悬臂现浇筑（精选7篇）
悬臂现浇筑 篇1
摘要：结合工程实例,介绍了悬臂浇筑连续梁0号段现浇支架支撑技术,从施工方案、支架设计、支架材料参数等方面进行了分析,并进行了全面的支架结构检算,分析了各支撑体系的受力,为现浇体系支架计算提供了指导。
关键词：连续梁,支架,螺旋钢管,砂筒,检算
1 总体说明
跨望岛河连续梁(40+64+40)m悬灌梁0号段全长9 m,墩顶梁高6.05 m,悬臂前端梁高5.341 m,梁底宽6.7 m,梁上翼缘宽12.2 m,0号段重591 t,墩高14 m,其断面如图1所示。
2 施工方案
承台施工时预埋80 cm×80 cm×2 cm钢板,吊装螺旋钢管并与钢板焊接,在第二层承台螺旋钢管离地面50 cm起,每300 cm套装焊接法兰一道,并在法兰四周焊接5 cm×10 cm×2 cm三角斜撑,各螺旋钢管法兰之间用25号槽钢焊接连接成整体,钢管顶部焊接80 cm×80 cm×2 cm钢板,钢板上安装2 000 kN/个的砂筒,砂筒与钢板之间焊接,砂筒上焊接双45a工字钢为横梁,横梁上焊接36a工字钢为纵梁,纵梁上20 cm的间距横向铺装10 cm×10 cm的方木,方木上铺装2 cm的竹胶板为连续梁底模。
3 支架设计情况
1)托架立柱:墩身每侧设置双排10根ϕ610×10 mm螺旋钢管(见表1),横向间距(3.15+2×2.95+3.15)m,纵向间距2 m。总共16根钢管立柱,全部支撑在承台预埋80 cm×80 cm×2 cm钢板上。
2)横垫梁采用2Ⅰ45a工字钢;跨度L=(3.15+2×2.95+3.15)m,横梁和螺旋钢管之间通过砂筒调整高度。
3)纵梁采用Ⅰ36a工字钢,间距布置腹板下为28 cm,共设置5根(含导角),底板下为39 cm,共设置10根,跨度L=(2.95+2.95)m。
4)0号块长度为9.0 m,混凝土方量为227.31 m3,节段重量为591 t。
5)0号块墩顶高度为6.05 m,边截面高度为5.341 m。
6)腹板厚度为80 cm。
7)底板厚度为80 cm,倒角处60 cm×30 cm。
8)顶板厚度40 cm,倒角处90 cm×30 cm。
4 计算依据
1)《跨海峰路特大桥施工图》;
2)《双线圆端形实体桥墩施工图》;
3)《无碴轨道预应力混凝土连续梁(双线、悬浇)跨度40+64+40》;
4)《路桥施工计算手册》;
5)《建筑技术》。
5 支架材料参数
木材(A-2红杉木),顺纹弯应力[σ]=13 MPa,弯曲剪应力 [τ]=2.0 MPa ,弹性模量E=104 MPa,Q235钢材,拉压应力[σ]=135 MPa,弯曲应力[σw]=140 MPa,剪应力[τ]=80 MPa,弹性模量E=2.1×105 MPa。
根据《路桥施工计算手册》和《建筑技术》查得,并综合考虑浸水时间,竹胶合模板的力学指标取下值:
[σ]=12 MPa,[τ]=1.3 MPa,E=5×103 MPa。
6 支架结构检算
1)2 cm厚竹胶板检算:
混凝土容重取26.5 kN/m3,超灌系数取1.05,分项系数1.2,支点间距20-10=10 cm,荷载取值紧靠墩身腹板处,内外模及支架:按1.5 kN/m2考虑,人员及机具设备取2 kN/m2,混凝土灌注振捣荷载取3 kN/m2,分项系数1.4(取b=10 cm宽截面分析面板)。
q=5.93×26.5×0.1×1.05×1.2+(1.5+2+3)×0.1×1.4=20.71 N/mm。
M=q×l2/8=20.71×1002/8=25 887.5 N·mm。
W=bh2/6=0.1×0.022/6=6 666.67 mm3。
I=bh3/12=100×203/12=66 666.67 mm4。
σ=M/W=25 887.5/6 666.67=3.883<[σ]=12 MPa,合格。
τ=N/A=0.5×20.71×100/(100×20)=0.52<[τ]=1.3 MPa,合格。
fmax=5ql4/(384EI)=5×20.71×1004/(384×5×103×66 666.67)=0.08<L/400=0.25 mm,合格。
2)10 cm×10 cm方木(20
cm间距布置)检算:混凝土容重取26.5 kN/m3,超灌系数取1.05,分项系数1.2,荷载取值紧靠墩身腹板处,内外模及支架:按1.5 kN/m2考虑,人员及机具设备取2 kN/m2,混凝土灌注振捣荷载取3 kN/m2,分项系数1.4(取腹板下和底板下两处的方木分别检算)。
腹板下(支点间距28 cm):
q=5.93×26.5×0.2×1.05×1.2+(1.5+2+3)×0.2×1.4=41.42 N/mm。
M=q×l2/8=41.42×2802/8=405 916 N·mm。
W=bh2/6=100×1002/6=166 666.67 mm3。
I= bh3/12=100×1003/12=8 333 333.33 mm4。
σ=M/W=405 916/166 666.67=2.44<[σ]=13 MPa,合格。
τ=N/A=0.5×41.42×280/(100×100)=0.58<[τ]=2 MPa,合格。
fmax=5ql4/(384EI)=5×41.42×2804/(384×104×8 333 333.33)=0.05<L/400=0.7 mm,合格。
底板下(支点间距39 cm):
q=1.19×26.5×0.2×1.05×1.2+(1.5+2+3)×0.2×1.4=9.77 N/mm。
M=q×l2/8=9.77×3902/8=185 752.13 N·mm。
W=bh2/6=100×1002/6=166 666.67 mm3。
I= bh3/12=100×1003/12=8 333 333.33 mm4。
σ=M/W=185 752.13/166 666.67=1.11<[σ]=13 MPa,合格。
τ=N/A=0.5×9.77×390/(100×100)=0.19<[τ]=2 MPa,合格。
fmax=5ql4/(384EI)=5×9.77×3904/(384×104×8 333 333.33)=0.04<L/400=0.975 mm,合格。
3)分配梁36a工字钢检算:
混凝土容重取26.5 kN/m3,超灌系数取1.05,分项系数1.2,横梁所承担的荷载分为翼缘板区、腹板区和底板顶板区,其混凝土荷载计算如下:
翼缘板区(单侧3根):0.65×26.5×0.77×1.05×1.2=16.71 kN/m。
腹板区(单侧5根间距28 cm):5.93×26.5×0.28×1.05×1.2=55.44 kN/m。
底板顶板区(10根间距39 cm):1.19×26.5×0.39×1.05×1.2=15.50 kN/m。
内外模及支架:按1.5 kN/m2考虑,人员及机具设备取2 kN/m2,混凝土灌注振捣荷载取3 kN/m2,分项系数1.4。
翼缘板区:16.71+(1.5+2+3)×0.77×1.4=23.717 kN/m。
腹板区: 55.44+(1.5+2+3)×0.28×1.4=57.988 kN/m。
底板顶板区:15.5+(1.5+2+3)×0.39×2×1.4=22.6 kN/m。
取最不利荷载:跨度2 m的腹板区分析图见图2～图4,跨度5 m的翼缘板区的分析图见图5～图7。
σmax=M/W=29/(877.6×1 000)=33.04 MPa<[σ]=140 MPa,合格。
τmax=QSM/(IMδ)=58×508.8/(15 796×1)×10=18.68 MPa<[τ]=80 MPa,合格。
采用清华大学结构力学求解器计算挠度fmax=0.36<L/400=5 mm,合格。
σmax=M/W=74.12/(877.6×1 000)=84.46 MPa<[σ]=140 MPa,合格。
τmax=QSM/(IMδ)=59.29×508.8/(15 796×1)×10=19.1 MPa<[τ]=80 MPa,合格。
采用清华大学结构力学求解器计算挠度fmax=5.8<L/400=12.5 mm,合格。
4)横梁(45a工字钢双根布置)检算:
横梁检算最不利处为靠近墩身的分配梁反力,单根分配梁荷载F为:底板和顶板处每根分配梁:
F1=[4.647×1.7×26.5×1.2+(1.5+2+3)×(3.9×2)×1.4]/10=32.22 kN。
腹板处每根分配梁:
F2={5.664 3×1.7×26.5×1.2+[1.5×8.14×1.7+(2+3)×1.4×1.7]×1.4}/5=70.38 kN。
翼缘板下每根分配梁:
F3=[1.175 6×3.5×26.5×1.2+(1.5+2+3)×(2.75×3.5)×1.4]/3=72.8 kN。
采用结构力学求解器分析,见图8～图10。
σmax=M/W=118.97/(2×1 432.9)×1 000=41.51 MPa<[σ]=140 MPa,合格。
τmax=QSM/(IMδ)=309.32×508.8/(2×32 241×1.15)×10=21.22 MPa<[τ]=80 MPa,合格。
采用清华大学结构力学求解器计算挠度fmax=0.37 mm<L/400=7.3 mm,合格。
5)螺旋钢管(ϕ610)失稳检算:
按照一端固定,一端自由,l0=2×14=28 m,N为横梁最大反力,λ=l0/i=28 000/212.16=131.97<[λ]=140,ϕ=0.341。
σ=N/(ϕA)=523.92×1 000/0.341/18 849=81.51 MPa<[σ]=135 MPa,合格。
虽然螺旋钢管失稳检算合格,但其长细比系数偏大,为保证其安全性,所以在螺旋钢管的底部、顶部及每300 cm的位置采用法兰加固焊接连接系,使各钢管连接成整体,同时与墩身预埋钢板连接,改变其为一端固结一端铰接,以提高其稳定性。
6)基础检算:
0号块螺旋钢管支撑在承台上,在承台上预埋800 mm×800 mm×20 mm的钢板,钢板抗剪τ=Q/A=523.92×1 000/(610×π×20)=13.66<[τ]=80 MPa,合格。
C30混凝土承压应力σ=N/A=523.92/(0.8×0.8)=818.625 kPa<[σ]=20 MPa,合格。
7结语
此支架系统较为普通,但是全面的介绍了各支撑体系的受力分析,为现浇体系支架计算提供了参考。
参考文献
[1]周华.悬臂浇筑桥梁中0号块施工技术[J].山西建筑,2010,36(3):333-334.
连续梁桥悬臂浇筑挂篮的设计 篇2
某大桥为三跨预应力混凝土连续梁桥,主跨长120 m,采用悬臂浇筑挂篮施工。该桥采用单箱单室的变截面箱梁,箱梁顶面宽15 m,底板宽8 m,墩顶梁高5 m,跨中截面梁高3 m,梁体线性呈抛物线方程为y=0.00217×2形式变化至跨中相接。
2挂篮设计
2.1挂篮形式的选择
由于该桥箱梁顶面较宽,各梁段体积较大,且整个梁体线形要求较高,故采用菱形桁架挂篮[1]。菱形桁架挂篮设计主要包括以下部分。
1)菱形主桁架。菱形主桁架作为菱形挂篮的主要承重结构,用横联连接两片主桁架竖向放在腹板上,杆件选择用节点板栓接或采用焊接。
2)悬吊系统。前吊带不仅要承受近一半的挂篮荷载,也要为底模平台提供前吊点。由于混凝土重量较大,常采用16 Mn吊带或者选择性能更好的钢板进行销孔布设,大约每3 m一段,用销轴连接各段间来调整梁高。
3)模板系统。箱梁外侧模通常采用沿梁高划分成3块左右的钢制大模板,用来调整梁体高度变化。
4)走行系统。主桁架走行系统是在箱梁顶面布置两根钢板组焊而成的轨道,用竖向预应力筋通过短梁将其固定,在桁架顶面布设前后支座,前支座沿轨道向前滑行,后支座沿轨道下缘向前滚动,不需要加载平衡重[2]。
5)锚固系统。菱形挂篮的锚固系统是将主桁架前后节点和内外模走行梁穿过预留孔锚固箱梁板上。
2.2挂篮结构计算
1)计算工况。工况1:1号块件(长3.0 m)的浇筑;工况2:7号块件(长3.5 m)的浇筑;工况3:11号块件(长5.0 m)的浇筑;工况4:挂篮在移动中。
2)挂篮的荷载系数取值及组合情况。荷载系数:1浇筑混凝土胀模超载系数为1.05;2浇筑混凝土动力系数为1.2;3空载挂篮冲击系数为1.3;4挂篮抗倾覆稳定系数为2.0。挂篮主桁架主要承受的荷载:1来自箱梁的荷载:1#、7#及11#梁段的混凝土重,及不同构件进行对比计算得到得最不利荷载;2施工机具自重及人群荷载取2.6 k Pa;3倾倒和振捣混凝土所产生的荷载取2.6 k Pa;4挂篮自身自重取75 t。
3)荷载组合。1荷载组合1:包括混凝土自重、超载、动力荷载、挂篮自重、人员设备荷载;2荷载组合2:包括混凝土自重、超载、挂篮自重、人员设备荷载;3荷载组合3:包括挂篮自重和冲击荷载。对承重系统进行强度和稳定性计算时选取荷载组合1;对于挂篮的刚度进行变形计算时选取荷载组合2;对于挂篮系统移动时产生的变形选取荷载组合3进行计算[3]。
2.3挂篮验算
挂篮含模板重70 t,施工机具、人员设备重取2.5 k N/m3,混凝土重度选用27 k N/m3,并考虑增加1.2的超灌系数。考虑最不利荷载组合为:梁段浇筑混凝土自重+内、外模板重+挂篮重+人员设备自重。挂篮为空间结构体系,借助Midas或Civil结构分析软件能比较方便地计算各个杆件的内力。验算按照规范中的允许应力法进行,主要对菱形主桁架、底模纵梁、横梁、吊带、螺栓等结构构件进行强度、刚度和稳定性验算。以1#段在施工时对主桁架和底模纵梁的作用进行验算为例。
1)主桁架检算。菱形主桁架作为挂篮主要受力结构,其稳定性对挂篮的施工安全性起着不可替代的决定作用。菱形主桁架通常由两片组成,杆件通常选用2根36b的槽钢以螺栓连接对口组焊而成,选取6根Φ32 mm的精轧螺纹钢筋对后支点在梁体上进行锚固。浇筑时的荷载主要由作用在前支点上的主桁架的自重P1和前上横梁传递过来的荷载P2构成,荷载计算图式如图1所示。
由计算得:前上横梁传给每片主桁架的力P2为65 t,每片主桁架P1为5.2 t。得到前支点的反力为146 t,后支点的反力为80 t。浇筑时的抗倾覆弯矩为精轧螺纹钢锚力对B的弯矩,倾覆弯矩为P2对B点的弯矩。该菱形挂篮的抗倾覆稳定系数为3.89,满足规范最低要求;由计算得到BC压杆的压力最大,接近于119.2 t,压杆稳定系数计算为=0.82,NA=149 MPa<[σ]=245 MPa,所以该杆的整体稳定性满足设计要求。其余杆件内力均不大于BC杆的内力,强度无需验算,满足规范最低要求。C点竖向位移:18 mm,满足规范要求。
在挂篮移动的过程中,由于后钩板是勾住滑道的上翼缘向前慢慢滑动,倾覆力矩是指在挂篮空载前提下,前上横梁所承受的荷载对B点的力矩。由计算得到:在挂篮移动时,抗倾覆稳定系数为4.4,满足规范要求。移动时的锚杆和导梁等结构构件的应力都满足规范要求。
2)底模系统验算。为方便计算,检算时将底模纵梁简化为简支梁结构,上部承受箱梁和模板的总重的横向分配荷载,其中箱梁腹板下方边纵梁的承载值比较大。前后的横梁为方便计算简化为连续梁结构,对吊带传递的荷载做以支撑。
底模边纵梁的计算跨度为6.87 m,考虑最不利荷载组合:底模板重量+桁架自重量+混凝土梁重量,总重量为78 k N/m。主要杆件所受应力如图2所示,根据规范计算得出所受最大压应力为84.4 MPa,考虑边纵梁稳定系数φ=0.83,结果不大于215 MPa,满足规范要求,其余构件应力亦满足。边桁架竖向最大位移9 mm,满足规范最低要求;底模后横梁由2I44a组焊而成,4个吊点,底模纵梁传递至的集中荷载及自身均布荷载,总计大小为0.3 k N/m。根据1#梁段的计算结果推算出各桁架对底模后横梁的集中荷载,最大应力作用在边纵梁上为65 MPa,小于215 MPa,满足规范设计要求。
3)挂篮模型分析。通过专业软件Midas/Civil建立挂篮的有限元模型。输入构件的实际尺寸进行模拟单元参数。模型中桁架平面内采用铰接,而平面外采用刚结处理;通过竖向预应力钢筋对底篮系统的后横梁和主桁后锚采用固定铰进行锚固处理;前支点处布设的滑栓相当于纵向自由铰进行模拟计算[4]。
荷载工况有空载和满载两种情况,混凝土重取最大梁段值,对冲击荷载组合用等代荷载替代施加在挂篮结构上,调控挂篮主要受力构件刚度,来控制主梁变形。在挂篮空载走行过程中,在底篮桁架横桥向的中间发生的最大变形,值为25 mm;在挂篮满载走形时,底篮桁架横桥向的最外端发生的最大变形,值为8 mm,均不大于L/400=62 mm,满足规范要求。
还需要控制挂篮主要受力构件的应力要小于设计应力,以满足其规范强度要求,挂篮空载走行时的最大应力为91MPa;挂篮满载走行时,最大应力为123 MPa,均不大于允许应力值140 MPa,满足其规范要求。在挂篮结构的刚度和强度满足设计规范的前提下,兼顾该桥单索面斜拉、主梁横跨大的特点,通过模型对挂篮结构受力情况和安全性做了进一步评估分析,结果满足规范要求。
3结语
悬臂挂篮技术作为现代桥梁工程中使用范围广、技术性高的施工方法之一,工程施工中优点甚多,是其他施工方法所不能比拟的,故这种方法适合于推广应用。在桥梁工程采用悬臂挂篮法施工时,要严格掌控悬臂挂篮的施工工艺和质量水准,才能建设出安全的高标准桥梁。
参考文献
[1]王武勤.大跨度桥梁施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.
[2]张文格.关于挂篮悬浇与支架大节段现浇连续梁合龙施工若干问题的探讨[J].国防交通工程与技术,2013,11(5):9-15.
[3]尤广杰,王慧东.悬臂施工中挂篮变形值的确定[J].国防交通工程与技术,2009,7(6):57-61.
桥梁悬臂浇筑挂篮施工实施探讨 篇3
伴随着我国社会经济的不断发展, 社会基础设施建设如火如荼。近些年来, 全国积极响应党和国家的政策号召, 尽快适应小康社会发展动趋, 社会基础设施建设成为重中之重。桥梁工程建设是社会基础设施的重要组成内容, 越来越多的桥梁工程矗立城市, 悬臂浇筑挂篮施工法自上个世纪六十年代由前西德首次启用以来, 因为此种工法具有良好的灵活性和适应能力, 无需配置过多的辅助支架和临时设施, 且对桥下的通航、通车不造成影响, 整个施工过程也不会因为季节变化和水位变化受到干扰, 显然, 当前它是我国修建大、中跨径桥梁工程的可靠技术手段。但该工艺标准是由普遍性的指导文件来约束的, 显然具有局限性。在大型桥梁工程中, 除了要考虑到施工的设备、技术水平、施工条件等因素以外, 还需密切关注桥梁结构型式及特点。不同的桥梁结构在其施工阶段中的内容构成是大不相同的, 它主要由施工内力主导, 因此在施工工法、施工内力和结构变形方面要做重点研究。上个世纪七十年代和九十年代我国分别对这项工艺技术进行了两次大范围的推广, 具有极为重要的研究意义。下文结合XX桥梁工程应用悬臂浇筑挂篮工艺的案例来剖析挂篮施工的技术要点。
1 工程概况
某桥梁工程地处河谷地貌区, 河两岸存在大片居民区, 该桥梁的桥型以预应力砼变截面连续箱梁为主, 跨径组合:27m+43.5m+73m+43.5m=187m, 主体结构为单箱单室变截面预应力砼连续梁桥, 其施工重难点则是平衡悬臂浇筑挂篮施工, 箱梁的顶宽为15.25m, 底宽为8.25m, 悬臂长为3.5m, 箱梁的高度以二次抛物线规律变化, C50高强度砼, 纵向为预应力体系构成。
2 桥梁挂篮的构成与悬臂浇筑施工过程
本工程的桥梁挂篮结构采取桁架式, 主要由2组主纵梁、前后支撑座、后锚滑移轨道、2组上部桁架、底篮、吊杆和内侧的组合模板共同构成。悬臂浇筑的施工过程包括两个阶段, 即上游幅箱梁的合龙和下游幅主体箱梁的施工。
3 挂篮施工主要的工艺及技术措施
3.1 设计荷载
(1) 箱梁标准节段的砼结构荷载设计为365吨, 挂篮系统则设计为164吨; (2) 根据《公路桥涵设计通用规范》以3.5k N/m2计取施工荷载参数; (3) 挂篮在工作状态下要求风速在13.6m/s以下 (相当于六级风) , 而非工作状态下则要求风速不得超过28.9m/s; (4) 挂篮承受最大的索力以3500 k N计取。
3.2 0号块和1号块施工和挂篮悬臂浇筑施工
(1) 桥梁支座位置的0号块是挂篮搭建的平台 (如图1和图2所示) 。因此, 可采取搭设临时支架的方式进行悬臂浇筑施工。为便于施工可和保证砼构件的外观, 0号块砼浇筑可分为两个阶段。 (2) ) 悬臂浇筑挂篮施工为简便设计过程, 可控制作业荷载低于70T, 直至0号块的砼强度达到设计值的八成以上, 横、竖两向张拉预应力, 0号块梁构件顶部可安装挂篮。按照设计要求, 连续梁中敦可安装两组盆式橡胶支座。因此, 主蹲支座的外侧以钢板围檩搭设, 内部天筑干砂, 同时铺垫5cm厚细石砼做封层使用, 也可起到临时支座的作用, 安装永久支座要保持与临时支座之间5mm的高程差, 这样一来, 即可确保临时支座在施工过程中能够承受荷载, 且永久支座这过程中并不受力。 (3) 为了保证挂篮前部桁架具有足够的抗弯矩能力且减少挂篮施工过程中存在不均衡弯矩的几率, 可以在横梁施工前对该构件所使用的工字钢加设附属桁架结构, 按照设计的要求进行分析以后, 我们也可在距离主墩中心线3.3m位置专门设置两组80cm×80cm规格的临时钢筋砼支墩, 以保证梁墩固结的效果更好。 (4) 拼装挂篮的主纵梁构件, 并安装主纵梁及相应的支点, 然后安装上、下横梁构件和吊杆、千斤顶横梁构件, 主纵桁梁中段可加锚, 同时适当调整主纵梁构件和主横桁的位置, 最后吊挂底篮。 (5) 为了减少挂篮构件的塑性变现量, 挂篮在安装之前要进行试拼, 主要以等代浇筑重量的方法对主桁架进行对称试压, 并分级加设1.3倍的最大梁构件重量。在加载过程中需要理由精密测量仪器来观测竖向的变形量, 然后按照实测的结果进一步推算不同梁段的竖向变形量, 从而为施工过程中考虑预拱度和砼浇筑施工挂篮位置的调整提供一定的依据。 (6) 挂篮就位要求紧固。浇筑砼之前要随时检查前后横梁中吊杆的连接情况, 如有松动要及时紧固, 必须保证每一个连接节点都要紧密和牢固。以上工作准备就绪, 即可进行砼的浇筑施工。 (7) 挂篮支腿和纵梁要采用槽钢连接使之成为一体, 保证挂篮的前移稳定性, 纵梁后锚处以25#槽钢形成横梁并在纵梁形成压紧状态, 连接两组纵梁并增加挂篮整体性, 也可保证挂篮前移过程中不会出现倾覆问题。 (8) 悬臂砼浇筑施工要选择气候相对稳定的时间段, 每次浇筑施工要特别注意浇筑的顺序, 自前端依次向后浇筑, 并保持均匀, 后浇工段与前浇工段要吻合, 前后两个梁段的模板连接缝要紧密结合。然后, 从底板、腹板至顶板依次从左向右进行浇筑施工。 (9) 严格控制砼的配合比、含砂率和可泵性, 保证砼具有良好的塑性, 外部荷载作用下容易被振捣密实, 同时辅以良好的养生管理, 即可保证梁构件砼浇筑。 (10) 本项目采用双向的预应力砼结构。预应力的张拉过程是整个悬臂浇筑挂篮施工的重中之重。因此, 需要严格控制砼养生的质量, 确保钢筋砼构件的成型强度能够达到设计值的八成以上 (即后张拉预应力的80%) 。除此以外, 对于波纹管的保护工作也很关键, 在张拉完成以后要及时灌浆封锚与拆除模板。
3.3 合龙施工
根据施工图纸的设计要求, 先从边孔位置开始施工, 中跨合龙段施工之前要对称悬浇箱梁至10号块, 然后挂篮前移至合龙段。安装合龙段要形成刚性连接, 上下两缘分别张拉至设计值的一半以上, 直至砼强度达到设计要求的八成以上后, 可根据先长束再短束的顺序来张拉其他预应力束, 再然后将已张拉至设计值的一半以上的预应力束进行补拉达到设计吨位值, 最后拆除临时锚固装置。
4 其他注意事项
4.1 梁构件挠度的影响因素
桥梁悬臂浇筑挂篮施工过程中, 因气候变化或不均衡弯矩的存在引起挂篮系统变形对于梁构件的施工质量影响非常大。整个施工过程需要严格控制梁构件挠度, 保证多个方面的偏差控制在可允许范围之内。从本项目的桥梁施工联考, 对梁构件挠度造成影响的因素主要包括挂篮变形、模板尺寸不标准、预应力管的定位偏差大、预应力张拉效果不佳、摩擦系数过大和砼构件收缩变形等等。 (1) 挂篮变形。砼自重作用下, 弹性变形和各连接杆件相互作用发生几何变形造成挂篮的变形问题。正式施工之前, 需要对挂篮系统的施工荷载情况进行严格的分级加载预压试验工作, 从中获取分级的弹性变形值并绘制变形曲线图; (2) 模板尺寸不标准。或因模板测量放样存在误差, 导致砼浇筑过程中模板支撑会出现一定的偏差量, 进而导致实际值与理论值之间的偏差过大。因此, 在施工中需要严格控制模板的测量放样准度, 控制定位与平整度。在施工完成之后对砼构件的截面尺寸进行校核, 如有偏差不符合要求可及时修正。 (3) 预应力管的定位偏差大。预应力管的定位偏差大容易引起预应力张拉梁构件的受力点偏移进而导致起拱不足的问题。因此, 在施工过程中要强调技术交底与复查工作的重要性, 专派测量技术人员对预应力管的的定位情况进行复核。 (4) 预应力张拉效果不佳。在施工中要严格控制张拉过程, 保证张拉两端的同步作业。 (5) 摩擦系数过大。预应力管道的摩擦系数过大容易造成预应力的损失。在施工中需要保证波纹管的定位要准确, 接管位置要平顺。 (6) 砼构件收缩变形砼构件的收缩变形主要由温差和砼质量构成影响。砼构件的收缩变形主要影响梁构件中跨合龙段。在施工中要严格控制砼浇筑的规范性, 且保证中跨合龙段的施工应该在气温处于近年平均温度的时间段内进行。
4.2 模板加工及拼装
模板加工及拼装受到热源影响较为明显且变形情况极为复杂, 主要破坏各个模板构件相对位置的精度, 容易造成加工误差与拼装误差。根据有效统计, 因温差引起加工误差与拼装误差约占纵误差的40%至70%。如何较少这些误差, 主要有以下两点: (1) 尽量采用粘接或螺栓连接的方式, 各个模板构件的连接要置于拼装平台进行拼装。拼接过程中, 要保证不同连接构件的相对位置精确且紧固。如采用粘接方式, 需要在粘接前对连接构件的接触面进行预处理。如采用螺栓连接则需加设弹簧垫圈。模板板面和加劲肋的连接螺栓需要涂抹密封乳胶, 保证螺栓不轻易被松动和模板板面的密封性能, 整个粘接过程都需严格遵照工艺要求进行。 (2) 利用钢桁架做模板的支架。因钢桁架具有自重小和刚度大的优点, 它在模板拼装中的应用可在一定程度上控制模板的变形问题, 也可保障砼构件表面的质量和易于控制模板的拼装精度。另外, 钢桁架也可兼做施工用脚手架, 高空作业中脚手架的搭设将更为便利。
4.3 箱梁施工控制
(1) 挂篮前移过程要同步, 箱梁构件的砼浇筑施工要对称, 严格遵照相关的安全作业规程进行。箱梁梁段的空间位置要准确定位水平坐标和高程。每完成一组梁段都要进行轴线放样复核, 所获得的测量结果可作为下一工段的依据。另外, 施工中还需严格控制施工荷载的分布情况, 根据设计的要求实现水箱压重和卸载。 (2) 严格加强结结构变形的测量, 在大桥施工过程中, 掌握施工结构的状态所进行的复核测量安排在环境温度小时, 把梁端底标高以及梁面标作为标高的目标, 对立模、砼浇筑后、预应力张拉后三个阶段的标高进行跟踪监测, 目的在于获得第一手数据, 以便及时了解各节段挠度、预应力损失等是否均在受控状态, 以便在施工中及时调整, 对全程梁段施工进行有效监控施工测试尽量做到精确使测试误差对施工控制的影响减少程度。
5 结束语
综上所述, 本文通过某桥梁工程的悬臂浇筑挂篮施工实证举例说明, 展现桥梁挂篮构成和悬臂浇筑施工的过程, 重点就其施工中的工艺及技术措施作探讨, 并特别指出若干点需要注意的事项。分析桥梁结构设计荷载计算过程、0号块与1号块施工和挂篮悬臂浇筑和合龙施工, 综合考虑施工设备、技术水平、施工条件、结构型式等因素, 剖析施工内力, 严格控制关键施工工序的质量, 在保证桥梁结构不变性方面效果较好。
参考文献
[1]公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范[M].北京:人民交通出版社, 1998.
[2]姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2012.
[3]王慧东, 邵丕锋.挂篮施工技术综述[J].铁道标准设计, 2011 (04) :6-7.
悬臂浇筑连续梁桥的线形监控 篇4
某湘江特大桥按照时速250 km/h客货共线双线铁路标准设计,线间距4.6 m,采用悬臂浇筑法施工。主梁26号～32号墩6跨连 续梁部分全长505.0 m,计算跨度80 m+2×112 m+2×80 m+41 m。主梁截面为单箱单室、变高度、变截面箱梁,全桥顶宽12.2 m,挡碴墙内侧净宽9.0 m,底宽6.4 m,中支点截面中心梁高8.5 m,6.4 m,跨中梁高5.0 m,4.5 m,4.0 m,80.0 m边跨侧直线段截面中心梁高5.00 m,41.0 m边跨侧直线段截面中心梁高4.00 m,边支座中心线至梁端0.85 m,边支座横桥向中心距5.10 m,中支座横桥向中心距5.50 m。
2线形监控目的
连续梁桥在悬臂施工过程中,结构体系不断改变,使得结构内力和变形不断变化。同时由于材料的弹性模量、混凝土收缩徐变系数、结构自重、施工荷载、温度、测量误差等因素的随机影响,使得结构的设计值与测量值存在偏差,且部分偏差将随主梁悬臂长度的增加而累积。所以必须根据实际的施工工序以及现场实测的参数数据,对桥跨结构每一施工阶段都进行实时监控,并根据监控数据的分析结果,对不合理施工误差状态进行控制与调整,以确保连续梁桥的顺利合龙,确保成桥后结构的内力和线形满足设计值。
3线形监控的实施
线形监控主要包括数据采集、数据分析两大主要内容。监控单位根据原始数据的分析结果,对现施工阶段桥跨的安全状态进行定性分析,对后续阶段桥跨施工提供指导。监控实施过程中接受业主单位、监理单位监督,并在其协调下与施工单位、设计单位相配合,工作流程如图1所示。
3.1 测点布置
主梁节段测点纵向布置于零号块中心、悬臂浇筑其他节段端头,合龙段中心不布置测点;横向布置于桥轴线处、上游侧和下游侧三处,具体如图2所示。测点采用ϕ22钢筋制作,顶面加工成半球,高出混凝土顶面2 cm,在绑扎主梁顶板钢筋时进行预埋,并与顶板钢筋骨架连接牢固。在后续施工中要对既有测点进行保护,以防测点丢失影响原始数据的获取。
桥墩测点布置于主梁零号块底缘、桥墩轴线两侧。从墩顶往下间距5 m布置2排,采用在墩壁涂刷或粘贴带水平刻度标记的办法设置。
3.2 监控实施
按照悬臂浇筑梁段施工工序的进程,线形监控的测量在如下时段进行:
1)各悬臂浇筑梁段挂篮移动(安装)就位之后;
2)各悬臂浇筑梁段混凝土浇筑之前及之后;
3)各悬臂浇筑梁段预应力束张拉之后;
4)边跨或主跨合龙段锁定之前及之后;
5)边跨或主跨合龙段混凝土浇筑之前和之后;
6)桥面铺装之前和之后;
7)其他需要阶段。
线形监控实施时,须在测量时段对主梁高程、主梁轴线偏位、挂篮刚度、主墩水平偏位、日照温差等控制项目进行数据采集,再与规范规定、施工图规定相对照,对施工阶段桥梁的内力变化、位移变化情况进行分析,对安全性能进行评估,同时就施工期偏差提出纠偏措施。
3.2.1 主梁高程项目
该项数据用于反映施工阶段主梁竖向位移变化及成桥线性情况,并为下一节段主梁立模标高提供依据。测量采用全桥通测和局部梁段测量相结合的方式:全桥通测范围为已完成梁段的所有测点,测量时段为每完成3个节段、结构体系转前后;局部梁段测量范围为当前施工梁段及最近已完工的6个梁段,测量时段为上述7个时段。
测量精度要求(不包括从水准基点引出到各主墩墩顶测量点的精度误差)为1 mm,测量仪器采用全站仪或电子水准仪。为滤除温差影响,测量时间安排在晚23:00后至次日清晨日出以前进行。
3.2.2 主梁轴线偏位项目
该项数据用于反映已施工梁段的实际轴线位置与设计轴线位置偏差。轴线偏位测量范围为该施工梁段及该梁段前已施工完成的3段梁段、结构体系转前后,测量时段为各悬臂浇筑梁段挂篮移动(安装)就位之后。精度2 mm/80 m。采用全站仪进行。每次测量的时间与高程测量同。
3.2.3 挂篮刚度项目
挂篮通过横梁承受新浇筑梁段重力荷载,通过后锚杆将重力荷载传递于已完成梁段。挂篮本身具有一定的刚度,在工作过程中将产生变形。因此须对变形值进行测定,用于分析挂篮系统的安全性,以及计算下一施工梁段的底模立模标高。
1)挂篮变形计算。
计算时假定新浇筑梁段端部变形由梁段自身变形及挂篮变形两部分组成,原理如图3所示。其中1,2点表示挂篮锚固梁段的高程测点,3点表示新浇筑梁段底模立模时的高程测点;a,b均为梁段长度,ΔH+δ为新浇筑梁段变形值。取横向桥轴线处、上游侧和下游侧三处均测点的高程值,按照表1所示计算公式分别进行计算,再取平均值作为挂篮变形量。
2)底模立模标高计算。
在下一施工梁段立模时,为使桥梁达到设计的预拱度值,须对底模的立模标高进行计算。采用如下计算公式:
立模标高值=设计预拱度值+挂篮变形值+温度变形值+修正值。
其中温度变形值与修正值根据实际施工进展,视需要采用。立模一般要求在晚24:00以后至次日清晨7:00前气温稳定时段内进行,在此时段立模时一般不需进行温度及其他方面影响因素的修正。
3.2.4 主墩水平偏位项目
该项数据用于反映施工中桥墩的实际变形状态。测点设于主墩侧壁轴线两侧,零号块底缘下设置一处,往下5 m再设置一处。采用粘贴带水平刻度标记的办法标志测点。
零号块施工后进行主墩轴线初始位置测量,后续的主墩水平偏位测量均以此为基准。测量时段为各梁段混凝土浇筑完毕后、合龙段锁定及混凝土浇筑前后等阶段。测量精度2 mm,采用全站仪进行。每次测量的时间与高程测量同。
3.2.5 日照温差项目
该项数据用于反映合龙段施工时,气候条件与梁段变形之间的相互关系,从而确定合龙段混凝土浇筑的最佳时间。在合龙段施工前7 d、气候稳定的条件下,对连续梁悬臂段最外侧3个截面的高程测点,进行每3 h一次、持续24 h的连续观测。通过观测数据找到主梁挠度变化最小的时段,即为合龙段混凝土施工的最佳时段。该桥通过日照温差测量,确定的合龙段施工时段为3:00～6:00之间。
4结语
桥梁合龙段施工前,对合龙段两端主梁悬臂段进行测量。测量结果如表2所示,表2中数据扣除了桥梁的纵坡值。
表2中合龙段高差最大值8 mm、主墩水平偏位最大值2 mm、主梁轴线偏位最大值2 mm,均在规范允许值范围之内;成桥后对全桥高程点进行通测,发现全桥高程变化趋势平缓,变化曲线圆顺,实际标高与设计标高偏差基本在40 mm以内,符合规范要求。
该桥线形监控的实施,有效的降低了施工误差,提高了桥梁的施工精度,实现了悬臂浇筑连续梁桥施工的过程控制,达到了设计和规范要求的成桥线形和内力状态。
参考文献
[1]顾安邦,张永水.桥梁施工监测与控制[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2]向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社,2001.
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[4]张于良,王斐,梁利辉.大跨连续刚构桥的应力监控[J].公路,2008(8):21-22.
悬臂现浇筑 篇5
沪杭高铁步云特大桥235号～238号墩为(40+64+40)m预应力混凝土连续梁,主跨64m和大里程侧边跨跨越沪杭高速公路十八里互通区2条匝道,分2个T构共35个节段,分别为墩顶段2个、悬浇段28个、边跨直线段2个、合龙段3个(2个边跨、1个中跨)。236号,237号墩0号梁段长9m,悬浇梁段长度为1×3.0m+1×3.25m+1×3.5m+3×4.25m+1×4.0m,最大悬臂浇筑梁段(4号)重1 438kN,合龙段长为2.0m,边跨直线段长7.75m。本连续梁梁体为单箱单室、变高度、变截面结构,全长145.5m,顶宽12m,底宽6.7m。梁体中支点处梁高6.05m,跨中10m直线段及边跨13.75m直线段梁高为3.05m,梁底下缘按二次抛物线y=0.004 524 5x2变化。梁体顶板厚度除梁端附近外均为40cm,底板厚度由40cm至80cm,按直线线性变化,腹板厚度由48cm至80cm,按折线变化。梁体采用三向预应力体系:纵向预应力束采用16-15.2钢绞线和17-15.2钢绞线,两端张拉;横向预应力束采用4-15.2钢绞线,单端交替张拉;竖向预应力筋采用25mm的高强精轧螺纹钢筋,梁顶张拉。
2 线形控制原理
在对主梁施工过程中的各阶段实施控制时,可将其简化成平面结构,悬臂施工状态时2个主墩为固定铰接,两边跨端部为活动铰支座,成桥状态时1个主墩为固定铰,其他为活动铰支座。通过连续观测进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程,混凝土浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预测高程。
根据施工图中给定的施工阶段挠度值所得到的悬臂施工阶段各节段的理论预拱度如图1所示。
3 立模高程值的确定
3.1 立模高程的理论计算确定[1]
理论立模高程计算公式:
其中,Hli为i梁段理论立模高程;Hsi为i梁段设计梁底高程;∑f1i为已浇各梁段自重在i梁段产生的挠度总和;∑f2i为各节段张拉应力在i梁段产生的挠度总和(负值体现);f3i为混凝土收缩、徐变在i梁段产生的挠度;f4i为施工临时荷载在i梁段引起的挠度;f5i为使用荷载在i梁段引起的挠度;fgl为i梁段施工挂篮的弹性变形值。
3.2 高程计算式中各项取值的确定
1)设计高程Hsi是根据主桥竖曲线和纵断面每节段梁端点梁底设计高程。
2)∑f1i+∑f2i+f3i+f4i+f5i是由测控小组成员结合施工提供的混凝土龄期、强度、弹性模量、施工荷载等诸多因素,通过结构分析确定,该综合值统称为预拱度抛高值。
3)fgl是根据两片菱形主桁架对拉加载试验测试结果所得各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。
现场加载方法:将已经拼装好的两片菱形主桁架对称平放在平台上,前支座受力点处对顶,后支座受力点处用4根Υ32mm精轧螺纹钢筋对拉(符合实际应用时的受力情况),前端受力点(即前吊点)用YC 60A型千斤顶通过1根Υ32mm精轧螺纹钢筋对拉两片主桁架,如图2所示。张拉力按照每100kN为一级逐级加载,每加载一级量取变形距离读数,最后一级加载到600kN。张拉和卸载每一级都量取变形读数,反复2次,对采集的变形数据结果的挂篮荷载———挠度值得到回归方程,再按回归方程计算即可得出各悬浇梁段自重下的挂篮变形值。
4 高程和平面测控的布点[1]
4.1 高程布点
在0号块梁面的正中心位置设置高程基准点,采用沉降观测标垂直落到顶板底与顶板的上、下层钢筋点焊牢固。基准点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右,测点磨平并用红油漆标记。采用精密水准仪将绝对高程联测至0号块布设的高程基准点,并每月联测一次。1号～7号每个悬浇梁段顶面设置2个测点DW 1,DN 1(见图3)。顶点测点设置在距离每个悬浇梁段前端10cm处(纵向),沿横向设置在梁面中间位置和翼缘板中间位置,采用Υ10mm光圆短钢筋垂直落到翼缘板底与翼缘板的上、下层钢筋点焊牢固。测点钢筋露出箱梁混凝土面10mm左右,测点磨平并用红油漆标记。根据在每个悬浇梁段翼缘板上布置的2个对称高程观测点,不仅可以测量箱梁的挠度,同时可以观测箱梁是否发生扭转变形。各悬浇梁段的立模高程控制点布置:每个梁段前端的底模上设2个高程控制点(DB 1,DB 2),具体位置见图3。
4.2 平面布点
主梁的中轴线和梁体平面坐标的测量控制在0号块混凝土浇筑前,依据已有的桥梁中心控制点引测至0号块中心梁面上,该点亦是0号块施工时在梁面上设置的高程测控基准点,即该点兼作平面控制导线点,该点顶部十字交点为坐标点。2个0号块上的平面控制导线点与已有的桥梁中轴线控制点组成平面控制网,每月联测一次。
5 线形控制的实施
5.1 实施办法
桥梁施工线形控制是一个预告→施工→量测→识别→修正→预告的循环过程,本工程由成立的测控小组来完成此循环的过程控制,主要负责原始数据的采集、整理、汇总、分析和预控处理,其工作程序为:按设计文件进行主梁的施工结构计算与分析→提出理论立模高程→挂篮变形及施工过程中主梁高程的实测和其他数据采集→控制分析和误差分析→调整计算→确定当前节段梁的立模高程。
5.2 测控工况
1)以悬臂施工的挂篮前移阶段、浇筑混凝土阶段和张拉预应力阶段这三个阶段作为挠度观测的周期,对每一节段梁实施4个工况观测:混凝土浇筑前;混凝土浇筑后(亦在纵向预应力钢束张拉前);纵向预应力钢束张拉后;挂篮前移定位后。
2)主梁平面位置和中轴线控制的主要工况:挂篮调整就位后;每节梁段立模时及立模完成后;混凝土浇筑后进行平面位置或中轴线复核,以便及时调整误差。
3)为防止已浇梁体变形发生突变,3号段以后的块件施工除必要的工况观测外,还需每天进行全梁已完各块体的观测。
4)悬浇节段完成后,对边跨合龙段混凝土浇筑前、后,边跨合龙钢束张拉后,边跨支承体系及临时固结解除后,中跨合龙段混凝土前、后,中跨合龙钢束张拉后,吊架挂篮全部拆除后这8个工况实施观测。
5.3 线形控制标准
预应力混凝土连续梁桥悬臂施工阶段过程控制偏差值:立模标高[0mm,+5mm];轴线偏差不大于5mm。
悬臂端合龙口允许偏差:相对高差±20mm;轴线偏差10mm[3]。
5.4实施效果
本连续梁桥的2个T构悬臂施工结束后,3个合龙段高程误差都在8mm以内,中线误差在5mm以内,成桥线形美观流畅。
6 结语
连续梁桥的悬臂施工中,挠度的计算和控制(即线形控制)、稳定性和可靠性控制(即应力控制)是极为重要的两个环节,对施工状态进行实时识别(监测)、调整(纠偏)、预测,这关系到成桥合龙精度和施工线形与设计线形的吻合程度、桥梁的施工安全和最终使用寿命,做好施工过程中的监测监控工作是十分重要和必要的。
摘要：结合沪杭高铁步云特大桥预应力混凝土连续梁悬臂施工实例,介绍了预应力混凝土连续梁桥主梁悬臂浇筑施工阶段线形控制原理、实际立模高程值的计算、测点的布设和监控方法,以指导类似工程施工。
关键词：悬臂梁,线形控制,高程值
参考文献
[1]安维辉.预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工线形控制[J].山西建筑,2007,33(14):314-315.
[2]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社,2000.
悬臂现浇筑 篇6
1 连续梁桥悬臂浇筑施工技术
连续梁桥悬臂施工控制是指在桥墩两侧设置工作平台, 平衡地逐段向跨中悬臂浇筑水泥混凝土梁体, 并逐段施加预应力的施工方法。这种施工方法, 在施工期间不会对桥下正常的交通运行产生影响, 并且能够够借助于预应力混凝土在负弯矩承受力方面的优势, 巩固整个连续梁桥结构的跨越能力, 但与此同时, 在连续梁桥悬臂浇筑施工期间, 受到多个方面的因素影响, 各个状态参量的实际取值与理论设计参数之间难免会存在一定的偏差, 并会对后期的合龙精度产生一定影响。
2 连续梁桥悬臂浇筑施工技术的变形控制
对于悬臂浇筑施工方案下所形成的连续梁桥工程而言, 在施工期间进行变形控制的最主要目的在于:确保整个连续梁桥施工过程当中, 主体结构的安全性, 同时确保施工完成后的结构内力状态能够满足设计标准与要求。结合实践工作经验来看, 认为在连续梁桥悬臂浇筑分段作业的过程当中, 需要结合相关施工监测技术的灵活应用, 根据监测数据评估已完成浇筑梁段所对应的变形情况以及受力情况, 在具体施工中根据计算数据对误差进行分析, 预测下一阶段立模标高的合理取值范围, 并对当前立模标高设计数值进行调整。
3 连续梁桥悬臂浇筑施工变形控制要点分析
3.1 连续梁桥悬臂浇筑施工线性控制。
在连续梁桥悬臂施工作业过程中的线性控制对于保证梁桥的如期完工和保证梁桥的建筑质量尤其重要, 一点连续梁桥悬臂浇筑施工的线性得不到有效的控制, 那么在合龙段的施工精度就会受到影响。
3.1.1 设计和施工问题导致施工方案变化。
由于悬臂浇筑技术的线性控制是一项比较精密的工程设计, 一旦工程设计和施工发生冲突, 发生更改施工方案的情况, 往往会导致原本桥梁设计对建设中的桥梁缺乏有效的指导作用, 从而导致合龙工序出现问题, 对桥梁质量带来直接威胁。
3.1.2 施工中各参数计算不准确。
在梁桥悬臂浇筑施工的过程中, 会设计到许多的影响参数, 一旦这些参数计算不准确, 会大大影响梁桥的线性, 比如说对混凝土弹性模量的计算分析、对整体结构重量和荷载能力的计算分析、桥面临时承载能力计算错误等, 这些精确的计算分析时指导桥梁建设能够按计划进行的基础, 一旦这些参数的计算出现误差, 会给桥梁的结构和线性带来不可估量的损害。
3.1.3 变形问题。
在梁桥悬臂施工中, 变形问题主要指的是梁桥混凝土收缩徐变、挂篮变形、预应力影响形变、温差影响材料形变几个方面, 想要从根本上减少这些变形对梁桥施工的影响, 我们首先要明确各个施工项目和材料在不同条件下的属性, 通过具体情况具体分析在施工中将变形的因素考虑到桥梁建设中, 从根本上尽量减少或避免这类变形对桥梁线性产生的影响。
3.2 连续梁桥悬臂浇筑施工挠度控制。
挠度控制是混凝土连续梁桥悬臂施工中重要任务之一, 为确保桥梁合龙的精度和在日后使用过程中的线性, 挠度控制有着重要的作用。挠度是指在受力或非均匀温度变化时, 杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移。对挠度的控制, 不仅保证桥梁质量的重要因素, 而且还是桥梁能够有较长的使用寿命的保证。在桥梁的挠度控制中, 主要的影响因素就是对挂篮变形的控制, 但其他因素对混凝土梁桥悬臂施工的挠度也有明显的影响。
3.2.1 挂篮变形。
挂篮体系的变形对于连续梁桥悬臂浇筑施工结构挠度的控制起着重要的作用。挂篮体系的变形一般可以参考其预压试验的资料, 而具体的预测应根据已建梁体施工时挂篮变形加以分析, 从而可以推测待建梁体挂篮的预抛高。挂篮变形预测的误差将直接导致节段标高的绝对误差和相对误差。
3.2.2 构件尺寸。
构件实际尺寸与其设计理论值可能因模板放样误差、混凝土浇筑引起的模板走样而产生一定的偏差, 而这种偏差将导致结构截面的几何特征、恒载与理论计算值存在偏差。因而一般要求在节段施工完成后进行截面尺寸校核, 以便修正结构截面几何特结构节段实际的混凝土用量可能因混凝土浇筑引起的模板走样而与理论设计用量产生一定的偏差, 而这种偏差将导致结构节段混凝土超重、恒载与理论计算值存在偏差, 这种偏差可以根据结构节段施工的实测反馈数据加以估计。同时也可根据截面的含筋量、混凝土用量来估计结构的超重。
3.2.3 预应力计算与设计。
影响连续梁桥悬臂浇筑施工挠度的预应力计算和设计方面的因素主要有预应力管道的定位、预应力管道的摩擦系数和预应力的张拉。预应力管道摩擦系数和管道定位应该在设计阶段就有正确的计算设计和定位, 并且在施工过程中严格按照工程计划施工, 以减少这些因素给桥梁挠度带来的影响, 另外连续梁桥纵向应力的张拉一般都采用两端同时张拉的程序, 但两端同时张拉在实际施工中比较难做到, 所以实测的预应力引起桥梁的结构变为与理论值有较大的出入, 因此应该改进预应力的张拉工艺。
3.2.4 混凝土收缩徐变。
混凝土收缩徐变的影响因素较多, 故在建立结构模型时应把一些确定性的因素估计正确, 如加载时间、临时荷载、永久荷载等。然后可以根据节段混凝土浇筑后养护期控制点标高变化获得其实际的影响。
4 连续梁桥悬臂浇筑施工变形控制的效果分析
通过对诸多连续梁桥悬臂浇筑施工的案例进行分析, 进行有效变形控制的桥梁不但能够在运营中保持良好的线性和质量, 而且有些梁桥变形控制措施比较先进的施工项目甚至能够缩短工期, 反观在没有得到有效变形控制的桥梁悬臂浇筑施工中, 不但施工桥梁质量不过硬, 而且在使用过程中很多多出现了质量问题导致维护和维修成本的加大, 在一些特殊的案例中, 甚至还有因为变形控制做不到位导致桥梁在施工过程中发生垮塌造成安全事故的现象。在连续梁桥悬臂浇筑施工中进行了有效变形控制的工程, 对桥梁的线性和挠度基本上都达到了计划的要求, 并且这些桥梁的运营和使用中受到了好评。
综上所述, 连续梁桥悬臂浇筑施工的变形控制作为桥梁悬臂施工中的重要任务, 想要保证桥梁的质量和延长使用寿命, 在施工中对变形控制方面的工作是必不可少的。随着我国桥梁工程技术的发展, 变形控制的方法也逐渐向着计算机化和自动化发展, 我们工程人员一定要在汲取先进经验的同时, 对变形控制的新方法进行学习和吸收, 从而做好桥梁悬臂浇筑施工的变形控制工作。
参考文献
[1]丁晖东.大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制[J].甘肃科学学报, 2013, 25 (3) .
曲线连续梁悬臂浇筑法施工技术 篇7
海口绕城高速绿色长廊立交桥平面位于半径R为1 000 m的圆曲线及A为374.165 m的缓和曲线上,中心里程均为K16+343,分左右两幅修建,左幅长205.716 m,右幅长183.738 m,。上部结构为50 m+80 m+50 m三跨PC变截面单箱单室连续箱梁。箱梁根部梁高4.5 m,跨中2.1 m,顶宽13.25 m,底板宽5.25 m,翼缘板悬臂长为4.0m,箱梁梁高从距墩中心2.0 m处到跨中按二次抛物线变化,连续箱梁采用三向预应力体系。
连续箱梁悬臂段采用挂篮悬臂浇筑法施工,0号段采用简易托架施工,边跨现浇段在碗扣式满堂支架上现浇,1-11段在挂篮上平衡对称法浇筑,合龙段利用挂篮组成的吊架法施工,中跨合龙段2.0 m,边跨合龙段3.0 m,边跨现浇段为7.94 m。箱梁分段图如图1。
2 主要施工工艺
2.1 0号段施工
2.1.1 施工托架
轻型斜拉式挂篮施工无需托架辅助,托架主要用于0号段纵向宽出墩身的0.4 m施工及横向外模架下端支承受力。在墩身预留孔道,利用精扎螺纹钢将托架与墩身对穿,并用精扎螺纹钢锚具将其锚固于墩顶。
2.1.2 支座
1)永久支座:严格按设计准确安装固定,并控制好平整度,保证支座均匀受力。首先严格控制垫石顶面平整度,并在支座与垫石之间加填3 mm铅板,利用铅板变形填充底座与垫石的间隙。
2)临时支座:每个主墩设置两排35.5(33.5) cm高、50 cm宽、510 cm长的C50混凝土临时支座,在临时支座中间设置5.5 cm的硫磺砂浆层,硫磺砂浆中均布电炉丝。
2.1.3 模板系统
外模利用挂篮的外侧模及模架,对拉螺杆固定,底角支承于墩顶托架上。采用胶合板作内模,设对拉螺杆与外模固定。
2.1.4 混凝土施工
0号段混凝土方量大,预应力管道布置复杂,钢筋密集,采用两次浇筑。第一次浇筑底板及部分腹板,总高度2.20 m,混凝土采用塌落度为16～18 cm的流态细石混凝土,混凝土泵车输送入模,确保混凝土浇筑质量。混凝土达到一定强度后,对施工缝进行凿毛、清洗,并铺2 cm厚高标号砂浆衔接层,然后浇筑二次混凝土,待混凝土强度达到设计90%后张拉横向及竖向预应力筋并压浆,完成0号段施工。
2.2 悬臂段施工
2.2.1 轻型斜拉式挂篮
采用轻型斜拉式挂篮(39 t)具有结构轻巧、移动方便、受力下沉小的特点,还有高度较低,施工受风载影响小,满足海岛地区抵抗风载的安全要求。
2.2.1. 1 挂篮组成
该挂篮由主梁系、斜拉杆、斜拉横梁、上下限位器、模板系和滑梁等组成。如图2。
1)主梁系:包括上下主梁、前后上横梁、平联。主梁是挂篮的承重结构,用于承受灌注梁段重量和作为走行时模板的支撑,由2根145工字钢上下搭接而成,主梁后端利用箱梁竖向预应力筋压紧,省去抗倾覆的平衡压重。横梁用于悬吊内外滑梁并与主梁和平联连结,形成平面结构以加强挂篮的整体稳定性。
2)斜拉横梁:用于支撑斜拉杆上端并将斜拉杆承受的模板及混凝土重量传递主梁。
3)斜拉杆与上限位器:斜拉杆下端与前下横梁销接,以吊住底模,其上支点设于主梁的前支点处,主梁尾部的上限位器以防主梁向前划移。上限位器孔眼间距与竖向预应力筋的间距取相同的模数,便于利用其锁定限位器。
4)下限位器:在纵梁后端设置下限位器控制底模后移,将水平力传递已成梁段的底板。下限位器与梁底的连接杆采用45°斜置,以消除连接杆在梁底预留孔内由于局部承压而造成的弯曲应力。
5)模板系统:底模由纵梁和横梁组成骨架,上铺钢模组成底模系统,侧模由腹板和翼缘底板两部组成,并由外模桁架、外滑梁及内外模对拉螺杆固定与支承。外模架设置可变位的牛腿支承在前后下横梁上,以承担外模架部分受力并可随梁高调整,外模模架顶、侧部连接杆件采用长孔栓接,可根据翼缘的角度进行调节,模架上下两排滚筒,上排供侧模沿滑梁走行,下排用于滑梁前移的滚道。内模采用胶合板模,由内模架及对拉螺杆固定。
2.2.1. 2 挂篮的安装及拆除1)挂篮的安装
0号段完成后,安装挂篮下主梁(坝岗侧与梁端对齐)、垫梁并与0号段锚固→安装两侧上主梁、前后上横梁、斜拉横梁及平联→安装前后下横梁及3根纵梁的组拼件及吊杆→安装剩余4根纵梁及底模→安装吊杆、外滑梁及外侧模(含外模架)及牛腿→安装内模架、内滑梁、内模及吊杆→安装斜吊杆→调整模板高程,要求安装过程中两侧挂篮必须同步进行。
1号段完成后将底、侧、内模系统与梁体固定连接好并松开坝岗侧主梁及连结→拆掉坝岗侧上主梁、前横梁、斜拉横梁及平联→移动盐田侧挂篮到2号段→安装坝岗侧主梁并与盐田侧主梁焊接→安装上主梁前后横梁、斜拉横梁及平联→移动内模、底模及侧模系统至2号段→安装两侧的后下限位器。
2号段完成后分离两侧挂篮主梁,安装两挂篮上限位器,完成挂篮安装。
2)挂篮拆除
首先将底模系统与侧模焊接成整体,用倒链将底模和侧模系统悬挂于梁体上→松开与上主梁及横梁的连结→利用多重倒链将底模系统逐步放到地面上拆除→内侧系统在梁内解体后拆除→上主梁、横梁及平联在梁上利用吊车将其解体拆除。
2.2.1. 3 挂篮试验(静载试验)
对挂篮进行静载试验,测试其变形量,承载能力,确定其弹性和非弹性变形,为箱梁预拱值设置提供依据。该试验选择左幅2号墩2号梁段位置进行,采用混凝土预制块逐级加载到2号梁段设计自重的100%,至超载120%,最后减载到初始状态,以测定挂篮结构荷载一拱度曲线。见图3。
2.2.2 悬臂段施工
2.2.2. 1 悬臂段施工工艺流程(图4)
2.2.2. 2 悬臂段混凝土的浇筑
1)采用具有水灰比小、坍落度大、和易好的早强缓凝混凝土。
2)混凝土采用商品站集中拌和,输送车运输,输送泵泵送入模。
3)混凝土浇筑采用单泵两端交替进行,控制混凝土间隔时间且两边不平衡力矩小于设计要求。
4)混凝土浇筑先底板再腹板最后顶板的顺序分层浇筑。纵向从梁端向已成梁段方向浇筑,横向从高向低浇筑(即先内后外)。
2.2.2. 3 悬臂段张拉、压浆
悬臂段预应力采用先纵向再横向最后竖向的顺序对称张拉。纵向采用双端张拉,横向、竖向为单端张拉,具体的张拉依据设计、规范执行。
张拉完成后,先用空压机将管道内的水、杂物吹干净,然后进行真空辅助压浆。
2.2.3 边跨现浇段施工
根据地形条件,边跨现浇段采用WDJ碗口式满堂支架法施工。
2.2.4 合龙段施工和体系转换
2.2.4. 1 施工工艺流程
挂篮行走,吊架安装→砌筑红砖水池并注水压重→焊接劲性骨架,张拉部分预应力束,模板及钢筋安装→浇筑混凝土→,张拉预应力束→拆除挂篮及水池→解除临时支座约束及永久支座的锁定,完成体系转换。
2.2.4. 2 合龙段施工
边跨合龙段直接采用吊架法施工,中跨合龙段利用已对接的挂篮承重梁作为支承、吊架法施工。
为保证合龙段浇筑质量,合龙段采用含水率小、坍落度大的微膨胀混凝土,浇筑混凝土选择在一天中温度最低又相对较稳定的时间进行,并加强养护,防止因温度变化造成混凝土出现裂纹,缩短混凝土使用寿命。
2.2.4. 3 体系转换
1)临时支座拆除
临时支座拆除必须均衡、快速、稳定,防止内力重新分布对梁体造成破坏。具体拆除过程是:将临时支座内电炉丝并联,经检查无误后通电,利用电炉丝产生的高温熔化掉临时支座内硫磺砂浆层,然后用氧割枪将临时支座内钢筋割断,解除对梁段的约束,再将普通混凝土段预埋管道清干净,灌注静态破碎剂拌和液,将普通混凝土在无冲击破坏的情况下破碎,人工清除干净,最后用割掉梁底、墩顶外露钢筋,并用砂浆将其封闭好,完成临时支座拆除。
2)体系转换过程
本桥的体系转换就是从单T构的负弯矩受力状态转换成连续梁的正负弯矩交替分布的形式。具体过程是:边跨合龙→中跨合龙→边跨底板纵向预应力张拉及顶板合龙束张拉→中跨底板纵向预应力筋张拉→临时支座的拆除→体系转换。
2.2.4. 4 合龙的精度
通过合龙技术的采用,大桥各项指标均满足设计及规范要求,达到了表1所示精度。
3 施工控制
3.1 施工控制的目的
施工控制的目的就是确保施工过程中结构的可靠性和安全性,保证桥梁线形及受力状态符合设计要求。通过理论计算得到的各施工梁段的主梁标高,在施工中存在误差,不同程度地对成桥目标产生干扰,并可导致合龙困难,成桥线形及内力与设计不符,因此,在施工过程中必须严格控制。
3.2 施工控制分析
海口绕城高速绿色长廊立交桥施工阶段实施控制时,将其简化为平面结构,各阶段离散为梁单元,合龙前后结构体系转变,即由对称单“T”结构变成连续梁结构,故合龙前调整时,只取单“T”分别调整。在施工中,对应力、挠度、挂篮结构荷载与拱度关系、基础沉降、温度影响、混凝土弹性模量及容重等内容进行测试与识别。从前进分析、倒退分析、实时跟踪分析三方面入手,相互结合,实现结构在线形、内力各方面满足设计要求的目标。各施工各阶段模标高以及混凝土浇筑前后,预应力筋张拉前后的预计标高计算式;
式中:Hlm——立模标高Hsj——设计标高
Hyp——计算预抛高值fgl——持久变形值预计标高:Hyj=Hlm-f-fgl
fi——浇筑当前块的下挠值或张拉后的总下挠值
但是,实际的施工状态与理想的施工状态总是有差别的,利用反馈控制实时跟踪分析系统实现桥梁结构施工控制。
4 体会
1)轻型斜拉式挂篮具有结构轻巧、受力变形小、拼装及移动方便(无需大型起重设备)。施工干扰小、抗风载能力强,并且适合现场制作。
2)轻型斜拉式挂篮无需大型、复杂的托架辅助、节约费用、施工方便。
3)有效的施工控制
①保证桥梁线形的圆顺、美观,使内力更加符合设计要求。
②保证了施工过程的安全性和可靠性,有利及时发现问题。