250m连续刚构悬臂浇筑施工工法讲课稿.docx

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250m连续刚构悬臂浇筑施工工法讲课稿

250米连续刚构悬臂浇筑施工工法

　　一、前言

随着交通事业的发展、科学技术的进步、高强材料的应用，预应力混凝土连续刚构向着高墩、大跨方向发展，相继出现了250m以上的大跨连续刚构。

本工法是在1998年～2001年中铁五局集团三公司承建的重庆渝合高速公路马鞍石嘉陵江大桥施工中，通过成立科技攻关小组，开展调研和技术攻关，不断完善施工工艺，经过总结整理形成的。

在以往的预应力混凝土连续刚构施工中，也采用悬臂拼装或悬臂灌注。

但由于跨度小、悬臂短，悬臂两端允许不平衡偏差及风压对悬臂端影响较小、横向稳定不突出。

本工法则解决了大跨度、长悬臂连续刚构施工横向稳定及平衡问题。

通过大桥监控单位检测的应力和线性数据说明，大跨度悬灌箱梁线性圆顺，悬灌施工平衡且安全，抗风能力强，横向稳定性好，各种工况下应力和挠度均满足设计和规范要求，施工工艺具有先进性和安全行。

并开发出了《跨度250m预应力钢筋混凝土连续刚构公路桥施工技术研究》，该项成果于2002年7月通过了中铁五局集团公司组织的科技成果鉴定。

社会效益和经济效益明显，对大跨度桥梁的施工具有应用价值和指导作用。

二、工法特点

1.梁体采用菱形挂篮悬臂浇注施工，挂篮行走，模板升降等全部采用液压电气集中控制，依靠机械化和自动化提高生产效率、降低工人劳动强度；

2.菱形挂篮施工悬灌箱梁，施工作业空间宽敞，并在挂篮主桁上方设置遮阳雨棚，改善工人作业环境。

3.模板和内外作业平台一次安装形成封闭整体，施工作业防护设施齐全，安全可靠。

4.悬灌施工大跨度桥梁，箱梁节段线性圆顺，两端悬臂重量平衡，混凝土应力及挠度变化稳定，节段施工横向稳定性好、抗风能力强。

三、适用范围

本工法适用于公路、铁路预应力混凝土连续刚构悬臂浇注施工，尤其是大跨度预应力混凝土连续刚构。

四、施工工艺

1．工艺原理

图1悬臂挂篮施工示意图

利用墩身预埋牛腿托架浇注墩顶0#梁段，在0#梁段顶面沿纵向对称安装悬臂菱形挂篮。

挂篮是一个能沿梁顶纵向滑动的承重构架，其后端锚固在已完梁段上，在挂篮前端悬挂平台上可进行下一个梁段的模板、钢筋、预应力管道安设，混凝土灌注和预应力张拉、压浆等作业。

完成一个梁段的循环后，挂篮对称纵向前移并锚固，两端对称平衡进行下一梁段的施工，如此循环直至悬臂灌注完毕（见图1）。

通过0#段横向连接和箱梁腹板设置通风孔加强悬灌横向稳定。

体系转换时利用挂篮做合拢吊架，按设计合拢温度、平衡配重条件下进行合拢锁定，完成全梁体施工。

2．挂篮构造与设计

⑴挂篮的构造

菱形挂篮主要由菱形主桁架、提吊系统、走形系统、底篮及模板、操作平台系统五部分组成。

①主桁及前后横梁

挂篮主桁采用两片外型呈菱形的桁片，在其横向设置前后横梁组成一空间桁架，并在前后横梁桁片上设置上下两层平面联结杆件。

主桁杆件采用H型钢两侧焊钢板，杆件间销子连接。

两主桁置于悬灌箱梁腹板中心位置，纵向长度根据箱梁节段的长度及重量确定。

②前后吊杆

前吊杆的作用是为底模平台提供前吊点，其承受挂篮的近一半重量，吊杆之间（1段/m）采用销轴连接，以适应不同梁高的变化。

底篮后横梁采用锚杆锚固在前段已完梁段上，锚杆上方设置千斤顶，进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。

③走形系统

挂篮走形系统布置为：

在两片主桁架下的箱梁顶面铺设两根用钢板组焊的轨道，轨道用竖向预应力筋通过短分配梁固定，轨道上放置滑船及支座。

挂篮行走前先安装后锚小车，通过后锚千斤顶将后锚反力转换为后锚小车承受。

挂篮就位后，再将后锚小车上的力转换给后锚杆，以完成后锚转换。

挂篮的前行则是通过油缸活塞杆件伸缩以顶推滑船并带动油缸支座前移实现一个顶推行程，每次顶推最大行程≤1200mm。

底篮与内外模系统脱模后与主桁同步行走。

④底篮及模板

底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁及分配梁组成，横梁与纵梁连接采用栓接，底模直接铺于底篮上。

前后下横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上。

模板包括底模、外模、内模。

外模采用大块钢模，内模采用组合钢模，内外模利用对拉螺杆（精轧螺纹钢）连接紧固，外加钢管支撑固定。

腹板内用同标号混凝土预制块作内支撑，保证腹板结构尺寸。

外模上部支承在外滑梁上，前端悬吊于主桁外侧分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上。

外模吊杆均采用精轧螺纹钢，同样，内模支承在箱室的内滑梁上，前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁内顶板上。

内模横梁上设置活动销来调节内模宽度以适应腹板厚度的变化。

内模及底篮的升降均采用液压千斤顶来完成，通过电气集中控制，既可多台千斤顶同时工作，也可以单台千斤顶个别调整，使得模板标高调整方便准确。

⑤操作平台

操作平台包括底篮前、后端平台，底篮两侧平台，内、外模悬吊平台，翼板两侧平台，张拉操作平台。

操作平台设计应满足堆放施工机具及工人作业空间要求。

平台可用手动葫芦调整其高度。

⑵挂篮设计参数

①荷载分项系数：

恒荷载ΥG＝1.2，可变荷载ΥQ＝1.4。

②浇注砼时，梁段砼的动载系数为1.2；空载移动时，挂篮动载系数为1.3。

③箱梁混凝土超灌系数1.05。

④行走时抗倾覆稳定系数≥4；灌注时抗倾覆稳定系数≥4。

⑤挂篮允许最大变形（包括吊带变形的总和）≤20mm。

⑥挂篮总重量（含施工荷载）/悬灌箱梁节段重量在0.3～0.5之间。

⑦水平限位安全系数≥2；

⑧弹性模量：

E钢=2.06×105Mpa,E木=9×103Mpa；

⑨设计荷载：

混凝土自重26.5kN/m3，混凝土侧压力60kPa，混凝土与模板吸附力100kPa，施工机具及人群荷载2.5kPa，基本风压值766kPa。

　　3.工艺流程（见图2）

图2施工工艺流程图

4．施工要点

⑴挂篮施工

①挂篮拼装

a.挂篮加工完毕及时进行检测。

检测合格后在加工现场进行结构拼装，并进行静载试验，经试验满足设计和施工要求后才能出厂运达施工现场。

b.在施工现场拼装时，先将部分杆件进行组装，组装多少根据起吊设备的起吊能力确定，以减少在梁顶高空拼装时间。

c.挂篮拼装要注意各杆件的拼装顺序。

先拼装走行系统、主桁结构及主桁后锚部分，然后拼装吊带及底篮平台部分，再拼装挂篮模板及工作平台，最后安装液压及电气系统。

②挂篮静载试验

挂篮试验加载按照最不利梁段最不利荷载组合的等效荷载作用下，检验挂蓝的稳定性及整体安全，实测出挂篮的变形。

通过千斤顶反压加载，将梁段底板及腹板荷载施加于底篮，使加载对挂篮底篮及前吊杆产生的效应与梁段荷载对挂篮底篮及前吊杆产生的效应基本相同。

千斤顶加载时由承台锚固钢筋提供反力，中间通过钢绞线及分配梁连接。

数据分析整理。

先计算最不利荷载组合的各级荷载作用下一台挂篮各测点竖向变形值及相应节段两点的平均值，绘制出荷载与挂篮变形关系曲线，并与挂篮设计值比较，检验是否满足设计和规范要求要求；再计算最不利荷载组合的各级荷载作用下一台挂篮主要受力杆件应力，绘制出荷载与挂篮杆件应力关系曲线，并与挂篮设计值比较，检验是否满足设计要求及为以后挂篮设计提供参数。

图3挂篮静载试验示意图

③挂篮前移

每施工完一个节段，悬臂两端挂篮均要对称前移施工下一个节段。

a.拆除外模板下缘的顶紧器使外模向底模两侧靠；拆除腹板模板拉筋及钢管支撑杆；拆除顶模及底模后锚杆，并转换为内外滑梁小车临时锚固。

b.在挂蓝前支点处安装螺旋千斤顶，两侧千斤顶同步顶起主桁前支点，使滑船脱离轨道。

c.在轨道前端安装倒链葫芦，解除轨道的锚固筋，将轨道前移就位并找平。

d.通过锚筋将轨道锚固在以完箱梁上，前支点处千斤顶下降，使主桁滑船落于轨道面。

e.通过后锚千斤顶将后锚上拨力转换为后锚小车承受。

f.安装后锚杆使其与竖向预应力筋连接，通过后锚千斤顶将后锚小车的上拨力转换由竖向预应力筋承受，转移到后锚杆，解除后锚小车约束。

⑵节段箱梁施工

①非预应力筋施工。

先绑扎底板底层钢筋，将腹板箍筋与底板底层钢筋散绑，安装腹板水平筋和腹板联系筋，腹板钢筋形成整体骨架后再将腹板箍筋底部与底板底层钢筋焊接。

绑扎底板顶层钢筋，将底板上下层钢筋的联系筋焊接牢。

安装顶板钢筋。

②预应力筋的施工。

纵向、横向、竖向预应力管道在腹板和顶板钢筋绑扎时安装固定，预应力管道定位钢筋网片间距0.5m。

纵向预应力管道随着箱梁施工逐节加长，接口要封严，不得漏浆。

浇注混凝土时，管道可内衬硬塑料管芯（混凝土浇注完成后拔出），防止管道变形、漏浆。

预应力穿束采用卷扬机牵引。

③混凝土浇注顺序：

箱梁底板－腹板与底板倒角－腹板（左右腹板分四次循环浇注）－顶板倒角－内顶板－外顶板。

混凝土浇注宜先从挂篮前端开始。

④箱梁预应力张拉时必须按预留试块测定混凝土的抗压强度和弹性模量，达到设计的80%时才能张拉。

⑶悬灌施工线型控制

在悬臂施工中，影响悬灌箱梁挠度及线型主要因素有：

挂篮受力变形；后浇梁段的自重引起悬臂产生挠度；预应力施工对悬臂产生的挠度；施工荷载引起悬臂挠度；砼收缩与徐变使施加的预应力不断减小，致使悬臂产生挠度；日照与温度变化。

①施工预拱度计算

a.挂篮变形值的测定。

施工挂篮的变形通过挂篮荷载试验测定。

在施工现场挂篮拼装完后，采用千斤顶反压加载试验。

按照最不利荷载分级加载，加载过程中测定各级荷载下挂篮前端变形值，可以得到挂篮荷载与挠度关系曲线。

　b.施工临时荷载测定。

施工临时荷载包括施工挂篮、人员机具等。

其中挂篮重量可根据设计图计算，施工机具及人群荷载按2.5kPa计算。

c.箱梁混凝土容重和弹性模量的测定。

在悬灌箱梁各节段施工中，按照常规方法取样检测混凝土容重。

混凝土弹性模量主要测定混凝土弹性模量E随时间t的变化过程，即E——t曲线，采用现场取样分别测定混凝土在7、14、28、60天龄期的E值，以得到完整的E——t曲线。

d.钢绞线管道摩阻损失的测定。

在预定的测点位置，将波纹管开孔，采用电阻应变片和电阻应变仪测量钢绞线的实际管道摩阻损失，了解有效的预应力情况，以便计算由预应力施工引起的悬臂挠度。

e.混凝土的收缩与徐变。

混凝土的收缩与徐变采用现场取样，进行长期观测，在长期观测结果未出来时，采用以前其它桥梁施工中相同或相似条件下同标号砼的试验数据。

也可提前做好混凝土的试配及收缩、徐变试验。

f.温度观测。

温度观测分为大气温度观测和箱梁体内部温度观测，大气温度观测与高程测量同时进行，以便主梁高程代表性的确认。

箱梁体内温度观测采用预埋测温元件。

悬灌箱梁设计预拱度值=（累计弹性挠度+累计徐变挠度+施工气温影响）反向设置。

其中累计弹性挠度包括箱梁自重、预应力施工、体系转换、二期恒载、施工荷载产生的挠度，累计徐变挠度为自施工起累计到通车前止的徐变挠度。

但因实际施工中的施工条件、使用材料及实际工期与设计不尽相同，故施工中需根据现场测定的各项参数由BCCAP程序计算，并与设计值进行比较以便及时调整。

②在悬灌箱梁施工中，为了保证线性控制良好，必须成立专门的监控小组，加强观测每个节段施工中混凝土浇注前后、预应力张拉前后四种工况下悬臂的挠度变化。

每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值。

③跟据各节段预拱度及设计标高，确定待灌梁段的立模标高，严格按立模标高立模。

④合拢前相接的两个悬臂最后2～3个节段在立模时进行联测，以保证合拢精度。

⑷悬灌施工不平衡重控制

桥墩两端梁段悬臂施工进度应对称、平衡，实际最大不平衡偏差不得超过设计要求值。

①挂篮推移不平衡重控制

根据设计要求的两端悬臂最大不平衡偏差值，计算出挂篮推移过程中最大不平衡距离。

两端挂篮每一个主桁片配置一个顶推千斤顶。

在顶推挂篮前，将主桁片对应的行走轨道沿纵向做好尺寸标记。

顶推挂篮时，四台液压千斤顶同时顶推，保证挂篮四片主桁匀速、平行、同步前移，并采用划线吊垂球或经纬仪定线的方法，随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线的