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1、某特大桥悬臂节段箱梁挂蓝施工技术某特大桥悬臂节段箱梁挂蓝施工技术一、工程概况某特大桥为德昌至南昌高速公路主线跨越某东大河的大型桥梁，全桥长 1193 米，中心桩号为 K134+646。主桥下部结构采用7.152.60m 实体墩，设 3.5m 厚承台配 42.20m 钻孔灌注桩基础，上部构造设计为 42+270+42 米变截面三向预应力钢筋混凝土连续箱梁，箱梁断面采用直腹板断面。箱梁顶板宽 14.15 米，底板宽 7.15 米，翼缘板悬臂长 3.50 米，悬臂端部厚 20cm，悬臂根部厚60cm。支点处梁高 4.6 米，为跨径的 1/15.22，跨中梁高 2.2 米，为跨径的 1/34.43。梁
2、高从跨中至距主墩中心 1.3 米处由 2.2 米按二次抛物线变化至 4.6 米。顶板厚度为 28cm，底板厚度从跨中至距0 号块中心 1.3 米处由 25cm 按二次抛物线变化至 60cm；腹板厚度04 号块为 60cm，4 号块由 60cm 直线变化为 50cm，其余块段为50cm，为改善箱梁根部截面受力，在 0 号块两端附近截面顶、底板局部加厚；箱梁顶板横坡与桥面横坡一致，箱梁底板水平，边跨墩顶设 1.38m 宽横隔梁，中跨墩顶设 2.5m 宽横隔梁，中跨跨中社0.8m 宽横隔梁。主桥箱梁设计采用三向预应力，纵横向预应力采用 15.2 钢绞线，纵向腹板每束 17 根，顶板每束 9 根，底板
3、每束 12 根；横向预应力每束 4 根，间距 5060 公分，竖向预应力筋采用 JL25 高强精轧螺纹钢，沿全桥腹板内与横向束同间距布设。箱梁双幅分别独立采用挂篮悬臂浇筑法施工，各节段除 0 号块外分8 对两端，对称平衡悬臂逐段浇筑施工。箱梁纵向分段长度为：33.0+54.0 米，0 号块总长 10m，中跨、边跨合拢段为 2m，边跨现浇段 5.88m二、支架现浇及悬臂浇筑施工二、支架现浇及悬臂浇筑施工1、0号块施工0#段为箱梁与墩身连接的隅节点，截面内力最大且受力复杂，钢筋和预应力管道密集，因此，保证 0#段施工质量是箱梁施工的关键。0#梁段设计长度 10m，两端各悬出墩身 3.7m，设计混凝
4、土工程数量为 161.3m3，为保证 0#段混凝土的整体性和良好的外观质量，采用在承台上搭设支架，利用支架一次浇筑成型的方法施工。1.1 施工支架施工支架内、外分别采用壁厚 1CM 直径 42.0CM 钢管作为支撑，钢管底面支撑在承台上，并与承台预埋钢板焊接以提高支架稳定性及承载力，钢管顶首先横向铺设 4 排 36a 型工字钢作为横梁，每根长度为 10m。其上底模位置等间距纵向铺设 6 排 30a 型工字钢，长度为 5m，侧模位置纵向铺设 4 根 30a 型工字钢，每根长 12m。底模位置根据受力特点横桥向布置 6 排 16a 型槽钢，由槽钢高度调节底模高程，槽钢上下与底模和工字钢焊接牢固，侧
5、模直接落在纵向铺设的 30a 型工字钢上，采用调节模板架高度控制侧模高程。钢管支架为我公司自行设计，其承载能力及稳定性计算如下：钢管支架上部承受恒载有：0#块钢筋混凝土 161.3m3，容重以 26KN/ m3计，G1=2.6161.3=4193.8KN，底模、侧模、内模及施工荷载按 30 吨计，G2=3010=300KN36a 型工字钢总长 40m，32a 型工字钢 78m，16a 型槽钢约 100m，总重量为：G3=4059.9+7852.7+10017.23=8229.6Kg82.3（KN）钢管承受总荷载为 F=G1+G2+G3=4576KN，因支架顶铺设了纵向及横向工字钢传递应力，可近
6、似看做其上部作用平均分布于各根钢管。故单根钢管承受荷载为：F1=4576/16=286（KN）钢管截面积 A=故钢管强度满足要求，由压杆稳定原理，钢管的临界荷载值为：Fcr=其中 E 为钢管的弹性模量取： 2.0(MPa)，I 为钢管的截面惯性矩，其计算公式为，D1 为钢管外径 0.4m，D2 为钢管内径 0.38m，为约束情况长度系数，钢管底与承台预埋钢板焊接牢固可看做为固定端， ，横向虽有剪刀撑及扎丝锚与薄壁墩连接以加强支架的整体稳定性，但上端仍可能发生较大位移，视为活动端，取 2.0，钢管实际长度为 16m，Fcr=449.3（KN） F1安全系数为故支架结构强度及稳定性均满足要求，支架
7、结构安全可靠。底模及侧模板安装完毕后进行预压，以检测钢管支架的承载能力。预压采用沙袋加载法，加载方式模拟混凝土浇筑，分别对称对中横隔梁、腹板、底板、翼板进行加载，个节点加载重量依据设计图纸以设计混凝土重量的 110%计算，过磅称量后进行加载，堆码均匀。在底板，内外侧腹板、翼缘板分别设置 4 个监测点，加载完成后对个观测点每 3 小时观测一次，当各监测点连续 24 小时平均沉降量小于 1mm 时，对称进行卸载。预压完成后，进行永久支座安装，本桥主墩使用盆式橡胶支座，安装时严格按照设计图纸及厂商安装说明控制好平面位置及高程。在墩顶预埋地脚螺栓时，按“纵桥向，墩支座中心线与主梁中心线分别重合平行”的
8、原则，严格控制四个地脚螺栓的相互位置，确保支座中线与主梁中线重合。支座最大水平位置偏差控制在 2mm 内。支座安装完成之后按顺序进行墩顶横隔梁、底板钢筋，腹板钢筋纵向预应力管道，内模、及顶板、翼缘板钢筋、预应力管道施工。为保证箱梁的外观质量，我公司全部采用新钢模板作为面板，内模均采用槽钢制作而成的骨架片进行组合拼装而成，封头模板采用 2cm板材，外侧模与内模之间采用上中下三层对拉螺杆加以固定，以保证混凝土浇筑时不发生胀模现象。钢筋及预应力管道施工完毕后，对 0 号块平面位置、高程、几何尺寸进行复测，仔细检查各项施工程序，特别注意应按照挂蓝生产厂家提供的设计图纸对预留孔洞、预埋件进行预埋，方便挂
9、篮施工，一切就绪后进行混凝土浇筑施工，并制作随梁混凝土试块。浇筑混凝土后覆盖土工布精心养护,当混凝土强度达到设计强度的95%后进行预应力张拉压浆施工,纵向钢束张拉顺序应本着“先腹板后顶、底板，先长束后短束，先边跨后中跨”的原则对称进行，横向预应力为单端张拉，宜内外侧交错进行，每一节段横向、竖向预应力宜按照先横向后竖向的顺序进行张拉。预应力施工完毕后进行悬臂挂篮施工。0#块布置示意图二、悬臂浇筑施工。1、挂篮组成本公司采用棱形桁架式挂篮进行悬臂浇筑施工，棱形挂篮主要由:主桁架承重系统，悬吊系统、模板系统、锚固系统、走行系统及附属部分组成。主桁架承重系统由两片外形近似棱形的桁片通过横向联结系组成的
10、一空间桁架结构，主桁架杆件采用 组焊城箱型断面，节点处采用普通螺栓栓接。悬吊系统由前上横梁，前后吊带、内外吊杆及千斤顶组成，前上横梁有 组焊而成，联结于主桁架的最前端节点处，其上布置 8 个0号块0号块扎丝锚扎丝锚3预埋钢板42.0cm钢管型 槽钢型工字 钢吊点，通过吊带悬吊底模和内外模，吊杆均采用 精轧螺纹钢筋。模板系统包括底模、外模、内模等，底模有前后下横梁、纵梁组成，纵梁支承于恰后横梁上，前后横梁分别通过钢吊带悬吊于前上横梁和已浇筑完成的梁段上。内外模均由模板、骨架、行走梁组成，行走梁用于支承模板，内模采用“抽屉式”结构，通过滚轮滑行就位。行走系统包括轨道、钢枕、前后支座、手拉葫芦等组成
11、，轨道由钢板组焊成型断面结构，由竖向预应力筋锚固于梁段上，挂篮前支座支承与轨道顶面，前移时下垫 20 圆钢，减小阻力。此自锚式棱形桁架挂篮进行悬灌施工时，内、外模板和主构架可以一次走行到位。为方便底板及腹板施工，也可以先将主构架和外模板一起走行到位，调整定位，绑扎底板和腹板钢筋后，内模板、内模架再走行到位。主要技术指标：挂篮由两片棱形主桁组成，自重约 40t，满足最大梁重 120t、最大梁段长度 4.0 米的设计要求。 2 挂篮的安装在 0#段施工完毕进行挂篮的安装施工，施工程序如下：A、安装垫枕和轨道；B、拼装挂篮主构架；C、安装前横梁和前吊带；D、用吊车将桥下拼好的底模平台吊装就位，并与前
12、吊带联结，然后安装后吊带；D、安装后横梁和后外吊带；E、安装内、外模走型梁并至 1#段就位；F、调整底模标高，设置预拱度；G、绑扎底板钢筋和腹板钢筋，安装底板和腹板纵向预应力管道；H、安装内模；I、绑扎顶板钢筋，安装顶板纵向预应力管道；J、灌注混凝土；K、养生、张拉、压浆、封锚。3.设计验算3.1、挂篮荷载计算荷载包括挂篮自重、最大节段砼重量、施工机具等施工荷载、施工人群荷载、浇筑混凝土时的冲击力等。3.2.荷载参数：钢筋砼比重取值为 2.6t/m3；超载系数取 1.05；新浇砼动力系数取 1.2；挂篮行走时的冲击系数取 1.1；抗倾覆稳定系数不小于 2.0；杆件刚度取 L*0.3%；A3 钢
13、容许弯曲应力取 1.3w=1.3145=188.5MPa。悬臂浇筑混凝土结构最大重量为 4 号块，设计混凝土方量为41.92，梁重 109t，挂蓝总重 55t，人群及机具荷载取 2.5KPa，3.3 受力分析及验算（1）主桁架验算挂篮主桁架为空间结构，为简化计算将主桁架简化为铰接平面桁架结构，按静定结构节点法计算各杆件内力。挂篮主桁架简化结构示意图如图所示：进行受力分析可知，AB 杆承受最大拉力，CD 杆承受最大拉力，如果 AB 杆的强度，CD 杆强度及稳定性满足要求，则其他杆件亦能满足要求。节点 D 承受的主要荷载有：节段钢筋混凝土重量，由设计图纸可得：G1=109t）内外模板及底模重量，由
14、挂篮产商设计图纸有：G2=（3225+4500+8040+8550）前上横梁、前后下横梁、纵梁重量：2066.4+1476+3800.88（Kg）考虑动力系数 1.2 及超载系数 1.05，挂篮节点 D 承受的荷载为：P=(G1+G2+G2)46604.7（Kg）=（N）由受力平衡有：P1=PP1=主桁架各杆件均为 2 根 32b 槽钢组焊而成，查阅钢结构设计与计算手册，可知 32b 槽钢的截面特性为 A=54.913故 CD 杆强度满足要求，受压杆 CD 可视为一端固定，一端铰接情形的细长杆件，取0.7，取 0.89.CD 杆受压稳定条件由压杆稳定欧拉公式可得：A两根 32b 组焊槽钢截面面
15、积为：=2，故 CD 杆稳定性满足要求。AB 杆受力分析：F=故 AB 杆强度满足要求由以上计算可知主桁架的强度及稳定性均满足要求。（2）上横梁强度及刚度验算上横梁设计为 2 根 40b 型工字钢组合结构，上横梁承受的主要荷载有：节段钢筋混凝土重量，由设计图纸可得：G1=109t）内外模板及底模重量，由挂篮产商设计图纸有：G2=（3225+4500+8040+8550）前上横梁、前后下横梁、纵梁重量：2066.4+1476+3800.88（Kg）考虑动力系数 1.2 及超载系数 1.05，挂篮节点 D 承受的荷载为：P=(G1+G2+G2)72100.3（Kg）=（N）其弯矩近似按均布荷载悬臂
16、外伸梁计算=（1-）=（1-）=.5（N.m）40b 型工字钢截面特性为：=1140，=22780=所以前上横梁强度满足要求。（3）下横梁强度验算下横梁设计为 2 根 40b 型工字钢组合结构，按照设计图纸，4 号块后端底板厚度为 38.1cm，前端厚度为 33.4cm，腹板厚度从后端至前端亦从 60cm 直线变化为 50cm，可知后下横梁承受最大重量，其承受的主要荷载有：钢筋混凝土重量为：G1=）纵梁及底模重量：G2=（12自重:G3=73.8Kg/m考虑动载及安全系数横梁承受荷载为40b 型工字钢截面特性为：=1140，=22780按均布荷载计算其弯矩值，=.3(N.m)=下横梁强度满足要求。（4）纵梁强度验算纵梁设计为 32a 型工字钢，间距为 0.8m，通过受力分析其承受的荷载主要有：钢筋混凝土理论重量 G1=0.3575=1171(Kg/)纵梁自重：G2=52.79（Kg/m）施工荷载 2.5KPa，模板重量 78.5Kg/纵梁荷载值32a 型工字钢截面特性为：如受力简图所示，以简支梁均布荷载计算其
