连续梁施工工艺及安全质量控制要点

连续梁施工工艺及安全质量控制要点二0一0年五月连续梁施工工艺及安全质量控制要点一、简介（一）当前国内外发展状况国内所建的桥梁形式已从早期的以简支梁桥、拱桥、钢桁架桥等为主发展到涵盖了梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥等五大桥梁体系。悬臂施工法用于建造预应力混凝土桥，是1950年由前联邦德国首创。20世纪80年代中期，我国开始借鉴国外的预应力砼连续刚构桥。1988年，建成了我国第一座主跨180m的大跨度预应力混凝土连续刚构桥—广州洛溪大桥。从此，这一桥型在我国得到了广泛的应用和大量的推广。1997年，我国建成了主跨270m的连续刚构桥—虎门大桥辅航道桥，建成时该桥型跨径居世界之最。近十几年来已建成几十座大跨度连续桥，取得了良好的社会和经济效益。序号桥名国家，所在地主跨（m）建成年份结构型式1PontedeSaoJoao桥（双线）葡萄牙，Porto2501991连续刚构2大榭岛跨海大桥（公铁两用）中国，浙江宁波1702001连续刚构3攀钢金沙江大桥（单线）中国，四川攀枝花1681995连续刚构4渝怀线黄草乌江大桥（双线）中国，重庆武隆1682004连续刚构5Gemünden高架桥（高速铁路）德国，Hesse1351984门式刚架6MainRiver桥（双线高速铁路）德国，Frankfurt1301984连续梁7南昆线清水河桥（单线）中国，贵州兴义1281996连续刚构8内昆铁路李子沟大桥（单线）中国，贵州威宁1282000刚构－连续9北浦港桥（双线）日本1201990连续梁10太田川桥（双线）日本1101978连续梁11吾妻川桥（双线）日本1101978T构12第二阿武隈川桥（双线）日本1051975连续梁13内昆铁路花土坡大桥（单线）中国，贵州威宁1042000连续梁表1-2铁路预应力混凝土梁式桥（L≥80m）14Ventabren高架桥（高速铁路）法国，Ventabren1001998连续梁15Avignon高架桥（高速铁路）法国，Avignon1001999连续梁16第三阿武隈川桥（双线）日本961975连续梁17石长线湘江大桥（单线）中国，湖南长沙961998连续梁18石长线沅江大桥（单线）中国，湖南沅江96连续梁19广大铁路普棚大桥（单线）中国，云南921997连续梁20鱼野川桥（双线）日本901979连续梁21白河桥（双线）日本901980连续梁22南昆线南盘江大桥（单线）中国，贵州八渡901996V撑连续梁23莫兰桥（公铁两用，双线）法国891979连续梁24锦町桥（双线）日本881975连续梁25南昆线喜旧溪河大桥（单线）中国，云贵交界881996连续刚构26宝成线清江7号大桥（单线）中国，四川江油881996连续梁27克利希桥（双线）法国851976连续梁28塞日尔－蓬图瓦兹桥（双线）法国851977连续刚构29世目川桥（单线）日本851985连续梁30候月线海子沟大桥（双线）中国，山西翼城841993连续梁31松浦川桥（单线）日本831978连续梁32鬼怒川桥（双线）日本82.51976连续梁33今坂桥（双线）日本821974连续梁34南防线茅岭江大桥（单线）中国，广西防城801986连续梁35赣浙复线钱塘江二桥（双线）中国，浙江杭州801991连续梁36神朔线府宝黄河大桥（双线）中国，陕西府谷801996连续梁37京九线泰和赣江大桥（双线）中国，江西泰和801995连续梁（二）连续梁主要特点连续桥除桥面连续、行车平顺外，更重要的是梁体内的内力分布更加合理，能充分发挥高强材料的作用，有利于增大跨径。随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为目前在200~300m跨度范围内采用的主要桥梁结构体系。连续梁式桥技术含量高、施工难度大，施工方案的选定、施工机具的配备以及科学的施工组织是安全、优质、快速、高效建设桥梁的关键，要加强施工质量的过程控制，实行施工监控，以保证桥梁的建造质量。二、连续梁施工工艺预应力混凝土连续梁式桥可采用搭设支架就地浇筑的施工方法及悬臂施工方法。悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮，继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个节段的长度为3~4m。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑0梁段。1、桥下不搭设支架，对在深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下建桥而言，其为最优的施工方案；2、工序较简单，施工设备少；3、多孔桥跨可平行作业，施工速度快；4、悬臂施工使跨中正弯矩转移到支点负弯矩，大大提高了桥梁的跨越能力；5、节省施工费用，降低工程造价。（一）挂篮1、挂篮用悬臂浇筑法浇筑斜拉、刚构、连续梁等混凝土梁时，用于承受施工荷载及梁体自重，能逐段向前移动经特殊设计的主要工艺设备。是一个能自动行走的空中活动脚手架，悬挂在已张拉的箱梁节段上，现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。2、挂篮按构造形式可分为桁架式（包括平弦无平衡式、菱形、弓弦式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和预应力斜拉式）、型钢式及混合式四种；按抗倾覆平衡方式可分为压重式、锚固式和半压重半锚固式三种。3、主要结构一般包括承重系统、平衡系统、模板系统、走行系统、操作平台。1）承重系统，包括主桁梁和悬吊系统。主桁梁是挂篮的主要受力结构，可用型钢、万能杆件、贝雷桁架等拼制成型。悬吊系统的作用，是将底模和侧模吊架、操作平台的自重及其上的荷载传递到主桁梁上，一般是用分节段连续并钻有锁孔的16Mn钢带或精轧螺纹钢筋等组成。2)平衡系统，位于主桁梁后部，分为压重式、全锚式和半压重半锚固式，主要作用是平衡挂篮前移和浇筑梁体混凝土时产生的倾覆力矩，保证施工安全。3)模板系统，包括底模及侧模吊架和梁段模板等，是直接承受悬浇梁体重量及施工荷载结构，也是钢筋及预应力管道安装、混凝土浇筑等施工作业平台。4)走行系统，包括移动装置和动力设施，是支承主桁梁通过滚、滑移设施使挂篮沿桥梁纵向移动设备。5)操作平台，主要用作张拉梁体纵向和横向预应力筋、压浆、封锚等作业。4、悬臂浇筑挂篮设计应符合下列规定：1)挂篮结构必须经过设计计算，具有足够的强度、刚度和稳定性。因0号梁段设计较短须采用联体挂篮进行首批悬臂梁段施工时，除应对挂篮联体结构强度及刚度进行设计计算外，尚应检算联体挂篮解联加长等施工工况的稳定性，并须编制施工工艺和安全操作细则。2)挂篮模板的结构形式、几何尺寸，应能适应梁段长度及高度、腹（隔）板厚度等变化和与已浇筑梁段紧密搭接要求。3)挂篮应设有纵向走行设备和抗倾覆稳定设施。挂篮安装、走行及浇筑梁段混凝土等各种工况的抗倾覆安全系数不得小于2。挂篮锚固系统、限位系统等结构安全系数均不得小于2。4)挂篮重量必须符合设计要求，当设计无要求时，挂篮重与梁段混凝土重之比值宜为0.3～0.5。5)挂篮应设有调控前吊杆高低设备和调整模板前端高程设备。6）梁体混凝土采用蒸气养护时，蒸气养护设备应与挂篮同时设计并计入挂篮总重量。5、挂篮应根据实际可能发生的荷载及其最不利组合进行设计，应考虑的主要荷载如下：1）最大现浇节段梁段重量；2）挂篮自重；3）最大梁段模板重量；4）施工机具重量及振捣器振动力；5）施工人群荷载；6）平衡重重量；7）冬期施工防寒设施重量。说明图3.3.1-1常用挂篮结构型式示意图说明图3.3.1-2斜拉式挂篮结构示意图（二）托架依据墩身高度、承台形式和地形条件，分别利用墩身、承台或地面设立支承托架。托架可采用万能杆件拼制，它的高度和长度应视挂篮施工的需要和现浇段的长度而定，横桥向的宽度一般比箱梁底宽出1.5~2.0m，以便于设立箱梁腹板的外侧模板。托架顶面与箱梁底面在桥纵向的线形应保持一致。常用的施工托架有两种：一是斜撑式，二是斜拉式。为了消除托架在浇注梁段混凝土产生的变形，常用千斤顶法、水箱（砂袋法）法对托架进行预压。0号梁段托架设计应符合下列规定：1、托架设计计算时，应按下列荷载的最不利组合确定最大荷载：现浇梁体、模板及支架的重量，施工荷载（含振动力），风荷载，水中施工时的流水压力，冬期施工时的雪荷载及保温养护设施荷载；2、托架强度检算时，构件应力安全系数不小于1.3；3、托架刚度检算时，应考虑单个构件刚度与整体刚度的协调，梁体腹板处的纵梁或杆件间距应适当加密，防止梁体局部平整度不能满足相关验收标准的规定；4、托架稳定性检算时，应重点检算横向稳定性，并应考虑洪水及漂流物的冲击作用，稳定安全系数应大于1.5；5、托架与桥墩的连接方法，应经设计计算确定，并应绘制连接件（孔）在桥墩上预埋（留）布置详图，以便桥墩施工时按设计要求准确预埋（留）连接件（孔）；6、采用墩旁扇形托架并利用桥墩基础（承台）作支承时，应检算桥墩基础（承台）的局部强度及基底应力，必要时应采取措施对桥墩基础（承台）进行加固；7、采用门式托架时，支墩基础类型、埋深、结构、尺寸等，应根据托架结构形式、跨度、地基承载力等工况，经设计计算确定；在旱地采用浅埋式扩大基础时，尚应考虑地面浸水时对地基承载力的影响。支墩基础必须具有足够承载力，不得发生下沉，必要时应同时做好地面防、排地表水设施设计；8、托架结构应根据选用的常备式钢脚手架或型钢的种类、规格、力学性能等，经设计计算确定；托架上的分配梁，应适当加密、合理搭接，以保证在梁体混凝土浇筑和施工荷载不均匀作用下不发生突变；9、托架在浇筑0号梁段混凝土前须进行预压，预压荷载应不小于最大施工荷载的1.2倍，以检验托架的整体承载能力和消除托架的非弹性变形，并观测弹性变形量。（三）、悬浇施工工艺流程用挂篮悬臂浇筑施工，除0号块等少数梁段用托架施工外，其余利用挂篮施工。每个梁段的混凝土宜一次浇筑，其循环作业工序为：挂篮前移、模板就位加固、钢筋绑扎及管道安装、混凝土浇筑、混凝土养生、张拉压浆，施工周期一般为一周左右。0号梁段混凝土应连续浇筑一次成型，如因梁体高度大、混凝土数量多或梁体结构复杂，必须竖向分二次浇筑混凝土时，施工缝位置应经设计单位同意，宜采取外模一次安装就位，内模可按混凝土浇筑要求分段安装，先浇筑底板及腹、隔板下部混凝土。两次浇筑时间应尽量缩短，第二次浇筑上部腹、隔板及顶板混凝土。连续梁（刚构）悬臂浇筑施工流程如图所示。施工准备安装0号梁段施工托架0号梁段预应力施工安装挂篮及1号梁段模板1号梁段钢筋、管道安装及混凝土施工1号梁段预应力施工0号梁段混凝土施工、梁墩临时固结安装支座、0号梁段模板安装0号梁段钢筋、管道前移挂篮、进行2号及以后悬臂梁段施工合龙口临时锁定，合龙梁段施工吊架、模板、钢筋、管道安装边跨非对称梁段混凝土及预应力施工合龙梁段混凝土、预应力施工，结构体系转换边跨非对称梁段支架、支座、模板、钢筋、管道安装拆除边跨梁段支架和合龙梁段施工吊架等辅助工程安装0号梁段施工托架0号梁段预应力施工安装挂篮及1号梁段模板1号梁段钢筋、管道安装及混凝土施工1号梁段预应力施工0号梁段混凝土施工墩顶混凝土凿毛、钢筋整理、0号梁段模板安装安装0号梁段钢筋、管道前移挂篮、进行2号及以后悬臂梁段施工合龙口临时锁定，合龙梁段施工吊架、模板、钢筋、管道安装边跨非对称梁段混凝土及预应力施工合龙梁段混凝土、预应力施工，结构体系转换边跨非对称梁段支架、支座、模板、钢筋、管道安装拆除边跨梁段支架和合龙梁段施工吊架等辅助工程施工准备a连续梁b连续刚构连续梁（刚构）悬臂浇筑施工流程图（四）、合拢段施工合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但应注意不同的合拢程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力分布也不同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力，对此在设计和施工中应引起足够的重视。合