5-3-客运专线现浇梁施工技术

客运专线混凝土现浇梁施工关键技术主讲:李小珍教授[e-mail]西南交通大学桥梁结构振动研究室内容提要•一、现浇箱梁主要技术标准•二、预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工•三、简支箱梁桥桥位膺架法现浇施工•四、移动模架造桥机施工客运专线建设工程技术知识培训讲义客运专线建设工程技术知识培训讲义第一篇现浇箱梁主要技术标准一、主要内容同预制箱梁，略！客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工客运专线建设工程技术知识培训讲义梁型图号设计单位（32+48+32）m连续梁（悬浇）通桥（2008）2261A-Ⅴ中铁四院（40+56+40）m连续梁（悬浇）通桥（2008）2261A-Ⅵ中铁四院（40+64+40）m连续梁（悬浇）通桥（2008）2261A-Ⅶ中铁四院（48+80+48）m连续梁（悬浇）通桥（2008）2261A-Ⅷ中铁四院典型预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工法是把桥体沿桥梁轴线分成2～5m若干节段，从桥墩附近开始使用挂篮对称在两侧就地浇筑混凝土的施工方法。墩顶段的0号块一般用支架施工，然后在0号块的两侧拼装移动式挂篮，并固定好，接着在挂篮悬吊着的模板上布置普通钢筋与预应力钢筋，浇筑混凝土，客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工一、悬臂施工法概述当混凝土达到设计规定的强度后施加预应力，并在管道内压浆，再将挂篮移到下一节段，这样不断重复同一作业直至合拢。悬臂浇筑法是应用悬臂挂篮（移动脚手架）悬挂在已浇注梁段上，进行主梁悬臂浇筑的一种施工方法。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工一、悬臂施工法概述客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工一、悬臂施工法概述图2.1挂篮施工工艺流程图挂篮在施工时是附属在桥体上的一个临时结构，除承受挂篮自身重量外，要考虑浇注一个节段混凝土的最大重量，因此不但要求挂篮自身轻，强度安全可靠，而且要求刚度大，变形小，保证混凝土浇筑施工质量。挂篮的设计除应符合强度、刚度及稳定性要求外，尚应满足下列要求：客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工二、挂蓝悬臂吊架应有向前走行(滑移)设备；施工挂篮行走时其抗倾覆稳定系数不小于2；挂篮总重量的变化，不应超过设计重量的10％；浇筑悬臂梁段时，可将后端临时锚固在已浇筑的梁段上；支承平台后端横梁，可锚固于已浇筑梁段底板上；挂篮吊架在浇筑梁段中所产生变形的调整，可采用调整前吊杆高度办法，也可采用预压配重调整办法。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工二、挂蓝挂篮的一般构造由主桁承重系统、模板系统、锚固和平衡重系统、悬吊及调高系统、走行系统和工作平台（作业台）几部分组成（见图2.2）。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工二、挂蓝图2.2移动挂篮的一般构造图挂篮按构造形式可分为桁架式、斜拉式、型钢式及混合式；按走行方式可分为滑动式和滚动式；按平衡方式又可分为全压重、半压重和自锚式。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）挂篮的构造与形式桁架式挂篮型式又可分为平行桁架式挂篮(图2.3)、菱形桁架式挂篮(图2.4)、弓弦式挂篮(图2.5)等客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）挂篮的构造与形式客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）挂篮的构造与形式图2.3平行桁架式挂篮客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）挂篮的构造与形式图2.4菱形桁架式挂篮客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）挂篮的构造与形式图2.5弓弦式挂篮挂篮设计与挂篮结构型式有关，挂篮设计不但要满足挂篮各部件的强度要求，而且应该满足在施工过程中抗倾覆和稳定的要求。挂篮应具有足够的刚度，应使挂篮的总体变形最小，便于在施工中调整主梁变形曲线。设计者必须明确挂篮的受力体系，以及作用于梁体的受力。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（二）挂篮的设计挂篮试验不仅为了确保挂篮安全使用的需要，而且通过模拟压重检验结构，消除拼装非弹性变形；根据测得的数据推算挂篮在各悬臂浇筑段的竖向位移，为悬臂浇筑施工高程控制提供可靠依据。挂篮的试验包括组拼试验、移动试验、整体加载试验客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（三）挂篮的试验悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁桥边跨一般都有一段梁需搭设支架现场浇注。边孔现浇支架的设计与一般现浇支架没有什么不同。边孔梁端节段在支架上现浇，可与悬臂浇筑平行作业。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工三、支架与模板（一）边孔现浇段支架对支架设计时应注意：对支架必须进行预压，以消除非弹性变形；尽可能减少其与现浇梁体间的摩阻力；应有简便的卸落装置。支架的拼装与拆除，必须严格遵守施工规范和设计的规定，并应按照支架设计图，安全地进行施工作业。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）边孔现浇段支架墩顶段支架或托架可根据承台形式，墩身高度和地形情况，分别支承在承台、墩身或地面上。可采用万能杆件、贝雷桁架及型钢等组成。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（二）墩顶段支架和托架（三）临时支承临时支承的作用是在施工阶段临时固结墩、梁，承受施工时由墩两侧传来的现浇梁段荷载。在梁体合拢后便于拆除和体系转换。1.对支架的拼装与拆除应注意以下几点：对于现浇箱形梁，若先将悬臂板支架拆除，主梁混凝土重量就会全部集中到箱梁梁下的支架上，因此，支架设计时必须考虑荷载重分布以后的安全度。同时应考虑由于支架的不均匀沉降而可能引起梁体的开裂。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（四）施工注意事项2.边跨现浇支架施工时应注意：边跨合拢时在支架与梁底之间产生较大摩阻力，要求在浇注混凝土前应确保支架与梁底之间能相对滑动。目的使边跨合拢时现浇段能随悬臂浇筑段自由伸缩，避免在混凝土内产生过大的拉应力。尤其在支架刚度比较大时，支架不能随梁体共同变形，则在梁体混凝土内将受到很大拉力。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（四）施工注意事项3.当施加预应力时，若支座不滑动，或者梁不能在支架上滑行，或者支架对梁的滑动有阻力约束梁的伸缩，就不可能将规定的张拉力施加给梁上。4.在施加预应力时，还要注意支架的反弹高度，若支架的弹性升高很大，不仅支架很难拆除，而且梁体还要受到支架产生的向上的力的作用，在施加预应力的同时，有时要采取支架下降的措施。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（四）施工注意事项1.悬臂浇筑施工特点是除边孔支架现浇外无须建立落地支架，无须大型起重与运输机具，需要的设备是一对能行走的挂篮。2.悬臂浇筑施工一般分为4大部分，如图2.6所示。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）悬臂分段浇筑施工特点及程序四、混凝土的浇筑图2.6悬臂浇筑分段示意图客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工A为墩顶梁段（即0号段），一般为5～10m；B为对称悬浇段，可分若干段，一般每段为3～5m；C为边孔支架现浇段，一般为2～3个悬浇分段长；D为合拢段，一般为l～3m。（一）悬臂分段浇筑施工特点及程序0号段在墩顶托架或墩旁支架上现浇混凝土，并采取墩梁临时支承或临时固结措施，以承受两侧悬浇时的不平衡悬臂弯矩；边孔在支架上现浇；悬浇采用挂篮施工；合拢段可在改装的简支体系的挂篮上施工。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）悬臂分段浇筑施工特点及程序（图2-6）C段为边跨支架现浇，支架可在墩旁搭设临时支承平台，采用满堂支架或采用万能杆件、贝雷架等拼装，在其上进行分段浇筑。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（二）边跨支架现浇（三）墩顶段混凝土浇筑墩顶段的0号块结构复杂，预埋件、钢筋、各向预应力钢束及其孔道、锚具密集交错，梁面有纵横坡，端面与待浇段密切相连，混凝土浇注施工尤其需要注意。在混凝土浇筑以前，应对托架或支架进行试压。以消除其非弹性变形，测出弹性变形值，为外侧模预留高度提供参数，并检验托架是否安全。0号块混凝土浇筑视其结构形式及高度，一般分二层浇筑（先底、腹板后顶板）或三层浇筑（先底板再腹板后顶板）。施工缝留在底板梗胁以上或腹板承托以下20cm处。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（三）墩顶段混凝土浇筑挂篮悬浇施工要求“T”构两侧同时对称进行，一般要求两对称挂篮不相差一个节段，以使两悬臂受力均衡。两悬臂梁段混凝土控制在不相差1/3节段，以尽量减少不对称荷载。不平衡偏差不允许超过设计要求值。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（四）悬臂段混凝土浇筑对悬臂浇筑段前端底板和桥面标高，应根据挂篮前端的垂直变形及预拱度设置，在施工程中应对实际高程进行监测，如与设计值有较大出入，应查明原因，及时调整。悬臂浇筑箱梁段一般采用全断面一次灌注法。先底板，后腹板，最后灌注顶板。肋板（腹板）可采取水平分层浇筑，每层灌注厚度宜为30～40m。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（四）悬臂段混凝土浇筑大跨度桥梁的线形控制是施工、量测、识别、修正、预告、再施工的循环过程。首先根据结构分析计算，确定箱梁理论立模高程并实施，然后监测己完成梁段的高程和平面位置，将己完梁段的实际高程和预计高程相比较，在对偏差的结果的综合分析的基础上，对待浇梁段的立模高程和平面位置加以调整。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工五、悬臂浇注箱梁的线形控制线性控制实施的程序框图见下图（图2.7）。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工五、悬臂浇注箱梁的线形控制图2.7悬臂浇注混凝土箱梁线形控制实施程序在对大桥各施工阶段实施控制时，将其简化成平面结构，各施工阶段离散成梁单元。两个主墩端部为固定支座，两边跨端部为活动铰支座，其成桥状态和臂浇筑状态的结构计算图式见下图（图2.8）。客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）线性控制计算分析图2.8悬臂浇注状态结构计算图式客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（一）线性控制计算分析按照“前进分析法”的原理，获得结构按施工阶段进行的每阶段的内力和挠度及最终成桥状态的内力和挠度，进而计算各施工阶段的预抛高值及立模高程。混凝上浇筑前和浇筑后、预应力张拉前和张拉后的预计高程。1.箱梁立模高程的理论计算公式iH客运专线建设工程技术知识培训讲义第二篇预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工（二）箱梁立模高程值的确定式中各项意义如下：•－第i节节点理论立模高程；•－第i节段(节点)箱梁底面(顶面)设计高程；12354iiigiiiiiiHHfffifffff理论预抛高预抛高iH理论•fi预抛高－第i节段预抛高值，综合考虑各梁段的自重、预应力张拉、混凝上收缩和徐变、施工临时荷载和施工荷载等因素，通过结构分析计算在i节点应设置的预拱度计算值；•f1i－己浇梁段的自重在i节段产生的挠度总和；•f2i－各阶段张拉预应力在i节段产生的挠度总和；•f3i－混凝上收缩、徐变在i节段引起的挠度；客运专线建设工程技术知识