预应力混凝土连续梁挂篮悬臂浇筑法施工技术

刘军2013年10月预应力混凝土连续梁挂篮悬臂浇筑法施工技术（以跨杨万线（32+48+32）m连续梁为例）主要内容第一部分挂篮介绍一、挂篮构造二、挂篮施工的主要工作内容三、挂篮分类四、三角挂篮的构造第二部分挂蓝施工技术一、0#段的浇注二、边跨直线段施工三、挂篮安装四、挂篮错位安装五、挂篮预压六、标准梁段施工七、挂篮移动八、挂篮拆除九、合拢段施工第三部分挂篮施工注意事项第一部分挂篮介绍大跨径的预应力混凝土连续梁广泛采用挂篮进行悬臂浇筑施工。所谓挂篮施工，是指浇筑悬臂梁桥时，采用吊篮方法，就地分段悬臂作业。它不需要架设支架和不使用大型吊机。挂篮施工较其他方法，具有结构轻、拼制简单方便、无压重等优点。一、挂篮构造挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架，锚固悬挂在已施工梁段上，在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设，混凝土灌注和预应力张拉，压浆等作业。完成一个节段的循环后，挂篮即可前移并固定，进行下一节段的悬灌，如此循环直至悬臂灌注完成。二、挂篮施工的主要工作内容用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括：在墩顶浇筑起步梁段(0#块)，在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段；最后施工边跨及中跨合拢。三、挂篮分类一般桁架式挂篮可分为三角挂篮、菱形挂篮、弓弦式挂篮、平弦无平衡重式挂篮四种；跨杨万线（32+48+32）m连续梁选用三角挂篮，其优点在于结构简单、自重轻、受力明确、稳定性好、变形性小。三角挂篮菱形挂篮弓弦式挂篮四、三角挂篮的构造三角挂篮由①主桁架系统、②走行系统、③锚固系统、④吊挂系统、⑤工作平台系统、⑥模板系统六大部分组成。①主桁架系统：主要由三角形主桁架及前上横梁组成，其杆件均为型钢焊接而成。②走行系统：主要由导链、走行轨道、内模及外模走行梁、前滑座、后钩座等组成。③锚固系统：分为主桁架的锚固和平台系统的锚固两部分，主桁架用φ32精扎螺纹钢筋锚固在箱梁上。平台系统前端通过精轧螺纹吊杆和吊带锚固在前上横梁上。④吊挂系统：主要由精轧螺纹吊杆、吊带、小型分配梁、调节千斤顶等组成。用以支撑平台系统，将其荷载传递给主承重系统，并通过操作千斤顶调节吊杆螺帽，以调节平台标高。⑤工作平台系统：主要由前下横梁、后下横梁、底模花架等组成。⑥模板系统：由内模、侧模、底模组成。第二部分挂蓝施工技术主要工艺流程：永久支座施工临时支座施工0号块施工挂篮安装1号段施工逐段施工至6号段合拢段施工挂篮拆除边跨直线段施工部分挂篮拆除连续梁挂篮施工顺序图解一、0#段的浇注0#段位于桥墩上方，灌注0#段相当于给挂篮提供一个安装场地。0#段采用钢管桩支架现浇，这种支架优点在于搭建高度高，操作简便，功效快，可充分利用承台基础，承台上预埋螺栓，铺设20mm厚的法兰垫板，用于连接承台和钢管桩。1、支架搭设采用10根Φ1020、壁厚10mm的钢管，钢管支架用L50角钢做剪刀撑连接，形成整体，以保证支架的整体稳定性能。钢管桩支架搭设2、支架搭设完成后必须按规范进行预压，不同于传统的堆载预压，跨杨万连续梁选择预应力反支点预压，操作简单，高效率，容易模拟真正受力状态。钢绞线压花钢绞线下锚预埋示意图反支点预压法就是采用张拉钢绞线(或精轧螺纹钢等)的方法对支架施加反力，使其所受反力等于预压荷载，以消除整个支架的非弹性变形，得出弹性变形，确定预拱度。预应力反支点预压3、临时固结：采用C50砼浇筑，支墩和梁体采用72根Φ32精轧螺纹钢锚固连接。4、支座安装：安装前支承垫石需将表面凿毛，安装时应注意支座类型、平面位置、支座预偏量等。5、0#段底模铺设：在支架分配梁上满铺厚度6mm钢板。临时固结及支座安装底模铺设6、0#段侧模安装：侧模采用大块定型钢模板，采用人工配合汽车吊、倒链安装模板。0#段外侧模安装7、钢筋安装：待底模定位后依次安装底板钢筋、腹板钢筋、预应力波纹管及预留孔洞、支立内模、安装顶板钢筋、放置预埋件。0#段钢筋安装8、0#段端头模安装：采用定制钢模，现场拼装。9、0#段内模安装：采用自制木模，以钢管支架支撑，梁体底板用10#槽钢作支撑架。0#段端模安装0#段内模安装10、预应力管道安装：预应力孔道要求定位准确、加固牢固。波纹管顺直，不得有急弯、偏位。孔道采用φ10mm钢筋“井”字型加固，其偏差不得超过2mm。预应力管道安装11、后锚预埋和吊杆孔预埋施工:后锚用精轧螺纹钢和挂篮所有后吊杆都需要在已经完成的梁体上预留孔道。根据挂篮设计图纸，同时考虑波纹管等梁体预埋件位置，确定后锚和后吊杆的预留孔位置。挂篮吊装系统预埋图12、混凝土浇注：⑴、浇筑前对模板标高、钢筋、预应力孔道布置、预埋件埋设加固状况以及支架稳固情况进行检查并调整。用高压风枪将底板杂物清除，对模板洒水湿润。0#段混凝土浇注⑵、混凝土浇注依据“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先底板，再横隔板和腹板，后顶板的浇筑方法，采用分层、斜向推进的浇筑工艺，分层厚度为30cm。0#段混凝土浇注⑶、混凝土浇筑时，两端应对称浇筑混凝土，如混凝土泵送有困难而难以实现时，应控制两端混凝土灌注不平衡重不超过8吨。13、混凝土养护：混凝土浇筑完成后及时覆盖并进行洒水养生，混凝土养护期不少于14天。0#段混凝土养护14、预应力摩阻测试：预应力张拉前需进行预应力摩阻试验，试验分为预应力管道摩阻和锚口及喇叭口摩阻损失两个测试。⑴、预应力管道摩阻测试选择第一个完成的1#块上的T2、M2进行测试。实际的摩阻系数测定可以修正预应力钢绞线设计张拉伸长值；预应力摩阻测试⑵、锚口及喇叭口摩阻损失测试在特制的试件上进行。在地面上制作一个尺寸为4.0×0.6×0.6m的混凝土长方体，留有与预应力筋管道相同的直线孔道，两端安装了喇叭口。管道摩阻测试、锚口和喇叭口摩阻损失测试原理图15、预应力施工：⑴、纵向预应力张拉：纵向预应力下料长度需考虑两端张拉的千斤顶长度和工具锚后的余留长度等，每根钢绞线两端进行编束，张拉用千斤顶、压力表、电动油泵在使用前均进行配套检验；⑵、张拉流程：0→0.2σk→分级张拉至σk→持荷5分钟→σk（锚固）；⑶、张拉采用张拉力和伸长量双控，以张拉力为主，伸长量作为校核，误差应控制在±5%内；纵向预应力张拉⑷、竖向预应力张拉：选用75T千斤顶进行张拉，采用二次张拉；在应力达到σo和σk时分别量测伸长值，计算张拉伸长值，判断其是否符合规范要求，完成张拉；竖向预应力张拉⑸、梁体封锚及孔道压浆：预应力张拉完成后24小时内完成压浆，特殊情况不得超过48小时，确保孔道中的预应力筋在灌浆前无锈迹。孔道压浆钢绞线切除封锚二、边跨直线段施工边跨直线段采用钢管桩落地支架现浇，其支架搭设及预压、模板拼装、钢筋绑扎、混凝土浇筑与养护、预应力施工与0#段相同，不再赘述。边直段支架搭设边直段支架预压边跨直线段施工三、挂篮安装挂篮施工流程：合格浇筑１号节段混凝土穿预应力束张拉绑扎钢筋、安装预应力管道拆模挂篮安装挂篮就位压浆强度、弹模挂篮前移挂篮加工制作制作混凝土试件挂篮预压循环工艺流程悬臂浇筑各节段1、安装轨道：利用φ32精轧螺纹在梁顶留锚固，锚固间距1000mm,以0#段中心对称铺设；2、安装三角主桁架及其附件：吊装单片三角桁架，中支点与前滑座销接，后支点与后钩爪销接后利用锚固扁担梁与梁顶板锚固；安装三角桁架安装门架3、安装后锚：通过精轧螺纹钢将主桁架后支点锚固在已经完成的梁体混凝土上。精轧螺纹钢的一头锚固在梁体混凝土内，一头通过后锚扁担梁锚在主桁架的后支点节点板上；后锚锚固4、安装走行梁及外侧模板：外走行梁后悬用精轧螺纹钢连接于翼缘板上，前悬用精轧螺纹钢连接于横梁上；安装走行梁5、安装吊挂系统：吊挂系统主要由吊杆和吊带组成。吊杆采用Φ32冷拉Ⅳ级精轧螺纹钢筋。吊带用16Mn钢板，上布调节孔；前吊杆共设8根，前吊带设2根，其中2根吊杆和2根吊带用于吊挂底模，2根吊杆用于吊挂内模走行梁，4根吊杆用于吊挂外模走行梁。安装上横梁安装前吊带后吊杆共设14根，均从箱梁的顶板和底板预留孔中穿过，其中8根用于吊挂外侧模走行梁，4根用于吊挂内模走行梁，2根用于吊挂底模。安装下后横梁安装下前横梁6、吊装底模平台：底模平台包括底模花架、侧工作平台、前工作平台、后工作平台、底模板。利用2个10T倒链将后下横梁吊挂在外走行梁上，采用吊车将吊杆与底模前、后下横梁连接；安装底模花架7、安装千斤顶装置安装千斤顶8、安装内侧模板：内模采用定型钢模，先安装内模走行梁，等底、腹板钢筋绑扎完成后再拼装内模，内模走行梁用精轧螺纹钢连接于顶板上；安装内模走行梁、走行小车、托梁、伸缩臂及内模9、安装端头模安装端头模板10、安全防护设置设置安装防护措施四、挂篮错位安装、横移施工当0#段长度不能满足拼装挂篮时，有两种方式：1、可选择1#段采用支架现浇施工（跨京杭大运河连续梁）。挂篮错位安装2、1#段不具备支架搭设条件时，可选择挂篮主桁架在0#段上错开安装进行1#段混凝土浇筑，然后在不拆除挂篮的情况下，将挂篮通过横移归位进行接下来的节段施工（跨杨万线连续梁）。挂篮横移施工采用第2种方式时，需要注意的是，错位后的挂篮相对于梁体只是后锚位置、主桁架和前横梁位置发生变化，而吊杆、吊带的位置是不变的。挂篮错位安装示意图五、挂篮预压1、在0号块上安装完成挂篮以后，对挂篮进行预压加载，以获取加载与挂篮变形的关系曲线。2、加载一般采用砂袋堆载预压，模拟梁体荷载分布情况分级加载。3、规范要求每节段必须进行挂篮预压加载，以便于检测挂篮施工的实况性能。挂篮堆载预压1、梁段钢筋均在梁上逐根绑扎，按先底板再腹板后顶板的工艺进行绑扎，非预应力筋与已成梁段钢筋的连接全部采用搭接焊；2、预应力管道在绑扎钢筋的同时安装，方法同0#段预应力管道安装，不再赘述；六、标准梁段施工梁段钢筋施工梁段预应力孔道施工3、混凝土浇注前用高压风枪将底板杂物清除，对模板洒水湿润。浇筑依据“对称、平衡、同步进行”的原则，沿梁高方向先底板，再腹板，后顶板的浇筑方法，采用分层、斜向推进的浇筑工艺，分层厚度为30cm。方法同0#段混凝土浇筑及养护，不再赘述；挂篮悬臂浇筑施工七、挂篮移动浇注梁段张拉压浆完成后，即可进行挂篮前移。1、找平已张拉压浆完成的梁段顶面铺设钢枕及轨道；2、放松底模架前后吊带、吊杆，底模架后横梁用2个10T倒链悬挂在外模走行梁上；3、拆除后吊带与底模架的联结；4、解除桁架后锚螺杆挂篮前移示意图5、轨道顶面安装2个10T倒链，并标记好前滑座移动的位置（前滑座距梁段一般50cm）;6、用倒链或液压千斤顶牵引后锚段，使主桁架、底模、外模一起向前移动，注意T构两边挂篮要对称同步前移，以免对墩身产生较大的不平衡弯矩；7、移动到位后，锚固后锚，安装后吊带，将底模架吊起；8、调整立模标高后，重复上述施工直至合拢段；挂篮前移合拢段施工前将不需要使用的挂篮进行拆除。1、拆除顺序为：底模、平台系统及其他附属设施→侧模及其吊挂系统→主桁架、前上横梁等桥面结构；拆除过程中必须两侧逐步对称拆除。八、挂篮拆除挂篮底模平台拆除挂篮侧模拆除2、挂篮拆除施工：①悬臂梁段施工完毕后将内模板、滑梁及内模架进行切割分块，人工搬运配合吊车吊下；②放松前后吊挂，使底模与梁体脱离并处于水平状态；③用导链将挂篮拉回退后以保证拆除时不侵占既有线,后退时需要加长上横梁和下前横梁，让其从梁体两侧进行联接；④分别在前、后下横梁上设置吊点，吊点处采用一单轮滑车与横梁连接，下放前将底平台调整为水平状态，然后缓缓将平台整体下放，下放过程中两台卷扬机必须保持均匀同步，并用4个10T导链挂住吊点作为保险，边下放边松导链。待下放至地面后，分解拆除；⑤在外滑梁前后安装吊点，前后对应，将外滑梁以及外侧模下放至地面（跨杨万线）或驳船（跨京杭大运河）上，再进行分解拆除；⑥用吊机分别拆除挂篮前上横梁、主桁立联、横联、后锚固系统，对称吊运主桁片。九、合拢段施工边跨及中跨合龙均采用悬吊支架法施工。合拢段外侧模采用挂篮钢模板，底模采用挂篮模板，内模采用自制模板