浅析连续梁桥挂篮法施工技术的工程应用.pdf

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浅析连续梁桥挂篮法施工技术的工程应用张军(广东水利电力职业技术学院，广东广州510635)摘要：水利工程中涉及桥梁施工较少，本文结合乐昌峡水利枢纽工程中滑石坑过江大桥实例。详细介绍预应力混凝土连续梁桥施工中挂篮法施工技术的程序及施工措施，总结出技术要点。以供同类型桥梁工程借鉴。关键词：水利工程；挂篮法；施工技术中图分类号：U445．4文献标识码：B文章编号：1672—401l(2011)03—0227—031预应力混凝±连续粱桥挂篮法施工技术预应力混凝土连续梁桥是近年来铁路、公路广泛采用的一种桥梁结构形式。其施工方法很多，有支架现浇法、挂篮法(悬臂浇筑法)、悬臂拼装法、顶推法、移动模架法、大型浮吊施工法和旋转施工法等，其中挂篮法在较大跨径的预应力混凝土连续梁桥中应用最多。所谓挂篮施工法就是将桥体沿桥梁轴线分成若干节段，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。挂篮是一个能沿粱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。挂篮按构造形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、弓弦式)、斜拉式、型钢式及混合式四种水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程施工主要包括水电站厂房、大坝、堤防、水闸、渠系等建筑物的建设，其中涉及桥梁工程通常是为满足临时交通需要而建，一般结构规模不大、使用年限不长，多为钢结构便桥形式，故广东地区水利工程施工单位在挂篮法施工预应力混凝±连续梁挢方夏经验不多。2工程简介滑石坑口过江大桥位于广东省乐昌市滑石排村，桥梁跨越武江河。本工程属于乐昌峡水利枢纽工程前期应急专项工程，主要是为解决枢纽工程主体施工期问左右岸高强度运输要求而建，后期作为永久交通桥梁使用。武江河河面宽约100m，水流较急，有一定通航要求。桥梁全长110111，计算跨度为(30+50+30)m。中支点处梁高3．6m，跨中2．0m直线段及边跨6．00m直线段梁高为2．00m，梁底按R=217，1171'1'1圆曲线变化，边支座中心线至粱端0．5m。上部结构预应力混凝土变截面连续箱梁为三向预应力结构，梁体为单箱单室、变高度，变截面结构。全桥箱梁底宽3．5In，桥面板宽8．5nl。箱梁有两个“T”构，墩顶的0。段长5．0m，每个“T"构沿梁纵向划为5个对称梁段。全桥共有3个合拢段，分别是2作者简介：张军(1974一)，男，讲师、监理工程师，主要从事水利工程及建筑工程的教学研究及现场施工管理工作。111中跨合拢段和两个边跨现浇段长均为6m。工程从2009年11月开工，要求在2010年6月主体工程开工前完工，工期要求紧且施工条件差，主梁施工基本在水上作业，施工场地极为狭窄，材料水平、垂直运输量较大。3挂篮法施工技术的应用工程曾考虑用“满堂红“整体支架搭设进行整体浇筑，但因武江河洪水频率高，属暴涨暴落的山区河流，且工程会在前汛期施工，综合分析支架安全及结构等因素后认为方案不可取，最终考虑采用挂篮法施工技术。梁体设计为薄壁箱形梁，梁体外形呈圆曲线变化，根部高为3．6m，至跨中为2．0m，⋯T’构翼缘板悬臂长2．5m，梁体划分7个节段，其中0。块和6’直线段采用支架整体现浇，1—5。块采用挂篮悬臂灌筑，7’合拢段采用吊架整体灌筑。桥体分段如图1。图I轿体分段示意图施工工艺程序为：0’段灌注及墩梁临时锚固一拼装挂篮一灌注1。段一张拉预应力钢索一挂篮前移、调整、锚固一灌注下一粱段，依次类推完成悬臂灌注一挂篮拆除一浇筑梁端混凝土一合拢段施工及体系转换3．1O’号段施工0‘块作为墩顶梁体悬臂浇注的起始块段，具有结构复杂、施工难度大、质量标准高、施工条件差等特点。具体表现在：梁体内预应力管道集中(箱形截面的底板、腹板、横隔板及顶板内都有设有相应预应力体系)，钢筋布设密集，一次浇筑混凝土数量较多，侧面模板面积大且翼缘悬臂较长，梁体较高等方面。根据以上工程特点及施工经验，采用托架现浇法施工。混凝土的设计为C50的高性能混凝土，要求3天的强度达到张拉要求强度以上，龄期强度按照配合比设计要求达到115％以上，为了减小收缩、徐变对梁体的影响，在设计混凝土的施工配合比时严格控制水泥用量，并保证混凝±的弹性模量达到100％要求。混凝土振捣时应特别注意振动棒不得触及预应力管道，以免造成被振变形而无法穿束。同时，特别注意锚具部位混凝土的振捣应密实。0’段底模时，同时安装支座及防倾覆锚固装置。如图2所示。 1．临时支座2．永久支座1．锚固钢筋2．临时支座3．临时支撑4．预应力钢绞线3．永久支座图2临时锚固方式图3．2挂篮的设计与试压3．2．1·挂篮的设计本桥为三跨预应力混凝土连续梁。根据设计要求，施工方法采用先“T”构，后连续的方法，即先按“T”构悬臂浇注施工，然后通过体系转换合拢成为连续梁。需加工四套挂篮，根据本桥的特点挂篮选用菱形挂篮。挂篮由主桁架、底模架底模板、挂篮走行及锚固系统、悬吊系统、和前上横梁等几大部分组成。主桁架是由多片外型呈方形的桁片组拼并在其横向设置前后横梁(贝雷架)组成一空间桁架，为确保主桁的稳定性和刚度，需采用四层加强型桁架。主桁杆件采用贝雷架，杆件间采用45’钢销轴销接。在其前后设置横梁，用于悬挂底篮。底模为8film厚钢板与贝雷片有扣纵梁组焊而成，通过底模纵梁与下纵梁扣焊接的方式固定在纵梁之上，见图3。d硼阮司凇矧■皿铀￡11}七o—越到一多刎r{i，图3贝雷架拼装的菱形挂篮3．2．2挂蓝的试压第一阶段试压：挂篮主桁架加工完毕后应在加工现场进行荷载试验以测定挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况。第二阶段试压：待挂篮及外模施工现场组拼完成后，为有效消除挂篮安装后的塑性变形，实测挂篮本身在加载状态下的弹性变形，需对组拼后的挂篮进行加载预压。预压采用砂袋和钢筋模拟梁重堆砌法，分o'25、0．5、0．75、1．0和1．2五级加载，并及时测量每级加载后的主桁架弹、塑性变形值，以验证挂篮使用状态时的安全性；同时，针对挂篮施工时前端挠度主要是由于主桁变形引起的原因，试验时测出力与位移关系，作为施工时调整底模板标高的依据。预压测点布置在后支座、前支座、上横梁、下横梁、后横梁等处，加载完成后，每6小时测量一次，连续48小时沉降量小于2mill时，可分级卸载，并及时测量各级卸载变形值。根据挂篮预压侧的挂篮弹性及非弹性变形值，再加上设计立模标高值，作为1。段的立模标高。3．3挂篮悬臂段施工每个T构从1。段开始，对称拼装好挂篮后即可进行悬臂灌注施工。施工程序为：分片吊装底板及腹板构造钢筋并安放预力管道一将0。梁段内的内模拖出一根据l。梁段的高度调整下部模板一在顶板和腹板安装下料串筒位置留洞，在腹板的捣固位置，预留位置进行捣固一安装端模板，并与内外模板连结一绑扎顶板钢筋一安放预应力管道一一次对称灌注1。梁段混凝土一养护、拆模一预应力张拉一压浆一挂篮行走。梁段混凝土的悬臂浇筑采用泵送，塌落度一般控制在14—18cm，并应随温度变化及运输和浇注速度作适当调整。其注意事项如下：(1)箱梁各阶段混凝土在灌注前，必须严格检查挂篮中线，挂篮底模标高；纵、横、竖三向预应力束管道；钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置，认真核对无误后方可灌注混凝土。箱梁各阶段立模标高=设计标高+预拱度+挂篮满载后自身变形。后灌注的梁段应在已施工梁段有关实测结果的基础上作适当调整，已逐渐消除误差，保证结构线性匀顺。(2)悬灌梁段均一次浇筑成型，并在底板混凝土凝固以前全部浇筑完毕，避免裂纹的产生。混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始，以使挂篮的微小变形大部分实现，从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。(3)各阶段预应力束管道在灌混凝土前，宜在波纹管内插入硬塑管作衬填，以防管道被压扁；管道的定位钢筋应用短钢筋做成井字形，并与箱梁钢筋网固定，定位钢筋网架间距应保持在0．2—0．8m左右，以防混凝土振捣过程中波纹管道上浮，引起预应力张拉时产生沿管道法相的分力，轻则产生梁体的内力分布不合理，重则产生混凝土崩裂，酿成严重事故。(4)箱梁混凝土灌注完毕后，立即用通孔器检查管道，处理因万一漏浆等情况出现的堵管现象。(5)预应力施工。预应力张拉在混凝土强度达到设计规定的强度后进行。采用伸长值与预应力双控。张拉力以千斤顶标定为主，伸长值与设计值的误差在+6％到一6％之间。当超出此范围后停止张拉进行原因分析。孔道压浆顺序为先下后上，压浆完成后，外嚣锚头封锚时先将锚槽处的水泥浆等杂物清理干净，并将端面混凝土凿毛，同时清除支承垫板、锚具及端面混凝土的污垢，绑扎封锚钢筋，浇筑封锚混凝土，洒水养护。(6)“T”构两边的梁段浇注应保持对称平衡施工，两边的不对称重量不准大于一个梁段底板混凝土的重量。挂篮的前移、拆除等也必须保持对称同步。3．4边跨现浇梁段施工边跨采用满堂红支架上现浇的方法施工，6。00m长梁段一次连续浇注完成。由于现浇梁段距地面较高，用舛2cm、壁厚1cm的螺旋焊管搭设灌梁托架。托架要先进行预压以确保安全和消除弹性变形，并按实测的弹性变形和施工控制要求确定底模标高和预拱度。模板与下面膺架之间设置木楔，以便于合拢后模板与支架的拆卸，木楔必须打紧，防止松动滑移。梁段的浇注方法也与墩顶上现浇O’块梁段的方法相同，只是边跨现浇粱段在支底模之前，要按设计要求安装好永久支座。3．5合拢段施工，全桥体系转换本桥为三跨连续梁，有三个合拢段，根据设计要求合拢顺序是：先合拢中跨，后合拢两个边跨。浇筑合拢段混凝土是连续梁体系转换的关键，若施工程序考虑不完善，容易造成混凝土开裂，严重影响工程质量。 3．5．1中跨合拢拆除挂篮，安装中跨跨中临时刚性连接构造；用悬吊支架现浇7’合拢段，同时在边支架上浇筑边跨现浇段；张拉并锚固纵向预应力束及对应横向、竖向预应力筋；随即拆除l’、2’墩临时固结，落梁，并拆除悬罘支架。3．5．2边跨合拢安装边跨合拢临时刚性连接构造，浇筑边跨合拢段；张拉并锚固纵向预应力束及对应横向、竖向预应力筋；拆除0。、3。台临时支架、落梁，并完成体系转换，形成三跨连续梁；张拉并锚固纵向预应力束及对应横向、竖向预应力筋；拆除临时预应力索；清理桥面，铺设桥面设施。3。5。3合拢施工注意事项(1)在合拢段两侧箱梁上设置好临时连接的预埋件。(2)两侧箱梁的底板和悬臂板上预埋好浇筑合拢段底篮的吊带孔。(3)将挂篮的底篮从挂篮横梁上撤下来，悬挂到合拢段两侧箱梁的底板和悬臂板上。在合拢段两侧箱梁悬臂端吊挂装水的水箱，两个水箱的容水重量应等于合拢段所浇混凝土重量。(4)观测合拢段两侧箱梁悬臂端的中线和标高，轴向偏差不能大于15mm，其高差不得超过±15mm，如若超过，必须预以调整。(5)安装、调整合拢段模板的位置和高程，调整模板高程时宜在温度较低的情况下进行。模板的外形尺寸必须准确，使合拢后的箱梁外形曲线圆顺，轮廓清晰。(6)安装非预应力钢筋和合拢段纵向波纹管道。考虑合拢后比合拢前穿柬更为困难，所以可以将纵向预应力钢束在合拢前穿入管道内，同时安装好横向预应力管道和横向预应力钢束，并安装好竖向预应力钢筋。(7)在合拢段两侧箱梁闻设置能传递结构内力的临时连接构件。临时连接构件的断面按所承担力的大小而定，本桥边跨和中跨合拢段的劲性骨架，设计采用内刚性支撑和外刚性支撑两种形式。临时连接构件在合拢段混凝土强度达到90％并张拉一部分预应力束后要及时解除。(8)张拉临时顶板纵向预应力钢束，张拉临时钢束的作用是对结构内部加强，将两侧箱梁连成整体，与上述I临时连接构件一起共同承受箱梁结构内力。(9)浇筑合拢段混凝土。对浇筑合拢段混凝土的要求。首先要实现低温合拢，合拢时间最好选在湿度变化较小的日期，合拢温度必须控制在20℃以下。混凝土浇筑应选在天气较好的情况下进行，争取在2小时以内浇筑完成。(10)张拉连续预应力钢束。待混凝土强度达90％后．即可按设计程序张拉一部分连续钢束，张拉顺序为先张拉纵向底板束和横、竖向预应力筋。张拉时要左右对称进行，先张拉梁中心线附近的钢柬，防止横向产生无穷大变形，先长束后短柬，并将原来临时张拉的钢束补拉至设计吨位。(11)继续张拉完连续预应力钢柬，张拉完毕后进行灌浆、封锚。至此，连续梁的体系转换即告完成，悬臂梁施工结束。4结语悬臂梁的挂篮施工技术要求高、影响施工质量因素多、施工控制精度要求高，这对于本工程的水利撬工单位是一重大考验。本项目实施过程中，笔者参与了由业主、监理、设计、施工等单位技术负责人组成的桥梁施工控制小组，精心组织、选择经验丰富的专业桥梁施工管理人员和精良的施工班组，对施工全过程进行监控，尤其是加强了应力监控和线性控制工作，大桥顺利、精确、安全合拢，线型顺畅美观。[ID：6658]参考文献：[1]张继尧，王昌将．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥(梁桥类)[M]．北京：人民交通出版社，2004．[2]雷俊卿．桥梁悬臂施工与设计[M3．北京：人民交通出版社，2000．[3]李志明．范伟．挂篮在预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中的应用[J]．工业建筑．2002，(1)．(上接第226页)工、验收的各项规范、制度。国内，植筋法的应用远大于研究，雨且在应用方面国家还没有明确的规程，仅仅凭经验和增大材料的安全度来施工，4结论这样就容易出现误差，造成不必要的损失，也是工程的安全性缺乏应有的保障。在国外植筋技术已经相当成熟，并且相关的理论也较为成熟和系统。欧洲的许多国家对植筋技术已经制定了详细的规范标准并且在施工中得到了广泛的应用。国外在植筋法的研究方面侧重于不同湿度、介质、钢筋上或混凝土内有氧化物等环境对植入混凝土中的钢筋的腐蚀及对钢筋强度的影响，可以说国外的研究已经不再单纯从工程学的角度研究植筋法，而是结合很多学科综合的来分析植筋法在施工中的应用问题，这一点是国内相关领域所没有涉及到的。植筋法在实际建筑施工中往往会出现很多问题，所以怎样保证植筋技术合理运用就显得非常重要，植筋法的运用应注意以下几个方面：①根据植筋法的工作原理在实践中不断总结并形成成套的技术；②加固环节是植筋技术中的难点，要在施工过程中专门成立加固技术研发小组，负责这一环节的施工；③对工程用粘接剂进行认真筛选和严格把关，以便于指导工程设计和施512；④无规矩不成方圆，要保证植筋法的施工质量，关键还是要建立关于设计、施植筋技术设备简单、操作方便、效果可靠，其施工给点在于钻孑L深度、孔径及垂直度一定要保证符合设计要求，且施工中植入钢筋一定要保持洁净，对植筋胶的选用一定要严格，施工前必须先做试验，若能保证以上措施，植筋效果能达到要求。总的来说植筋技术的应用研究，不仅能够解决既有工程结构由于使用功能变化、不可抗力(指地震等自然灾害)、结构老化等原因而需结构加固的问题，而且，还能解决由于设计缺陷、装潢、施工遗漏等原因造成的需结构加固问题。同时，随着更多需结构加固工程和改造工程的出现和植筋技术被广泛的应用及其可靠性被工程界和广大业主的认可，为植筋技术的应用和研究提供了有利条件。但是，随着植筋技术的广泛应用，应着手解决好以下问题：植筋技术应用的方法、手段、设备、仪器，通过研究和实践形成成套的植筋技术；给出混凝土、钢筋、孔径和植筋深度的理论关系；形成关于植筋技术的设计、施工、验收规范等，从而使该技术进一步理论化、规范化。相信，随着植筋技术的成熟和成本的不断降低，它在工程实践中的运用将越来越普遍。[ID：6637]