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1、京沪高铁濉河特大桥悬灌梁合拢段施工技术旃工技术CoNSTRUCTIoN京沪高铁濉河特大桥悬灌梁合拢段施工技术陈建勇中铁十四局集团第四工程有限公司250002摘要:合拢段施工是悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁施工的非常关键的一道工序,本文结合京沪高速铁路濉河特大桥(4om+56m+4om)悬灌粱施工,对合拢段的施工技术方案进行阐述并对临时锁定进行分析和计算.关键词:京沪高铁悬灌梁合拢段施工技术临时锁定1.工程概况濉河特大桥(DK754+432.93一DK754+570.59)跨正在修建的泗宿高速公路,线路与高速公路正交,桥跨布置为40m+56m+40m变截面预应力连续箱梁.梁顶宽度为12.Om,梁底
2、宽度为6.7m,顶板厚度除梁端附近外均为0.4m,底板厚度0.40.8m,按直线形变化,腹板厚度O.48m一0.8m,按折线变化.该梁设计分为31个施工节段,梁高自0撑块底部线形按二次抛物线变化,其中O块长度为9m.高度为4.35m,中跨和边跨的合拢段长度为2m,边跨直线现浇段梁长l1.75m.梁高为3.05m.2.合拢段施工程序根据设计要求本桥梁合拢顺序为先合拢I986#墩边跨,后合拢1989#墩边跨,再合拢中跨(如图1所示),即先将T构转化为悬臂的简支梁结构再完成桥梁的最终体系转换,由静定的简支悬臂结构转变为超静定的连续梁结构.合拢段采用挂篮合拢的方法合拢,中跨合拢时用平衡水箱进行平衡,重
3、量为合拢段梁体重量和施工人员重量之和.边跨合拢后,卸除主墩处临时支墩,边跨现浇段支架以及梁顶的两端挂篮,使梁体处于完全简支状态同时尽量减小中跨合拢前梁体在外力作用下产生的附加内力.中跨合拢采用吊架施工.将底模架及内外侧模对称吊在合拢段两端的6梁段上进行合拢施工;在中跨合拢时,对待合拢的两悬臂端进行平衡配重.而后.即可对待合拢两端梁体进行临时锁定施工.临时锁定完成后即可进行钢筋绑扎,混凝土浇筑施工.边施工边对平衡配重进行调整.当混凝土强度达到设计强度的95%,弹性模量达到】00%,龄期5天以上进行底板预应力束张拉调壮蚀内窨府柝避钛磊鳍帐一敬挫戤挂i挂图1合拢段示意图3.合拢段施工准备T构悬浇施工
4、至4撑节段以后对两T构顶底板高程,轴线进行联测,实测数据准确,及时进行监控分析,根据分析数据实时调整最后3段的现浇预抬值以保证合拢线形精度.对5(5),6(6)节段砼输送泵车泵送砼速度进行统计,为确定中跨合拢段两端在砼浇筑时配重卸载速度提供参考依据.4.合拢段模板工程4.1边跨合拢段边跨合拢段模板由底模,外侧模,内模等几部分组成底模:采用8cm的槽钢加6mm厚面板的定型钢模板,模板一端支撑在支架平台方木上,另外一端支撑在挂篮上.外侧模:外侧模利用现浇段模板,顺桥向长度为3.6m.腹板及翼缘板部分一次支立并调整至正确位置.外模框架作为翼缘板施工时的支架.内模:内模采竹胶板,内模设有内模框架.4.
5、2中跨合拢段边跨合拢后.将中跨端挂篮主桁架即桥面杆件,轨道等全部拆除.对于下部模板体系,中跨合拢段两端悬臂端也作相关拆除,仅留有】套挂篮底模架,1套长2.5m的内模架和】套长度为2.5m的外模架作为中跨合拢段的施工吊架.将上述模板部件在中跨合拢段两端悬臂梁段对称吊挂,确保合拢施工时合拢段混凝土重量在两悬臂端同比例分配,使得两端梁变形同步,减小剪力差.5.平衡配重该梁中跨合拢段砼(包括跨中隔板)数量为1O.271m3,重量为26.704T.中跨合拢配重采用水箱蓄水方法,水箱由薄钢板焊制而成,底部设置流速可达20m3/h的出水阀,其总长度为lOm,宽2m,高1.5,置于距6缎梁端0.4m处.】98
6、7#,1988撒T构分别在中跨合拢段一端设水箱蓄水13.35m3(ff13.35T).水箱就位后,使用红色油漆在水箱内立面上自底部至上做出水平标记线并以标示刻度,线距为5cm,即卸载时水位每降低一个线标记刻度卸载量为1T.合拢段两侧6群段上水箱皆蓄满l3.35m3水后,即进行劲性骨架焊接与合拢束张拉丰H结合的待合拢T构临时锁定施工.6.临时锁定6.1临时锁定设计合拢段临时锁定分为两部分:a,劲性骨架连接b,合拢束张拉.本桥合拢口锁定拟采J2132a槽钢组合,焊接为劲性骨架支撑(f商时外支撑)和张拉合拢口一定范围内的顶底板临时预应力束外拉的方式,将合拢段两端临时连接共同锁定,用刚性支撑抵抗混凝土
7、升温时产生的压力.用预应力抵抗混凝土降温时产生的拉力.以保护合拢段混凝土的完整性.刚性支撑设置:边跨现浇段及6撑块端部顶,底板各预埋4块5060X2cm钢板.钢板加焊锚固钢筋进行加强.沿梁顶,底板纵向设4根2132a的组合槽钢支撑.合拢段临时锁定设计见图2.图2合拢段临时锁定设计立面图施工技术ICONSTRUCTIONl6.2临时锁定计算及分析根据宿州市气象局提供的2009年年6,7,8,9,10,q气温,得到现场温度统计表(见表1)表1现场温度统计表项目名称6B7月8月9月l0月最低气温25.429.127.221.517.2最高气温31,534.635230.126.2平均气温28531.
8、931.225.821.7本桥根据目前施工进展,计划在9)1;进行相应的边,中跨合拢.梁端到主墩27m,按梁体浇筑后洒水降温,升温后最大温差取l8考虑计算.在桥墩1987#和1988#主墩位置设置了临时固结装置,箱梁截面特性统计表,如表2所示.表240+56+40m连=Lg.,己EgjB&.将L=56m,dh=10X10-6/.Lh=27m.Lg=2m,Eg=2.2105Mpa,Ag=15.210m,ElI=3.5104Mpa.At=I8C代人上式,计算得N=6028kN.根据计算可知,梁因升温所受的轴向力较大.此时只有边跨合拢后对梁体有约束力,如果约束力小于梁因升温所受的轴向力,梁体
9、肯定会产生位移.因为合拢期短,可不计砼的徐变,由于温度升高将会产生数千吨的温度内力,刚性支撑无法承受,故为方便施工,在合拢口锁定后.y0yJIJJZL.Lb图4劲性钢骨架截面组合图立即释放一侧的固定约束,使梁一端在合拢口锁定的连接下能沿支座自由伸缩.边跨合拢的应力分析图如图3所示.图3边跨合拢应力分析图根据力学分析原理和上述分析:令N=Qf(N为合拢口刚性支撑所受压力;Q为支座上的梁体重量;f为支座摩擦系数)边跨合拢时:依据设计图纸,梁重取Q=3333.7kN,f=-0.15则N=QXf=3333.7O.15=500.06kN中跨合拢时,梁重为T构重与边跨现浇段和合拢段重依据图纸取Q=2465
10、8.8kN,P-0.05则,N=Qf=1232.94kN故中(边)跨合拢段劲性骨架和临时张拉预应力按照中跨受力较大设计偏于安全,取N=1232.94kN,Ny=1232.94kN(Ny为预应力束的张拉力).根据现场的实际情况,在底板顶及顶板顶两边预埋2132c槽钢,在其上焊接2132c沿梁向槽钢,如图4所示.劲性钢骨架容许力计算槽钢32C截面特性:A=61.5cmq=48.3kg/mIx=8690cm4Wx=543cm314mmb=92mmd=l2mmh=32cma=6cmZ0=2.09cmZ=7.1lcmhl=h一2322X1.4=29.2(cm)Iyo=l/3hzoLhl(zOd)+2/3
11、tXz3=643(cm)I1/12bh3-(b?d)hl】=8524(cm)ATI-=hl(bd)】X2=121.6(cm2)本桥梁劲性骨架采取外锁式,槽钢预埋在边跨现浇段与边跨悬臂端,压杆长度取2.4m进行两端焊接,劲性骨架压杆验算时按=l进行.槽钢2132c截面组合后最大临界力为:I=21,o=2X8524=17048(em)ly=2Iyo+A(a/2+z)_2643+121.6X(6/2+7.11=13715(cm4)II;(I/AI1)=(13715/121.6)=10.62(cm)=XL/ry=1240/10.62=22.6,查取4)=0.932则单个立杆径性钢骨架受力妇=巾Am【f
12、】=0.932l21.6168=I904kN每个合拢段共设置4根组合槽钢,则支撑力N=41904=7616kN>1232.94kN满足安全要求,其安全系数K严6.2.下面对杆件所受应力进行验算,劲性骨架受温度应力和自重力影响.杆件的应力验算模型如图5所示.llIlI1lJ图5合拢段临时劲性骨架验算模型L=2.4m,q为组合槽钢自重,q=2X48.3x4=3.864(kN/m)N=1232.94kN根据分析,杆件在跨中1/3长度范围内所受弯矩最大,最大弯矩丝立蕉望圈囵I施工技术lCoNSTRUCT10N计算如下:M=ql/24=3.8642.4/24=0.93(kN?m,rz=(I,/A)
13、=(17048/121.6)1/2=11.84(cm)组合槽钢构件长细比)L=dL/hxrz/r=】.8*240/32*11.84/IO.62=15.O5查表可知4)=09,:1.48=N/Am+由/4)2M/Wx=1232.94/(121.64)十O.932/(1.4*0.9)0.93(5434)=1.5MPa杆件的容许弯矩为28:O.9140=126MPa.8<2f8】,满足要求.组合槽钢预埋位置受剪力计算:T啊N/A=1232.94/(121.64)=2.53MPa<85MPa,满足要求.根据以上验算可知选择的槽钢组合具有较大的安全系数,安全满足要求.预应力张拉临时束张拉力计
14、算边跨合拢段临时锁定张拉顶板束T9(16-74)5),底板束B12(15.75),左右各一束,共4束;中跨合拢段临时锁定张拉顶束采T10(16-75),底板束B1(17.75),左右各一束,共4束;张拉力值取:l232.94kN/4=308.235kN.6.3焊接施工优选八名专业焊工,每人配置一台电焊机,电焊机都接上电源线就绪.进行骨架焊接时,焊工分工明确,责任到人;一旦达到施工条件立即进行作业.在临时锁定前先将骨架一端与预埋钢板上的槽钢进行牢固焊接,待达到锁定时间后.再按临时锁定设计要求将骨架另外一端与预埋固定钢板满焊,施焊时选用J502焊条.三角焊缝高度12mm.施焊过程中调整焊机电流.保
15、证焊点温度适中,既能形成有效焊缝又不烧伤被连接的钢板和槽钢.对于上层骨架的焊接,由具备较好仰焊技术的焊工完成.施焊过程应连续快速,同时焊接应符合设计和钢结构规范要求.每完成一条焊缝,现场质检工程师对其进行检查,并认真做好完整的焊接记录;一旦发现已焊部分(特别是下部钢板的仰焊部分)不能满足规范和设计要求的,必须更换施焊人员对其重新进行补焊.劲性骨架焊接完毕,立即进行合拢束的张拉施工.6.4合拢束张拉施工在焊接施工前,将合拢束穿好.对于边跨合拢.4YCW4000穿心千斤顶分别下放至合拢段6段底板一lz和边墩墩顶,再人工分别使其滑移至5段和边墩顶梁端T9束张拉槽口位置;对于中跨则将千斤顶安装至6#StT10束张拉槽lzt位置.因合拢束是顶板束,需在张拉齿
