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摘要:近些年,跨越城区及河流的公路及铁路桥梁设计中,悬浇连续箱梁的结构应用广泛,本文结合实际重点对某工程连续箱梁挂篮悬浇施工技术进行了详细的阐述。
关键词:连续箱梁;挂篮;悬浇;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、挂篮悬浇施工工艺
1、挂篮在第一个悬浇块段组拼完成,进行挂篮称重和静载试验。根据称重和静载试验测试结果,进行调整挂篮底模标高。再将第一个悬浇块段缆索张拉到牵索索力,然后绑扎钢筋,对称灌注第一个悬浇块混凝土,混凝土养护并张拉主梁各向预应力,进行体系转换,将牵索索力由挂篮转至主梁上,挂篮下降后,将第一个悬浇块段缆索索力张拉到设计索力。
2、两只挂篮同步前移一个梁上索距,提升到位,对称施工第二个悬浇块段,同理对称施工后续悬浇块,直至边跨最后一个悬浇块段索力张拉到设计索力。边跨现浇段在边跨最后一个悬浇块段完成前施工完毕。
3、进行全桥调索,之后施工斜拉桥主梁边跨合拢段。注意按照设计要求处理好斜拉桥与相临桥式之间的协作过程。同时,边跨合拢段施工时可采用中跨挂篮前移进行平衡压重。
4、边跨挂篮拆除,中跨挂篮前移施工中跨单悬臂块段。
5、最后悬浇块段施工完成后,进行全桥调索,线形符合要求后,浇注斜拉桥中跨合拢段,全桥合拢后拆除挂篮。
(图1挂篮施工工艺流程)
二、工程概况
武汉市轨道交通工程区间桥梁工程,桥墩为门式墩和独柱墩,粱部为预应力简支箱梁和连续箱梁,其中正线跨主环线立交桥梁段为46m+65m+46m双线单箱预应力砼连续梁,为确保施工过程中不影响该立交桥的正常交通,设计为无支架悬臂浇筑施工。根据该工程的特点以及工程实际情况,工程施工时选择了三角挂篮悬臂浇筑的施工方法圆满完成了该工程的施工。
三、悬浇箱梁砼浇筑工艺
1、浇筑顺序。箱梁双向同时进行浇筑,每侧浇筑总体顺序为底板→腹板→顶板。为防止挂篮受到偏心荷载,腹板砼高差不超过2m。腹板由事先开设的下浆口进浆,振捣施工人员由腹板端模预留孔进入进行振捣。采用分层浇筑法进行浇筑,分层厚度控制为50cm,每小时浇筑30~40m3。待砼高度达到下浆口高度时,将下浆口封闭,泵管接至上一层下浆口下浆。腹板浇筑完成后将泵管由顶板预留孔取出,将顶板预留孔封闭,然后浇筑顶板砼。具体浇筑顺序如图1所示。
2、振捣。在箱梁腹板内侧各开2个下浆口,腹板端模相应高度位置各开2个进入孔,工人由进入孔进入腹板持振动棒进行振捣。浇筑到下浆口下方位20cm时停止浇筑,对割除的钢筋进行焊接恢复,完成后封堵下浆孔。注意确保补孔模板焊接牢固,保证足够强度与整体稳定性。修补好后再继续进行下一层砼浇筑。在纵向预应力波纹管及其锚头处,振动器不能靠近波纹管长时间振捣。为保证桥面铺装质量,控制好箱梁顶面平整度,砼浇筑完后顶面要抹浆,并横向拉毛。竖向预应力张拉端锚垫板上铁盒不能过早拆除,防止水泥浆进入张拉工作孔。为防止砼裂缝和边棱破损,箱梁砼达到设计强度80%时方可拆模。拆模后,梁端面应凿毛清洗干净,以保证新旧砼的整体性。
四、本工程中间节段梁体挂篮悬浇施工
(一)挂篮选择、构造
1、挂篮设计验算:挂篮设计检算应按照荷载传递顺序对空间荷载进行等代替换,转化为平面问题。转化顺序为:底模→侧模→内模→前吊挂系统→主桁,计算前应根据经验初步确定主要受力构件的规格以进行试算。
2、挂篮构造与加载试验:挂篮主要由主桁架、行走及锚固系统、吊带系统、底平台系统、模板系统五大部分组成。挂篮制作完毕后及时进行加载试验,整个过程模拟砼灌注顺序按施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行加载,按照底板、腹板、顶板分别进行检查通过不同加载等级测得挂篮在不同节段悬灌作业时的实际下挠度,借以指导施工。
本工程选择采用了三角斜拉挂篮,挂篮主要由三角桁片、底篮、内模架、悬吊及传力系统、平衡重、行走系统、张拉平台等部分组成,在挂篮使用前采用MIDASCIVIL2006结构计算软件对挂篮进行了整体结构受力和变形计算,并对施工中各个工况进行了仿真模拟分析,根据计算分析,挂篮整体结构在最不利荷载工况条件下的受力均满足规范要求,且安全储备较高,结构形式可靠。
(二)挂篮的拼装
挂篮利用平板车运输到施工墩位处,拼装采用吊车提吊拼装,等0#梁段施工完毕、张拉预应力索并拆钢托架后进行。拼装顺序如下:测量放线→铺设枕木、钢枕行走系统→三角架及联结系统→后锚固系统→上前横梁及吊挂系统→后吊挂系统→安装底模→外侧模→内顶模支架及模板—→张拉平台。
(三)挂篮静载试验
挂篮拼装完毕后,进行荷载试验以对挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况进行测定。
荷载实验时,加载安施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行等效加载,测定各级荷载作用下差生的挠度和最大荷载作用下挂篮控制杆件内力。
(四)挂篮的安装及预压
挂篮预压同样采用吊车提升砂袋的方法进行,根据观测的数据控制挂篮的提升抬高量,至此挂篮安装完毕。调试合格后,方可绑扎钢筋、立模、浇注。安装时,严格要做好中线及标高的控制:
中線控制:在0#梁段上放置全站仪,将轴线打到模板上,与桥轴线和底板几何中心比较,确定挂篮位置,如有偏差,用倒链在纵梁上反拉直到中线吻合。
标高控制:后视点标高为0#块标高,前吊点标高=设计标高+挂篮弹性变形+挂篮自重引起的对结构的下挠。
(五)挂篮的移动
待1#梁段浇筑完毕后,等砼强度达到设计强度的90%以上,按设计要求对纵向索进行张拉,压浆后,移动挂篮,准备浇筑下一段对称梁的砼,挂篮的移动必须遵照以下步骤进行:
(1)先将承重的各吊杆松开,以便倒链承受各杆件重量。
(2)将主梁后锚杆稍松开,用千斤顶将主梁前支点向前顶起,用人工将挂篮前端棍轴转移到位。
(3)松动模板系统,把外模调节到位,用手拉葫芦将主梁拉动前移,主梁的前移带动侧模系统,底模系统及内滑梁整体滑移到位,随着主梁的前移,主梁后端的锚固压紧应交替前移(不得少于2根),以保持主梁的稳定,滑到位以后将主梁后锚杆全部锚紧(不得少于3根)。
(4)侧模系统在主梁前移时与主梁同步前移,到位后,把外模调节到适当位置,将侧模与底模连接成一个总体。
(5)将底模系统后端锚固于已成梁段上,前端用精轧螺纹钢与前上横梁连接。
(6)初调中线、标高。
(7)用千斤顶将底模系统与底板,侧模系统与翼缘板及腹板外侧密合,并将后吊杆带上螺母。
(8)精调中线、标高。
(9)用倒链将内模系统拖移到位,并调好中线及标高。
(10)立堵头板。
(11)绑扎底板、腹板钢筋,安装管道、立内模、预埋。
(12)绑扎顶板钢筋、预埋。
(13)复核中线、标高,并检查合格后,方可灌注砼。
(14)待张拉后,重复以上步骤灌注下一段。
(六)挂篮拆除
箱梁悬浇梁段施工完毕后,进行挂篮结构拆除。拆除顺序为:箱内拱顶支架~侧模系统一底模系统~主析架,吊带系统及行走锚固系统在其过程中交叉操作。箱内拱顶支架采取拆零取出,侧模、底模系统采用卷扬机整体吊放,主析架采取先退至墩位附近再利用吊机进行拆零。
(七)合拢段施工
合拢段施工是连续梁体系转换的重要环节,它对保证成桥质量至关重要。合拢前使两悬臂端间设置刚性支撑并先期张拉四束刚绞线临时连接,保持相对固定,以防止合拢砼在早期因为梁体砼的热胀冷缩开裂。同时选择在一天中的低温、变化较小时进行砼施工,保证砼处于温升、在受压的情况下达到终凝,避免受拉开裂。按照设计的合拢顺序为先两个边跨合拢再中跨合拢,而后完成体系转换
(八)悬浇梁段钢筋、砼施工
悬浇梁段的钢筋和砼施工采用常规方法进行,与0#段梁体工艺相同,悬臂浇筑施工过程中,挂篮两边必须对称浇筑,两边块件砼相差不得超过设计允许的砼重量。
五、挂篮悬浇施工质量控制措施
1、选不定期梁体混凝土的配合比时,不仅要符合混凝土的强度设计要求、弹性模量,其余技术性能还应《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000规定和设计图纸的要求相符。
2、验收、试验与检验钢筋、模板、水泥、粗细骨料、预应力筋、张拉千斤顶、油泵、压力表、锚具等原材料和机具设备的时候都要按照现行规范及相关规定进行。
3、为了使测量的准确度水平提高,减少实测数据的离散性,设于各梁段端部腹板正上方的用于线形控制测量的观测点应做明显标记,并在施工中妥善保护,同时,各悬灌梁段混凝土灌筑前后及其预就力筋张拉前的水平测量应尽量安排在早晨或傍晚无风无雨的时间。
4、水平测量的水准点应尽量设在桥头或岸边。由于受地形限制时,水准点的标高进行复核测量,并对线形控制有关的水平测量数据进行修正。
5、梁体尺寸,混凝土质量等检查按相关规范要求执行。
结语
由于悬浇施工的技术含量高,设备投入少,施工方便,而且箱梁的应力和弯矩分布更加合理,越来越多地在大跨径桥梁中应用。随着桥梁设计、施工技术和预应力混凝土技术的飞速发展,悬臂施工的工艺也将越来越成熟。
参考文献:
[1]刘平.浅析七里湖特大桥连续箱梁挂篮悬浇施工工艺[J].科技风,2012,14:176-177.
[2]张海江.大跨度连续箱梁采用挂篮悬浇施工的监理实践[J].建设监理,2013,02:73-76.
[3]楚建勋.连续箱梁挂篮悬浇施工一些问题的探讨[J].北方交通,2012,04:81-83.
关键词:连续箱梁;挂篮;悬浇;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、挂篮悬浇施工工艺
1、挂篮在第一个悬浇块段组拼完成,进行挂篮称重和静载试验。根据称重和静载试验测试结果,进行调整挂篮底模标高。再将第一个悬浇块段缆索张拉到牵索索力,然后绑扎钢筋,对称灌注第一个悬浇块混凝土,混凝土养护并张拉主梁各向预应力,进行体系转换,将牵索索力由挂篮转至主梁上,挂篮下降后,将第一个悬浇块段缆索索力张拉到设计索力。
2、两只挂篮同步前移一个梁上索距,提升到位,对称施工第二个悬浇块段,同理对称施工后续悬浇块,直至边跨最后一个悬浇块段索力张拉到设计索力。边跨现浇段在边跨最后一个悬浇块段完成前施工完毕。
3、进行全桥调索,之后施工斜拉桥主梁边跨合拢段。注意按照设计要求处理好斜拉桥与相临桥式之间的协作过程。同时,边跨合拢段施工时可采用中跨挂篮前移进行平衡压重。
4、边跨挂篮拆除,中跨挂篮前移施工中跨单悬臂块段。
5、最后悬浇块段施工完成后,进行全桥调索,线形符合要求后,浇注斜拉桥中跨合拢段,全桥合拢后拆除挂篮。
(图1挂篮施工工艺流程)
二、工程概况
武汉市轨道交通工程区间桥梁工程,桥墩为门式墩和独柱墩,粱部为预应力简支箱梁和连续箱梁,其中正线跨主环线立交桥梁段为46m+65m+46m双线单箱预应力砼连续梁,为确保施工过程中不影响该立交桥的正常交通,设计为无支架悬臂浇筑施工。根据该工程的特点以及工程实际情况,工程施工时选择了三角挂篮悬臂浇筑的施工方法圆满完成了该工程的施工。
三、悬浇箱梁砼浇筑工艺
1、浇筑顺序。箱梁双向同时进行浇筑,每侧浇筑总体顺序为底板→腹板→顶板。为防止挂篮受到偏心荷载,腹板砼高差不超过2m。腹板由事先开设的下浆口进浆,振捣施工人员由腹板端模预留孔进入进行振捣。采用分层浇筑法进行浇筑,分层厚度控制为50cm,每小时浇筑30~40m3。待砼高度达到下浆口高度时,将下浆口封闭,泵管接至上一层下浆口下浆。腹板浇筑完成后将泵管由顶板预留孔取出,将顶板预留孔封闭,然后浇筑顶板砼。具体浇筑顺序如图1所示。
2、振捣。在箱梁腹板内侧各开2个下浆口,腹板端模相应高度位置各开2个进入孔,工人由进入孔进入腹板持振动棒进行振捣。浇筑到下浆口下方位20cm时停止浇筑,对割除的钢筋进行焊接恢复,完成后封堵下浆孔。注意确保补孔模板焊接牢固,保证足够强度与整体稳定性。修补好后再继续进行下一层砼浇筑。在纵向预应力波纹管及其锚头处,振动器不能靠近波纹管长时间振捣。为保证桥面铺装质量,控制好箱梁顶面平整度,砼浇筑完后顶面要抹浆,并横向拉毛。竖向预应力张拉端锚垫板上铁盒不能过早拆除,防止水泥浆进入张拉工作孔。为防止砼裂缝和边棱破损,箱梁砼达到设计强度80%时方可拆模。拆模后,梁端面应凿毛清洗干净,以保证新旧砼的整体性。
四、本工程中间节段梁体挂篮悬浇施工
(一)挂篮选择、构造
1、挂篮设计验算:挂篮设计检算应按照荷载传递顺序对空间荷载进行等代替换,转化为平面问题。转化顺序为:底模→侧模→内模→前吊挂系统→主桁,计算前应根据经验初步确定主要受力构件的规格以进行试算。
2、挂篮构造与加载试验:挂篮主要由主桁架、行走及锚固系统、吊带系统、底平台系统、模板系统五大部分组成。挂篮制作完毕后及时进行加载试验,整个过程模拟砼灌注顺序按施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行加载,按照底板、腹板、顶板分别进行检查通过不同加载等级测得挂篮在不同节段悬灌作业时的实际下挠度,借以指导施工。
本工程选择采用了三角斜拉挂篮,挂篮主要由三角桁片、底篮、内模架、悬吊及传力系统、平衡重、行走系统、张拉平台等部分组成,在挂篮使用前采用MIDASCIVIL2006结构计算软件对挂篮进行了整体结构受力和变形计算,并对施工中各个工况进行了仿真模拟分析,根据计算分析,挂篮整体结构在最不利荷载工况条件下的受力均满足规范要求,且安全储备较高,结构形式可靠。
(二)挂篮的拼装
挂篮利用平板车运输到施工墩位处,拼装采用吊车提吊拼装,等0#梁段施工完毕、张拉预应力索并拆钢托架后进行。拼装顺序如下:测量放线→铺设枕木、钢枕行走系统→三角架及联结系统→后锚固系统→上前横梁及吊挂系统→后吊挂系统→安装底模→外侧模→内顶模支架及模板—→张拉平台。
(三)挂篮静载试验
挂篮拼装完毕后,进行荷载试验以对挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况进行测定。
荷载实验时,加载安施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行等效加载,测定各级荷载作用下差生的挠度和最大荷载作用下挂篮控制杆件内力。
(四)挂篮的安装及预压
挂篮预压同样采用吊车提升砂袋的方法进行,根据观测的数据控制挂篮的提升抬高量,至此挂篮安装完毕。调试合格后,方可绑扎钢筋、立模、浇注。安装时,严格要做好中线及标高的控制:
中線控制:在0#梁段上放置全站仪,将轴线打到模板上,与桥轴线和底板几何中心比较,确定挂篮位置,如有偏差,用倒链在纵梁上反拉直到中线吻合。
标高控制:后视点标高为0#块标高,前吊点标高=设计标高+挂篮弹性变形+挂篮自重引起的对结构的下挠。
(五)挂篮的移动
待1#梁段浇筑完毕后,等砼强度达到设计强度的90%以上,按设计要求对纵向索进行张拉,压浆后,移动挂篮,准备浇筑下一段对称梁的砼,挂篮的移动必须遵照以下步骤进行:
(1)先将承重的各吊杆松开,以便倒链承受各杆件重量。
(2)将主梁后锚杆稍松开,用千斤顶将主梁前支点向前顶起,用人工将挂篮前端棍轴转移到位。
(3)松动模板系统,把外模调节到位,用手拉葫芦将主梁拉动前移,主梁的前移带动侧模系统,底模系统及内滑梁整体滑移到位,随着主梁的前移,主梁后端的锚固压紧应交替前移(不得少于2根),以保持主梁的稳定,滑到位以后将主梁后锚杆全部锚紧(不得少于3根)。
(4)侧模系统在主梁前移时与主梁同步前移,到位后,把外模调节到适当位置,将侧模与底模连接成一个总体。
(5)将底模系统后端锚固于已成梁段上,前端用精轧螺纹钢与前上横梁连接。
(6)初调中线、标高。
(7)用千斤顶将底模系统与底板,侧模系统与翼缘板及腹板外侧密合,并将后吊杆带上螺母。
(8)精调中线、标高。
(9)用倒链将内模系统拖移到位,并调好中线及标高。
(10)立堵头板。
(11)绑扎底板、腹板钢筋,安装管道、立内模、预埋。
(12)绑扎顶板钢筋、预埋。
(13)复核中线、标高,并检查合格后,方可灌注砼。
(14)待张拉后,重复以上步骤灌注下一段。
(六)挂篮拆除
箱梁悬浇梁段施工完毕后,进行挂篮结构拆除。拆除顺序为:箱内拱顶支架~侧模系统一底模系统~主析架,吊带系统及行走锚固系统在其过程中交叉操作。箱内拱顶支架采取拆零取出,侧模、底模系统采用卷扬机整体吊放,主析架采取先退至墩位附近再利用吊机进行拆零。
(七)合拢段施工
合拢段施工是连续梁体系转换的重要环节,它对保证成桥质量至关重要。合拢前使两悬臂端间设置刚性支撑并先期张拉四束刚绞线临时连接,保持相对固定,以防止合拢砼在早期因为梁体砼的热胀冷缩开裂。同时选择在一天中的低温、变化较小时进行砼施工,保证砼处于温升、在受压的情况下达到终凝,避免受拉开裂。按照设计的合拢顺序为先两个边跨合拢再中跨合拢,而后完成体系转换
(八)悬浇梁段钢筋、砼施工
悬浇梁段的钢筋和砼施工采用常规方法进行,与0#段梁体工艺相同,悬臂浇筑施工过程中,挂篮两边必须对称浇筑,两边块件砼相差不得超过设计允许的砼重量。
五、挂篮悬浇施工质量控制措施
1、选不定期梁体混凝土的配合比时,不仅要符合混凝土的强度设计要求、弹性模量,其余技术性能还应《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000规定和设计图纸的要求相符。
2、验收、试验与检验钢筋、模板、水泥、粗细骨料、预应力筋、张拉千斤顶、油泵、压力表、锚具等原材料和机具设备的时候都要按照现行规范及相关规定进行。
3、为了使测量的准确度水平提高,减少实测数据的离散性,设于各梁段端部腹板正上方的用于线形控制测量的观测点应做明显标记,并在施工中妥善保护,同时,各悬灌梁段混凝土灌筑前后及其预就力筋张拉前的水平测量应尽量安排在早晨或傍晚无风无雨的时间。
4、水平测量的水准点应尽量设在桥头或岸边。由于受地形限制时,水准点的标高进行复核测量,并对线形控制有关的水平测量数据进行修正。
5、梁体尺寸,混凝土质量等检查按相关规范要求执行。
结语
由于悬浇施工的技术含量高,设备投入少,施工方便,而且箱梁的应力和弯矩分布更加合理,越来越多地在大跨径桥梁中应用。随着桥梁设计、施工技术和预应力混凝土技术的飞速发展,悬臂施工的工艺也将越来越成熟。
参考文献:
[1]刘平.浅析七里湖特大桥连续箱梁挂篮悬浇施工工艺[J].科技风,2012,14:176-177.
[2]张海江.大跨度连续箱梁采用挂篮悬浇施工的监理实践[J].建设监理,2013,02:73-76.
[3]楚建勋.连续箱梁挂篮悬浇施工一些问题的探讨[J].北方交通,2012,04:81-83.