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摘要:悬臂施工法不需要大量施工支架和临时设备,不影响桥下通航、通车,施工不受季节,河道水位的影响,并能大跨径桥上采用,因此得到广泛的使用。本文即结合工程实例,浅析预应力钢筋混凝土悬臂浇筑(挂篮施工)的方法和在施工中应注意的问题。
关键词:连续梁;挂篮悬臂;施工工艺;质量控制
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: the cantilever construction method not need a lot of support and temporary construction equipment, do not affect bridge navigation, open to traffic, construction from season, the influence of the river water level, and can long-span bridge applied, so widely used. This paper is combined with the engineering practice, the author prestressed reinforced concrete cantilever (guyed travelers) method and in construction problems should be paid attention to.
Keywords: continuous beam; Hanging basket cantilever; The construction technology; Quality control
预应力钢筋混凝土连续梁桥能充分发挥高强材料的特性,使结构轻型化,具有很大的跨越能力,而且它可以有效地避免混凝土的开裂,特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。除此之外,预应力混凝土连续梁桥还能节省材料、变形和缓、伸缩缝少,刚度大、行车平稳,养护简便等优点,所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。
一、概述
悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换,即在悬臂施工时,结构的受力状态呈T形刚构,悬臂梁,待施工合拢后形成连续梁。因此,在桥梁设计中在考虑施工过程的应力状态,要考虑由于体系转换及其他因素引起结构的次内力。使施工受力与运营状态结构的受力尽量吻合,通常用悬臂施工的连续梁桥选取变截面梁。预应力混凝土连续梁桥在悬臂施工时,由于墩梁铰接而不能承受弯矩,因此,施工时要采取措施临时将墩、梁固结。待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态,这是连续梁采用悬臂施工法的一个特点。
二、工程概况及施工方案
湘桂铁路扩改工程柳南段和南黎铁路工程柳南线宝盖沙江特大桥15#-18#墩采用40+64+40米的预应力混凝土连续箱梁,全长144m,横截面为单箱单室。三跨变截面预应力混凝土连续预应力混凝土连续梁,其纵向预应力筋采用公称直径为15.2mm,其技术条件符合GB5224标准,抗拉强度标准值为fpk=1860MPa,弹性模量为Ep=195GPa的预应力钢绞线。主桥按悬臂浇筑法施工,以16号墩、17号墩为两个T构,单T划分9个梁段,施工时最大悬臂长度27m,悬臂浇筑最大长度3.5m,最大重量1149KN,单T浇筑最大不平衡力控制在80KN以内。合拢段先施工边跨合拢段再施工中跨合拢段。
三、施工工艺及质量控制
1、0#梁段施工
0#梁段施工,首先通过预埋在主墩墩身里的特制点板,用“N”型万能杆件拼组桁架式扇形托架,四片主桁联结形式桁架式结构,其上铺设两层型钢垫梁。支架预压采用液压千斤顶施加集中力进行等效预压,以消除支架的非弹性变形,然后立模、浇筑0#。0#梁段外模采用大块钢模板,以确保梁体的外观质量。
2、挂篮悬臂施工
0#梁段施工完成后,在其上部拼装挂篮,挂篮是悬臂浇筑法施工的主要设备,它可没轨道走行,支承在已完成的梁段上,用以进行下一个梁段的施工。
1)挂篮构造
大桥箱梁的悬臂施工采用三角桁架挂篮进行施工, 采用三角挂篮施工,结构简单,受力明确,承载力大,施工简便、装拆容易,行走方便。挂篮由主纵桁梁、底篮、悬吊及后锚系统、行走系统、内外模架及内外模板、张拉平台等部分组成。
2)挂篮的安装
挂篮所有构件在陆地上制作完毕后用吊车吊至已浇注好的0~ 1# 块桥面上, 人工组装。外模在施工0# 和1# 梁段时用吊车安装, 挂篮组装完成后用滑梁挂在挂篮横梁上, 最后安装底模平台。安装就位时,保证挂篮的左右两侧前支腿同步,且采用刚性支垫,支垫面要求平整,距离两端为50cm的距离。
3)挂篮行走及定位
前一梁段梁体浇筑完成并实施纵向预应力筋张拉压浆后,在已浇梁段上对称铺设挂篮自锚纵梁,该纵梁由2cm厚钢板组焊而成,定位在预留竖向预应力筋上(未张拉),并将其固定。顶起主桁梁,挂篮的前支点与走行纵梁之间铺设多根小圆钢,以减小挂篮带重前移时的摩阻力,挂篮的后支点通过专用的夹轮将挂篮的尾端反扣在走行纵梁上,防止挂篮带重前移时倾覆。挂篮行走之前,应将内、外模板与梁段砼彻底分离,并落在能随挂篮一起滑动的钢梁之上。两端采用2台10T手拉葫芦对称慢速牵引,到位后用全站仪定位。
4)挂篮悬浇施工。
挂篮行走就位, 调整底模板、翼板标高、轴线位置。绑扎箱梁底板、腹板钢筋, 安装预应力束管道及竖向预应力筋。就位内模,绑扎箱梁顶板、翼板钢筋, 安装定位顶板纵向预应力束管道和横向预应力束。浇筑箱梁混凝土, 为了保证T 构两侧受力平衡, 混凝土浇筑时, 用两台混凝土泵送机对称浇筑。浇筑结束后马上进行预应力管道清洗, 混凝土成型后适时覆盖洒水养生。
5)预应力工艺
梁段预应力张拉必须在该梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%,砼龄期不少于6天后方可张拉。预应力筋张拉顺序按从外到内左右对称张拉。
张拉程序:0——初应力——张拉应力(σk)的10%——σk(持力3分钟)锚固
3、边跨的施工
边跨不对称的现浇梁段采用在已浇悬臂段和过渡墩上架设吊篮进行施工。其现浇梁段利用挂篮施工,施工方法同主跨。边跨施工等混凝土强度达到设计要求后,分批张拉预应力筋,然后压浆封锚。
4、合拢段的施工
在各T构悬浇完成后,即可进行全桥的工作,合拢段的施工是结构体系转换前一道重要工序,应严格按照设计程序和施工工艺要求,科学组织施工,确保工程质量。
1)合拢段施工顺序
首先安装两边跨现浇支架,立模浇筑、边跨。其次浇筑两边跨合拢段混凝土。然后拆除墩顶临时支座,拆除前将墩上永久支座锁定,防止支座滑移,临时支座拆除时注意一个墩上的临时支座同时拆除。最后施工完成中间合拢段施工。
各合拢段预应力束张拉的顺序是:先顶板后底板,称短束后长束,每次对称张拉2束,顶板、底板交错进行,直至全部张拉完成,每一合拢段张拉完成后再压浆。
2)合拢段施工的方法及措施
①挂篮的拆除和模板安装
T构施工完毕后,拆除T构上的挂篮,边跨合拢段的施工,可利用直线段模板及支架吊起一段。其它中间跨合拢段直接应用挂篮上的模板进行施工。将挂篮底模平台锚于合拢段外侧梁段底板上,外侧模悬吊与于该梁段翼板上,内模置于底板顶面,内外模间用对拉螺栓拉紧。
②合拢梁段混凝土临时锁定措施
由于气温的变化以及各种因素的影响,会导致合拢段混凝土拉裂或压坏,我们用刚性支承临时锁定合拢两端,使其成为可以承受一定弯矩剪力的牢固结点。锁定温度应符合设计规定,支承一定在与两悬臂端牢固顶紧,并必须保证支承顶面强度、质量。设置刚性支承以前,应完成合拢段钢束以及张拉准备工作。
③合拢段施工质量控制措施
合拢段是连续梁施工的关键,为确保合拢段的施工质量,应采取以下特殊措施:a.为保持混凝土浇筑过程中梁体受力不变,在中跨合拢段外侧梁段预压重量等于合拢段重量一半的水箱,随混凝土的灌筑分级放水。b.选择一天中温度最低的时间段内灌筑混凝土,合拢前侧定梁段高程,其高差必须在设计规定的范围内。c.为防止出现由于新浇混凝土自身收缩引起的裂纹,合拢段混凝土使用微膨胀混凝土。d.为尽快提高合拢段混凝土早期强度除加入适量早强剂外将合拢段混凝土强度提高一个等级。e.加强养护,在全跨范围内的顶板上铺草袋洒水降温。f.待合拢梁段混凝土达到设计强度后,按照设计张拉次序依次进行张拉锚固,临时管道压浆封固。
四、结束语
在挂篮悬臂施工具有受力明确、整体刚度大、变形小、使用机具设备少、拼装快、施工精度易控制等特点,在铁路桥梁连续梁中取得了广泛应用。文中所述的铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点针对性较强、内容简单易懂,有助于保证施工的质量、进度和经济效益,已经在工程建设中得到应用和推广,取得了较好的应用效果。
参考文献:
[1]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2]韓兆军.浅谈现浇砼连续箱梁施工[J].科技信息,2011,(11).
[3]章英文.探讨大跨度桥梁挂篮施工技术[J].科技促进发展,2010,(04).
关键词:连续梁;挂篮悬臂;施工工艺;质量控制
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
Abstract: the cantilever construction method not need a lot of support and temporary construction equipment, do not affect bridge navigation, open to traffic, construction from season, the influence of the river water level, and can long-span bridge applied, so widely used. This paper is combined with the engineering practice, the author prestressed reinforced concrete cantilever (guyed travelers) method and in construction problems should be paid attention to.
Keywords: continuous beam; Hanging basket cantilever; The construction technology; Quality control
预应力钢筋混凝土连续梁桥能充分发挥高强材料的特性,使结构轻型化,具有很大的跨越能力,而且它可以有效地避免混凝土的开裂,特别是处于负弯矩区的桥面板的开裂。除此之外,预应力混凝土连续梁桥还能节省材料、变形和缓、伸缩缝少,刚度大、行车平稳,养护简便等优点,所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。
一、概述
悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工。预应力混凝土连续梁桥采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换,即在悬臂施工时,结构的受力状态呈T形刚构,悬臂梁,待施工合拢后形成连续梁。因此,在桥梁设计中在考虑施工过程的应力状态,要考虑由于体系转换及其他因素引起结构的次内力。使施工受力与运营状态结构的受力尽量吻合,通常用悬臂施工的连续梁桥选取变截面梁。预应力混凝土连续梁桥在悬臂施工时,由于墩梁铰接而不能承受弯矩,因此,施工时要采取措施临时将墩、梁固结。待悬臂施工至少一端合拢后恢复原结构状态,这是连续梁采用悬臂施工法的一个特点。
二、工程概况及施工方案
湘桂铁路扩改工程柳南段和南黎铁路工程柳南线宝盖沙江特大桥15#-18#墩采用40+64+40米的预应力混凝土连续箱梁,全长144m,横截面为单箱单室。三跨变截面预应力混凝土连续预应力混凝土连续梁,其纵向预应力筋采用公称直径为15.2mm,其技术条件符合GB5224标准,抗拉强度标准值为fpk=1860MPa,弹性模量为Ep=195GPa的预应力钢绞线。主桥按悬臂浇筑法施工,以16号墩、17号墩为两个T构,单T划分9个梁段,施工时最大悬臂长度27m,悬臂浇筑最大长度3.5m,最大重量1149KN,单T浇筑最大不平衡力控制在80KN以内。合拢段先施工边跨合拢段再施工中跨合拢段。
三、施工工艺及质量控制
1、0#梁段施工
0#梁段施工,首先通过预埋在主墩墩身里的特制点板,用“N”型万能杆件拼组桁架式扇形托架,四片主桁联结形式桁架式结构,其上铺设两层型钢垫梁。支架预压采用液压千斤顶施加集中力进行等效预压,以消除支架的非弹性变形,然后立模、浇筑0#。0#梁段外模采用大块钢模板,以确保梁体的外观质量。
2、挂篮悬臂施工
0#梁段施工完成后,在其上部拼装挂篮,挂篮是悬臂浇筑法施工的主要设备,它可没轨道走行,支承在已完成的梁段上,用以进行下一个梁段的施工。
1)挂篮构造
大桥箱梁的悬臂施工采用三角桁架挂篮进行施工, 采用三角挂篮施工,结构简单,受力明确,承载力大,施工简便、装拆容易,行走方便。挂篮由主纵桁梁、底篮、悬吊及后锚系统、行走系统、内外模架及内外模板、张拉平台等部分组成。
2)挂篮的安装
挂篮所有构件在陆地上制作完毕后用吊车吊至已浇注好的0~ 1# 块桥面上, 人工组装。外模在施工0# 和1# 梁段时用吊车安装, 挂篮组装完成后用滑梁挂在挂篮横梁上, 最后安装底模平台。安装就位时,保证挂篮的左右两侧前支腿同步,且采用刚性支垫,支垫面要求平整,距离两端为50cm的距离。
3)挂篮行走及定位
前一梁段梁体浇筑完成并实施纵向预应力筋张拉压浆后,在已浇梁段上对称铺设挂篮自锚纵梁,该纵梁由2cm厚钢板组焊而成,定位在预留竖向预应力筋上(未张拉),并将其固定。顶起主桁梁,挂篮的前支点与走行纵梁之间铺设多根小圆钢,以减小挂篮带重前移时的摩阻力,挂篮的后支点通过专用的夹轮将挂篮的尾端反扣在走行纵梁上,防止挂篮带重前移时倾覆。挂篮行走之前,应将内、外模板与梁段砼彻底分离,并落在能随挂篮一起滑动的钢梁之上。两端采用2台10T手拉葫芦对称慢速牵引,到位后用全站仪定位。
4)挂篮悬浇施工。
挂篮行走就位, 调整底模板、翼板标高、轴线位置。绑扎箱梁底板、腹板钢筋, 安装预应力束管道及竖向预应力筋。就位内模,绑扎箱梁顶板、翼板钢筋, 安装定位顶板纵向预应力束管道和横向预应力束。浇筑箱梁混凝土, 为了保证T 构两侧受力平衡, 混凝土浇筑时, 用两台混凝土泵送机对称浇筑。浇筑结束后马上进行预应力管道清洗, 混凝土成型后适时覆盖洒水养生。
5)预应力工艺
梁段预应力张拉必须在该梁段混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%,砼龄期不少于6天后方可张拉。预应力筋张拉顺序按从外到内左右对称张拉。
张拉程序:0——初应力——张拉应力(σk)的10%——σk(持力3分钟)锚固
3、边跨的施工
边跨不对称的现浇梁段采用在已浇悬臂段和过渡墩上架设吊篮进行施工。其现浇梁段利用挂篮施工,施工方法同主跨。边跨施工等混凝土强度达到设计要求后,分批张拉预应力筋,然后压浆封锚。
4、合拢段的施工
在各T构悬浇完成后,即可进行全桥的工作,合拢段的施工是结构体系转换前一道重要工序,应严格按照设计程序和施工工艺要求,科学组织施工,确保工程质量。
1)合拢段施工顺序
首先安装两边跨现浇支架,立模浇筑、边跨。其次浇筑两边跨合拢段混凝土。然后拆除墩顶临时支座,拆除前将墩上永久支座锁定,防止支座滑移,临时支座拆除时注意一个墩上的临时支座同时拆除。最后施工完成中间合拢段施工。
各合拢段预应力束张拉的顺序是:先顶板后底板,称短束后长束,每次对称张拉2束,顶板、底板交错进行,直至全部张拉完成,每一合拢段张拉完成后再压浆。
2)合拢段施工的方法及措施
①挂篮的拆除和模板安装
T构施工完毕后,拆除T构上的挂篮,边跨合拢段的施工,可利用直线段模板及支架吊起一段。其它中间跨合拢段直接应用挂篮上的模板进行施工。将挂篮底模平台锚于合拢段外侧梁段底板上,外侧模悬吊与于该梁段翼板上,内模置于底板顶面,内外模间用对拉螺栓拉紧。
②合拢梁段混凝土临时锁定措施
由于气温的变化以及各种因素的影响,会导致合拢段混凝土拉裂或压坏,我们用刚性支承临时锁定合拢两端,使其成为可以承受一定弯矩剪力的牢固结点。锁定温度应符合设计规定,支承一定在与两悬臂端牢固顶紧,并必须保证支承顶面强度、质量。设置刚性支承以前,应完成合拢段钢束以及张拉准备工作。
③合拢段施工质量控制措施
合拢段是连续梁施工的关键,为确保合拢段的施工质量,应采取以下特殊措施:a.为保持混凝土浇筑过程中梁体受力不变,在中跨合拢段外侧梁段预压重量等于合拢段重量一半的水箱,随混凝土的灌筑分级放水。b.选择一天中温度最低的时间段内灌筑混凝土,合拢前侧定梁段高程,其高差必须在设计规定的范围内。c.为防止出现由于新浇混凝土自身收缩引起的裂纹,合拢段混凝土使用微膨胀混凝土。d.为尽快提高合拢段混凝土早期强度除加入适量早强剂外将合拢段混凝土强度提高一个等级。e.加强养护,在全跨范围内的顶板上铺草袋洒水降温。f.待合拢梁段混凝土达到设计强度后,按照设计张拉次序依次进行张拉锚固,临时管道压浆封固。
四、结束语
在挂篮悬臂施工具有受力明确、整体刚度大、变形小、使用机具设备少、拼装快、施工精度易控制等特点,在铁路桥梁连续梁中取得了广泛应用。文中所述的铁路桥梁连续梁挂篮施工控制要点针对性较强、内容简单易懂,有助于保证施工的质量、进度和经济效益,已经在工程建设中得到应用和推广,取得了较好的应用效果。
参考文献:
[1]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.
[2]韓兆军.浅谈现浇砼连续箱梁施工[J].科技信息,2011,(11).
[3]章英文.探讨大跨度桥梁挂篮施工技术[J].科技促进发展,2010,(04).