摘要:目前高速铁路建设中有很多的大跨度连续梁,其中悬臂挂篮施工是目前60—100米跨度桥梁较多采用的施工工艺,石武高速铁路跨京珠高速公路(48+80+48m)连续梁,正是采用此施工方法,在合拢温度、长度、混凝土的选择上进行控制,并在实际施工中取得了良好的施工效果。
关键词:挂篮施工;临时固结;结构体系转换
悬臂挂篮施工是目前60—100米跨度桥梁较多采用的施工工艺,石武高速铁路跨京珠高速公路(48+80+48m)连续梁就采用悬臂挂篮施工,下面我将按悬臂挂篮施工程序谈谈0#块施工、梁墩临时固结、施工挂篮、浇筑梁段砼、结构体系转换、合拢段施工中的几个注意事项。
1、0#块施工
采用悬臂挂篮施工时,墩顶0#块梁段采用钢管托架立模现浇,但在施工过程应注意设置临时梁墩锚固,使0#块梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。0#块混凝土采用钢管柱托架整体现浇。托架由临时钢管柱、纵梁、斜撑、牛腿和横向分配梁组成,均采用型钢加工。1000mm钢管柱不但用于临时固结,同时用于托架的竖向支撑。在钢管柱上焊有牛腿,内侧与墩身进行通过联系杆进行横向联系,外侧通过斜撑连接成三角托架,在联系杆和三角架采用6根40号工字钢用作为横梁。在横梁上布置纵梁,纵梁一侧放在墩身顶面。最后在纵梁上布设方木,方木上铺设竹胶板,具体布置见下图。
在作托架设计时,除考虑托架强度要求外,还应考虑托架的刚度和整体洼,施工中应采取了预压措施,以减少托架变形。
2、临时固定措施
悬臂梁桥及连续梁桥采用悬臂施工法,为保证施工过程中结构的稳定可靠,必须采取0#块梁段与桥墩之间或支撑措施。利用0#块的托架1000mm钢管柱进行临时固结,按照最不利荷载组合进行验算,借以抵消施工中最大的不平衡弯矩,其稳定性系数不得小于1.5。
3、施工挂篮
挂篮是悬臂浇筑施工的主要工具,挂篮是一个能沿着轨道行走的活动脚手架,挂篮悬挂在已经张拉锚固的箱梁段上,悬臂浇筑时,箱梁的模板安装,钢筋绑扎、管道安装、砼浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行,当一个梁段的施工程序完成后,挂篮解除后锚,向下一梁段的施工,它既是空间的施工设备又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。挂篮由三角形主桁架、底模平台、模板系统、悬吊系统、锚固系统及走行系统六大部分组成。
挂篮荷载计算应考虑:
(1)模板重力:包括模板、内模、底模和端模等各部件重力,可按800-1000n/m2估算,待横板设计后再进行详细验算;(2)箱梁自重;(3)挂篮自重;(4)平衡重重力;(5)振捣器重力及振动力;(6)千斤顶及油泵重力;(7)施工人员重力。
4、悬臂浇筑梁段混凝土
悬臂浇筑梁段砼时需注意以下几点:
4.l挂篮就位后,安装并校正模板吊装,此时应对浇筑预留梁段砼进行抛高,以便施工完成的桥梁符合设计标高,抛高值包括施工期结构度,因挂篮重力和临时支承释放时支座产生的压缩变形等。
4.2模板安装应核准中心位置及标高,模板与前一段砼面应平整密贴,如上一节段施工后出现中线或高程误差调整时,应在模板安装时予以调整。
4.3安装预应力预留管道时,应与前一段预留管道接头严密对准并用胶布包贴,防止灰浆渗入管道,管道四周应布置足够的定位钢筋,确保预留管道位置正确,线形和顺。
4.4砼浇筑时,可以从前端开始,应尽量对称平衡浇筑,浇筑时应加强振捣,并注意对预应力管道的保护。
4.5为提高砼早期强度,以加快施工速度,在设计砼配合比时,一般加入早强剂或减水剂,砼梁段浇筑一般7~10天一个周期,为防止砼出现过大的收缩,徐变,应在配合比设计时按规范要求控制水泥用量。
4.6梁段拆模后,应对梁端的砼表面进行凿毛处理,以加强接头砼的连接。
4.7箱梁梁段砼浇筑,一般采用一次浇筑法,在箱梁顶板中部留一窗口,混凝土由窗口浇注入箱内,再分布到底模上。当箱梁断面较大时,考虑梁段砼数量较多,每个节段可分二次浇筑,先浇筑底板到肋板倒角以上,待底板砼达一定强度后,再支内模,浇筑肋板上段和顶板,其接缝按施工缝要求进行处理。
4.8箱梁梁段分次浇筑砼时,为了不使后浇砼的重力引起挂篮变形,导致先浇砼开裂,要有消除后浇砼引起挂篮变形的措施。
5、结构体系转换
悬臂梁桥及连续梁桥采用悬臂施工法,结构体系转换时,为保证施工阶段稳定,一般边跨先合拢,释放梁墩锚固,结构由双悬臂状态变成单悬臂状态,最后跨中合拢,成连续梁受力状态,这中问存在体系转换,施工应注意以几点:
5.1结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时,梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在以在拆除梁墩锚固前,应按设计要求,张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束,对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定,如需控制和采取措施单悬臂梁发生过大纵向水平位移。
5.2梁墩临时锚固的放松,应均衡对称进行,确保逐渐均匀地释放。在放松前应测量各梁段高程,在放松过程中,注意各梁段的高程变化,如有异常情况,应立即停止作业,找出原因,以确保施工安全。
5.3对转换为超静定结构,需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因累引起结构的次内力。若按设计要求.需讲行内力调整时.应以标高、反力等多因素控制,相互校核。如出入较大时,应分析原因。
5.4在结构体系转换中,临时固结解除后,将梁落于正式支座上,并按标高调整支座高度及反力。支座反力的调整,应以标高控制为主,反力作为校核。
6、合拢段施工
合拢段施工时通常由两个挂挂篮向一个挂篮过渡,所以先拆除一个挂篮,用另一个挂篮走行跨过合拢段至另一端悬臂施工梁段上,形成合拢段施工支架。也可采用吊架的形式形成支架。
在合拢段施工过程中,由于昼夜温差影响,现浇混凝土的早期收缩、水化热影响,已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响,结构体系的转换及施工荷载等因素影响,因此,需采取必要措施,以保证合拢段的质量。
6.1合拢段长度选择。合拢段长度在满足施工操作要求的前提下,应尽量缩短,本合拢段采用长度为2.0m。
6.2合拢温度选择。一般宜在低温合拢,遇夏季应在晚上合拢,并用草袋等覆盖,并加强接头混凝土养护,使混凝土早期结硬过程中处于升温受压状态。
6.3合拢段混凝土选择。混凝土中宜加入减水剂、微膨胀剂,同时混凝土标号提高一个等级,以便及早达到设计要求强度,及时张拉预应力束筋,防止合拢段混凝土出现裂缝。
6.4合拢段采用临时锁定措施,采用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上下部作支撑,然后张拉部分预应力束筋,待合拢段混凝土达到要求强度后,张拉其余预应力束筋,最后再拆除临时锁定装置。
为方便施工,也可将劲性骨架作预应力束筋的预留管道打人合拢混凝土内,将劲性钢管安装在截面顶板和底板管道位置,钢管长度可用螺纹套,两端支承在梁段混凝土端面上,并在部分管道内张拉预应力筋,待合拢段混凝土达强度要求后,再张拉其余预应力束筋。也可在合拢段配置加强钢筋或劲性管架。
6.5为保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态,在浇筑之前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配重(或称压重),加配重要依桥轴线对称加载,按浇筑重量分级卸载。如采用多跨一次合拢的施工方案,也应先在边跨合拢,同时需经大量计算,进行工艺设计和设备系统的优化组合。
7、施工控制
悬臂浇筑施工控制是桥梁施工中的—个难点,控制不好,两端悬臂浇注至合拢时,梁底高程误差为会大大超出允许范围(公路桥梁挠度允许误差20mm,轴线允许偏位lomm),既对结构受力不利,且因梁底曲线产生转折点而影响美观,形成永久性缺陷。
国内一些单位对悬臂施工采用计算机程序逐段控制已在大跨径桥梁施工中应用并取得令人满意的结果,达到国际水平。
悬臂浇筑大跨径桥梁施工过程中,由于有许多因素的影响,施工中的实际结构状态将偏离预定的目标,这种偏差严重的将影响结构的使用。为了使悬臂浇筑状态尽可能达到预定的目标,必须在施工过程中逐段进行跟踪控制和调整。采用计算机程序控制,可提高控制速度和精度。
以上是施工中总结的一些经验,在实际施工中这些经验都取得了很好的效果,在不同的施工环境中还有很多不可预见的问题,都需我们现场施工人员多动脑筋注意细节问题。
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