关于大跨度桥梁施工中悬臂施工技术的分析

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  【摘 要】 大跨度桥梁的悬臂施工是一个复杂的施工过程,各施工阶段的结构受力会受其他条件的变化而发生变化,有很大的不确定性。本文对大跨度桥梁施工中的悬臂施工技术进行了一些分析、探究,希望能为各位学者提供一些参考意见。
  【关键词】 大跨度桥梁;悬臂施工;技术
  随着现代社会的发展,我国在桥梁方面,建造技术达到了世界领先水平,成为了世界桥梁强国之列。大桥的悬臂施工要经历一个长期而复杂的施工过程以及结构体系转换过程,各施工阶段的结构受力都将伴随着结构体系、约束条件和荷载作用的变化而不断变化。本文主要以大跨度桥梁施工中悬臂施工技术进行研究与分析。
  一、悬臂施工的简介
  悬臂施工法是1956年第一次创造的,当时的联邦德国用来建设混凝土桥而研发的。它主要是用在已经建设完成的桥梁墩增长上,沿着桥梁跨度的方向一段一段的悬出增长,一定要对称施工。所以运用悬臂施工必须要具备一些条件,施工过程中桥墩和桥梁一定要坚固结实,因为施工的时候桥墩需要承受内力矩,受力面积与方向是不均匀的。悬臂施工的时候,桥梁段增加就是悬臂长度的增加,桥梁的内力矩如果小于零,而且一直在减小,混凝土一定要在施工段边上运用预应力,这样的施工段才会成为一个整体,悬臂施工是对称施工的,而且不能跨段施工,如果不遵循这个条件,桥梁很难成为一个整体。它一般分为悬臂把混凝土等材料到模子里制成预定形體施工各悬臂拼接组装施工两类。
  悬臂施工是在已建桥墩顶部,沿桥梁跨径方向,对称逐段施工的方法,所以也称为分段施工法。每延伸一段,待混凝土达到强度后施加预应力与已成部分形成整体。悬臂对称施工根据施工方法的不同可分为悬臂把混凝土等材料到模子里制成预定形体和悬臂拼接组装两类。
  二、悬臂施工的主要技术
  (一)桥梁悬臂浇筑施工技术
  (1)起步阶段。施工起步阶段的施工又叫做0号快施工,是所有梁体中最重和最高的一块。它在桥墩顶柱,不需要采用挂篮施工。因为0号块的体积比较大,一次浇筑完不成,需要分两次浇筑。钢绞线和精轧螺纹钢分布于0号块,要保证0号块顶板所有纵向预应力钢绞线管道都要通过。在浇筑之前,要仔细的检查管道的质量和坐标,以免产生不必要的误差。
  (2)悬臂浇筑阶段。施工技术悬臂浇筑的主要施工设备是挂篮,钢绞线张拉,钢筋绑扎、孔道安装、混凝土浇筑等许多工序都需要在其上面操作。因此在设计挂篮的时候,既要考虑经济成本,也要考虑有足够的安全性和灵活性。在挂篮正式使用之前,要先进行预压,检验挂篮的安全可靠性和实际承载力,获得弹性变形的数据。并消除挂篮的非弹性变形,为施工的控制提供可靠的依据。悬臂的浇筑部分为了避免梁体中部容易产生竖向裂缝,浇筑部分的混凝土要一次性的浇筑完成。前一块浇筑完成后,要进行纵向的预应力的钢绞线张拉。张拉之后就可以松动后锚,向前移动挂篮,进行下一阶段的浇筑施工。如此循环,直到整个悬臂浇筑结束。
  (3)合拢段施工技术。合拢段施工作为悬臂浇筑施工和体系转化的重要环节,对桥梁的建设成败起着关键性作用。所以,一定要控制好合拢段的施工质量。悬臂浇筑可以是多空一次合拢,也可以逐空合拢,但大多是对称进行的。有三种施工方案:先合拢中跨然后合拢边跨;先合拢边跨然后合拢中跨;先合拢边跨再合拢中跨最后合拢边跨,要根据具体的需要选择合适的合拢方案。在合拢的过程中,要对合拢段的配重进行严格的控制。依据实际需要选取合适的配重的位置、形式和配重施加的时间,还要对梁体的标高、应力和变形进行适当的调节。选择合理的合拢锁定装置,保证合拢段混凝土的施工质量,避免施工过程中不安全事故的发生。还要注意合拢浇筑的时间,在最佳的时间进行合拢,提高施工质量。
  (二)大跨度桥梁合拢段的施工
  合拢段的施工是从一个体系变成另一个体系,也就是说,只有这个阶段完成,才能使其性质发生改变。第一边跨的合拢,第二进行中跨合拢。边跨合拢主要是吊着架着浇筑混凝土,混凝土坚固之后才可以建设边跨合拢段。中跨合拢段主要是在劲性骨架两边浇筑混凝土,混凝土坚固之后,不能立即进行中跨合拢,必须把前一阶段留下的工具挂蓝拆掉,才可以施工。中跨合拢段中跨和边跨合拢段施工条件是不同的,温度要在最低的情况先完成。合拢段施工也是有标准的,不能随便的施工,要不然会出现误差,导致体系转变的时候出现力不平衡。合扰是必不可少的一个阶段,不能马虎。合龙段施工是有顺序的,先施工两边,然后在施工中间,两边合拢的时候支起的桥墩不要拆掉。为了保持悬臂挠度的准确,要保持中轴线两边平衡,混凝土浇筑完成后一级一级的拆掉。合拢段施工一定要注意温度,一定要在温差小的时候进行,据统计,一般是凌晨的时候最佳。
  (三)悬臂拼装技术
  悬臂拼装法是利用移动式吊车将预制梁段起吊到桥位,然后用钢丝束和环氧树脂胶预施应力连接到一块,形成一个整体。悬臂拼装法是将各个分段,一段一段的进行拼装。在前一阶段张拉锚固定后,再进行下一阶段的拼装。悬臂拼装吊机的起重能力决定着悬臂拼装的分段,一般情况阶段长2~5m。节段要适中,不宜过长或过短。
  (四)挂篮悬臂灌注施工
  (1)灌注。段位于桥墩的上方,是挂篮安装的基础,其长度是按照两个挂篮的纵向安装长度来设计,一般是采用现浇施工,常用的有牛腿托架现浇、钢管立柱现浇及满堂碗扣支架现浇等几种施工方法。在实际施工中,加果出现0段较短的问题,则通常是现将对称的1段与0段一起现浇施工,之后再进行挂篮安装的施工,以利于混凝土结构的受力稳定。
  由于0段是整个桥梁施工中,预应力束最多、体积最大、受力情况最为复杂的,因此,其施工是整个施工过程中最为关键的一道工序,在施工的过程中,要确保梁段在任何情况下都能进行正常的施工,保证其稳定可靠性,一般是通过采取在墩顶的四周设置临时混凝土制作和预埋高强度钢筋的措施来将桥墩与0#段进行临时固结来保持其稳固性。   另外,由于0段的钢筋数量、型号都较多在钢筋的安装、扎绑施工中都要严格按照施工图纸的要求进行,在钢筋与预应力管道出现位置冲突时,应首先考虑预应力管道的位置,在确保预应力管道位置正确的条件下,适当调整普通钢筋的位置,在施工中,还应当注意模板的刚度和拉杆的数量、质量要符合设计的要求,确保其在施工的过程中不会产生变形,在0#混凝土浇筑时通常是采用从两端向中间的对称浇筑,以保证其0段的对称性,混凝土尤其是支座上部的混凝土要使用振捣棒振捣密实。
  (2)挂篮拼装。挂篮作为桥梁悬臂施工中的承重结构,不仅使用周期长结构受力复杂,同时循环次数多并且挂篮结构的安全性不仅关系到桥梁主体结构安全,也关系工程施工中的安全,因此在挂篮拼装中必须通过静载压重的方法进行检验挂篮结构的可靠性。并且,由于不同种类的挂篮具体的拼装方法存在着一定的差异,其主要是通过安装、锚固轨道—安装主析片—锚固后锚杆锚固—安装主析前、后横梁析片—安装主析上下平联—安装底平台—安装外模—安装内模—安装悬吊工作平台的过程来完成整个拼装施工。
  三、控制悬臂施工技术的有效措施
  (一)悬臂浇筑混凝土斜拉桥控制对策。悬臂浇筑有二至八号块,整个桥有二十八块。它的主要工具是挂蓝,钢绞线拉伸、混凝土到模子里制成预定形体、孔道安装、钢筋捆绑等都是在桥梁上面施工的,所以桥梁不能只注意节省成本,更要注意施工是否灵活,这样才可以保证施工安全。已经完成的桥梁悬臂施工会出现很多误差,其实误差是可以减少的,施工的过程中要及时的发现误差,然后分析产生误差的原因,估算施工的准确值,施工过程中最经常用到的是材料的比修改过程索力和标高的数值、混凝土的弹性模量等。线形误差的改正方法就是调整拉索索力。
  (二)悬臂施工的线形控制与预拱度设置。悬臂施工的时候,有的阶段容易,有的阶段很难,其中,施工挠度的计算和控制属于难得阶段。因为它要准确的找到和计算出悬臂的悬臂拼接段或每一特定浇筑的预计拱度。大跨度桥梁悬臂施工设计中的应用也是非常有前景的。比如,对于道路桥梁悬臂施工的桥头搭板来说,就是采用了结构化设计的方法,施工过程中,桥梁的挠度是很难掌握的,因为它受到桥梁变形、风荷载、温湿度的变化、人群荷载、桥梁本身静载需要预加的力等因素的影响,这就导致数据很难精确,所以施工过程中应该对拱度进行精确计算与控制。还有混凝土是会变形的,一定要考虑哪些因素可能会导致混凝土变形,这也是一个重要的方面。
  (三)悬臂施工过程中的纠偏措施。在悬臂施工的过程中,要采取相应的措施来保证合拢段两侧的标高之差不会发生很大的变化,使线形可以平顺。可以先根据现场施工的条件,用沙箱或水箱来增加合拢段两悬臂端的平衡配重。通过对水箱注水或放水,达到平衡两悬臂的荷载量的目的。为了达到控制标高线形的目的,要严格遵循平衡原则进行平衡设计。然后利用临时的应预力钢束,来调整水平向和端向的悬臂挠度差。也可以将模向预应力钢束斜向交叉放在箱梁合拢段的两边的顶板上,来纠正水平悬臂的挠度差。最后是在施工中采取措施控制好箱梁的横向变形,防止箱梁发生扭转挠度或变形现象的发生。
  (四)预防桥梁墩柱顶出现水平裂缝的措施。由于墩柱顶部砼的压力过小,振动力度过大而造成大石料下沉,柱顶部分的骨料就会减少,环状水平裂缝便很容易出现在最上层的箍筋处。针对这种问题,可以通过对砼进行二次振,从而消除因塑性沉降产生的内分层,优化骨料界面的结构,增强砼的渗透能力和强度,然后再去掉最上部的箍筋。在二次振完成之后,可以放一些砂袋压在桥梁墩柱顶上,从而提高上部砼的压力。如果裂缝还没有形成环状,建议使用环氧树脂来灌注不封闭的裂缝。如果裂缝已经形成了环状裂缝,并且深度比较深的时候,需要先将裂缝以上的部分拆除掉,再重新浇筑。可根据具体的情况,采取不同的方法。
  (五)真空辅助压浆工艺。我国的预应力施工技术不断的得到发展,传统的压浆工艺在使用中存在空隙、气泡、浆体密实性不好等问题,传统的压力压浆技术已经不能适应发展的需要。新的工艺真空辅助压浆已经出现,并且有着很好的使用效果。真空压浆技术试讲常规压浆法和真空吸浆法结合起来,将常规压力压浆泵设备系统进行改进,增加了抽真空的真空泵设备系统。使用真空辅助压浆技术,可以弥补传统压力压浆技术的不足之处,大大提高了孔道压浆的饱和度、压轴速度和密实度。如此一来,施工质量也会得到很大的提高。
  (六)结构体系的转换施工。大跨度桥梁结构体系转换施工中应该注意的一些问题有:当结构由双悬臂转换为单悬臂受力的状态的时候,要在拆除梁墩锚固前,现根据设计的要求张拉一部分布置在梁体下部的正弯矩预应力束,避免梁体的某些部位的弯矩方向发生转换;放松梁墩临时锚固时,应该均衡对称的进行;体系转换后,形成的超镇定结构对其各种次内力进行合理的调整,确保施工活动安全的进行。
  四、结束语
  综上所述,悬臂浇筑技术是大跨度桥梁施工中比较经常采用的方法之一。通过文章,我们对悬臂浇筑施工技术有了一定的认识。在实际中,我们可以综合各种施工方法和控制措施,制定合理科学的施工方案,有效的解决悬臂施工中的一些問题。提高整个桥梁的施工质量,促进我国桥梁建设事业的快速发展。悬臂施工技术已经创建很久了,现在已经大范围的用在桥梁建设中。世界各国通过这项技术建设处高难度、大跨度的桥梁,证明了这项技术的可用性。虽然现在桥梁施工有很多方法,但是大跨度桥梁施工用的比较多的就是悬臂浇筑法。悬臂施工方法有很多优势,相信以后还会有更大的发展空间。
  参考文献:
  [1]安许东.挂篮悬臂施工技术及要点控制[J].科技传播,2012,04,87-88.
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