桥梁挂篮施工技术详解

前后工作车主轨液压油缸主框架前后工作车底框架横梁液压油缸内模外模底模内模端模工作平台一级建造师市政专业桥梁悬臂灌筑（挂篮施工）技术配图详解•前言挂篮施工又叫悬臂浇注施工，是连续梁施工工艺的一大进步，克服了受地形、江河等不利自然条件施工桥梁的限制。是市政一级建造师桥梁上部结构施工重点内容之一。悬臂浇筑的主要设备是一对能行走的挂篮。挂篮在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动。绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、施加预应力都在其上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一梁段施工，循序前进，直至悬臂梁段浇筑完成（课本内容）。1、挂篮与悬臂浇筑法概述•悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法。•悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地（原位）浇筑混凝土，待混凝土强度达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。•悬臂拼装法则是将梁体按节段预制，从桥墩两侧依次对称安装节段块件，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。•今天主要介绍悬臂浇筑法施工。悬臂浇筑法施工的特点：（1）施工期间可不影响桥梁通航；（2）逐段施工不需要大型起吊设备，仅用几个挂篮即可完成梁部施工；（3）每墩有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，有利于缩短工期；（4）梁段施工都在挂篮上完成，能保证施工的连续性和施工质量；（5）节段施工都是重复作业，所需人员少，能较快熟练掌握施工技术，提高工效。主轨液压油缸下拉油缸推进油缸主千斤顶2、挂篮安装步骤演示前后工作车主轨液压油缸前后工作车主轨液压油缸主框架前后工作车主轨液压油缸主框架前后框架底框架横梁内模前后工作车主轨液压油缸主框架前后框架底框架横臂内模外模底模内模前后工作车主轨液压油缸主框架前后工作车底框架横梁液压油缸内模外模底模内模端模工作平台3、挂篮的形式•挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备，它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。•挂篮的结构形式很多，变化发展也很快。•按结构形式分挂篮有：型钢式、桁架式、斜拉式等•按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有：压重式、锚固式和半压重半锚固式等•按其走行方式的不同则又可分为滚动式、滑动式和组合式等。不同的桥跨、桥型可选用不同形式的挂篮。3.1挂篮形式万能杆件桁架式挂篮三角形挂篮较早出现的挂篮，至今仍然大量使用。3.1挂篮形式弓弦式挂篮受力经典市场不佳3.1挂篮形式斜拉式挂篮3.1挂篮形式菱形挂篮——经典挂篮形式3.1挂篮形式牵索式挂篮——用于斜拉桥3.1挂篮形式万能杆件桁架式挂篮分解形象3.1挂篮形式菱形挂篮改进型3.1挂篮形式4、吊篮系统的组成5、挂篮设计与组装（课本内容）•（课本内容）•1.挂篮结构主要设计参数应符合下列规定：•(1)挂篮质量与梁段混凝土的质量比值控制在0.3～0.5.特殊情况下不得超过0.7。•(2)允许最大变形(包括吊带变形的总和)为20mm。•(3)施工、行走时的抗倾覆安全系数不得小于2。•(4)自锚固系统的安全系数不得小于2。•(5)斜拉水平限位系统和上水平限位安全系数不得小于2。•(2)允许最大变形(包括吊带[又称吊杆，分为前吊带、后吊带]变形的总和)为20mm。•(4)自锚固系统[分为后锚固和底锚固，上部受力为吊杆吊拉]的安全系数不得小于2。•(5)斜拉水平限位系统和上水平限位安全系数不得小于2。[该条适用于斜拉式挂篮，详见斜拉式挂篮中限位板、限位器，无下限位系统]为平衡挂篮斜拉索所产生的水平力，分别在挂篮主梁后面和底模平台后面设上、下限位器。后上限位共三套，其-端绞接于挂篮主梁尾部，另一端锚固于混凝土箱梁顶板，通过收紧腹板竖向粗钢筋，依靠限位板与混凝土梁间静摩擦承力。后上限位还可微量调整挂篮主梁的位置。后下限位共四套，包括抗剪柱及螺旋千斤顶。千斤顶上专设球型垫块，使其在水平放置时能够满足挂篮施工需要，旋动螺旋顶可调节底模位置。•（课本内容）.挂篮组装后，应全面检查安装质量，并应按设计荷载做载重试验，以消除非弹性变形。•挂篮载重试验又称试压（预压）•目的：①、检查挂篮加工及安装质量，②、消除非弹性变形；③、测定弹性变形及非弹性变形，为各段箱梁立模的抬高量提供依据。•方法：原位堆载预压（沙袋、水箱、混凝土块）和模拟等效预压（钢绞线张拉）。•载重试验：挂篮施工的最大隐患是倾覆倒塌，造成设备损坏及人员伤亡的重大恶性事故。因此，预压是挂篮式施工安全管理的重要内容之一。怎实施安全预压?1）预压前，要紧固后锚系统受力拉杆，特别是后压系统和前横梁系统的拉杆，使各拉杆能受力均匀。2）预压时，按梁段最大重量的120%进行逐级加载，一般按6级即50%、75%、90%、100%、110%、120%，每级加载持荷5min以上，两个挂篮对称同时进行，每加载一次都必须十分仔细地观察导梁标高，并严密关注挂篮系统是否有明显的变化。记录每个观测点分别在加载前、加载后、卸载后的标高。根据观测点的标高变化情况计算挂篮在荷载作用下的弹性、非弹性变形和总变形量。堆载试验完成后，对六个变形观测点数据进行分析。经线性回归分析得出加载、卸载与变形之间的关系曲线，根据关系曲线推出挂篮在各个段段的竖向位移，为施工线形控制提供依据。悬浇梁体一般应分四大部分浇筑（课本内容）：1.墩顶梁段(0号块)；2.墩顶梁段(0号块)两侧对称悬浇梁段；3.边孔支架现浇梁段；4.主梁跨中台龙段。悬臂灌筑法每节段长一般为2m～5m（在斜拉桥施工中现已达到8m～10m）。6、悬臂法施工顺序（课本内容）(三)悬浇顺序及要求（课本内容）1.在墩顶托架或膺架上浇筑0号段并实施墩梁临时固结；2.在0号块段上安装悬臂挂篮，向两侧依次对称分段浇筑主梁至合龙前段；3.在支架上浇筑边跨主粱合龙段；4.最后浇筑中跨合龙段形成连续粱体系。悬臂法施工的连续梁桥，利用支架在墩顶立模施工梁体0#段，0#段施工完成后，即可进行悬臂梁段施工，采用悬臂灌筑法，根据梁段的划分利用挂篮分节段逐步对称完成。待下部结构（基础、柱墩、盖梁等）施工完成后，首先安装永久支座、设置临时支座临时锚固、搭设临时支架，并对支架进行预压，然后施工0#段；在0#段上进行挂篮安装和预压；然后利用挂篮对称悬臂灌注梁段。连续梁合拢顺序为先边跨后中跨，施工时必须严格按照设计图纸进行组织施工。采用支架或托架法进行边跨现浇段施工，宜在悬灌梁段施工结束前15天左右组织施工。合拢段根据设计要求进行组织施工，梁体成为稳定结构后，即可拆除临时支座和锚固、落梁于永久支座之上，完成第一次体系转换，梁体全部施工合拢后完成整个梁体体系转换，全桥主体施工完毕。悬臂灌筑法浇筑顺序图示混凝土桥架设施工方法，按桥梁主要承重结构在施工阶段的受力状态，可归纳为：支架施工，悬臂施工和整体架设三类。其中，支架施工包括膺架法、拱架法、移动式支架法等。膺架指悬臂浇筑施工墩顶梁段及附近梁段，根据墩身高度、承台型式和地形情况用分别支承在墩身、承台周围地面的型钢或万能杆件拼制的支架。低柱墩一半才有落地式满堂支架，高柱墩采用支撑在墩身上的支架托架。托架满堂支架6.1.在墩顶托架或膺架上浇筑0号段并实施墩梁临时固结；1、托架、膺架应经过设计，计算其弹性及非弹性变形；（课本内容）2、托架、膺架应进行预压，消除构件的非弹性变形；3、支架应进行强度、刚度和稳定性计算；（课本例题内容）4、支架应先验收后使用；（课本安全要求）5、因0号段与柱墩之间支座面积很小，为防止不平衡力矩，需要墩梁临时固结约束，必须形成刚性体系，临时固结可以通过设置临时支墩与临时支座或临时支座与0#块锚固等方式来实现。临时支座设计可以采用高标号混凝土配钢筋网片，体系转换前凿除，凿除临时支座时注意对梁体结构进行保护。临时支墩可以采用钢管或钢管混凝土柱，采用钢管或钢管混凝土时要和梁底固接设计。钢管或钢管混凝土柱要支立在箱梁腹板梁底位置，梁底要预埋钢板，钢板要锚固在箱梁混凝土中。6.2.在0号块段上安装悬臂挂篮，向两侧依次对称分段浇筑主梁至合龙前段；1、挂篮的拼装、预压和移位是挂篮悬灌施工的关键环节，施工中应按部就班对五大系统进行安装、检查；挂篮的荷载试压目的在于消除非弹性形变、测定弹性形变，同时也是对挂篮结构安全性进行检查。试压采用不小于最大梁段的1.2倍荷载。2、在粱段混凝土浇筑前，应对挂篮(托架或附架)、模板、预应力筋管道、钢筋、预埋件，混凝土材料、配合比、机械设备、混凝土接缝处理等情况进行全面检查，经有关方签认后方准浇筑。悬臂浇筑混凝土时，宜从悬臂前端开始，最后与前段混凝土连接。桥墩两侧梁段悬臂施工应对称、平衡，平衡偏差不得大于设计要。（课本内容）6.3.在支架上浇筑边跨主梁合龙段；边跨合拢施工步骤图“T构”悬臂浇注及边跨现浇段施工完毕。搭设合拢段支架。加平衡配重，钢筋绑扎，预应力管道安装，边跨合拢段锁定。选择当天最低温度时间浇注混凝土，逐级卸除配重。边跨合拢段预应力张拉及锚固完毕，拆除合拢段支架及临时锁定。拆除边跨模板、支架6.4.最后浇筑中跨合龙段形成连续梁体系。1.预应力混凝土连续粱合龙顺序一般是先边跨、后次跨、再中跨。2.连续粱(T构)的合龙、体系转换和支座反力调整应符合下列规定：(1)合龙段的长度宜为2m。(2)合龙前应观测气温变化与梁端高程及悬臂端间距的关系。(3)合龙前应按设计规定，将两悬臂端合龙口予以临时连接，并将合龙跨一侧墩的临时锚固放松或改成活动支座。(4)合龙前，在两端悬臂预加压重，并于浇筑混凝土过程中逐步撤除，以使悬臂端挠度保持稳定。(5)合龙宜在一天中气温最低时进行。(6)合龙段的混凝土强度宜提高一级，以尽早施加预应力。(7)连续梁的梁跨体系转换，应在合龙段及全部纵向连续预应力筋张拉、压浆完成，并解除各墩临时固结后进行。(8)梁跨体系转换时，支座反力的调整应以高程控制为主，反力作为校核。合龙段施工施工前测试合拢段施工时期的最低温度和最高温度，确定合龙时间，并为合龙口连接提供依据。合龙口每端应压载合拢口砼重的一半，并随砼的浇筑同时减载，减载量与砼的浇注量相等，可采用水箱加水或砂袋增减。合拢口砼中加入适量的膨胀剂，浇筑时应认真振捣养生。合拢口预加压重合拢口两头均配合拢段砼一半重量，可采用水箱、砂袋安装刚性临时连接一天中最低温度下安装张拉临时预应力束需要时解除主墩滑动支座约束钢筋绑扎及预应力管道定位一天中最低温度灌注合拢段砼体系转换与支座转换用边跨挂篮模板完成边跨合拢段的施工，张拉预应力，然后拆除边跨支架将梁体重力转移到永久盆式支座上，完成由双悬臂梁向单悬臂梁的第一次体系转换。中跨合拢利用一个挂篮来进行，移挂篮到中跨合拢段，在挂篮上完成中跨合拢段的施工，拆除中墩临时固结支座，梁体重力转移到永久盆式支座上，实现由两单悬臂梁向多跨连续梁的第二次体系转换。但要注意：1结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，应按设计要求，张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束。对活动支座需保证解除临时固结后的结构稳定，需采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移。2梁墩临时锚固的放松，应均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。在放松前应测量各梁段高程，在放松过程中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，应立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。3在结构体系转换中，临时固结解除后，将梁落于永久支座上，按标高调整支座高度及反力。支座反力的调整，应以标高控制为主，反力作为校核。4结构体系转换应在合拢段纵向预应力束张拉并压浆后进行。7、高程控制（课本内容）预应力混凝土连续梁，悬臂浇筑段前端底板和桥面标高的确定是连续梁施工的关键问题之一，确定悬臂浇筑段前段标高时应考虑：1.挂篮前端的垂直变形值；2.预拱度设置；3.施工中已浇段的实际标高；4.温度影响。因此，施工过程中的监测项目为前三项；必要时结构物的变形值、应力也应进行监测，保证结构的强度和稳定。施工过程中的挠度要随时进行监测，根据混凝土的弹模计算理论变形以控制合拢段的高差值在设计要求范围内。1.悬浇施工梁体由于受自重、温度、外荷载等因素影响会产生挠度，混凝土自身的收缩、徐变等因素也会使箱梁产生标高变化，这种变化