钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法与流程

本发明涉及钢管混凝土拱桥施工
技术领域：
，特别涉及一种钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法。
背景技术：
：钢管混凝土拱桥是优异的钢-混凝土组合结构桥梁，具有经济、耐久、施工方便等特点，跨度适应能力强，能够一孔跨越深峡谷，在四川西部山区桥梁建设中具有极强的比较优势，未来需求量大。钢管混凝土拱桥的主拱是其主要承载结构，钢管对核心混凝土产生套箍作用，提高了混凝土强度和延性，核心混凝土的存在又抑制了钢管的局部屈曲，因此，核心混凝土的质量直接关系到钢管混凝土的承载能力。钢管混凝土拱桥主管内混凝土灌注一般采用顶升泵送施工工艺，主管内混凝土灌注为连续施工，混凝土灌注过程中不允许中断。虽然钢管混凝土拱桥在设计时，对主管内混凝土泵送灌注提出了要求，但是现有施工过程中，却由于没有相应的主管混凝土泵送施工技术指南，缺乏相关施工标准和要求，以至于许多钢管混凝土拱桥主管内混凝土泵送施工时，施工操作无章可循，容易出现堵管、爆管、脱空等问题，给施工带来了极大的困扰和工程质量隐患，也在一定程度上制约了钢管混凝土拱桥的发展。500m跨径钢管混凝土拱桥的主拱高度超过120m，按照等效压力换算为水平泵送长度超过600m；500m跨径钢管混凝土拱桥的主拱主管内混凝土强度等级高，如达到c80，胶凝材料用量较高，水胶比低，黏度大；因此，主管混凝土体量大、高差大、泵距远、强度高，为主管内混凝土的顺利泵送和密实带来了巨大挑战。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有500m跨径及以上钢管混凝土拱桥建设过程中，缺乏泵送施工技术指导，导致随着顶升灌注的长度不断增大、施工时间延长、泵送压力增加，容易出现堵管、爆管等事故等上述不足，提供一种钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法。为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法，包含如下步骤：a、根据主拱管内混凝土的设计方量，将主拱的计划泵送节段均分为三个节段；b、按照经过第一级节段和第二级节段布置至第三级节段的灌注口的方式分别获得第一曲线长度和第二曲线长度，其中，第一曲线长度为从第一级节段灌注口至第二级节段灌注口的弧线长度，第二曲线长度为从第二级节段灌注口到第三级节段灌注口的弧线长度；c、将第一曲线长度和第二曲线长度换算为同等泵送压力下的试验泵管的水平长度；d、在试验泵管一端连接第三管段，分别在第三管段呈水平设置、竖直设置和倾斜设置状态时，从试验泵管另一端进行混凝土泵送；并且，根据能否顺利完成泵送灌注和是否存在堵管爆管现象，判断实桥泵送灌注施工的可行性；采集试验泵管灌注口的压力和出浆口的压力、采集第三管段分别在水平设置、竖直设置和倾斜设置状态下灌注口的压力和出浆口的压力，分别取样试验泵管灌注口的混凝土和第三管段出浆口的混凝土进行性能测试；其中，第三管段用于模拟第三级节段，第三管段为直管结构，第三管段的截面尺寸与第三级节段的截面尺寸相同，第三管段的长度l为10≤l＜l'，l'表示第三级节段的长度。优选的，试验泵管的水平长度的计算方法包含如下步骤：s1、对第一级节段和第二级节段按多折直线进行子节段划分；s2、将每个子节段的角度换算为等效长度，再叠加对应子节段的长度，获得对应子节段的等效长度；s3、将所有子节段的等效长度叠加获得试验泵管的水平长度。进一步优选的，将试验泵管通过迂回布置来模拟试验泵管水平长度的泵送压力。进一步优选的，通过分别计算满足第一级节段的长度和高度各自所需的泵送压力以及分别计算满足第二级节段的长度和高度各自所需的泵送压力，然后叠加获得试验泵管水平长度的泵送压力。优选的，在步骤c中，倾斜设置状态为第三管段与水平面的夹角呈30°-60°。优选的，沿第三管段长度方向间隔布置有若干个观测口。优选的，在步骤a中，计划泵送节段的段数根据跨径确定。综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、采用本发明所述的一种钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法，在实桥灌注前，通过进行泵送灌注试验能够有效获得现场实际混凝土在泵管中的运动状态，根据第三管段的三种状态下的测试结果进行拟合计算，能够有效获得现场实际混凝土在主管钢管内各种角度下的沿程阻力，充分利用实际施工的混凝土模拟实桥浇筑的动态工作情况，有效验证混凝土性能、泵送距离及泵机功率，用于针对性的指导现场泵送施工工艺和分级节段的位置划分，有效避免因混凝土性能、泵管布置、泵送压力等原因导致堵管、爆管等事故，有利于保证施工工期、施工安全及灌注质量。附图说明：图1为实施例1中的钢管混凝土拱桥主拱三级钢管划分示意图；图2为实施例1中的试验泵管的迂回布置示意图；图3为实施例1中的第三级节段泵送灌注工艺试验方法的试验布置示意图。附图标记：1-试验泵管，2-第三管段。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1本发明所述的一种钢管混凝土拱桥主拱管内混凝土泵送灌注的工艺试验方法，包含如下步骤：a、根据主拱管内混凝土的设计方量，将主拱的计划泵送节段均分为三个节段；b、按照经过第一级节段和第二级节段布置至第三级节段的灌注口的方式分别获得第一曲线长度和第二曲线长度，其中，第一曲线长度为从第一级节段灌注口至第二级节段灌注口的弧线长度，第二曲线长度为从第二级节段灌注口到第三级节段灌注口的弧线长度；c、将第一曲线长度和第二曲线长度换算为同等泵送压力下的试验泵管1的水平长度；d、在试验泵管1一端连接第三管段2，分别在第三管段2呈水平设置、竖直设置和倾斜设置状态时，从试验泵管1另一端进行混凝土泵送；并且，根据能否顺利完成泵送灌注和是否存在堵管爆管现象，判断实桥泵送灌注施工的可行性；采集试验泵管灌注口的压力和出浆口的压力、采集第三管段分别在水平设置、竖直设置和倾斜设置状态下灌注口的压力和出浆口的压力，分别取样试验泵管灌注口的混凝土和第三管段出浆口的混凝土进行性能测试；其中，第三管段2用于模拟第三级节段，所述第三管段2为直管，第三管段2的截面尺寸适配第三级节段的截面尺寸，第三管段2的长度l为10≤l＜l'，l'表示第三级节段的长度。具体的，如以跨度为500m的某大桥为例，首先，根据跨径计划采用三级连续接力泵送施工工艺，即计划泵送节段的段数为三段。然后，根据主拱管内混凝土的设计方量，将主拱均分为三个节段，即划分三个节段的具体位置，如图1所示。由于在进行主拱钢管管内混凝土的第三级接力泵送时，泵管会沿着主拱肋布置于第一级节段和第二级节段的上方，泵管在第一级节段和第二级节段上的布置长度的总弧线长度为64.06m+71.53m＝135.59m，第一曲线长度和第二曲线长度可根据135.59m进行水平长度换算，将第一级节段和第二级节段按多折直线进行节段划分为六个直线段进行计算，换算依据参考《混凝土泵送施工技术规程》jgj/t10-2011，见下表1：表1试验泵管水平长度换算表试验泵管的水平长度的计算方法包含如下步骤：s1、对第一级节段和第二级节段按多折直线进行子节段划分；s2、将每个子节段的角度换算为等效长度，再叠加对应子节段的长度，获得对应子节段的等效长度；s3、将所有子节段的等效长度叠加获得试验泵管1的水平长度。具体计算参见下表2：表2试验泵管换算水平长度计算表即试验泵管1的水平长度为501.68m，由于水平长度较长，场地有限，可采用弯头将试验泵管通过迂回布置来模拟试验泵管水平长度下的泵送压力，弯头折算为直线长度。水平长度换算仅考虑主拱弧线长度，未考虑实际泵送过程中的弯头、垂直管、泵机到拱脚距离等。试验泵管水平长度的泵送压力通过分别计算满足第一级节段的长度和高度各自所需的泵送压力以及分别计算满足第二级节段的长度和高度各自所需的泵送压力然后叠加来获得。迂回布置的计算参见下表3：表3试验泵管迂回布置的沿程阻力计算表将试验泵管1转换为包含136个3m长度直线管、2个90度弯头、5个180度弯头的迂回布置管路，如图2所示。在试验泵管1一端连接第三管段2，如第三级节段的直径为1m，如可选用直径1m、长度10-30m的钢管作为第三管段2，保证试验效果，又利于节省成本。对第三管段2在水平设置、竖直设置和倾斜设置三种状态下分别进行泵送试验并测试压力，优选的，倾斜角度宜为第三管段2与水平面的夹角呈30°-60°，如图3所示，图中迂回布置的试验泵管1仅用虚线示意。通过分别获取第三管段2内的三种位置状态下灌注口和出浆口的压力数据，进行拟合，即可获得混凝土在主拱钢管内沿各种角度运动的沿程阻力，而无需对第三管段2进行折线划分计算，计算方便，利于对节段分级划分的验证和灌注口位置的调整，同时能够观察混凝土在主拱钢管内的运用运动情况。在泵送试验中，根据能否顺利完成泵送灌注和是否存在堵管爆管现象，判断实桥泵送灌注施工的可行性，如无法完成泵送灌注或出现堵管、爆管等事故，则应根据实桥情况调整混凝土配合比或调整泵送分级；采集试验泵管灌注口的压力和出浆口的压力，能够获得混凝土沿泵管泵送的每米沿程阻力，采集第三管段分别在水平设置、竖直设置和倾斜设置状态下灌注口的压力和出浆口的压力，经过拟合能够获得混凝土沿钢管各种角度下泵送的每米沿程阻力，能够获得完成第三级节段泵送所需的泵送压力，进而能够判断所选泵机最大泵送压力是否满足要求，也可以据此判断前述的计划泵送节段划分是否合理、第三级节段的灌注口位置确定是否合理。如：混凝土泵送顺利且在泵送过程中性能良好：1)分级泵送完成时，混凝土还未达到初凝时间，混凝土的工作性能满足下表4：表4混凝土的工作性能坍落度(cm)扩展度(cm)t50时间(s)含气量(％)204705≤2.52)泵机的泵送压力远小于泵机额定泵送压力，如试验泵送压力最大为10mpa，但是泵机的额定泵送压力为20mpa，则有10mpa的富余，则可以减少分级，调整为二级接力泵送。泵送试验中还需要观察混凝土在水平钢管内的运动状态，主要观测混凝土经过钢管前后的性能变化情况，第三管段沿其长度方向间隔布置有若干个观测口便于第三管段水平设置时进行观测，当第三管段竖直或倾斜设置时，主要用第三管段的顶端观测。随着跨径的增大，如跨径为550-600m，可计划划分为四级节段接力泵送，然后将前三级节段参照本申请的试验泵管进行设置，第四级节段参照本申请中的第三级节段进行设置，然后按照本申请所述的方法进行泵送试验，以模拟实桥灌注是否可行。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12