连续弯梁桥悬灌施工工法

1连续弯梁桥悬灌施工工法郑州公司天兴洲项目部黄广卫一.前言随着连续梁悬臂灌注施工越来越广泛地应用于桥梁施工中，其施工技术也趋于成熟，但从有关资料查知，该方法用于连续弯梁桥中的施工并不多见。本工法是在2006年～2007年中铁七局集团郑州公司承建的武汉天兴洲公铁两用长江大桥北岸引桥连续弯梁桥悬灌施工中，通过成立科技攻关小组，开展调研和技术攻关，不断完善施工工艺，经过总结整理形成的。通过大桥检测单位检测的应力和线性数据说明，悬灌箱梁线性圆顺，悬灌施工平衡且安全有保证，抗风能力强，横向稳定性好，各种工况下应力和挠度均满足设计和规范要求，施工工艺具有先进性和安全性，社会效益和经济效益显著，对桥梁的悬灌施工具有很高的应用价值和指导作用。二.工法特点1梁体采用菱形挂篮（图2-1、2-2）悬臂浇注施工。挂篮结构简单、轻便、受力合理、横向稳定性好、行走一次到位，模板升降全部采用机械化和自动化，提高生产效率、降低工人劳动强度；2模板和内外作业平台一次安装形成封闭整体，施工作业防护设施齐全，安全可靠；3箱梁节段线性圆顺，两端悬臂重量平衡，混凝土应力及挠度变化稳定，节段施工横向稳定性好、抗风能力强；4受环境影响小，可在较恶劣的气候条件下施工，且保证桥下正2常的通航要求；5施工方法简单，易于掌握；且有较好的社会效益和经济效益；6需配置较完整的配套机械设备，机械化程度高；2钢板236工字钢1加荕钢板双螺母调节杆[8槽钢@30钢管@100钢管@100钢管@100[16槽钢@100[6.3槽钢@40[10槽钢@100δ6钢板3高δ6钢板δ6钢板δ6钢板3高[10槽钢@100[6.3槽钢@40[16槽钢@100钢管@100根[8槽钢×方木×方木18对拉螺栓调节杆调节杆木模板36工字钢桁架2工36字钢吊杆挂篮正面图02段说明：1.本图尺寸以计。2.内模顶面安装桁架，下旋杆采用液压杆。内模中下部采用水平调节杆支撑。3.内模顶端设调整块便于，内模内径水平尺寸调整。4.内模采用木模，下端配置需要的高度模板，用量调整内模的垂直高度。拐角底板水平深长60。5.内模的行走，拆卸内模放置在桁架底下的工字钢上，利用2根工字钢向前移动。6.底板的模板放在纵向工字钢上，然后前后横挑工字钢，利用吊筋悬吊。7.外部侧面模板外支撑采用桁架支撑，在侧面模板上、下用对拉螺栓对拉。8.外模板的移动与挂篮一起移动。图2-1挂篮施工正面图32#1#2#1#0#挂篮侧面示意图×××××吊杆直径32精轧螺纹液压千斤顶工36字钢[22槽钢[8槽钢20工字钢36工字钢36工字钢20工字钢[8槽钢[22槽钢工36字钢液压千斤顶吊杆直径32精轧螺纹×××××说明：1.本图尺寸以计。图2-2挂篮施工侧面图三.适用范围本工法适用于公路、铁路预应力混凝土连续刚构悬臂浇注施工，尤其是安全因素复杂、风力在10级以下的大跨度预应力混凝土连续刚构。四.施工工艺及关键技术1工艺原理利用墩身预埋牛腿焊接三角形托架（图4-1）浇注墩顶0#、1#梁段，在1#梁段顶面沿纵向对称安装悬臂菱形挂篮（图2）。挂篮是一个能沿梁顶纵向滑道滑动的承重构架，其后端锚固在已浇注完梁段上，在挂篮前端悬挂平台上可进行下一个梁段的模板、钢筋、预应力管道安设、混凝土灌注和预应力张拉、压浆等作业。完成一个梁段的循环后，挂篮对称纵向前移并锚固，两端对称平衡进行下一梁段的施工，如此循环直至悬臂灌注完毕。通过挂篮横向连接和箱梁腹板设置4通风孔加强悬灌横向稳定。体系转换时利用挂篮做合拢吊架，按设计合拢温度、在平衡配重条件下进行合拢锁定，完成全梁体施工。2挂篮构造与设计2.1挂篮构造菱形挂篮主要由菱形主桁架、承重系统、底篮及模板、走行系统以及后锚固系统五部分组成。2.1.1菱形主桁架每套挂篮由10片H型钢组合梁组成，挂篮主桁采用两片外型呈菱形的桁片，在其横向设置前后横梁组成一空间桁架，并在前后横梁桁片上设置上下两层平面联结杆件。主桁杆件采用H型钢两侧焊钢板，杆件间销子连接。两主桁置于悬灌箱梁腹板中心位置，纵向长度根据箱梁节段的长度及重量确定号块号块号块300×300型钢300×300型钢300×300型钢13：1200×200型钢1图4-1三角形托架示意图2.1.2承重系统5前横梁：采用2根I36a工字钢栓接于主梁前端上翼缘，竖向配置4根承重吊杆。后横梁：采用2根I36a工字钢，竖向配置2根承重吊杆，2根后锚吊杆。底篮后横梁采用锚杆锚固在前段已完梁段上，锚杆上方设置千斤顶，进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。2.1.3底篮及模板底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁及分配梁组成，横梁与纵梁连接采用焊接，底模直接铺于底篮上，点焊适宜为止。前后下横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上。模板包括底模、外模、内模。外模采用大块钢模，内模采用组合钢模，内外模利用对拉螺杆（精轧螺纹钢）连接紧固，外加钢管支撑固定。腹板内用同标号混凝土预制块作内支撑，保证腹板结构尺寸。外模上部支承在外滑梁上，前端悬吊于主桁外侧分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上。外模吊杆均采用精轧螺纹钢，同样，内模支承在箱室的内滑梁上，前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁内顶板上。内模横梁上设置活动销来调节内模宽度以适应腹板厚度的变化。内模及底篮的升降均采用受拉葫芦和液压千斤顶来配合完成，既可多台千斤顶同时工作，也可以单台千斤顶个别调整，使得模板标高调整方便准确。同时，底篮前端、两侧可作为操作平台，操作平台设计应满足堆放施工机具及工人作业空间要求，可用手动葫芦调整其高度。62.1.4走行系统走行系统分为菱形组合梁走行系统，侧模走行系统及内模走行系统三部分。菱形组合梁走行系统：在每片梁中部设滑动点2个，后部设平衡导向滑轮，箱梁顶面上设2个滑道，向前滑移。侧模走行：外模走行，在侧模上安装调节杆，当松开后锚拴、底模连接螺栓及支撑拆模时，在模板自重和调节杆共同作用下，侧模、底模向下脱落在主梁上，主梁、侧模、底模、内模滑梁同时前进。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，与主梁、侧模、内模同时前进。2.1.5后锚固系统在已浇注0#、1#梁段上预留有内导梁后锚孔，后锚栓采用Φ25精轧螺纹粗钢筋。作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上，并防止挂篮倾覆。主梁移动的倾覆稳定由主梁后端压紧器来维持。2.2挂篮设计参数：挂篮主体采用Q235H型钢：[σ]=170MPa，E=2.1×105MPa。焊缝采用E43焊条焊接：[τ]=140MPa，[σ]=140MPa。采用高强螺栓连接：[σ]=400MPa，[τ]=250MPa。联结板采用16mm钢板（型钢板厚15mm）。孔位布置：边孔距边缘距离：≤1.5d0≤d≤4d0。中间孔中心间距：≤3d0≤d≤8d0。荷载：设计荷载混凝土自重26.5kN/m3，混凝土侧压力60kPa，混凝7土与模板吸附力100kPa，施工机具及人群荷载2.5kPa，基本风压值766kPa，恒载安全系数取ΥG＝1.2，活载安全系数取ΥQ＝1.4。变形：挂篮变形5mm，模板变形2mm，后横梁变形6mm，总体变形为11mm。挂篮后锚采用Ø32mm精轧螺纹和锚箱，行走时利用锚箱轴承反压滑道向前滚动，移动到位后利用Ø32mm精轧螺纹锚定。挂篮的施工平台在底模上，底模长度比施工段长1.5m。3工艺流程图4-2挂篮施工工艺流程框图挂篮前移进行下一循环混凝土养生强度至85%以上以上制作混凝土试块编制钢筋束挂篮吊装就位、锚牢固预压并调整挂篮模板标高钢筋束吊装及绑扎立模按设计张拉顺序依次对称张拉预应力钢筋对称灌注箱梁段C50级混凝土预应力钢筋穿管孔通内压浆安装梁段波纹管预应力钢筋两端封锚调整钢筋及波纹管至设计位置拆模及梁段接缝处理箱梁段钢筋制作塑料波纹管制作模板制作混凝土养生清洁波纹管道灌浆机具准备8施工步骤2：1、在托架立模、绑扎钢筋。2、检查模板标高、位置、尺寸。3、1号段浇筑混凝土并养生，待达到设计要求强度后拆模。4、张拉预应力筋（束）并锚固、压浆。5、在1号段上做安装挂篮的准备工作。悬臂浇注连续梁施工流程示意图施工步骤1：1、对应墩施工至墩顶。2、检查墩顶标高、位置、尺寸。3、安装托架，立模、绑扎钢筋。4、0号段浇筑混凝土并养生，待达到设计要求强度后拆模。5、张拉预应力筋（束）并锚固、压浆。施工步骤3：1、拆拼成两个挂篮，确定立模标高。2、绑扎2号梁段钢筋，浇筑混凝土并养生，待达到设计要求强度后拆模。3、张拉2号梁段预应力筋（束）并锚固、压浆。4、做好挂篮前移前的准备工作。施工步骤5：1、在两边跨合拢处搭设好支架。2、检查标高，安装合拢段劲性骨架。3、确定合拢段立模标高。4、绑扎合拢段钢筋、浇筑混凝土并养生。5、待达到设计强度后拆模，对称张拉连续钢束并锚固、压浆。00000000施工步骤4：1、挂篮依次前移，确定立模标高。2、绑扎悬浇梁段钢筋，浇筑混凝土并养生，待达到设计要求强度后拆模。3、张拉悬浇梁预应力筋并锚固、压浆。4.做好中跨合拢的准备工作.施工步骤6：1、主跨利用其中一套挂篮合拢。2、检查箱梁悬臂端标高，安装合拢段劲性骨架。3、确定合拢段立模标高。4、绑扎合拢段钢筋、浇筑混凝土并养生。5、待达到设计强度后拆模，对称张拉连续钢束并锚固、压浆,完成体系转换。图4-3挂篮施工工艺流程示意图4施工要点94.1挂篮施工前准备工作4.1.1挂篮拼装a.挂篮加工完毕及时进行检测。检测合格后在加工现场进行结构拼装，并进行静载试验，经试验满足设计和施工要求后才能出厂运达施工现场。b.在施工现场拼装时，先将部分杆件进行组装，组装多少根据起吊设备的起吊能力确定，以减少在梁顶高空拼装时间。c.挂篮拼装要注意各杆件的拼装顺序。先拼装走行系统、主桁结构及主桁后锚部分，然后拼装承重及底篮平台部分，再拼装挂篮模板及工作平台，最后安装液压千斤顶等调整设备。4.1.2挂篮静载试验a.挂篮试验加载按照在最不利梁段最不利荷载组合的等效荷载作用下，检验挂篮的稳定性及整体安全，测出挂篮的实际变形。b.通过千斤顶反压加载，将梁段底板及腹板荷载施加于底篮，使加载对挂篮底篮及前吊杆产生的效应与梁段荷载对挂篮底篮及前吊杆产生的效应基本相同。c.数据分析整理。先计算最不利荷载组合的各级荷载作用下挂篮各测点竖向变形值及相应节段两点的平均值，绘制出荷载与挂篮变形关系曲线，并与挂篮设计值比较，检验是否满足设计和规范要求要求；再计算最不利荷载组合的各级荷载作用下挂篮主要受力杆件应力，绘制出荷载与挂篮杆件应力关系曲线，并与挂篮设计值比较，检验是否满足设计要求及为以后挂篮设计提供参数。104.1.3挂篮前移到位每施工完一个节段，悬臂两端挂篮要对称前移施工下一个节段。a.拆除外模板下缘的顶紧器使外模向底模两侧靠；拆除腹板模板拉筋及钢管支撑杆；拆除顶模及底模后锚杆，并转换为内外滑梁扁担挑临时锚固。b.在挂篮前支点处涂上一层黄油，用于减小支点与滑道间的摩擦力。c.在轨道前端安装倒链葫芦，解除轨道的锚固筋，将轨道前移就位并找平。d.通过锚筋将轨道锚固在已完箱梁上，用倒链葫芦拉动挂篮慢慢向前移动，直至就位。控制每次顶推最大行程≤600mm，以便调节更换后端临时锚固。e.通过后锚千斤顶将后锚上拔力转换为后锚扁担挑承受。f.安装后锚杆使其与竖向预应力筋连接，通过后锚千斤顶将后锚扁担挑的上拔力转换由竖向预应力筋承受。4.2节段箱梁施工4.2.1非预应力筋施工。先绑扎底板底层钢筋，将腹板箍筋与底板底层钢筋散绑，安装腹板水平筋和腹板联系筋，腹板钢筋形成整体骨架后再将腹板箍筋底部与底板底层钢筋焊接。绑扎底板顶层钢筋，将底板上下层钢筋的联系筋焊接牢。安装顶板钢筋。4.2.2预应力筋的施工。纵向、竖向预应力管道在腹板和顶板钢筋绑扎时安装固定，预应力管道定位钢筋网片间距0.5m。纵向预应力11管道随着箱梁施工逐节加长，接口要封严，不得漏浆。浇注混凝土时，管道可内衬硬塑料管芯（混凝土浇注完成后即拔出），防止管道变形、漏浆。预应力穿束采用卷扬机牵引。4.2.3混凝土浇注顺序：箱梁底板－腹板与底板倒角－腹板(左右腹板分四次循环浇注)－顶板倒角－内顶板－外顶板。混凝土浇注宜先从挂篮前端开始。4.2.4箱梁预应