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1、第9讲悬臂现浇法施工技术 9 1施工概述9 2挂篮的构造及设计9 3悬臂施工方法9 4工程实例9 5工程事故 1 LOGO 9 1施工概述 点击播放悬臂现浇施工动画 2 内昆铁路花土坡大桥 3 大连立交桥 4 挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架 其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 灌浆等作业 完成一个阶段的循环后 挂篮即可前移并固定 进行下一阶段的悬灌 如此循环直至悬臂灌注完成 什么是挂篮 5 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 边跨及中跨合龙 悬臂浇筑
2、的施工顺序 6 9 2挂篮的构造及设计 挂篮是一套受力复杂的结构体系 从挂篮安装 预压 混凝土浇筑到前移挂篮 过程复杂 要经过多次体系转换 因此要对各工况进行详细的结构计算 一般使用结构计算软件整体建模计算 7 1 挂篮结构类型及构造 类型及构造 功能 移动脚手架 挂在建成的梁段上 完成下个节段的作业 结构形式 型钢式 桁架式 斜拉式 弓弦式 滑动斜拉式 菱形等 平衡方式 压重式 锚固式和半压重 半锚固式 行走方式 滚动式 滑动式和组合式 组成 承重梁 悬吊模板 锚固装置 走行系统 工作平台 8 a 平行桁架式挂篮 1 挂篮主桁结构类型 平行桁架式挂篮的尾部一般设有一平衡重 可用混凝土块制作
3、其作用是防止挂篮在行走时因前重后轻 失稳导致倾覆 9 平行桁架式挂篮的优点是结构简单 可以充分利用常备式万能杆件 军用梁或贝雷梁制作挂篮的受力主桁架 可减少一次性投入 1 挂篮主桁结构类型 缺点是挂篮自重大 工作系数 挂篮自重 梁体分段最大重量 较大 一般在1 0以上 对梁体在施工阶段的荷载承受能力要求较高 挂篮本身承受荷载能力有限 施工节段不能太重 悬灌时挠度变形也比较大 近年已很少见应用 a 平行桁架式挂篮 10 平行无平衡重挂篮取消了配重 因此减小了结构自重 由前吊挂系统和后锚固系统组成 1 挂篮主桁结构类型 b 平行无平衡重挂篮 11 平行无平衡重挂篮优点是 桁架材料均采用工地常备杆件
4、 贝雷梁 军用梁等 设备利用率高 节约成本 提高经济效益 结构刚度大 移动灵活 抗风能力强 特别是侧向抗风能力强 结构简便 受力明确 缺点是 主桁结构长 自重大 施工节段不能太长 1 挂篮主桁结构类型 b 平行无平衡重挂篮 12 1 挂篮主桁结构类型 c 三角桁架挂篮 三角桁架挂篮优点是 结构轻巧简单 受力明确 安装方便 缺点是 主桁加工精度要求高 挂篮根据本工程特点计算设计 各构件需要使用型钢专门加工 通用性差 13 1 挂篮主桁结构类型 d 弓弦式挂篮 弓弦式挂篮由平行桁架式挂篮演变而来 除具有桁高随弯矩大小变化 受力合理的特点外 安装时还可在结构内部预施应力以消除非弹性变形 故也可取消平
5、衡重 所以一般重量较轻 缺点是杆件数量多 制作安装都较麻烦 且易丢失 14 1 挂篮主桁结构类型 e 菱形挂篮 菱形挂篮自重轻 结构简单 受力明确 加工 运输 拼装 移动和拆除省力 节约资金 所有吊点均在梁面以上 因此施工操作空间大 主桁加工精度要求高 挂篮根据本工程特点计算设计 各构件需要使用型钢专门加工 通用性差 15 2 挂篮底篮 吊篮 结构类型 a 桁架与H型钢组合 H型钢纵梁 桁架吊挂横梁 桁架自重轻 承载能力大 因此将吊挂横梁设计为桁架 在桁架上再设置H型钢纵梁 用于传递模板及砼施工荷载 特点是刚度大 自重轻 但桁架结构复杂 16 2 挂篮底篮 吊篮 结构类型 大型钢结构简单 加工
6、安装方便 但自重大 刚度较小 因此施工过程中变形较大 大型钢底篮 大型钢底篮 b 大型钢底篮 17 2 挂篮底篮 吊篮 结构类型 底篮纵横梁均采用桁架结构 结构自重轻 刚度大 施工过程变形小 但桁架结构复杂 加工精度要求高 因此增加了加工和拼装难度 c 全桁架底篮 18 3 挂篮及底篮 吊篮 结构类型对比 19 2 挂篮设计 原则 外形简单 受力明确 重量轻 变形小 稳定性好 装拆方便 移动灵活 两种状态 20 2 挂篮设计计算 一般采用结构设计软件 MIDAS或桥梁博士等 进行整体建模计算 一般需验算其强度 刚度 稳定性 抗倾覆能力等 MIDAS菱形挂篮模型 21 9 3挂篮悬臂施工方法 1
7、O 段施工2挂篮安装3悬臂段施工4合龙段施工5悬臂施工优缺点 22 1 0 块浇筑 什么是0 块 0 号块的位置在哪里 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 23 1 0 块施工 0 段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇 立0 段底模时 同时安装支座及防倾覆锚固装置 24 墩旁支架 墩旁托架 桥墩较矮时开安装墩旁支架支承在承台上 桥墩较高则在施工桥墩时安装预埋件 然后在预埋件上安装墩旁托架 25 0 段模板安装 0 段砼浇筑 0 段拆模的砼 0 段模型直接支承在墩旁支架或托架上 安装底模板时 同时安装支座 永久和临时 及防倾覆锚固装置 0 段施工须埋设永久预应力孔道和安装挂
8、篮所需的预应力钢筋 预留挂篮安装孔洞 26 主轨 液压油缸 2 挂篮安装及预压 0 块预应力 永久及临时 张拉压浆后即可安装挂篮 现以菱形挂篮为例 简要介绍挂篮安装过程 1 挂篮安装 27 前后工作车 主轨 液压油缸 28 前后工作车 主轨 液压油缸 NRSAS 主框架 29 前后工作车 主轨 液压油缸 NRSAS 主框架 前后框架 底框架 横梁 内模 30 前后工作车 主轨 液压油缸 NRSAS 主框架 前后框架 底框架 横臂 内模 外模 底模 内模 31 前后工作车 主轨 液压油缸 NRSAS 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 32 2 挂
9、篮加载试验 在0 块上安装完挂篮以后 内模暂不安装 应首先进行挂篮加载试验 以获取加载与挂篮变形的关系曲线 加载时应注意分级加载 且分级应均匀 33 卸载后根据预压数据调整底模高程后即可绑扎底板和腹板钢筋 纵向钢筋需要跟0 段纵筋连接 可采用机械连接或焊接 预应力波纹管也需要接长 且要控制其严密不漏浆 1 梁体钢筋绑扎及预应力管道安装 焊接连接 机械连接 3 悬臂段施工 34 内模也是由钢模板组拼而成 通过吊挂纵梁和精轧螺纹钢吊挂在挂篮主桁架上 内模只有侧面和顶面三面 没有底面 便于底板混凝土浇筑和振捣 2 内模安装 安装好的内模板 内模 吊挂纵梁 精轧螺纹钢吊杆 35 内模也是由钢模板组拼而
10、成 通过吊挂纵梁和精轧螺纹钢吊挂在挂篮主桁架上 内模只有侧面和顶面三面 没有底面 便于底板混凝土浇筑和振捣 2 内模安装 安装好的内模板 内模 吊挂纵梁 精轧螺纹钢吊杆 36 顶板纵筋应与0 段纵筋连接牢固 波纹管应接长 同时还要埋设梁体结构预埋件和挂篮前移所需的预埋件或预留孔洞 注意波纹管要预留通气孔 便于后续压浆 3 顶板钢筋绑扎 预应力管道及预留 预埋件安装 37 两侧梁段应同步对称浇筑 两端浇筑砼差值不应大于1m3 混凝土浇筑时纵向应从0 段向跨中对称浇筑 横向应由两侧向中间对称浇筑 确保混凝土浇筑振捣密实 浇筑完成后对砼进行覆盖保湿养护 4 浇筑1 段混凝土及养护 38 砼达到设计要
11、求时安装预应力钢绞线后进行张拉 悬臂施工一般包括纵向 横向及竖向三向预应力 而纵向 横向一般采用钢绞线 竖向一般采用预应力粗钢筋 精轧螺纹钢筋 张拉完成后须对预应力孔道进行压浆 5 0 1 段预应力安装 张拉及压浆 纵向预应力张拉竖向预应力张拉 39 两端挂篮应同时同步对称前移 移动过程应缓慢 平稳 根据挂篮移动程序逐步前移 移动就位后要及时锁定 防止挂篮倾覆 6 挂篮前移并调整标高进入制梁状态 40 值得注意的是2 段及后续梁段施工时除纵向钢筋波纹管须接长外 纵向预应力钢筋也需要接长 一般采用预应力钢筋联接器进行接长 使纵向预应力贯通受力 其余施工同1 段 按照此工序逐段推进直至合龙 7 2
12、 梁段钢筋混凝土施工 2 段对称施工预应力钢筋联接器 41 用于锚固直径为 25和 32的高强精轧螺纹钢筋 主要应用于预应力箱梁纵向施工 大型建筑屋架和岩土锚固中 由锚具 连接器 垫板组成 配用YG 70穿心式千斤顶和专用连接头进行张拉 螺母 垫板 连接器 预应力筋 3 2锚具 共63页第38页 42 GYJ挤压机是制作P型固定端锚具的专用挤压设备 挤压好的挤压头 3 2锚具 共63页第42页 套筒及弹簧 高压油泵 43 连续梁合龙前的墩 梁临时固结约束措施解除 一般讲 在两侧边跨合龙后 应立即解除墩梁临时固结措施 使梁成简支悬臂体系 也有另一种情况 可以在中跨合龙后再解除墩梁临时固结措施 采
13、取上述哪一种解除方式 要与设计院沟通后才能确定 切勿自行确定 4 合龙段施工 1 临时约束解除 44 合龙口的临时锁定支撑 内外刚性支撑锁定措施 外 或内 刚性支撑和张拉临时束共同锁定 仅设刚性外 或内 刚性支撑锁定 2 合龙口临时锁定 45 46 3 合龙施工要点 选择日气温较低 温度变化幅度较小时锁定合龙口并灌注合龙段混凝土 合龙口的锁定 应迅速 对称地进行 先将外刚性支撑一段与梁端预埋件焊接 或栓接 而后迅速将外刚性支撑另一端与梁连接 临时预应力束也应随之快速张拉 在合龙口锁定后 立即释放一侧的固结约束 使梁一端在合龙口锁定的连接下能沿支座左右伸缩 47 合龙口混凝土宜比梁体提高一级 并
14、要求早强为保证浇注混凝土过程中合龙口始终处于稳定状态 必要时浇注之前可在各悬臂端加与混凝土重量相等的配重 加 卸载均应对称梁轴线进行 混凝土达到设计要求的强度后 先部分张拉预应力钢索 然后解除劲性骨架 最后按设计要求张拉全桥剩余预应力束 当利用永久束时 只需按设计顺序将其补拉至设计张拉力即可 临时束的张拉力一般宜在0 45 0 5Rjy 根据设计要求 以防在合龙过程中预应力束过载报废而需要重新更换新束 48 合龙前实景 49 合龙段钢筋施工 50 合龙段混凝土施工 51 a 必须按施工顺序逐段悬浇 施工工期长 b 挂篮设备及锚固装置构造较复杂 一次性投入大 c 一般需要对称施工 有时需要对梁体
15、进行配重 工序较复杂 5 悬臂施工法优缺点及适用范围 1 优点 a 跨间不设支架 不影响通航或行车 b 内力状态施工与运营较一致 c 设备经改造可重复使用 2 缺点 52 5 悬臂施工法优缺点 3 适用范围 a 大跨度连续梁或斜拉桥 b 适用于桥梁跨越公路 铁路等有通车要求的环境 c 适用于桥梁跨越河流 沟谷及海上施工 不便于搭设支架的环境 d 适用于高墩桥梁 搭设支架不经济 53 9 4工程实例 点击播放巴基斯坦丹加利特大桥 54 9 5工程事故 55 9 5工程事故 安全第一预防为主 56 思考题 1 悬臂现浇法施工的原理是什么 2 挂篮按结构形式如何分类 3 挂篮按平衡方式如何分类 4 挂篮按行走方式如何分类 5 挂篮一般由哪几部分组成 6 挂篮的设计原则是什么 7 试画出悬臂现浇法施工工艺流程图 8 悬臂浇筑砼的施工要点有哪些 9 悬臂浇筑法施工墩顶临时约束 墩顶防倾覆装置 在何时解除 10 常用的合龙口的临时锁定措施有哪些 11 试述悬臂浇筑法合龙段施工控制要点 57
