涪陵乌江大桥预应力钢筋混凝土连续刚构施工工艺细则.docx

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涪陵乌江大桥预应力钢筋混凝土连续刚构施工工艺细则

涪陵乌江大桥预应力钢筋混凝土连续刚构施工工艺细则

第一编总体施工方案

第一章工程概况

一、工程简介

1、结构型式

涪陵乌江大桥是渝怀铁路三跨乌江第一跨，桥长409.35m，起于DK137+194，止于DK137+603.35，其主跨布置为（66+128+66）m预应力钢筋混凝土连续刚构。

梁体为单箱单室变高度变截面箱梁结构，墩顶处梁高8.8m，跨中及边跨梁端处高4.4m，梁体下缘除中跨中部34m梁段和边跨端部19.7m梁段为等高直线（梁高4.4m）外，其余梁段半径R=212.314m的圆曲线。

梁体全长261.4m。

箱梁顶板宽8.1m，底宽6.1m，除梁端附近区段外，顶板厚0.5m，底板厚0.4～0.9m，腹板厚0.4～0.7m。

设计上分两个T构对称悬臂灌注施工，全梁共分69个节段，其长度分别为0#段12m，共两段，１#～4#段（１′～4′段）长度3m，共１６段，5#～10#段（5′～10′段）长度3.5m，共２４段，11#～16#段（11′～16′段）长度4m，共24段，跨中合拢段（17′段）长度2m，边跨段（18#段）长度3.7m，共２段。

梁部混凝土设计标号Ｃ50。

0#段砼量最大为334m3，悬灌最重段147t，边跨合拢段163.2t。

（梁段布置如图）

2、梁部钢筋及预应力

（1）普通钢筋

梁部普通钢筋用量300t（不包括各种预埋件，如挡碴墙，路缘石钢筋等）环框主筋为Φ16，纵向及连系筋为φ6、φ10，钢筋最小净距84mm，顶板纵向钢筋在腹板上方净距最大（0#段）291mm，最小（直线段）141mm，腹板内纵向钢筋为双侧布置，最小净距298mm。

顶板，底板各为双层网片，环框钢筋间距为150mm。

0＃段钢筋量最大为22t。

（2）预应力筋设计

梁体按照全预应力设计，在纵、横、竖三个方向设置预应力。

预应力筋有两种：

Φ15.24高强低松驰钢铰线，用于纵向预应力和顶板横向预应力束，其抗拉强度标准值fpk=1860Mpa技术标准符合ASTMA416-90a。

25IV级高强精轧螺纹粗钢筋用于全桥竖向预应力及墩梁结合部横向预应力。

全桥共需钢绞线190t，精轧螺纹钢56t。

钢绞线张拉锚下控制应力纵向筋为0.7fpk，横向为0.65fpk。

精轧螺纹钢张拉力30.67t，压浆为M40水泥浆。

a.纵向预应力布置

纵向预应力筋12φ；1524钢绞线，STM15-12群锚体系，张拉用YCW250型千斤顶，孔道成孔用金属波纹管，内径90mm，外径97mm。

全桥纵向预应力钢束228束，孔道248个（20个备用孔道。

）其中顶束126束，底板束50束，腹板下弯束40束，边跨及跨中腹板上弯束12束。

最长束126m，最短12m。

备用孔道：

顶板12个，底板跨中4个，底板边跨4个，共20个。

管道总长13974m。

b）横向预应力

分两种：

顶板横向预应力筋及墩梁结合部横向预应力筋。

顶板横向预应力筋4φ；15.24钢绞线，孔道为扁形金属波纹管成孔，管内宽70mm，高19mm，设计采用YCW100型千斤顶单端张拉，张拉端锚具为STBM15-4，固定端为STBM15P-4,共计514束，在翼板处上弯后锚固于翼缘侧面。

管道长度3994m。

墩梁结合部及0#段底板横隔板处横向预应力筋为25IV级高强精轧螺纹粗钢筋，用内径35mm波纹管作孔道，锚具为YGM-25型，共计68×2=136根。

用YG70型千斤顶张拉。

c）、竖向预应力

梁体每侧腹板布置两排竖向预应力筋，其轴线沿纵向的直线，根据腹板厚度的不同，其间距分别为23cm至44cm不等。

竖向筋采用25IV级高强精轧螺纹粗钢筋。

其锚具、成孔及张拉方式同横向粗钢筋，竖向预应力筋顶端张拉、底端压浆，其计2304根，其长度随梁高变化，幅度为11.84m～4.44m。

二、工程难点及重点

1、墩梁结合部及0#段断面复杂，顶、底及横隔板钢筋稠密，预应力管道密集，且三向布置，梁体内预埋件多，高标号混凝土一次性浇筑量大，对托架、模板结构设计、安装方式、作业空间设置要求较高，对预应力孔道及预埋件定位及安装精度要求高，同时对高标号砼材料选择、配合比选定、浇筑工艺及质量控制都有严格要求、施工难度大。

2、托架、挂篮的刚度、混凝土的弹性模量、收缩及徐变，预应力施加和温度的变化等都对大跨度连续刚构的线型形成不同程度的影响，如何在施工中合理控制梁体线型成为梁部施工的关键。

3、连续刚构梁合拢温度、合拢前的锁定措施、砼的配制、边跨支座预偏量的设置等都直接影响到成桥后梁部是否存在过大的的次内力，上述各项目的施作手段恰当与否决定着成桥后的梁体是否最接近设计选定的计算模型，也是控制防开裂的重要手段，是体系转换施工成败的控制性因素。

4、梁部施工控制重点

（1）托架、挂篮、模板的设计、加工、调试与安装。

（2）0#段砼的配合比设计及灌注工艺。

（3）合拢段施工措施。

（4）预应力施加。

（5）梁体线型控制与观测。

5、设计施工顺序及内容

详见附图：

涪陵乌江大桥梁部施工顺序图

第二章总体施工方案

按照2002年3月10日组织的“三座乌江大桥连续刚构梁施工方案论证会”上形成的专家论证意见，结合施工经验，设计要求，按照快速、经济、合理的目标，确定本桥梁部总体方案。

1、墩身施工至梁底0.8m处，作为墩梁分界。

考虑合拢前悬灌施工梁段重力作用下的墩身弹性变形，墩顶施工较设计值预抬高约3mm。

墩身预留托架预埋件。

2、托架用型钢组拼，销栓连接于预埋件上。

3、0#段及悬灌段模板均采用自制大块钢模板，0#段外侧模改成悬灌段侧模，墩顶模板改为悬灌段底模，内模采用组合钢模板与木模板结合，0#段内模支撑于底模内、外模用套管螺栓连接，悬灌段内模吊于挂篮上。

4、挂篮采用菱形挂篮。

挂篮、托架、模板等工厂分块加工，运到工地后缆索吊组装。

模板分块综合考虑外观要求，运输限界、提升能力。

挂篮测试工厂完成、托架预压现场施工。

5、合拢段模板由挂篮模板改制，合拢段采用体外支撑与张拉部分预应力束相结合的方式进行临时锁定，浇筑选在低温进行。

6、梁段内主筋（环框钢筋）接长采用对焊，两梁段间纵向筋连接采用搭接方式，并焊接加强，焊接采用直流电焊机。

钢筋按设计长度在加工场下料，弯制，编号，并按照其安装顺序吊入模内安装。

预应力孔道为铁皮波纹管成孔、波纹管现场卷制，按设计坐标用定位网固于钢筋骨架上。

7、砼选用经试验合格的材料，配合比选定以强度弹性模量、终凝时间、坍落度控制，并经试验掺入减水剂，缓凝剂等，合拢段砼掺入膨胀剂。

砼拌合用配自动计量装置的强制拌合机组，用输送泵辅以缆过索吊至灌注平台，通过自制扁串筒入模，插入式振捣器捣。

注意根据气温情况及浇筑部位调整外加剂掺量和混凝土入模坍落度。

8、纵向预应力张拉完成前，移挂篮后再对前一梁段压浆，竖向预应力筋张拉较灌注滞后两梁段。

横向钢绞线张拉待全桥合拢后统一张拉。

每个T构配四台YCW250型千斤顶，二台QC23型千斤顶，全桥另配YCW100型一台,YCW60型一台。

纵向筋为两端张拉，沿桥轴同一编号束左右对称同时张拉，其它预应力束均为单端张拉，压浆采用活塞式压浆泵。

第三章梁部施工计划

根据相关工程施工经验，目前工程进度及施工准备情况，安排梁部施工进度计划。

目前，6#墩较5#墩身滞后约70天，考虑合拢时对两T构混凝土龄期差异的要求及在先行施工阶段的不可预计因素，综合人员熟练程度及设备使用情况，按照5#松、6#墩紧的原则安排如下：

1、托架加工：

2002.4.1—4.30

2、0#段模板加工：

2002.4.15—5.15

3、5#墩0#段施工：

2002.9.10—10.30

4、5#挂篮模板改制：

2002.10.31—11.20

5、5#墩悬灌段施工：

2002.8.1—2003.1.10

6#墩悬灌段施工：

2002.9.5—2002.10.30

6、6#墩0#段施工：

2002.10.31—12.14

7、5#、6#墩挂篮安装：

2002.12.15—12.31

8、5#、6#墩悬灌段施工：

2003.1.1—2003.5.10

9、跨中合拢：

2003.5.11—5.25

10、边跨段施工：

2003.5.26—6.10

11、挡碴墙、路缘石、防水、上碴2003.6.11—8.31

12、人行道及检查设备，待铺架过后统一安装。

第四章资源配置

一、人员配置

1>模板班（两个T构）20人托架、挂篮、模板安拆、校正、临时结构的保养维护。

2>钢筋班20人钢筋加工、安装、孔道安装，另配2人波纹管加工。

3>混凝土班4人砼配料7人、拌制2人、运输1人、灌注4人、捣固4人、养护、接茬凿毛，分别为装载机、搅拌机、输送泵司机，其他16人分别从上述工班调用。

4>张拉班10人预应力管道吹洗、预应力筋加工穿束、张拉、压浆及封锚。

5>保障人员14人其中技术保障10人，负责技术交底、培训、现场监控指导、工艺控制、线型控制、测试。

物资设备保障3人负责材料供应、设备维护及用电管理，指挥协调1人

二、主要材料需要量计划表

本桥梁部施工材料计划根据计划安排总体需求，结合场地存放条件、考虑进场检验时间，在确保供应、适当超前的原则指导下编制。

梁部主要材料计划表见附表

梁部主要材料计划表

序号

材料名称

规格

单位

总需要量

用途部位

1

钢筋（普通）

Φ6、Φ10、Φ16

t

300

梁体内普通结构钢筋

2

钢筋

Φ8、Φ10

t

13

路缘石、挡碴墙

3

水泥

42.5Mpa

t

1950

C50砼

4

碎石

5—25

m3

2800

C50砼

5

中砂

2.6—2.9

m3

1700

C50砼

6

砼外加剂

按实验确定

C50砼

7

波纹管

G=70h=19扁管

m

3994

顶板横向孔道

D=35δ=0.5

m

13974

精轧螺纹钢孔道

内径Φ90

m

14506

纵向孔道

上述接头管

m

8

纲绞线

Φj15.24

t

190

纵向、顶板横向束

9

IV级钢筋

25

t

56

竖向、墩梁结合部横向

10

型钢

热轧槽钢

t

100.8

挂篮、托架及模板

热轧工字钢

t

7

热轧角钢

t

22

圆钢A3

t

1.6

45#圆钢

t

3.8

钢板A3

t

40.5

11

锚具

STM15—12

套

496

纵向

STBM15—4

套

514

STBM15P—4

套

514

YGM—25

套

4880

三、主要机械设备表见表

序号

名称

规格型号

数量

用途

1

自制缆索吊

2*8T

1

机具提升、

砼辅助运输

2

强制式搅拌机

JS750

2

搅拌

3

强制式搅拌机

JS500

2

搅拌

4

配料机

PL800双斗

1

配料

5

配料机

PL1200三斗

1

配料

6

装载机

ZL30B

1

上料

7

混凝土输送泵

HBT50

2

砼输送

8

弯筋机

1

钢筋加工

9

对焊机

UN-100

1

钢筋加工

10

直（交）流电焊机

40A

4/8

钢筋加工

11

倒链

10t,5t

16/8

挂篮

12

机械千斤顶

32t

40

挂篮

13

液压穿心千斤顶

YCW250

8

张拉

14

液压穿心千斤顶

YG70

1

张拉

15

液压穿心千斤顶

QC23

4

张拉

16

插入式振捣器

ZN-50

6

砼振捣

17

插入式振捣器

ZN-30

6

砼振捣

18

电动油泵

ZB2*-50

8

张拉

19

电动油泵

ZBF*2-50

1

挤压机用

20

挤压机

GYJ

1

挤压锚、配油泵

21

灰浆泵

HB-3

2

压浆

22

灰浆搅拌机

2

搅拌

1

高精度水准仪

0.7mm

1

2

全站仪

GTM701

1

3

洛氏硬度计

1

4

压力试验机

1

5

试模

砼、砂浆抗压/砼弹模

20、10、6

第二编专业结构设计

第五章托架及0#段模板

一、设计情况

1.1设计荷载

a）0#段悬臂2m段砼重140t

b）托架及悬臂段模板自重10t

c）人群机具荷载2t

d）

施工振动荷载及风荷载8t

1.2结构型式（如图）

a）采用三角弦杆托架杆件、材料为2[20热轧普通槽钢。

b）在墩身前后两侧各安装三榀，横向布置为2×2.5m

c）托架杆件与墩身内预埋件（□800×200×30）钢板采用销接，销轴为Φ6045#钢

d）混凝土与模板及施工荷载作用在位于弦杆两节点正上方的I20a工字钢横梁上，每榀托架成为两点承压构件，托架外展1m。

e）外模为大块整体钢模，底模采用三维桁架支撑，承受砼重量，保证托架不受弯。

f）侧模底部支撑梁为I20，横担在底模横梁上，只承受侧模自重。

g）所有模板面板为4mm钢板，加筋用∠632角钢，桁架用[8槽钢。

侧模高度做10.15m。

套入已灌注墩身10.15-9.6=0.55m

以上具体结构尺寸参见托架、底、侧模板设计图。

二、结构检算

1.1托架杆件强度

每侧托架六个受力点P=160/6=27T

考虑不均匀系数1.3取P=35t

杆件为2[20截面型式为

A=32.83cm2Wx=191.4cm3Ix=1931.7cm4

Z0=1.95cmiy=2.09cmIy=143.6cm4

Ix=7.64cm

NAB=35tQA=35tNBC=49.5tτ=

=53.3Mpa

σAB=（35×103kgf）/（32.83×2）=533kg/cm2<[σ]=1500kg/cm2

σBC:

为两端铰接的受压杆μ=1L=190/sin45°=269cm

λ=µL/i=μL/（I/A）1/2=μL/（（Z0+2）2×A+Iy）×2/A）1/2=60.2

ρ=0.825

σBC=（49.5×103kgf）/32.83*2cm2=754kg/cm2<ø[σ]=1237.5kg/cm2

2.2托架B点下挠

根据虚功原理

LAB=1NAB=35tLBC=1.414NBC=49.5t

ΔLB=∑NNL/EA=1.85mm

ΔLB/AB=1/1000.

第六章挂篮

一、挂篮设计

经综合比选，本桥选用菱形挂篮，共加工4套，以满足两个T构同时施工。

挂篮结构详见设计图

1、设计参数

0#段梁长：

12.0m（挂篮初始工作空间限制）

适应梁高：

4.4～8.8m（可调节范围）

箱梁宽：

底宽6.1m，顶宽8.1m

悬臂施工梁段长：

4.0m,3.5m,3m

2、设计荷载：

最重梁段：

147t，（3.0m段）；

模板自重：

20t；

冲击荷载：

7.5t；

施工荷载：

5t；

3、设计技术标准：

A3钢力学性能：

[σ]=170Mpa；[τ]=100Mpa；

45#钢力学性能：

[σ]=244Mpa；[τ]=140Mpa；

钢材弹性模量：

E=2.1*105Mpa；

刚度要求：

1/400；

设计安全系数：

K=1.4；

二、挂篮构造

每套挂篮（包括模板，工作平台）自重45t，悬灌最重段147t挂篮与梁段砼重量比0.306。

挂篮由主桁、横梁、悬吊系统，行走系统和模板等组成，各系统位置详见挂篮设计图。

1、主桁

主桁是挂篮的主要受力结构，由两片菱形桁架组成，桁架各杆件材料为[28b普通热轧槽钢内扣[20槽钢，以销栓连接，两菱形桁架之间由顶横梁连接为空间门架，主桁后部以Φ25精轧螺纹钢通过连接器锚在已成形的梁体竖向预应力筋上，两片主桁位于梁体腹板上方，前部安装前上横梁，与悬吊系统及前下横梁形成悬臂吊架，悬吊挂篮模板和预浇梁段砼。

2、横梁

又分为前上横梁，前下横梁，后上横梁，后下横梁以及顶（中）横梁。

其材料为[20，上横梁固定在主桁上，后横梁主要是承受底、侧模的重量，在挂篮前移时随同主桁同步前进。

后下横梁通过两根M80双头螺杆在千斤顶的配合下使底模锚固于成形梁段底板上，前下横梁通过悬吊系统吊于前上横梁，前后下横梁共同承托底模及待浇梁段的砼重量。

3、悬吊系统

悬吊系统是挂篮的升降系统，位于挂篮端部，由吊带、吊带座、千斤顶、倒链组成。

其作用是悬吊和升降底模架、侧模、内模及工作平台，以适应不断变化的箱梁截面高度。

主吊带为β=30mm钢带，通过其上小于机械千斤顶一个行程的销孔调节长度，其余为25mm精轧螺纹钢，通过千斤顶紧固螺母来改变长度，共同实现底模及工作平台的升降，另外，悬吊系统还将内模、侧模的纵梁悬吊在上横梁和已成形的梁段上，以实现内模和侧模的前移，升降。

4、行走系统

行走系统是挂篮前后移动的装置。

牵引动力为倒链，由自锚滚轮、滑槽、轨道组成。

移动方式：

通过挂篮后部的自锚滚轮在轨道上的滚动和竖杆下的滑槽在轨顶的滑动实现，轨道铺设并锚固在梁体腹板上。

自锚滚轮为反扣轮，在挂篮前移过程中起到抗倾覆作用。

5、锚固系统

分底模锚固系统和主桁后锚系统。

底模锚固系统位于已成形梁段前端底板，由机械千斤顶M80双头螺杆，锚固槽梁组成，通过紧固螺母将底模后端通过后下横梁锚固在梁段底板上，两螺杆孔对称于梁轴线，与轴线距离1.95m。

主桁后锚系统由Φ25mm精轧螺纹钢和YG锚具连接器组成，位于主桁尾部，通过紧固锚具将主桁锚在已成形梁段腹板预应力筋上。

6、模板

模板由底模、侧模、内模、端模等组成。

（1）底模：

为整体钢模，由[28b纵梁组成底模架，[8为横向加劲，面板β=4mm钢板，由墩顶直坡段侧模改制，长度4.4m，宽4*1.5+0.1=6.1m，共五块组成一套挂篮底模。

底模焊在前后下横梁上，后部通过下横梁锚在已成形梁段底板上，并由千斤顶和锚垫梁调整其与前一段梁底的密贴，底模前部通过悬吊系统吊在前上横梁上。

（2）侧模：

为桁架组成的侧模架和侧模组成，由0#段侧模改制而成，长4.2m，高度方向分四节，按照悬灌段高度变化，拆卸模板。

侧模由纵梁承托，侧模纵梁前部通过悬吊系统吊在前上横梁上，后部锚在前一段梁体翼板上，侧模底部由千斤顶加固顶紧，千斤顶支在焊于前后下横梁上的[28上，中部用套管螺栓与内模联在一起，上部用撑拉结合型钢固定。

拆模后，侧模落于纵梁上，并随之一起前移。

（3）内模：

由开启式内模架和在其上铺装加固的组合钢模组成，顶板下倒角另行加工，底板顶面不设内模。

内模架下设滑套，能沿内模纵梁滑动，内模纵梁后部锚于前一梁段顶板上，前端通过悬吊系统吊在前上横梁上。

内模架以箱梁上倒角为轴，通过旋启丝杠开启内模，中部、下部以型钢对撑加固。

内模架骨架制成多节组装式，灌注一段拆掉一节。

内模张拉槽口用木板制作。

（4）端模：

为木模，木板厚30mm，利用梁体受力钢筋穿出后临时固定，端模上打波纹管通过孔和钢筋孔。

为一次性使用，模板接缝用海绵条塞紧以防漏浆。

7、工作平台

为保证施工安全和挂篮操作方便，分别在前上横梁处设吊带长度调节平台（上平台），在中后部翼板下设侧模滑移平台（侧平台），后下横梁下部设后锚工作平台（后下平台），前上横梁下部，待灌梁段前方悬吊一个前张拉工作平台。

（具体布置见挂篮设计图）

三、挂篮检算

1、主桁挠度

计算主桁D点下挠是模板预抬高值的依据，由于结构自重作用下的挠度是可调节的，故只计算在砼浇筑前后D点的挠度值。

用虚功原理，各杆件的虚拟轴力，如图。

悬灌段长度分别为3m、3.5m、4m。

现根据每一不同长度最重节段求单片桁架D点的受力，见表。

（砼容重2.5t/m3）

不同节段长度对D点的作用力表（单位：

t）

节段号

3m段（1#最重）

3.5m（5#最重）

4m段（11#）

PD（单片）

26.4

25.9

24.9

由上表可看出，每片桁架PD在1#段时最大为26.4t。

计算时取30t列表如下：

杆件计算表

杆件号

杆件长L（mm）

Ñ

Np（t）

ÑNp.L（t.mm）

AB

4600

-1.3889

-41.667

266208

BC

5841

+1.7637

+52.911

545077

CD

5000

+1.3889

+41.667

289356

AD

6161

-1.7114

-51.342

541347

AC

3600

-1.0870

-32.610

127609

Σ

1769597

杆件均为等截面布置，型式为2[28b+2[20，其断面积A=15690mm2，故：

ΔP=（ΣÑNp·L）/（E·A）=1769597t.mm/（2.1*10t/mm2*15690mm2）=5.4mm

2、杆件强度检算

考虑挂篮自重的影响，按40t考虑，则每片PD增加10t。

即各杆件轴力变为：

NAB=-55.56tNBC=+70.55tNCD=+55.56t

NAD=-68.46tNAC=-43.48t

现分别选拉杆BC和压杆AD来检算（最不利）

BC：

σ=NAB/A=70.55*104N/15690mm2=45Mpa<[σ]

AD:

λ=μl/i

其中：

L=616.1cmμ=1

Ix=2（1913.7+5130.45）=14088.3cm4

Iy=2×（242.144+11.5662×45.62）+2×（143.6+16.152×32.83）=30102.5cm3

Ix

σAD=NAD/A=68.46×104N/15690mm2=43.6Mpa<φ[σ]=140Mpa

3、挂篮测试

每片主桁在地面拼装后进行变形特性的测试。

将两片主桁对称置于砼面上（如图）试验在早晨、中午各进行加压。

加压采用液压千斤顶，模拟设计荷载，加压分级进行，分别实测对应于高温、低温状态下的变形与压力的相对关系，并观察构件有无塑性变形，经反复加载卸载，取得在不同温度下的弹性范围的变形模量。

第三编分项工程施工工艺

第七章连续刚构总体施工流程

连续刚构梁总体施工流程如下：

C50墩身段施工→墩顶段（0#段）施工→悬臂灌注段（1—16#及1′—16′号）施工→跨中合拢段（17#）段施工→边跨段（18号段）施工。

第八章C50墩身段施工

本段墩身以砼分界线开始，浇注至梁底0.8m处（底板下梗肋底面），共2.2m高，合计C50墩身砼65.6m3。

梁部与墩的分界线确定于此。

这里只叙述0#段的准备工作—预埋件。

一、安装竖向预应力钢筋

1、首先凿毛C30砼面并冲洗干净，测量已浇注C30砼墩身顶面高程，经纬仪放出主墩横、纵向中心线。

2、以墩顶横、纵向中心线为座标轴，定出梁部竖向预应力钢筋的平面位置，分别以油漆在砼面上标志清晰。

3、以铁皮管（内径大于35mm），按长度地面下料，与钢垫板焊接，预留压浆管位置后，以缆索吊提至液压平台上备用。

4、按标记位置安放钢管孔道，吊线保证竖直度。

孔道定位用φ8钢筋与墩内主筋焊接。

纵向