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[摘 要]本文结合工程实际,就大跨径预应力砼连续刚构箱梁桥挂篮施工技术谈一些看法。
[关键词]连续刚构 箱梁 挂篮 施工
中图分类号:TU38.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-225-01
一、工程概况
某特大桥主桥上部为三跨预应力砼连续刚构箱梁桥,跨径为122+210+122米。箱梁0#段长15m,每个T构纵桥向划分为36段对称梁段,梁段数及长度从根部至跨中分别为10×2.2m,10×2.5m,13×3.0m,3×3.5m,累计悬臂总长98m。1号~36号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工。全桥共有3个合拢段,分别为两个边跨合拢段和一个中跨合拢段,合拢段长度均为2m,边跨现浇段长16米。
箱梁为三向预应力结构,整幅式单箱单室截面,箱梁顶板宽22.5m,底板宽11m,外翼板悬臂长5.75m。箱梁根部梁高12.5m,跨中梁高3.5m,其间梁高按三次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚120cm,从箱梁根部至10号段腹板厚70cm,从11号段至20号段厚60cm,从21号段至37号段为50cm。底板从箱梁根部的120cm逐渐过渡到跨中的32cm。
二、挂篮安装
1、挂篮构造
挂篮由三角形主构架、底模平台、内外模板、悬吊系统、锚固系统及走行系统六大部分组成。
(1)主构架:主构架是挂篮的主要受力结构。为三角桁架式结构,由两片三角桁架和联结系组成。桁架杆件采用槽钢焊接的格构式,节点采用承压型高强螺栓联结。
(2)底模平台:由底模板、纵梁和前后横梁组成。直接承受梁段砼重量。并为立模,钢筋绑扎,混凝土灌筑等工序提供操作场地。
(3)内外模板:外模板采用大块钢模板,内模由组合钢模板并辅以异形钢模板拼组而成。内模板为抽屉式结构,可由人工从前一梁段整体推拉就位。
(4)悬吊系统:其作用是将底模平台自重及梁段重量及其上的其它施工荷载传递到主构架和已成梁段的底板上。悬吊系统包括前吊带和后吊带,均采用16Mn钢棒制作。前吊带下端与底模平台前横梁销接,上端支撑于前上横梁,前上横梁上设扁担梁和LQ60型手动螺旋千斤顶,可任意调整底模板标高。后吊带下端与底模平台后横梁销接,上端支撑于已成梁段的底板上。
(5)锚固系统:其作用是平衡灌筑混凝土时产生的倾覆力矩,确保挂篮施工安全。该挂篮采用φ32精轧螺纹钢筋和后锚扁担梁将主构架后节点连同挂篮走行轨道直接锚于箱梁竖向预应力筋上。
(6)走行系统:走行系统包括轨道、前支座、反扣轮和牵引设备。挂篮走行时前支座在轨道顶面滑行,联结于后节点的反扣轮反扣在工字钢翼缘并沿翼缘行走。挂篮走行由2台20T手拉葫芦牵引挂篮前移,并带动底模平台和外侧模一同前移就位。挂篮移动过程中的抗倾覆力由反扣轮传至轨道再传至箱梁竖向预应力筋上。内模可在钢筋绑扎完成后由人工沿内模走行梁推移就位。
2、挂篮预压
挂篮安装好后必须通过试压消除结构的非弹性变形。挂篮预压采用在底篮纵向分配梁上张拉钢绞线的方法进行。在承台混凝土施工时,在承台上与1#段混凝土重心垂直对应的位置预埋钢绞线连接件。每个挂篮下预埋20根φ15.24的钢绞线,每根最大张拉力为150KN,每个挂篮最大张拉力为3100KN,为最大梁段(1#段,混凝土数量为93m3)重量(重2376KN)的1.3倍。挂篮试压测点的布置、数据的采集方式及频率、试压时间等应根据监控单位的要求严格执行。
三、箱梁挂篮悬浇施工技术
1、挂篮施工方法
在上一段纵向预应力束张拉完成后,解除挂篮与导梁的后锚系统,并解除底模与底板的后锚系统,三角形桁架在牵引系统(倒链)牵引下向前移动到待浇位置,底模与外侧模随三角形桁架同步滑移到待浇梁段位置,利用梁顶竖向预应力筋锚固下导梁,再将三角形桁架锚固于下导梁上,同时将底模后端锚固于已浇梁段底部,调整底模前端标高至设计位置,并调整两侧模就位,绑扎底、腹板钢筋并安装预应力管道,支立并调整内模就位后,绑扎顶板钢筋并安装预应力管道后,进行梁段砼现浇施工,待砼达到设计强度后,张拉预应力筋并压浆后,拆除模板,重复以上工序,如此循环推进,直至完成全部梁段施工。
2、挂篮的前移
待已浇灌梁段砼强度和弹性模量达到设计要求指标后,对纵、横向预应力筋张拉后,即可前移挂篮。挂篮移动步骤如下:
(1)接长轨道。
(2)将底模平台后横梁用手拉葫芦悬吊于外模走行梁上。
(3)拆除底模平台后吊杆。
(4)同时下放前吊杆,外模走行梁前吊杆和悬吊滚轮,使底模平台和外侧模在自重作用下脱模。
(5)拆除挂篮后锚。
(6)轨道前端安装手拉葫芦,牵引主构架前移,并带动底模平台和外侧模前移。
3、挂篮底模、侧模标高、位置控制
當挂篮安装完成后,即可进行模板标高及中线调整。模板控制标高=设计标高+施工预拱度。设计标高由设计院提供,施工预拱度由监控单位提供。
4、绑扎钢筋、安装波纹管道
(1)钢筋按要求下料弯制,成型后挂牌编号分类堆放,需要钢筋时利用塔吊吊装至挂篮位置,人工绑扎。
(2)先在地面把底板钢筋绑扎成形,吊装到挂篮底模上,然后绑扎腹板钢筋,并安装竖向预应力筋、底板波纹管道,待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋,安装顶板预应力管道,绑扎顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。
(3)全桥预应力管道,采用波纹管成孔,用波纹管机和钢带,现场卷制。扁管加工时,先卷制成圆管,再通过机器压成扁形。
(4)如预应力管道位置与构造钢筋位置矛盾时,可适当移动构造钢筋的位置,要绝对保证预应力管道按设计位置定位,并采取加粗定位钢筋直径,加密定位钢筋网片、网片与箱梁构造筋点焊牢固等措施,保证预应力管道位置在浇筑砼时不移位、不破损(漏浆)。 (5)在灌筑砼前應检查预应力管道的接头是否连接紧密,管身是否完好,在砼灌筑过程中不得碰撞预应力管道,以防其移位、破损、漏浆。
(6)为保证连续刚构梁波纹管的完好无损,在波纹管内穿硬塑料管。
5、砼浇筑
(1)砼浇筑时,用泵机对称浇筑。对预应力管道位置,振动时要特别小心。并用水平仪观测挂篮的变形,如果挂篮的变形值过大,砼还未终凝,这时可用吊杆将底模适当抬高。
(2)悬浇时,用一台混凝土输送泵对称浇筑,重量偏差不超过25T的要求,同一梁段的腹板也要对称浇筑,浇筑按底、腹板、顶板顺序,浇筑从前端开始逐步向后端,最后与已浇梁端连接。对前梁段的接触面应凿毛、清洗干净。底、腹板、顶板、翼板的砼的振捣以插入式振捣器为主。砼成型后,要适时覆盖,洒水养生,使砼处于湿润状态,严禁干湿交替出现,养护7天。
(3)经过砼养护,经试件试压达到设计要求时即可张拉,张拉顺序为先张拉纵(先顶板束后下弯束)向预应力束,后张拉横向束,最后张拉竖向预应力筋。
6、预应力施工
(1)预应力设计。本工程箱梁为三向预应力结构,纵向束顶板采用25-Φ15.24、底板采用22-Φ15.24钢绞线,相应采用15-25和15-22锚具,Φ120mm波纹管成孔。顶板横向束采用4-Φ15.24钢绞线,采用BM15-4锚具,Φ70X20mm扁波纹管成孔。竖向预应力采用Φ32精轧螺纹钢筋,YGN-32锚具,Φ42波纹管成孔。
纵横预应力钢绞线均为Фj15.24高强低松驰预应力钢绞线,ASTMA16-90a270级标准,标准强度Ry=1860MPa,公称直径Ф15.24mm,弹性模量Ey=1.95×105Mpa。竖向预应力为40SiMnMoVФ32精轧螺纹钢筋,屈服强度不小于750Mpa,Ey=2.0×105Mpa。
(2)穿束。穿束前用通孔器疏通预应力管道,穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起,由卷扬机牵引穿束,穿束后检查预应力筋外露情况,保证两端外露长度基本相同,满足张拉要求,然后安装锚具、千斤顶。竖向预应力筋在梁段混凝土浇筑前直接埋入梁体中。
(3)张拉。在梁段砼强度和弹性模量达到设计要求的指标,且混凝土龄期不少于3天时,即可进行预应力筋的张拉。
① 纵向预应力筋的张拉。纵向预应力束张拉设备采用YCW600型千斤顶,油泵采用ZB4/600型,其最大张拉力为5028KN。张拉时用4台YCW600型千斤顶两端两侧对称张拉。张拉力为:
TC、WC组束张拉力为0→488.2KN→4882KN→5028KN→4882KN;
BZ、BB及T组束张拉力为0→429.6KN→4296KN→4425KN→4296KN。
② 横向预应力筋的张拉。顶板横向预应力束采用YCL25千斤顶进行逐根张拉,油泵采用ZB0.8/50型,其最大张拉力为195.3KN。
张拉力为:0→19.53KN→195.3KN→201.2KN→195.3KN;
③ 竖向预应力筋张拉。坚向预应力精轧螺纹钢筋张拉采用YCL60千斤顶张拉,油泵采用ZB0.8/50型,其最大张拉力为422KN。
张拉力为:0→42.2t(持荷2分钟测量伸长值)→锚固。
④在张拉完后卸下千斤顶,在钢绞线上离锚圈等距作标记,24小时后检查钢束回缩量,合格后再用水泥砂浆封锚,做压浆前的准备工作。
四、结束语
在挂篮过程中,其施工安全是非常重要的,不可忽视。为了确保挂篮施工安全,首先可以配备挂篮施工班组;其次,挂篮使用前腰进行调试组拼;再次,做好各机具的准备和检查工作;最后,在施工过程中,一定要按照相关规定的要求进行施工。
参考文献:
[1] 魏安清.悬臂施工挂篮设计与施工技术[J].北方交通.2007(08).
[2] 朱成.挂篮悬臂浇筑施工工艺[J].科技资讯.2010(19).
[关键词]连续刚构 箱梁 挂篮 施工
中图分类号:TU38.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)26-225-01
一、工程概况
某特大桥主桥上部为三跨预应力砼连续刚构箱梁桥,跨径为122+210+122米。箱梁0#段长15m,每个T构纵桥向划分为36段对称梁段,梁段数及长度从根部至跨中分别为10×2.2m,10×2.5m,13×3.0m,3×3.5m,累计悬臂总长98m。1号~36号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工。全桥共有3个合拢段,分别为两个边跨合拢段和一个中跨合拢段,合拢段长度均为2m,边跨现浇段长16米。
箱梁为三向预应力结构,整幅式单箱单室截面,箱梁顶板宽22.5m,底板宽11m,外翼板悬臂长5.75m。箱梁根部梁高12.5m,跨中梁高3.5m,其间梁高按三次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚120cm,从箱梁根部至10号段腹板厚70cm,从11号段至20号段厚60cm,从21号段至37号段为50cm。底板从箱梁根部的120cm逐渐过渡到跨中的32cm。
二、挂篮安装
1、挂篮构造
挂篮由三角形主构架、底模平台、内外模板、悬吊系统、锚固系统及走行系统六大部分组成。
(1)主构架:主构架是挂篮的主要受力结构。为三角桁架式结构,由两片三角桁架和联结系组成。桁架杆件采用槽钢焊接的格构式,节点采用承压型高强螺栓联结。
(2)底模平台:由底模板、纵梁和前后横梁组成。直接承受梁段砼重量。并为立模,钢筋绑扎,混凝土灌筑等工序提供操作场地。
(3)内外模板:外模板采用大块钢模板,内模由组合钢模板并辅以异形钢模板拼组而成。内模板为抽屉式结构,可由人工从前一梁段整体推拉就位。
(4)悬吊系统:其作用是将底模平台自重及梁段重量及其上的其它施工荷载传递到主构架和已成梁段的底板上。悬吊系统包括前吊带和后吊带,均采用16Mn钢棒制作。前吊带下端与底模平台前横梁销接,上端支撑于前上横梁,前上横梁上设扁担梁和LQ60型手动螺旋千斤顶,可任意调整底模板标高。后吊带下端与底模平台后横梁销接,上端支撑于已成梁段的底板上。
(5)锚固系统:其作用是平衡灌筑混凝土时产生的倾覆力矩,确保挂篮施工安全。该挂篮采用φ32精轧螺纹钢筋和后锚扁担梁将主构架后节点连同挂篮走行轨道直接锚于箱梁竖向预应力筋上。
(6)走行系统:走行系统包括轨道、前支座、反扣轮和牵引设备。挂篮走行时前支座在轨道顶面滑行,联结于后节点的反扣轮反扣在工字钢翼缘并沿翼缘行走。挂篮走行由2台20T手拉葫芦牵引挂篮前移,并带动底模平台和外侧模一同前移就位。挂篮移动过程中的抗倾覆力由反扣轮传至轨道再传至箱梁竖向预应力筋上。内模可在钢筋绑扎完成后由人工沿内模走行梁推移就位。
2、挂篮预压
挂篮安装好后必须通过试压消除结构的非弹性变形。挂篮预压采用在底篮纵向分配梁上张拉钢绞线的方法进行。在承台混凝土施工时,在承台上与1#段混凝土重心垂直对应的位置预埋钢绞线连接件。每个挂篮下预埋20根φ15.24的钢绞线,每根最大张拉力为150KN,每个挂篮最大张拉力为3100KN,为最大梁段(1#段,混凝土数量为93m3)重量(重2376KN)的1.3倍。挂篮试压测点的布置、数据的采集方式及频率、试压时间等应根据监控单位的要求严格执行。
三、箱梁挂篮悬浇施工技术
1、挂篮施工方法
在上一段纵向预应力束张拉完成后,解除挂篮与导梁的后锚系统,并解除底模与底板的后锚系统,三角形桁架在牵引系统(倒链)牵引下向前移动到待浇位置,底模与外侧模随三角形桁架同步滑移到待浇梁段位置,利用梁顶竖向预应力筋锚固下导梁,再将三角形桁架锚固于下导梁上,同时将底模后端锚固于已浇梁段底部,调整底模前端标高至设计位置,并调整两侧模就位,绑扎底、腹板钢筋并安装预应力管道,支立并调整内模就位后,绑扎顶板钢筋并安装预应力管道后,进行梁段砼现浇施工,待砼达到设计强度后,张拉预应力筋并压浆后,拆除模板,重复以上工序,如此循环推进,直至完成全部梁段施工。
2、挂篮的前移
待已浇灌梁段砼强度和弹性模量达到设计要求指标后,对纵、横向预应力筋张拉后,即可前移挂篮。挂篮移动步骤如下:
(1)接长轨道。
(2)将底模平台后横梁用手拉葫芦悬吊于外模走行梁上。
(3)拆除底模平台后吊杆。
(4)同时下放前吊杆,外模走行梁前吊杆和悬吊滚轮,使底模平台和外侧模在自重作用下脱模。
(5)拆除挂篮后锚。
(6)轨道前端安装手拉葫芦,牵引主构架前移,并带动底模平台和外侧模前移。
3、挂篮底模、侧模标高、位置控制
當挂篮安装完成后,即可进行模板标高及中线调整。模板控制标高=设计标高+施工预拱度。设计标高由设计院提供,施工预拱度由监控单位提供。
4、绑扎钢筋、安装波纹管道
(1)钢筋按要求下料弯制,成型后挂牌编号分类堆放,需要钢筋时利用塔吊吊装至挂篮位置,人工绑扎。
(2)先在地面把底板钢筋绑扎成形,吊装到挂篮底模上,然后绑扎腹板钢筋,并安装竖向预应力筋、底板波纹管道,待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋,安装顶板预应力管道,绑扎顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。
(3)全桥预应力管道,采用波纹管成孔,用波纹管机和钢带,现场卷制。扁管加工时,先卷制成圆管,再通过机器压成扁形。
(4)如预应力管道位置与构造钢筋位置矛盾时,可适当移动构造钢筋的位置,要绝对保证预应力管道按设计位置定位,并采取加粗定位钢筋直径,加密定位钢筋网片、网片与箱梁构造筋点焊牢固等措施,保证预应力管道位置在浇筑砼时不移位、不破损(漏浆)。 (5)在灌筑砼前應检查预应力管道的接头是否连接紧密,管身是否完好,在砼灌筑过程中不得碰撞预应力管道,以防其移位、破损、漏浆。
(6)为保证连续刚构梁波纹管的完好无损,在波纹管内穿硬塑料管。
5、砼浇筑
(1)砼浇筑时,用泵机对称浇筑。对预应力管道位置,振动时要特别小心。并用水平仪观测挂篮的变形,如果挂篮的变形值过大,砼还未终凝,这时可用吊杆将底模适当抬高。
(2)悬浇时,用一台混凝土输送泵对称浇筑,重量偏差不超过25T的要求,同一梁段的腹板也要对称浇筑,浇筑按底、腹板、顶板顺序,浇筑从前端开始逐步向后端,最后与已浇梁端连接。对前梁段的接触面应凿毛、清洗干净。底、腹板、顶板、翼板的砼的振捣以插入式振捣器为主。砼成型后,要适时覆盖,洒水养生,使砼处于湿润状态,严禁干湿交替出现,养护7天。
(3)经过砼养护,经试件试压达到设计要求时即可张拉,张拉顺序为先张拉纵(先顶板束后下弯束)向预应力束,后张拉横向束,最后张拉竖向预应力筋。
6、预应力施工
(1)预应力设计。本工程箱梁为三向预应力结构,纵向束顶板采用25-Φ15.24、底板采用22-Φ15.24钢绞线,相应采用15-25和15-22锚具,Φ120mm波纹管成孔。顶板横向束采用4-Φ15.24钢绞线,采用BM15-4锚具,Φ70X20mm扁波纹管成孔。竖向预应力采用Φ32精轧螺纹钢筋,YGN-32锚具,Φ42波纹管成孔。
纵横预应力钢绞线均为Фj15.24高强低松驰预应力钢绞线,ASTMA16-90a270级标准,标准强度Ry=1860MPa,公称直径Ф15.24mm,弹性模量Ey=1.95×105Mpa。竖向预应力为40SiMnMoVФ32精轧螺纹钢筋,屈服强度不小于750Mpa,Ey=2.0×105Mpa。
(2)穿束。穿束前用通孔器疏通预应力管道,穿束时先将导线穿过孔道与预应力筋束连接在一起,由卷扬机牵引穿束,穿束后检查预应力筋外露情况,保证两端外露长度基本相同,满足张拉要求,然后安装锚具、千斤顶。竖向预应力筋在梁段混凝土浇筑前直接埋入梁体中。
(3)张拉。在梁段砼强度和弹性模量达到设计要求的指标,且混凝土龄期不少于3天时,即可进行预应力筋的张拉。
① 纵向预应力筋的张拉。纵向预应力束张拉设备采用YCW600型千斤顶,油泵采用ZB4/600型,其最大张拉力为5028KN。张拉时用4台YCW600型千斤顶两端两侧对称张拉。张拉力为:
TC、WC组束张拉力为0→488.2KN→4882KN→5028KN→4882KN;
BZ、BB及T组束张拉力为0→429.6KN→4296KN→4425KN→4296KN。
② 横向预应力筋的张拉。顶板横向预应力束采用YCL25千斤顶进行逐根张拉,油泵采用ZB0.8/50型,其最大张拉力为195.3KN。
张拉力为:0→19.53KN→195.3KN→201.2KN→195.3KN;
③ 竖向预应力筋张拉。坚向预应力精轧螺纹钢筋张拉采用YCL60千斤顶张拉,油泵采用ZB0.8/50型,其最大张拉力为422KN。
张拉力为:0→42.2t(持荷2分钟测量伸长值)→锚固。
④在张拉完后卸下千斤顶,在钢绞线上离锚圈等距作标记,24小时后检查钢束回缩量,合格后再用水泥砂浆封锚,做压浆前的准备工作。
四、结束语
在挂篮过程中,其施工安全是非常重要的,不可忽视。为了确保挂篮施工安全,首先可以配备挂篮施工班组;其次,挂篮使用前腰进行调试组拼;再次,做好各机具的准备和检查工作;最后,在施工过程中,一定要按照相关规定的要求进行施工。
参考文献:
[1] 魏安清.悬臂施工挂篮设计与施工技术[J].北方交通.2007(08).
[2] 朱成.挂篮悬臂浇筑施工工艺[J].科技资讯.2010(19).