悬臂浇筑法施工工艺

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1、摘要:自 60 年代出现了悬浇施工方法以后,预应力混凝土桥梁不断向大跨径发展。作为其 施工的关键设备,悬浇挂篮施工也得到了不断发展,为缩短悬浇周期、提高经济效益奠定 了基础,取得了良好的施工效果,在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 关键词:悬臂浇筑 工程概况:北川河大桥位于西宁市城北区,横跨北川河,该桥主桥采用 35+60+35 米 的三跨变截面预应力混凝土连续梁桥,横截面为单箱单室。根据受力情况采用三向预应力。 主桥采用菱形挂篮施工,以 21 号墩、22 号墩为两个 T 构,单 T 划分 8 个块段,施工时最 大悬臂长度 27.5m,悬臂浇筑最大长度 4m,最大重量 95 吨,单 T 浇

2、筑最大不平衡力控制 在 200KN 以内。 1 悬臂浇筑施工工艺 悬臂法浇筑法又称无支架平衡伸臂法或挂(吊)篮法,所用的主要的设备是挂篮。通 过挂篮的前移,对称地向两侧跨中逐段浇筑混凝土,并施加预应力,如此循环作业。 其施工工艺流程:挂篮前移就位调平模板(钢筋制作)安装底板及腹板钢筋安 装内模绑扎顶板钢筋安装预应力管道监理工程师验收浇筑混凝土(制作试块) 混凝土养护、拆膜及接缝处理预应力筋下料、穿束张拉预应力筋封锚、压浆挂篮 前移就位。 2 菱形挂篮的组成和特点 挂篮主要由三个系统组成:主桁承重系统、底篮和模板系统、走行系统。菱形挂篮特 点:结构简单,受力明确,整体刚度大,安全可靠,操作方便;

3、前端及中部工作面开阔, 便于挂篮轨道、腹板、底板钢筋、竖向预应力钢筋的安装,加快施工速度;走行装置构造 简单,外侧模、底模可一次就位,内模也能整体拉到位;利用箱梁竖向预应力筋锚固轨道 及挂篮,取消了后平衡重,挂篮自重轻。 3 挂篮安装顺序(挂篮的拆除顺序相反) 3.1 找平铺枕:测量放样并用墨线弹出箱梁中线、轨道中线和轨道端头位置线,用 1:2 水泥砂浆找平铺枕部位,铺设钢轨; 3.2 安装轨道,确认中心距无误后,用锚固梁与竖向筋将轨道锁定;安装前后支座,前 支座与轨道之间铺四氟乙烯滑板; 3.3 吊装主桁架并安装桁架间联结系,用精轧螺纹钢与扁担梁将主桁架后端锚固在轨道 上;主桁架采用临时固定

4、措施,保证两主桁架稳定; 3.4 吊装前上横梁及组合件(包括翼缘横臂、主梁横臂); 3.5 安装外滑梁; 3.6 吊装底摸架及底摸板组合; 3.7 松 0#、1#侧板,前移至模板预定位置; 3.8 吊装内模模架及内滑梁; 3.9 调整主模标高及模板相对尺寸。 4 挂篮预压 挂篮预压的主要目的是取得挂篮弹性变形与荷载的线型关系,检验挂篮主桁架的承载 能力,消除挂篮的非弹性变形,为悬浇施工中的变形及高程控制提供可靠依据,确保合拢 精度,同时检验挂篮的质量是否满足设计要求,对挂篮整体的安全性能作出检测。预压荷 载取梁段最大重量的 1.2 倍。预压分五级加载:20=40=60=80=100,卸载 顺序

5、与加载顺序相反;每次分级加载和卸载后,测量底篮前横梁吊带处的挠度,底篮横梁 和底板变形;主桁片上前横梁吊带处的挠度。在每级加载或卸载时及时进行观测。在加载 过程中应注意检查挂篮各个部位,发现异常现象应立即停止加载,进行处理。根据测量数 据进行统计分析,得出挂篮施工挠度。 5 挂篮前移 5.1 找平梁顶面并铺设钢(木)枕及轨道。 5.2 放松底摸架前后横梁上吊带。 5.3 底篮后横梁两侧的吊耳与外侧模滑梁之间用 10t 倒链连接,将底篮悬挂在外滑梁上。5.4 拆除后吊带与底篮后横梁的连结。 5.5 解除挂篮后端锚固螺杆。 5.6 轨道顶面安装两个 10t 倒链(每套挂篮)并标计好前支座(移运器)

6、的位置。倒链 牵引前支座使挂篮、底篮、外侧模一起向前移动。 5.7 将主桁架锚固。安装后吊带,将底摸架吊起。 5.8 调整模板高程,拉出内模调平,挂篮前移完成。 6 悬臂浇筑梁的挠度控制及注意事项 6.1 线型控制即在预应力混凝土悬臂施工阶段,根据线型控制小组计算提供梁体各截面 的最终挠度变化值(即竖向变形) ,设置施工预拱度,据此调整每块梁段模板安装时的前缘 标高。按照施工顺序,每悬浇一段观测 5 次,即挂篮就位后混凝土浇筑前、梁段混凝土浇 筑后、张拉纵向预应力束前、纵向预应力张拉后、移动挂篮移动到位时。每次观测记录好 标高、温度变化。测量结果以表格形式及时反馈至线型控制小组,并对一些意外情

7、况在备 注栏中进行反映。 6.2 注意事项 6.2.1 对每套挂篮进行预压来消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提 供依据。 6.2.2 在每个墩 0 号段布设基础沉降观测点,并将结果反应在合拢前 4 个梁段和边跨段 的高程中。 6.2.3 定期观测温度和日照对 T 构悬臂端挠度的影响,通常在早晨进行初测,在下午 5 点后进行复测。观测后制成图表进行分析,从而为全桥的立模标高和线形调整提供依据。 6.2.4 从合拢段前 4 个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这 4 个梁段 内逐步调整,以控制合拢精度。 6.2.5 加强对挂篮与轨道、钢(木)枕和梁顶混凝土之间的非弹性变

8、形的观测。 转 6.2.6在 T 构悬臂浇筑施工期间,梁顶面所放材料、机具设备应符悬臂载重的要求。 6.2.7 线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。用 20 直径的钢筋作观测点,钢筋露出混凝土面以 10mm 为宜,并将钢筋顶磨圆。 7 各梁段混凝土浇筑及预应力张拉 7.1 0#、1#段在墩顶安装贝雷桁架托架平台施工,由于 0#、1#段节段较长,混凝土方 量大,分两层浇注,其余梁段一次浇筑完成。分层浇注时水平施工缝采用湿接缝,并在上 层砼浇注前撒高标号水泥净浆,提高两层砼粘结力。浇筑是从梁前端开始浇筑,在根部与 已成梁段混凝土连接。并按先底板,然后腹板、顶板的顺序

9、,左右对称浇筑,避免墩身承 受偏心压力。混凝土灌注完后及时养护,采用塑料薄膜或土工布覆盖,洒水养护,养生期 为 7 天。当混凝土强度及相应的弹性模量达到设计要求后,按设计要求及对称同步原则张 拉预应力筋,并进行压浆。 各梁段施工时,根据安装挂篮需求,预留好各种预留孔道及预埋筋,以便挂篮拼装时 能准确就位。 7.2 预应力 张拉顺序:先纵向,再横向,后竖向。纵向索对称中线张拉;先腹板后顶 板,先下后上,先长索后短索。纵向预应力束张拉流程:清理孔道穿束安装锚具张 拉设备就位整束张拉至 10%控制张拉应力(量测初始读数)20%、35%、75%、100%五级张拉至控制应力并分别量测伸长值持荷 3min

10、 并量测总伸长值锚固切除多余钢 绞线封锚压浆。预应力张拉采用以张拉力为主、伸长量为辅的“双控”张拉法,竖向预 应力筋采取复拉工艺,以减少预应力的损失。当实际伸长量与计算伸长量之差大于6%时, 查明原因并及时处理。预应力筋的断丝、滑丝数量,不超过规定数值 8 中跨合拢段、边跨合拢段和现浇段施工 8.1 边跨现浇段施工 边跨现浇段采用搭设满堂支架施工、其施工工艺流程:平整场地搭设支架调整底 模标高预压安装外模绑扎梁体钢筋、安装波纹管及竖向预应力粗钢筋安装内模 浇筑梁体混凝土,养护拆除内模待合拢张拉后、落模拆除支架。在浇筑边跨现浇段时 预埋合拢段的劲性骨架连接钢板。 8.2 合拢段施工 8.2.1

11、箱梁的合拢是控制主桥受力状况和线形的关键工序,因此箱梁的合拢顺序,温度 和工艺都必须严格控制:合拢段的施工按先边跨,再中跨的顺序进行。边跨合拢段施工采 用钢管支架进行施工,中跨合拢采用吊架法进行,除内模外其余模板采用挂篮模板。各合 拢跨合拢前,应对主梁的梁顶高程,桥轴线和桥长进行联测,观测温引起的梁体竖向和水 平向相对位置变化的关系,连续观测时间不少于 48 小时,合拢温度控制在当天最低温度时 浇筑,防止温度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力。合拢段混凝土浇筑前,将底板上 所有的钢绞线穿入波纹管内,防止混凝土浇筑时堵塞管道。 达到设计合拢温度及张拉预应力后,进行约束锁定(预埋型钢支架进行焊接)

12、 。约束锁 定设置由四根钢接杆组成的劲性骨架,分别位于箱梁顶底板靠近腹板处,劲性骨架按图纸 预先拼焊好后,在箱梁两端对应预埋件上就位焊接,此后张拉上顶板临时束和下底板对应 钢束,形成顶部抗拉的近似刚性接头。绑扎合拢段钢筋及对接预应力管道,穿入预应力钢 筋。锁定后,撤除千斤顶,再复测合拢段长度和高程。 8.2.2 边跨合拢:边跨合拢采用支架现浇施工,搭设边跨合拢段的模板,绑扎钢筋;安 装边跨合拢劲性骨架并将其焊死,张拉临时合拢束并锚固,但不灌浆;浇筑边跨合拢段混 凝土,按设计要求调整合拢段两侧的配重,养生。 8.2.3 中跨合拢:安装中跨合拢吊架,配重按设计要求调整控制:架立合拢段模板,绑 扎普

13、通钢筋;安装中跨合拢劲性骨架并将其焊死,张拉临时合拢束至设计吨位,以抵消温 度降低时梁两端混凝土对合拢段的张应力;浇筑中跨合拢段混凝土时,及时卸去配重。 8.2.4 体系转换:悬浇过程中各独立梁段的梁体处于负弯矩受力状态,随着各梁段的合 拢使梁体由负弯矩转化为正负弯矩交替分布状态。当中跨合拢后预应力筋张拉完成后,拆 除临时固结和临时支座。 9 挂篮使用注意事项 9.1 挂篮的安装、行走、混凝土入模及拆除过程均系高空作业,必须有安全护栏、护网, 两端需均衡作业; 9.2 使用的机械设备随时检查,及时维修保养;千斤顶、倒链、钢丝绳、吊带必须达到 作业安全要求; 9.3 对挂篮位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键部位,及时检查,及时解决问题,不 得留有隐患; 9.4 对竖向应力筋的位置、数量及时进行检查,保证挂篮预留孔位置准确; 9.5 及时对梁段标高、中轴线及挠度进行测量,并做好记录; 9.6 模板与已成梁段混凝土必须密贴,避免出现错台; 9.7 混凝土入模过程中,随时注意挂篮及模板变形情况,做到及时调整,以便于施工的 顺利进行; 9.8 严格控制混凝土方量,尽量使梁段混凝土各龄期的强度和弹性模量术指标与计算采 用值接近,减少实际值与计算采用值之间的误差。

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