连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工工法.docx

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连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工工法

连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工工法

1、前言

上部结构施工是连续刚构桥施工控制的关键。

对于桥墩不高、地面作业条件好的连续刚构桥，一般采用对称悬臂施工结合边跨长现浇段支架施工方法。

由于上部结构离地距离高、地面作业条件差的限制，贵州省乌江特大桥主桥结合现场实际情况采用了不对称悬臂浇筑施工方法，降低了施工费用、加快了施工进程，得到建设、监理、监控等单位的高度赞誉。

为了将乌江特大桥主桥连续刚构桥非对称悬臂浇筑施工的成功经验推而广之，经总结和提炼，制定了本工法，为今后类似结构施工提供参考或借鉴。

2、工法特点

2.1、本工法的特点是在连续刚构桥上部结构最大平衡悬臂施工后，利用已有的悬臂施工机具，继续施工边跨节段（对应中跨位置设置压重），缩小边跨现浇段的长度，将边跨合拢段调整至边墩附近。

边墩墩顶节段通过埋设托架施工，并利用边跨悬臂施工挂篮合拢边跨。

该工法充分利用已有悬臂施工机具，避免了边跨搭设长范围的高支架施工带来的工期、费用和风险问题。

2.2、采用本工法可使得边跨悬臂施工机具继续利用，悬臂施工人员继续按照熟练的施工步骤和施工工艺进行边跨悬臂施工，既避免了长范围、高支架的材料设备消耗，节约了施工临时措施的费用，又避免了复杂地形高支架设计、搭设和拆除的时间，缩短了施工工期，降低了施工风险。

2.3、传统连续刚构桥上部结构在施工到最大平衡双悬臂状态后，通过边跨搭设支架来施工非对称的边跨梁段部分。

这种方法上部结构在悬臂施工过程中的施工机具和施工流程都是对称的，但非对称悬浇施工需在中跨及边跨施加临时荷载以抵消非对称悬浇偏载。

2.4、本工法在施工到最大平衡双悬臂状态后，边跨继续利用挂篮悬臂施工，中跨通过设置压重实现结构受力的平衡。

这种方法虽然需要中跨的压重措施，但避免了边跨现浇范围内的支架。

在上部结构离地距离高、地面作业条件差的条件下，本工法避免了传统的施工工法高支架施工的风险和费用，施工方便，操作简单，可节约资源、加快施工工期。

3、工法适用范围

本工法适用于采用悬臂施工的连续刚构桥在最大对称悬臂施工后的长边跨现浇段施工情况。

特别是由于主梁高度距地面高（桥墩高）、地面作业环境差、地质条件差等原因导致边跨支架搭设风险大、费用高的情况。

图1乌江特大桥成桥后照片

4、工艺原理

本工法的工艺原理是利用中跨配重的施工临时措施，在上部结构最大对称双悬臂施工完成继续采用挂篮施工边跨时，平衡由于边跨施工节段、机具不平衡带来的受力不平衡问题。

即通过不对称的施工措施实现对称平衡的悬臂施工状态，实现边跨非对称悬臂施工。

通过边跨悬臂施工缩小边跨现浇段的长度，最终实现边跨现浇段仅保留边墩墩顶段和边跨合拢段的目的。

由此边跨墩顶段可通过托架施工完成，再利用悬臂挂篮施工边跨合拢段完成边跨施工。

整个过程避免变宽长现浇段的支架搭设。

5、工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

本工法施工工艺流程如下图所示：

图2工法施工流程图

5.2施工主要步骤及操作

5.2.1边跨挂篮施工，中跨配重

根据中墩处两侧弯曲平衡原则，在中跨悬臂处设置水箱压重，移动边跨挂篮，进行边跨梁段不对称的悬臂施工。

图3不对称悬浇施工

图4合龙配重

5.2.2安装合龙吊架，中跨合拢

拆除中跨单侧挂篮，采用另一侧挂篮在合拢段，同时在悬臂端部施加配重P1（配重=中跨合拢段砼1/2G），待气温变化最小阶段施加顶推力，锁定中跨合拢段，焊接劲性骨架，浇筑合拢段砼，同时卸载配重P1’（P1’=已浇筑砼重量的一半，当浇筑完成后，P1’=P1），养生，张拉中跨底板预应力束，张拉中跨合拢段竖向、横向预应力束）。

图5中跨合拢

图6中跨顶推施工

5.2.3安装边跨托架，施工边跨墩顶块

采用托架法施工边跨墩顶块，平衡配重采用水箱配重的方法进行。

图7边跨托架示意图图8边跨现浇段

5.2.4边跨合拢

边跨合龙采用挂篮施工，待气温变化最小阶段，锁定边跨合拢段，焊接劲性骨架，浇筑合拢段砼，同时卸载配重P1’（P1’=已浇筑砼重量的一半，当浇筑完成后，P1’=P1），养生，张拉边跨顶、底板预应力钢束，张拉顺序先长后短，拆除挂篮同时拆除跨中分布配重，进行主桥竖向预应力复张拉。

图9边跨合拢示意图

5.3施工注意事项

5.3.1合拢顺序

本工法可采用先合拢中跨再合拢边跨的顺序，如此可减小在中跨合拢前的预顶推力。

以乌江特大桥为例，若采用边跨先合拢的方案顶推力为2000kN，采用中跨先合拢的方案顶推力为850kN。

5.3.2施工受力

本工法施工过程中结构的受力状态与传统方案相差不大，以乌江特大桥为例，分析计算表明采用本工法施工，施工阶段上缘最大压应力略微增大（0.05Mpa），下缘最大压应力减小（1.2MPa），上缘最大拉应力略微增大（0.2MPa），下缘最大拉应力基本保持不变。

从整体上看，施工阶段截面最不利应力相差不大，但是，采用本工法施工在非对称施工阶段结构最不利应力均处在施工过程的最大值附近，是受力相对不利的，在施工控制过程中应关注结构应力，保障结构安全。

5.3.3线形控制

与传统施工方案相比，采用本施工工法施工梁体的相对变形较大。

图6为乌江特大桥主桥采用传统施工工艺和本工法施工的梁体累计位移变化。

因此，采用本工法施工应当重视结构的线形控制。

图6不同施工方案主梁累计位移对比

6、工程材料与设备

工程所需的材料均为传统施工方案中的材料，需要根据不同的桥梁结构形式和现场条件，确定每个系统的各自构件组成，所需的主要材料设备系统包括：

表1非对称悬臂结合边跨托架施工主要材料设备组成

序号

设备名称

工作内容

备注

1

悬臂施工设备

悬臂施工主梁

根据浇筑方法确定具体材料、设计及数量

2

压重设备

非对称施工压重

根据现场条件选用，一般采用水箱

3

顶推设备

跨中合拢顶推

根据需要的顶推力确定顶推设备型号和数量

4

托架系统

边墩顶现浇支架

根据墩顶块的重量和形式设计

7、质量控制

7.1该工法所应用的主要标准、规范

7.1.1《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

7.1.2《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）

7.1.3《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30—2005）

7.1.4《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）

7.1.5《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2010）

7.1.6《钢筋机械连接用套筒》（JG/T163-2013）

7.1.7《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）

7.1.8《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）

7.1.9《高速公路施工标准化技术指南》（交通运输部公路局，2012年11月）

7.2线形控制

与传统施工方案相比，梁体的相对变形较大，这对施工过程中的标高计算提出了较高的要求。

必须排除诸如温度、临时荷载等因素影响，准确定位。

挂篮悬臂施工的每节段主梁定位标高由监控单位提供，定位标高由以下数据组成：

定位标高=设计标高+施工预抛高+运营预抛高+挂篮变形+临时修正

其中：

设计标高为设计图纸上的标高，施工预抛高为后续工况对本节段主梁的挠度影响，运营预抛高为成桥后由于混凝土徐变和活载产生的挠度，挂篮变形为浇筑混凝土引起的挂篮变形，临时修正包含温度、临时荷载引起的主梁变形和上节段施工误差等。

线形控制采用主动控制和被动控制相结合的方法，通过“施工→测量→判断→修正→预告→施工”的循环过程，了解已存在的误差，同时进行误差原因分析。

在这一基础上，将产生误差的原因予以尽量消除，给出下一个工况的施工控制指令，在现场施工形成良性循环，控制的流程如图7所示。

图10控制流程

8、安全措施

8.1推行安全生产责任制，项目经理为安全生产第一责任人，明确各级人员责任，抓制度落实，抓责任落实，定期检查安全责任落实情况，按照安全目标的实现情况实行奖惩。

8.2制定挂篮专项安全操作程序，给施工人员进行培训。

8.3从施工技术方面全面保证安全施工，对于悬臂施工的各种受力构件在使用前必须按照最不利受力状况进行受力验算，验算后进行预压试验，各项受力指标合格后方可使用。

8.4对于高空作业平台底部及周围进行全方位防护设计，防止意外坠落发生。

8.5项目部及施工队设置专职安全员、兼职安全员在施工期间，全天候对施工现场的人、机、物安全状态进行监控，发现问题立即停止施工，待问题排除后再继续施工。

8.6对于挂篮、预埋牛腿等主要受力部件，设专职机械安全员，不定期进行检查，部件出现问题时，及时更换。

8.7加强悬臂施工动态测量监控工作，委托具有专业资质的机构进行监控，监控数据及时反馈给主管领导，做到提前预防。

8.8建立安全奖罚制度，对于不落实项目安全管理制度的工队进行处罚，对于在安全方面表现良好的施工队伍进行处罚。

9、环保措施

9.1施工过程中尽量避免对原有生态环境的破坏，所有施工人员必须树立环保意识，建设‘绿色工程’。

9.2对施工人员进行环保教育，加大环保宣传力度，在施工现场张贴环保宣传标语，提示施工人员自觉保护原有环境。

9.3现场技术人员及安全人员是现场环境保护的第一责任人，随时随地都有权利制止破坏环境的行为。

9.4施工人员所产生的生活垃圾，禁止随意丢弃，作业现场设置垃圾桶，生活垃圾定点堆放，定期清理出施工现场。

9.5施工时所产生的固体垃圾，如剩余混凝土、废旧钢筋头，废旧土工布，塑料薄膜，废旧木条、模板等禁止随意在施工现场处理，需派专人收集，在安全地点堆放，集中清理出场。

9.6做好现场油料的储存，防止意外倾倒至施工现场。

9.7禁止任何时候以任何形式在施工现场生明火，防止森林火灾发生。

9.8保护原有植被。

对合同规定的及经过批准的施工界限和临时用地外的植物、树木等尽力维持原状；施工过程中，禁止随意取土，随意破坏植被。

9.9施工现场合理布置排水沟，使混凝土养护所产生的废水集中排放，禁止顺谷壁排水。

9.10施工结束后尽量恢复施工现场至原有状态。

施工工艺示意图

图1安装挂篮悬浇

图2悬浇节段施工

图3施加配重

图4-5不对称节段浇筑及边跨现浇段施工

图6拆除挂篮施加合龙配重

图7-8浇筑中跨合拢段

图9浇筑边跨合龙段

图10-11卸载成桥