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【摘 要】 随着我国经济的迅速增长,我国的道路交通事业也蓬勃发展,日益成熟,不断涌现一些大跨、高墩,或结构特殊、造型新颖的桥梁项目,而产业的发展趋势使桥梁在施工方面受到了许多新的挑战,从而促使施工工艺的形成,挂篮悬臂浇筑施工法就是其中之一,近几年在桥梁施工中得到了很广泛的运用。下面笔者就挂篮的结构特点及分类,施工法的特点及适用范围和具体悬臂施工法进行论述。
【关键词】 预应力混凝土;连续梁桥;悬臂浇筑;挂篮
一、 挂篮的结构特点及分类
如今挂篮的种类形式很多,其构造也各不相同,但通常由承重结构、锚固装置、走行系统、工作平台组成。挂篮的主要受力构件是承重结构,施工所用设备、新浇筑的部分都需要由它来承受,然后再由支点、锚固装置将所承之力传到以被完成施工的梁上。走行系统既可采用轨道,也可采用四氟乙烯滑板,电动卷扬机一般可以充当牵引动力,其包含牵引和尾索保护装置。被设置在挂篮尾部的后锚固,通常在挂篮浇筑混凝土倾覆时起到稳定性的作用,而其实现方法通常利用被埋在梁肋内的竖向预应力筋。当后锚固装置起到的作用不够时,还可以运用尾部压重一系列的设施。
挂篮的分类方式繁多:一是材料分类法,如万能杆件、贝类梁等,他们分为两种:制式杆件组拼、型钢加工制成;二是承重结构分类法:桁架式、斜拉式、钢板梁式、牵索式;受力分类法:斜拉式、垂直吊杆式、刚型模板;抗倾覆平衡分类法:压重式、锚固式、半压重半锚固式;走行分类法:一次到位、两次到位;移动分类法:滚动式、滑动式、组合式。
挂篮的主要用于支撑模板,承受新浇筑的混凝土重量,工作平台可为张拉、灌浆提供场地,还可用于调整标高。正因为挂篮具有这些功能,对其的要求也很高,需要有足够的强度、刚度、稳定性、移动灵活性、自重轻等。下图为常见的挂篮形式。(如图1)
二、 施工法的特点及适用范围
挂篮悬臂浇筑施工工法之所以能在桥梁施工中运用如此广泛,主要有以下几个特点:一是模板不需要进行支架施工,因此桥下不存在被交通或者障碍物的影响;二是可以很好的控制把握施工的质量,尤其是桥梁变形相关问题;三是施工时,其活动范围相对集中,免除了对周围环境的影响,也便于施工安全方面的管理;四是不易被外部周围环境影响,从而不会影响施工的进度;五是可以节约施工成本,如挂篮可以重复使用、模板支架、清楚障碍物等。[2]
由于挂篮悬臂浇筑施工工法不会受到外部周围环境的影响,如通航、洪水、流冰和深谷等,因此可以减少或者去除临时支承的设置,从而提高施工效率,减少成本,最后致使经济效益的提高。该施工工法适用于跨径大的预应力混凝土悬臂梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥和连续梁桥等构桥结构。[3]
三、 具体悬臂施工法
为了进一步论述挂篮悬臂浇筑施工工法的优势与合理性,笔者将举一实例,并对其具体挂篮悬臂现场就地浇筑施工工法的实施进行论述说明。
(一) 工程概况
该工程的大桥为特大型重点桥梁,桥长达10935米。该桥被设定为双向六车道的单层桥,其桥式将做以下的设计和布置:4×30m简支梁+(51+3×80+51)m连续刚构+6.7m+(106+2×160+106)m连续刚构+3×30m简支梁。桥面的宽度设为:15.75m+1.0m宽中央分隔带+15.75m。全桥进行左右半桥分别进行施工。基础除0至2-1墩外均为φ2.0m挖孔桩,0至2-1墩桩径为1.5m。桥的上部采用连续刚构,桥墩采用双薄板墩,边墩为柱式墩,箱梁是单箱单室,底宽8.0m,顶宽15.75m,按三向预应力设计。[1]
(二) 梁部的结构和所用材料
大桥伤部结构为预应力连续刚构,其形式规格为51+3×80+51+106+2×160+106m,截面形式采用单箱单室,箱梁根部的梁高为8m,跨中是3.2m,高跨比分别为l∶20与1∶50,箱梁底宽8m,顶板宽15.75m,顶板厚度50cm,底板厚度:0号段处1.2m,至跨中0.28m。[1]
箱梁采用C50砼。其按三向预应力设计,纵向预应力采用OVMl5-27的锚具,钢绞线采用低松驰钢绞线Rb=1860MPa。锚下控制张拉力是5273.1kN,横向预应力采用OVMl5B-4的锚具,锚下控制张拉力是781.2kN,用250kN千斤顶单根张拉,竖向预应力为由32精轧螺纹粗钢筋,采用YGM型锚具,控制张拉力是543kN。[1]
(三) 挂篮悬臂浇筑施工方法
首先,将梁体分为节段,每2-5米为一个,挂篮是施工的机具,运用其从桥墩开始,进行对称伸臂并逐段浇筑预应力混凝土,该施工方法被称作挂篮悬臂浇筑施工工法。
在前文中,笔者稍有提及挂篮的功能,在这个工程中,挂篮的功能主要有以下几点:可以调整正确的位置对梁段模板进行支承;起到吊运材料、机具的作用;浇筑预应力混凝土和在挂篮上的张拉预应力筋。在施工的过程中,所有的工作都是在工作平台上进行的,如架设模板、安装钢筋和浇筑预应力混凝土、张拉等。待一个节段的全部施工工作完成后,行走系统起到移动挂篮的作用,导链牵引是其前进到下一节段的动力,其中包含前进牵引和尾索保护的装置。
在施工过程中,由于桥墩顶部0#块的圬工数量较大,因此采用悬臂现场就地浇筑法。为了将挂篮拼装,悬臂根部梁段和0#块会采取同时浇筑的方法,支承部分的施工荷载通常运用三角托架,桥墩较高或较低时都能被有效的利用到,如较低时,支架被安置在桥墩基础上或地基上,较高时,在桥墩中部进行预埋支承或设置悬吊式托架。
施工时的钢筋加工方面,预应力混凝土的运输和拌制都要经过详细周密的计划,并且尽量减少运输时间,以便施工。预应力混凝土的运输路线有两种:一是在桥下设置拌合站或者拌合船,然后直接进行吊装或者使用混凝土泵泵将其送到挂篮上;二是将拌合加工站设置在桥头,当悬臂施工合拢段时或路线不通时,可利用支架或者吊装设备将其进行水平运输。悬臂施工中,合拢段非常重要,它必须在当天最低温度时进行施工,并且要一次性快速完成,事后还得随时进行保养。
挂篮悬臂浇筑施工所需的工作时间为6-10天,当然还要考虑到混凝土数量和结构的复杂程度等问题,时间会有所增加或者缩短。施工期间,混凝土早期强度上升的快慢是施工工期快慢的关键点,而混凝土的保养问题是现场浇筑施工中都存在的问题。
挂篮悬臂浇筑法的实施过程中,尽可能的减少施工机具设备和大量的支架,因为当对于需要建造跨越深谷、流量较大的河道、交通量需求大立交桥时,这样的选择安排会使施工更加方便,减少成本,而不受桥梁跨度的限制,往往跨度越大,经济效益反而越高,这也正是大跨度连续桥基本采用该施工法的原因。由于施工时通过挂篮进行的,因此,需要在其外部设置保护措施,以免受到外界气候的干扰,同时,操作的重复对于工作效率的提高和质量的保证都有帮助,还能在施工过程中进行不断的调整,减少误差,提高施工精度。
综上所述:预应力混凝土连续梁悬臂浇筑挂篮施工工法在我国近几十年以来,发展最迅速的新型施工工艺,无论是公路还是铁路的桥梁建设中都能看到它的身影。施工过程中,减少施工机具和支架,可以方便建造需要跨越深谷、大流量的河流及交通需求量大的立交桥,跨度越大的桥梁,经济效益越高,因此它多用于大跨径的桥梁建设中。笔者认为,该施工方法应该不断被完善,推行,为我国的桥梁事业再做贡献。
参考文献
[1] 徐会超;桥梁挂篮悬臂浇筑法施工技术分析[J];中国高新技术企业;2010年01期
[2] 李志明;范伟;挂篮在预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中的应用[J];工业建筑;2002年01期
[3] 李铮;挂篮悬臂浇筑连续箱梁施工工法的应用[J];世界桥梁;2010年02期
【关键词】 预应力混凝土;连续梁桥;悬臂浇筑;挂篮
一、 挂篮的结构特点及分类
如今挂篮的种类形式很多,其构造也各不相同,但通常由承重结构、锚固装置、走行系统、工作平台组成。挂篮的主要受力构件是承重结构,施工所用设备、新浇筑的部分都需要由它来承受,然后再由支点、锚固装置将所承之力传到以被完成施工的梁上。走行系统既可采用轨道,也可采用四氟乙烯滑板,电动卷扬机一般可以充当牵引动力,其包含牵引和尾索保护装置。被设置在挂篮尾部的后锚固,通常在挂篮浇筑混凝土倾覆时起到稳定性的作用,而其实现方法通常利用被埋在梁肋内的竖向预应力筋。当后锚固装置起到的作用不够时,还可以运用尾部压重一系列的设施。
挂篮的分类方式繁多:一是材料分类法,如万能杆件、贝类梁等,他们分为两种:制式杆件组拼、型钢加工制成;二是承重结构分类法:桁架式、斜拉式、钢板梁式、牵索式;受力分类法:斜拉式、垂直吊杆式、刚型模板;抗倾覆平衡分类法:压重式、锚固式、半压重半锚固式;走行分类法:一次到位、两次到位;移动分类法:滚动式、滑动式、组合式。
挂篮的主要用于支撑模板,承受新浇筑的混凝土重量,工作平台可为张拉、灌浆提供场地,还可用于调整标高。正因为挂篮具有这些功能,对其的要求也很高,需要有足够的强度、刚度、稳定性、移动灵活性、自重轻等。下图为常见的挂篮形式。(如图1)
二、 施工法的特点及适用范围
挂篮悬臂浇筑施工工法之所以能在桥梁施工中运用如此广泛,主要有以下几个特点:一是模板不需要进行支架施工,因此桥下不存在被交通或者障碍物的影响;二是可以很好的控制把握施工的质量,尤其是桥梁变形相关问题;三是施工时,其活动范围相对集中,免除了对周围环境的影响,也便于施工安全方面的管理;四是不易被外部周围环境影响,从而不会影响施工的进度;五是可以节约施工成本,如挂篮可以重复使用、模板支架、清楚障碍物等。[2]
由于挂篮悬臂浇筑施工工法不会受到外部周围环境的影响,如通航、洪水、流冰和深谷等,因此可以减少或者去除临时支承的设置,从而提高施工效率,减少成本,最后致使经济效益的提高。该施工工法适用于跨径大的预应力混凝土悬臂梁桥、T型刚构桥、连续刚构桥和连续梁桥等构桥结构。[3]
三、 具体悬臂施工法
为了进一步论述挂篮悬臂浇筑施工工法的优势与合理性,笔者将举一实例,并对其具体挂篮悬臂现场就地浇筑施工工法的实施进行论述说明。
(一) 工程概况
该工程的大桥为特大型重点桥梁,桥长达10935米。该桥被设定为双向六车道的单层桥,其桥式将做以下的设计和布置:4×30m简支梁+(51+3×80+51)m连续刚构+6.7m+(106+2×160+106)m连续刚构+3×30m简支梁。桥面的宽度设为:15.75m+1.0m宽中央分隔带+15.75m。全桥进行左右半桥分别进行施工。基础除0至2-1墩外均为φ2.0m挖孔桩,0至2-1墩桩径为1.5m。桥的上部采用连续刚构,桥墩采用双薄板墩,边墩为柱式墩,箱梁是单箱单室,底宽8.0m,顶宽15.75m,按三向预应力设计。[1]
(二) 梁部的结构和所用材料
大桥伤部结构为预应力连续刚构,其形式规格为51+3×80+51+106+2×160+106m,截面形式采用单箱单室,箱梁根部的梁高为8m,跨中是3.2m,高跨比分别为l∶20与1∶50,箱梁底宽8m,顶板宽15.75m,顶板厚度50cm,底板厚度:0号段处1.2m,至跨中0.28m。[1]
箱梁采用C50砼。其按三向预应力设计,纵向预应力采用OVMl5-27的锚具,钢绞线采用低松驰钢绞线Rb=1860MPa。锚下控制张拉力是5273.1kN,横向预应力采用OVMl5B-4的锚具,锚下控制张拉力是781.2kN,用250kN千斤顶单根张拉,竖向预应力为由32精轧螺纹粗钢筋,采用YGM型锚具,控制张拉力是543kN。[1]
(三) 挂篮悬臂浇筑施工方法
首先,将梁体分为节段,每2-5米为一个,挂篮是施工的机具,运用其从桥墩开始,进行对称伸臂并逐段浇筑预应力混凝土,该施工方法被称作挂篮悬臂浇筑施工工法。
在前文中,笔者稍有提及挂篮的功能,在这个工程中,挂篮的功能主要有以下几点:可以调整正确的位置对梁段模板进行支承;起到吊运材料、机具的作用;浇筑预应力混凝土和在挂篮上的张拉预应力筋。在施工的过程中,所有的工作都是在工作平台上进行的,如架设模板、安装钢筋和浇筑预应力混凝土、张拉等。待一个节段的全部施工工作完成后,行走系统起到移动挂篮的作用,导链牵引是其前进到下一节段的动力,其中包含前进牵引和尾索保护的装置。
在施工过程中,由于桥墩顶部0#块的圬工数量较大,因此采用悬臂现场就地浇筑法。为了将挂篮拼装,悬臂根部梁段和0#块会采取同时浇筑的方法,支承部分的施工荷载通常运用三角托架,桥墩较高或较低时都能被有效的利用到,如较低时,支架被安置在桥墩基础上或地基上,较高时,在桥墩中部进行预埋支承或设置悬吊式托架。
施工时的钢筋加工方面,预应力混凝土的运输和拌制都要经过详细周密的计划,并且尽量减少运输时间,以便施工。预应力混凝土的运输路线有两种:一是在桥下设置拌合站或者拌合船,然后直接进行吊装或者使用混凝土泵泵将其送到挂篮上;二是将拌合加工站设置在桥头,当悬臂施工合拢段时或路线不通时,可利用支架或者吊装设备将其进行水平运输。悬臂施工中,合拢段非常重要,它必须在当天最低温度时进行施工,并且要一次性快速完成,事后还得随时进行保养。
挂篮悬臂浇筑施工所需的工作时间为6-10天,当然还要考虑到混凝土数量和结构的复杂程度等问题,时间会有所增加或者缩短。施工期间,混凝土早期强度上升的快慢是施工工期快慢的关键点,而混凝土的保养问题是现场浇筑施工中都存在的问题。
挂篮悬臂浇筑法的实施过程中,尽可能的减少施工机具设备和大量的支架,因为当对于需要建造跨越深谷、流量较大的河道、交通量需求大立交桥时,这样的选择安排会使施工更加方便,减少成本,而不受桥梁跨度的限制,往往跨度越大,经济效益反而越高,这也正是大跨度连续桥基本采用该施工法的原因。由于施工时通过挂篮进行的,因此,需要在其外部设置保护措施,以免受到外界气候的干扰,同时,操作的重复对于工作效率的提高和质量的保证都有帮助,还能在施工过程中进行不断的调整,减少误差,提高施工精度。
综上所述:预应力混凝土连续梁悬臂浇筑挂篮施工工法在我国近几十年以来,发展最迅速的新型施工工艺,无论是公路还是铁路的桥梁建设中都能看到它的身影。施工过程中,减少施工机具和支架,可以方便建造需要跨越深谷、大流量的河流及交通需求量大的立交桥,跨度越大的桥梁,经济效益越高,因此它多用于大跨径的桥梁建设中。笔者认为,该施工方法应该不断被完善,推行,为我国的桥梁事业再做贡献。
参考文献
[1] 徐会超;桥梁挂篮悬臂浇筑法施工技术分析[J];中国高新技术企业;2010年01期
[2] 李志明;范伟;挂篮在预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中的应用[J];工业建筑;2002年01期
[3] 李铮;挂篮悬臂浇筑连续箱梁施工工法的应用[J];世界桥梁;2010年02期