño para pilas de puentes más pesadas y delgadas; , debe fijarse con una cuerda o abrazadera antes de colocar el gancho.
(3) Antes de instalar la viga de remate en la parte superior de la columna del pilar, verifique si la posición de la ranura reservada en la viga de remate cumple con los requisitos de diseño; de lo contrario, se debe reparar primero.
(3) Después de instalar y verificar que el cuerpo de la columna y la viga de cubierta (tapa del pilar) cumplan con los requisitos, se puede verter mortero fino en el espacio entre la copa de cimentación y la ranura de la viga de cubierta. Una vez que endurezca, retire la cuña, soporte o cable de viento y rellene el orificio de la cuña con mortero.
Con la madurez y desarrollo de la tecnología de pretensado, el pretensado se ha aplicado a las pilas de puentes, especialmente a las pilas de puentes prefabricadas de hormigón armado pretensado postensado. El método de construcción es similar al método de construcción de pilares de columnas prefabricados. Además de la tecnología de procesamiento de juntas de conexión durante la instalación, el método de conexión entre componentes prefabricados segmentados se basa principalmente en vigas de acero pretensadas.
Existen dos tipos de barras de acero pretensado utilizadas en pilares prefabricados de hormigón armado pretensado postensado: alambres de acero de alta resistencia y baja relajación y barras de acero de espesor grado IV estiradas en frío. Existen dos métodos de tensado pretensado para pilares prefabricados de hormigón armado pretensado postensado: la posición de tensado se puede tensar en la parte superior de la tapa del muelle y también se puede tensar en la parte sólida de la parte inferior del muelle. Normalmente, la parte superior de la tapa del muelle está tensada.
Las principales características de las vigas de acero pretensadas para tensado superior de casquillo de muelle (1) son las siguientes:
(1) Los operadores y equipos de tensado trabajan a gran altura, aunque la operación de tensado es conveniente, pero la seguridad es pobre; (2) El extremo del anclaje de la viga de acero pretensado se puede enterrar directamente en la tapa, sin la necesidad de instalar una sección de transición. Los tendones de acero pretensado tienen las características de una fuerte resistencia a la flexión;
(2) Las principales características de las vigas sólidas de acero pretensado tensadas en el fondo del muelle son las siguientes:
(1) Los operadores y equipos de tensado son operaciones terrestres, que es seguro y conveniente;
(2) Se debe establecer una sección de transición en la parte inferior del muelle, que no solo debe cumplir con los requisitos para colocar gatos de tensión de tendones de acero pretensados, sino también disponer más tensiones. soportar barras de acero para cumplir con los requisitos de tensión de esta sección durante la etapa de operación;
(3) La relación entre la posición de tensión de los tendones pretensados y las barras de acero verticales que soportan tensiones en los miembros de transición es relativamente complejo. Los requisitos de tensado para tendones pretensados y los requisitos de lechada dentro de conductos pretensados son consistentes con los de vigas de hormigón pretensado.
Ejemplos de aplicación:
Proceso de prefabricación:
El peso total del sistema de armadura de encofrado general del cuerpo del muelle de tapa es de aproximadamente 420 t, utilizando encofrado totalmente de acero. Diseño, que se divide principalmente en cuatro partes: sistema de encofrado, sistema de armadura, sistema deslizante y sistema de ajuste. Posicionamiento preciso del conjunto a la vez.
Sistema de encofrado: molde exterior de la tapa, molde inferior de la tapa, molde exterior del cuerpo de la pila, plantilla de orificios reservados de la tapa, molde interior del cuerpo de la pila y moldura de la superficie superior de la la gorra.
Sistema de celosías: Las cerchas de plataforma y las cerchas de muelle se apoyan en sistemas correderos.
Sistema corredero: corredera y dispositivo deslizante.
Sistema de ajuste: Medidas de ajuste una vez colocado el encofrado, incluido el ajuste horizontal de gatos y cuñas.
Vaciado de hormigón para tapa y pilote inferior:
Se completa el vertido de hormigón para tapa y fuste de pilote inferior, y se retira el encofrado;
Prefabricado completo cimentación mediante método de lecho enterrado;
Adoptar un sistema de suspensión que integre elevación, posicionamiento de guías e instalación. Además de las funciones de elevación y suspensión de pilares prefabricados, el sistema también tiene funciones de posicionamiento que incluyen la verticalidad, elevación vertical y posición en el plano de las columnas del muelle, con una precisión de posicionamiento de 0,5 mm.
Estructura de torre de cable doble
Torre de hormigón:
(1) Dificultades de ingeniería
La torre de cable es alta, flexible y susceptible a Daños Afectado por la luz solar, los cambios de temperatura y el viento, su control lineal es difícil.
Por primera vez se utilizan cajas de anclaje de acero en la zona de anclaje, lo que requiere una gran precisión y dificulta el control de la construcción.
La torre del cable es alta y está alejada de la costa, por lo que la precisión de las mediciones es difícil de garantizar.
Hay muchos días de viento y pocos días de trabajo efectivos.
(2) Tecnologías clave
Tecnología de control de torres de cables de hormigón:
Tecnología de control de instalación de cajas de anclaje de acero.
Torre de cable:
Construcción en voladizo de tres vigas de acero
El método de ensamblaje en voladizo utiliza una grúa en voladizo especial apoyada en el voladizo terminado para izar los segmentos prefabricados en Montaje sobre viga. Después del anclaje con segmentos formados, la longitud del conjunto es generalmente de 2 a 5 m.
Según los diferentes métodos de elevación, los componentes colgantes se pueden dividir en componentes colgantes de grúa flotante, componentes colgantes de bloque de polea de tracción, componentes colgantes de gato continuo, componentes colgantes de grúa de cable y grúas voladizas. El núcleo del ensamblaje en voladizo es el transporte y ensamblaje de vigas, y la prefabricación de segmentos de vigas es la base del ensamblaje en voladizo.
El proceso de construcción de vigas en voladizo incluye principalmente la prefabricación, desplazamiento, almacenamiento y transporte de secciones de vigas de elevación; transformación del sistema de vigas en voladizo;
Construcción de vigas de cuatro segmentos de hormigón
El método de construcción de ensamblaje de segmentos prefabricados (segmentos de hormigón armado, segmentos de viga de acero): dividir el cuerpo de la viga del puente en varios segmentos longitudinalmente, y Se prefabrica en una fábrica o en un campo de prefabricación cerca del sitio del puente, se transporta al sitio del puente y luego se ensambla en una estructura general aplicando fuerza de pretensado. Es un método de construcción desarrollado en los últimos cuarenta años y es ampliamente utilizado en la construcción de puentes de acero y hormigón armado.
La prefabricación de segmentos incluye principalmente el método de pedestal de línea larga y el método de pedestal de línea corta.
El método del pedestal de línea larga consiste en prefabricar todos los bloques uno por uno en un pedestal largo de acuerdo con la línea de vigas diseñada, de modo que se forme una superficie natural coincidente entre los dos bloques. La ventaja de este método es que es fácil controlar la geometría y no se acumulan desviaciones durante el proceso de prefabricación. La desviación del bloque producido se puede ajustar en el tiempo a través del siguiente bloque, mientras se coordinan y prefabrican más puntos para acelerar el progreso de la construcción. Además, después de desmoldar los componentes prefabricados utilizando este método, no es necesario transportarlos inmediatamente al lugar de almacenamiento.
Pero este método también tiene las siguientes desventajas: ① Área grande; (2) La base debe construirse sobre una base sólida. (3) El puente curvo debe formar la curvatura requerida. (4) Se pueden mover equipos de vertido, curado y otros.
La construcción con el método de pedestal de línea corta significa que cada sección se vierte en el mismo encofrado, con el encofrado fijado en un extremo y una sección vertida en el otro extremo. El encofrado tiene solo una sección de longitud y el encofrado no se mueve, pero las secciones de la viga se mueven desde la posición de vertido a la posición correspondiente y luego se transportan al patio de almacenamiento de la viga. Este método ocupa un área pequeña, puede formar una operación de línea de ensamblaje, mejora la velocidad de construcción y es adecuado para requisitos de ingeniería donde hay muchos cambios en los tipos de segmentos y frecuentes reversiones del encofrado. Su principal desventaja es que la sección de adaptación debe colocarse con mucha precisión, por lo que requiere instrumentos de medición precisos y métodos de medición y control precisos.
Vigas segmentarias de hormigón prefabricado:
Manipulación de vigas segmentarias: Los puntos de elevación para un manejo razonable de vigas segmentarias deben seleccionarse adecuadamente de modo que la tensión sobre las vigas segmentarias se controle dentro de los límites permitidos. rango.
Apilamiento de vigas dovelas: Las dovelas deben apilarse de manera que se eviten deformaciones y tensiones secundarias. La losa del piso puede proporcionar un buen soporte para las dovelas que se deben apoyar. Al apilar, el peso de la sección superior debe ser transmitido directamente por la red para evitar que las placas superior e inferior se doblen para transmitir fuerza.
Transporte de vigas segmentadas: debido al gran peso de las secciones de vigas de concreto, el sitio prefabricado para las secciones de vigas de concreto generalmente se selecciona cerca del sitio del puente y se transporta al sitio del puente mediante camiones neumáticos, vigas camiones de transporte o vagones ferroviarios para montaje.
Componentes de viga segmentada:
(1) Método de soporte:
(2) Método de menos soporte (utilizado principalmente para vigas de acero):
Debido a que todo el soporte de la sala requiere el procesamiento de los cimientos generales debajo del puente, el costo es alto y el período de construcción es largo. Por lo tanto, si las condiciones lo permiten, los segmentos generalmente se alargan y ensamblan con menos soportes.
(3) Método de montaje paso a paso:
La superestructura se erige en una dirección, completando un tramo a la vez. Antes de aplicar el pretensado, la sección pretensada se soporta temporalmente en la viga en voladizo inferior (debajo de la viga principal) o en la máquina montadora de puentes (encima de la viga principal). La viga principal construida puede simplemente apoyarse en los pilares, o se pueden conectar varios orificios en una estructura continua mediante postensado.
Es adecuado para puentes de vigas simplemente soportadas de hormigón pretensado de pequeñas y medianas luces y puentes de vigas continuas simplemente soportadas vano a vano. El equipo principal de este método de construcción consiste en una viga guía de celosía de acero con una longitud menor que (o mayor que) el doble de la longitud del tramo estándar, un carro elevador y un movimiento y ajuste de la viga guía.
Si el segmento se ensambla colgando la viga guía hacia abajo, la máquina para montar puentes se llama máquina para montar puentes con viga guía superior; si el segmento se ensambla mediante el método de soporte sobre la viga guía, el puente se monta; La máquina se llama máquina para montar puentes con vigas guía inferiores; las vigas guía soportarán el peso de los tramos de los segmentos prefabricados.
(4) Método del voladizo equilibrado:
Con la pila del puente como centro, ensamble las dovelas en orden simétrico. Cada fragmento se integra y se autoequilibra con el fragmento ensamblado anterior y sirve como base para el ensamblaje del siguiente fragmento. Para cada paso de la construcción, la estructura en voladizo garantiza su seguridad y estabilidad tensando tendones de acero pretensados dispuestos en los segmentos de la viga cajón. Los segmentos se pueden elevar mediante grúas de soporte de cubierta, vigas guía o grúas de tierra.
Es adecuado para construcción en voladizo y puentes de hormigón pretensado mixto interior y exterior de mediana y gran luz.
(5) Método de montaje en voladizo
Se utiliza un dispositivo simple que se mueve sobre el voladizo de la estructura ensamblada para asegurar la elevación, traslación y montaje de los segmentos instalados; en un camión de plataforma, en Correr sobre vías de cubierta de puente.
Adecuado para la construcción en voladizo de puentes de grandes y medianas luces.
(6) Método de elevación por cable
Método de construcción de los componentes de instalación y transporte en suspensión.
Generalmente indicado para la construcción de nervaduras de arco o vigas de puentes en arco y vigas principales de puentes colgantes.
Instalación de tendones exteriores pretensados: Las tuberías de HDPE se suelen utilizar como camisas para cordones exteriores de acero pretensados. Para disponer los cordones de acero ordenadamente en la carcasa exterior y realizar el ajuste y reemplazo de un solo cordón de acero tanto como sea posible, se debe adoptar el método de instalar cordones de acero individuales en secuencia.
Ajuste y sustitución de tendones pretensados externos;
1) Cuando sea necesario ajustar la tensión de tendones pretensados externos, se puede quitar la cubierta protectora, se puede quitar la grasa anticorrosiva. Se puede retirar y utilizar un gato especial para tensar los tendones. Tirar o aflojar los hilos de acero, luego volver a instalar la funda protectora e inyectar grasa anticorrosión.
2) Cuando sea necesario reemplazar el cable. Tendones pretensados externos, use un conector especial para conectar los cordones de acero nuevos y viejos y sáquelos. El cordón de acero viejo se introduce en el cordón de acero nuevo, luego se tensa, se reinstala la funda protectora y se inyecta grasa anticorrosión.
Suele haber tres métodos para empalmar juntas segmentarias:
1) Las juntas secas no se procesan
2) Las juntas encoladas y recubiertas con resina epoxi
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3) Las juntas húmedas se vierten con hormigón cemento.
Las juntas húmedas se utilizan principalmente para cerrar segmentos o conectar segmentos; los puentes pretensados híbridos internos y externos y las áreas cíclicas de congelación y descongelación deben pegarse, y se deben instalar arandelas de sellado antes del montaje de las juntas internas de tendones pretensados.
Creo que después de la introducción anterior, todos tienen una cierta comprensión de la construcción de puentes prefabricados, desde muelles hasta torres de cables. Bienvenido a visitar Zhongda Consulting para obtener más información.
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