京沪高速铁路桥梁施工技术培训讲稿.docx

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京沪高速铁路桥梁施工技术培训讲稿

京沪高速铁路TJ-5标段

桥梁施工技术培训讲稿

中铁三局集团技术开发部

2008-12-30

目录

第一章膺架法施工预应力混凝土梁-5-

1概况-5-

1.1镇江京杭运河特大桥跨338省道60+100+60连续梁-5-

1.2预应力混凝土简支箱梁-6-

2连续梁现浇施工的关键技术-6-

2.1施工支架-6-

2.1.2施工支架在预施应力阶段的受力和变形分析-7-

2.2梁体的线形控制-9-

3预应力简支箱梁现浇施工的关键技术-9-

3.1施工支架-9-

3.1.1施工支架方案设计案例-9-

3.2梁体的线形控制-10-

第二章连续刚构的施工-11-

1挂篮-11-

1.1挂篮设计-11-

1.1.1设计流程-11-

1.1.2设计原则-11-

1.1.3主要技术指标-12-

1.2自锚式轻型三角挂篮结构组成-12-

1.2.1行走装置-13-

1.2.2三角主桁结构-13-

1.2.3主桁后锚系统-14-

1.2.4前、后吊杆系统-14-

1.2.5模板系统-14-

1.2.6张拉平台-15-

1.3挂篮的制造及拼装-15-

1.3.1制造技术要求-15-

1.3.2拼装技术要求-16-

1.4挂篮性能试验-16-

1.4.1试验场地的选择-16-

1.4.2构件单件试验-17-

1.4.3整体静载试验-17-

1.4.4整体走行试验-18-

1.5挂篮安全控制要点-19-

1.5.1施工状态-19-

1.5.2走行状态-19-

2箱形连续刚构、连续梁预应力施工工艺-19-

2.1预施应力设备-19-

2.1.1设备的选用-19-

2.1.2千斤顶校验-20-

2.1.3油压表的校验-22-

2.2预施应力前的各项准备工作-23-

2.3预施应力有关数据测定-23-

2.3.1孔道摩阻的测试-23-

2.3.2锚具检验及摩阻测试-25-

2.3.3测定要求-26-

2.4预应力施工工艺-26-

2.4.1钢绞线下料与编束质量安全要求-26-

2.4.2竖向预应力筋加工制作-27-

2.4.3预应力筋穿束-27-

2.4.4粗钢筋张拉-28-

2.4.5张拉质量控制-29-

2.4.6张拉注意事项-30-

2.4.7张拉作业安全注意事项-31-

3连续梁、连续刚构悬臂灌注施工工艺-31-

3.1连续梁盆式橡胶支座安装-31-

3.2连续梁临时支座的设置和拆除-32-

3.2.1支座的设置-32-

3.2.2支座的拆除-33-

3.3墩顶0#段施工工艺-34-

3.3.1墩旁托架-35-

3.3.2模板-36-

3.3.3灌筑箱梁混凝土-37-

3.4悬臂灌筑梁段施工-37-

3.4.1挂篮拼装和拆除-39-

3.4.2悬臂灌筑施工-39-

3.4.3钢筋加工-41-

3.4.4梁体钢筋绑扎-41-

3.4.5预应力管道的制作与安装-41-

3.4.6梁段混凝土灌筑施工-41-

3.5边跨现浇段施工-42-

4箱形连续梁、连续刚构体系转换及合拢段施工工艺-45-

4.1体系转换技术特点-45-

4.2预应力混凝土连续刚构桥合拢段施工的力学分析-46-

4.2.1温差产生的轴向力分析-46-

4.2.2平衡设计-48-

4.2.3合拢口的弯曲和剪力问题-48-

4.3合拢段施工所用的临时锁定结构-49-

4.4合拢段的临时锁定-50-

4.5.合拢段混凝土浇注时间地确定-50-

4.6合拢段施工的工艺流程-50-

4.6.1合拢段施工及结构体系的转换-51-

4.6.2边跨合拢施工-53-

4.6.3中跨合拢-56-

5客运专线箱形连续刚构、连续梁施工控制技术-59-

5.1概述-59-

5.2悬臂施工预拱度的设置-60-

5.3施工误差的调整措施-62-

5.3.1产生误差的原因-62-

5.3.2施工误差调整的原则和措施-63-

6连续刚构、连续梁质量通病及常见病害的防治-64-

6.1主要质量通病-64-

6.2常见病害的预防-65-

6.2.1确保纵向预应力的有效性-65-

6.2.2保证竖向预应力有效性-67-

6.2.3保证箱梁节段接缝质量-69-

第三章耐久性混凝土-70-

1高性能混凝土基本概念-70-

2客运专线箱梁用高性能混凝土的设计方案-70-

2.1客运专线箱梁混凝土的性能指标-70-

2.2提高客运专线箱梁高性能混凝土耐久性的技术措施-70-

2.2.1改善混凝土密实度的措施-71-

2.2.2提高抗冻融循环破坏能力的措施-71-

2.2.3对环境侵蚀性介质采取的抗侵蚀措施-72-

2.2.4提高抗碳化能力的措施-73-

2.2.5预防碱-骨料反应的措施-73-

2.3配合比设计-74-

2.3.1基于大体积混凝土绝热温升控制的绿色高性能混凝土优化设计的四功能准则法-74-

2.3.2逆填配比设计法-75-

2.3.3基于MATLAB的高性能混凝土配合比优化设计法-75-

2.3.4现代混凝土配合比“全计算法”-76-

3混凝土浇筑施工技术-76-

3.1混凝土配置拌和前的准备-76-

3.2混凝土拌制-77-

3.3混凝土的运输及泵送-77-

3.4混凝土浇筑-78-

3.4.1浇筑顺序-78-

3.4.2浇筑及振捣方法-79-

3.4.3桥面振动整平与收浆方法-82-

3.4.4振捣时间对混凝土性能的影响-83-

3.5混凝土耐久性的检验-84-

3.5.1坍落度-84-

3.5.2含气量-84-

3.5.3混凝土入模温度-84-

3.5.4试件-84-

4梁体混凝土养护-85-

4.1洒水自然养护-85-

4.2喷涂养护剂养护-86-

4.3带模覆盖养护-86-

4.4蒸汽养护-86-

5大体积复杂结构混凝土养护温度控制-87-

6高性能混凝土的裂纹防治方法-87-

6.1混凝土裂纹的成因-87-

6.1.1混凝土收缩引起的裂纹-88-

6.1.2温度变化引起的裂纹-89-

6.1.3挂篮变形引起的裂纹-89-

6.2裂纹防治技术措施-90-

6.2.1梁体混凝土收缩的防治措施-90-

6.2.2梁体温度裂纹的防治措施-91-

6.2.3桥面防水保护层混凝土裂纹的防治措施-92-

第四章桥梁施工的技术管理-93-

1施工方案制定需要注意的几个问题-93-

1.1施工调查-93-

1.1.1水文-93-

1.1.2地质-94-

1.1.3气象-94-

1.1.4其它-94-

1.2方案制定需要考虑的几个因素-94-

1.2.1要考虑项目管理人员的阅历、施工队伍的素质、类似工程的施工经验-94-

1.2.2要考虑业主的强制性要求，设计、规范以及当地政府的有关规定-95-

1.2.3要充分利用当地的设备资源，掌握购置设备的远期使用情况-95-

1.2.4扩大周转材料的使用范围，发挥好周转材料的潜能-95-

1.2.5注重技术的细节工艺，以方案定方向，以细节保方案-96-

1.2.6注重资料积累，加强技术借鉴，加大创新力度，力争方案最佳-96-

2技术管理需要注意的几个问题-97-

2.1坚持动态方案优化，保证方案实施的连续性-97-

2.2坚持技术交底制度，全员掌握方案意图-97-

2.3坚持定期会议制度，保证技术管理的顺畅-97-

2.4营造和谐的工作环境，提高技术人员的落实能力-98-

2.5抓好资料积累，做好变更设计-98-

3施工管理需要注意的几个问题-99-

3.1抓住主要矛盾，动态组织管理-99-

3.2立足自我，提高独立解决问题的能力-99-

3.2遵循互利原则，做好施工服务-100-

3.4超前运作，做好物资设备保障工作-100-

3.5加强沟通，营造宽松的社会环境-101-

3.6加强质量监控，规避质量风险。

-101-

3.7规范作业、杜绝安全事故的发生-101-

4结束语-102-

第一章膺架法施工预应力混凝土梁

1膺架法施工概况

1.1镇江京杭运河特大桥跨338省道60+100+60连续梁

图1-1连续梁施工顺序图

1.2预应力混凝土简支箱梁

图1-2简支梁支架布置方案图

2连续梁现浇施工的关键技术

2.1施工支架

施工支架设计要考虑的几个基本因素：

1支架在浇筑混凝土、预施应力阶段的强度、刚度。

2支架基础在浇筑混凝土、预施应力阶段的承载能力。

施组中关于预施应力阶段的承载能力未考虑，应特别注意。

3垂直运输的设备和能力。

2.1.2施工支架在预施应力阶段的受力和变形分析

1受力变化

图1-3A2段混凝土浇筑完毕后支点反力（N）

图1-4A2段预应力张拉完毕后支点反力（N）

图1-5A2段预应力张拉引起的支点反力变化值（N）

图示结果取A2段的一半（对称结构），从左向右的节段长度分别为3.0m、3.0m、3.25m、3.5m、3.5m、3.5m、3.5m、4.0m、4.0m、1.0m（分3段）。

钢管支架间隔距离1.0m，每排支架底板有8根钢管，翼缘板共4根钢管，钢管采用Q345高强支架，截面大小489mm2。

由图中可知，预应力张拉后，使得A2段边侧9.25~11m范围内的钢管支架竖向受力增加，尤其是6m范围内增加量明显，需要关注该范围内的钢管受力和地基承载力要求。

2变形

图1-6A2段混凝土浇筑完毕后竖向变形（mm）

图1-7A2段预应力张拉完毕后竖向变形（mm）

图1-8A2段混凝土浇筑完毕后水平变形（mm）

图1-9A2段预应力张拉完毕后水平变形（mm）

图示结果取A2段的一半（对称结构），从左向右的节段长度分别为3.0m、3.0m、3.25m、3.5m、3.5m、3.5m、3.5m、4.0m、4.0m、1.0m（分3段）。

钢管支架间隔距离1.0m，每排支架底板有8根钢管，翼缘板共4根钢管，钢管采用Q345高强支架，截面大小489mm2。

由图中可知，预应力张拉后，使得A2段边侧水平位移增加，最大为2.4mm，如果钢管和支架保持同步位移，应考虑支架在水平位移下的稳定性。

3预应力简支箱梁现浇施工的关键技术

3.1施工支架

施工支架设计要考虑的几个基本因素：

1支架在浇筑混凝土阶段的强度、刚度。

2支架基础在浇筑混凝土阶段的承载能力。

3垂直运输的设备和能力。

3.1.1施工支架方案设计案例

总体布置见图1-2。

外模采用钢框竹胶模板，每4m一段，每段重量不超过5吨；内模采用钢模板，每段长度4m，每段重量不超过5吨，每段模板为一个整体结构，导链辅助收放，轨道运输；底模采用竹胶模板。

支撑横梁采用I22b，长度14m，间距70cm，沿桥纵轴满铺；支撑纵梁采用贝雷片，共计14榀，根据箱梁混凝土灌注时横向荷载分布布置；分配梁采用3I28b，长度13m，沿桥纵轴间距900cm布置2道；每道分配梁下面设置5个支撑立柱，采用Φ500×8钢管桩；基础采用低筋混凝土扩大基础，基底尺寸为1300×200×80cm，沿基础纵轴向配筋。

模板分块及重量控制是按25t汽车吊性能考虑，对于墩高小于12m的桥梁，模板可在桥下预拼成8m一段吊装，优先考虑支架现浇；对于墩高12m（不含）～27m的桥梁，模板需单块吊装。

箱梁自重720t，模板及支撑按梁重20%计算，q=1.2×720000/3200=270kgf/cm。

按三等跨连续梁计算，跨度900cm。

计算得支点反力267300kgf。

基底应力p=267300/（1300×200）/10=0.103MPa。

上述为地基验算基础要求，每项施工均要进行验算。

3.2梁体的线形控制

第二章连续刚构的施工

1挂篮

1.1挂篮设计

1.1.1设计流程

挂蓝设计流程为：

1设计原则的确定，

2设计依据及执行标准，

3总体方案的确定，

4总体参数的确定，

5各部技术设计，

6明确临时施工荷载，并与桥梁设计单位密切联系。

1.1.2设计原则

1挂篮构造要适应梁段长度、截面、高度、直、曲线变化及新旧梁段混凝土搭接的需要，桥面标高及梁体线型易于控制，制造、拼装、拆卸及使用方便，作业面开阔。

2挂篮结构受力明确，强度、刚度和稳定性满足相关规范要求。

3客运专线连续梁连续刚构桥施工推荐采用菱形挂篮，为施工提供较大的空间，且满足桥面整平设备的空间要求。

4挂篮设计按一次灌筑一个节段混凝土考虑荷载。

5挂篮应为无平衡重式。

6挂篮优先按一次走行设计，当走行时的后锚设计承载力确实不能满足时，按先走行主构架、底模，再走行侧模和内模走行设计。

7挂篮重量控制在最大梁段重量30～50%，且不超过桥梁设计图纸规定。

8挂篮前端最大挠度应符合有关规范规定。

9模板设计时，要考虑承受起吊、安装、振捣、拆模及走行，以及防止漏浆和拆装方便。

10对于曲线梁，外侧模板板面宜取直。

11挂篮主要结构连接方式根据不同的材料、安装条件可选择栓接、销接、焊接。

1.1.3主要技术指标

1主要材料：

材料选择Q235、Q345、40Cr、45#。

2安全系数：

锚固、提吊系统强度安全系数K=3.0，其余一般部位K=1.5。

3主要刚度控制指标：

底模纵梁>1/400，底模前后托梁>1/1000，侧模面板>1/400，其它部位>1/500。

1.2自锚式轻型三角挂篮结构组成

自锚式轻型三角挂篮由行走装置、三角形主桁结构、主桁后锚系统、前后吊杆系统、模板系统、模板滑移系统及张拉作业平台组成，如图2-1所示。

各部分的具体设计详述如下。

图2-1自锚式轻型三角挂篮

1.2.1行走装置

在桥梁纵肋上铺设钢垫枕，并在其上架设滑道纵梁，滑道纵梁由2［300槽钢焊接而成。

滑道就位后即与梁肋部位伸出的Φ25竖向预应力筋进行栓接，起作用的后锚筋每侧不少于4道，以保证锚固所需的张拔力。

主桁的尾部锚固主要借助滑道与梁体进行固结。

滑道上铺设四氟乙烯滑板。

三角主桁卧梁下焊接支垫船行板，作为主桁支点，并通过它使挂篮在滑道上支撑、滑移。

1.2.2三角主桁结构

主桁杆件采用2［300槽钢焊接而成，整个桁架由两片三角形结构组成，各结点以销接或栓接连接。

主桁尾部设两对钣钩，钩附于滑道上翼下面，主桁前移时起导向、防止倾覆作用，形成挂篮移动过程中的自锚。

1.2.3主桁后锚系统

在钣钩的前后部，以上下扁担梁及锚杆的共同作用，达到滑道与桁架主梁之间的临时固结，将施工时的上拔力传递给梁肋板内Φ25预应力粗钢筋，维持整个挂篮的施工稳定。

1.2.4前、后吊杆系统

前后吊杆均采用Φ25精轧螺纹粗钢筋，每组两根，配备45＃螺母，以调节悬挂高度，每根粗钢筋可承受30t拉力。

前后吊杆挂在前顶梁上，下部连接前底横梁；后吊杆上部挂在已灌梁段的底板上，下部连接后底横梁。

维持挂篮倾覆稳定的上下扁担梁之间的后锚杆也采用Φ25精轧螺纹粗钢筋。

1.2.5模板系统

由底模、外模、内模、端模组成。

底模由前、后底横梁，底模纵梁及底模板组成。

底横梁每组由两根32b工字钢组成，底模纵梁用［10槽钢焊成桁梁，共三组，使其具有较好的刚度。

横梁与底模纵梁采用销接，底模采用钢模。

挂篮外侧模采用大块整体式钢模，按箱梁高度变化及梁段长度不同分成三种块件，以便随着梁体悬灌长度的增加、梁体截面形式的改变而拆卸。

通过在外侧模竖肋内设置的2根［200槽钢组成的滑道纵梁而将其悬吊及滑移就位。

内模采用开启式骨架、分块式钢模，并在其下配备2根滑道纵梁，这样当挂篮前移就位时，外侧模及内模均沿各自的滑道随挂篮一起前移，使移模工作简单易操作，并且具有较快的速度，从而大大提高工效。

端头板由30mm厚的木板制作而成，便于开设预应力筋孔道及伸出接头钢筋。

1.2.6张拉平台

设置于挂篮主梁的最前端，以2台2t倒链滑车挂住平台，张拉平台侧断面尺寸为1.5×1.5m，宽度为顶板全宽（6m），可升降，作为纵向钢绞线的张拉及其他施工的作业平台，与主桁同时移动。

1.3挂篮的制造及拼装

1.3.1制造技术要求

1模板面板下料对角线误差≤1mm。

2筋板、法兰、联接件之间及与面板之间要相互垂直，垂直度误差≤0.2mm。

3联接孔累计误差≤0.5mm。

4模板表面不平度为3/1000；测量数不得少于5处。

5模板联接错台小于1mm。

6焊接缝要满足图纸要求，焊缝表面要光滑平整，焊后去除药渣。

7喷漆前要清洁结构件背部。

8所有钢材必须由国家正规厂家生产，并有材质单及产品出厂合格证书，禁用非标钢材。

9所采用的标准件，如螺栓、轴承、电机、液压系统、千斤顶、倒链等应要由正规厂家生产并有产品合格证书。

1.3.2拼装技术要求

1侧模板制成后，应平稳存放，防止变形。

2为减少高空作业，保证模板精度，外模（含支架）、内模、洞孔模及端模宜在岸边拼装完毕。

使用时，用缆索吊机或其他吊装设备吊运到各墩安装。

所有模板及其大小构件在吊运过程中，不允许与其它物体碰撞或跌落地面。

以防止变形或损坏。

3模板拼装场地必须平整、坚实，模板支架不得停放在松土或坑洼不平的地方。

模板水平放置时，决不允许上面走人或堆放重物。

1.4挂篮性能试验

为确保梁体施工顺利、安全、可靠，施工前应对挂篮进行性能测试。

以检验其整体承载能力，消除非弹性变形，各主要构件受力状况和变形规律，验证挂篮设计的正确性。

1.4.1试验场地的选择

1宜在梁体0号（或1号）梁段完成后，直接在0号（或1号）梁段上组装挂篮，进行挂篮试验。

应选择试验方法简单，费用低，实效好的方法进行试验。

2如工程工期要求紧，设计上有特殊要求时，可在加工厂内设试验台，利用预埋在试验台底梁上的竖向钢板作支承，完成挂篮加载试验；还可在工地附近选点设试验台，灌筑试验梁段，在试验梁段上组装挂篮开展试验。

1.4.2构件单件试验

1单件试验主要观测杆件受力及变形。

2单件试验时相应的构配件，螺栓应一同检验。

3杆件受力检测方法主要通过千斤顶张拉受力油压表测得量值，变形用油标卡尺测得，外观检查包括杆件是否出现裂缝、脱丝及异常变形等内容。

1.4.3整体静载试验

1主要进行挂篮整体承载力、前端挠度及各主要构件的应力、变形等的测试工作。

2测试仪表及元件：

测试中常采用电阻应变仪，配以应变片、传感器测得受力构件的应力、应变及拉力；用经纬仪测得挂篮在加载过程中的中线变化；用水平仪测得挂篮的整体变形及水平杆件的挠度；用百分表量得后锚杆的水平位移。

3加载方式：

在桥梁上直接试验时，宜采用匀布5-6个水箱，向水箱内分级充水进行加载。

也可以通过地垅、承台生根，通过钢丝绳、滑轮及传感器等把力分级加在挂篮上；在厂内作试验时，利试验台及预埋于试验台底梁上的竖向钢板作支承，通过设置于竖向钢板间上下加载钢梁间的千斤顶进行加载；采用试验梁段作试验时，利用灌筑2号梁段混凝土重量及外加荷载加载。

4加载等级：

根据挂篮结构设计的允许承载能力，分5-8级逐级加载至最大允许承载力。

每级加载间隔时间为30分钟，持荷15分钟，满载后，持荷12小时。

5受力测试：

在主梁支点处（主构架支点处，各构架受力杆件上）、前后托梁、纵梁、后锚杆（带）上贴设应变片，在下限位处安设百分表，在斜拉带（前吊杆）上安设传感器（或应变片），通过电阻应变仪测得各级荷载下，各受力构件的应力、应变及拉力值。

与此同时，用经纬仪测量挂篮中线；用水平仪测量主梁前端、前后托梁及纵梁等水平杆件挠度；用百分表量测水平位移。

并把测得各项数据分别记录于预先设计的表格中。

6测试结果分析：

根据测得和各项数据，经计算、观察分析，测试结果与设计结果对照比较，符合下列四种情况者，则认为挂篮设计合格，否则应更改设计。

⑴挂篮整体结构在各级荷载作用下，整体结构稳定，结构变形在设计允许范围内；

　　⑵各构件杆件没有断裂和塑性变形现象；

⑶测试结果与设计结果相符或基本相符；

⑷主要构件的测试应力、应变和位移值不大于设计值。

1.4.4整体走行试验

1为检验挂篮的整体刚度，走行系统的性能及测量挂篮走行主锚件、主锚梁、反扣轮的受力与变形情况，对挂篮应进行走行试验。

2若挂篮走行平稳，制动有效，能够最终同步到位，即认为挂篮整体走行可行。

1.5挂篮安全控制要点

1.5.1施工状态

1后锚杆连接套的安装、后锚杆受力的均匀性。

2挂篮前支点的稳定性。

3前、后吊带受力的均匀性，吊带插销。

4底模前、后托梁上吊耳的焊缝。

5侧模牛腿的螺栓。

6主桁的螺栓、销子、焊缝。

1.5.2走行状态

1反扣系统的可靠性。

2走行方向。

3横向同步。

4桥梁纵坡对挂篮走行的影响。

5走行到位前的控制。

2箱形连续刚构、连续梁预应力施工工艺

2.1预施应力设备

2.1.1设备的选用

1张拉千斤顶的选用与预应力过程中预应力筋锚下的控制应力有关。

为保证预应力筋在张拉过程中的安全可靠、准确性及便于处理在张拉过程中的滑丝现象，千斤顶宜按下列原则选用：

千斤顶校验系数不大于1.05，张拉力宜为预应力筋张拉力的1.5-2.0倍。

2张拉油泵的选用应与张拉千斤顶配套。

两者的选用与预应力筋的张拉力和千斤顶油压面积（活塞面积）有关。

即：

　　式中：

Pu—计算油压表的读数或油泵的最小使用油压数（MPa）；

　　P—预应力钢筋张拉力（N）

　　Fu—张拉千斤顶工作油压面积（mm2）

油泵额定油压数一般为使用油压数的1.4倍油泵容量应为张拉千斤顶总输压量的150%以上。

3油压表的选用要与油泵及张拉千斤顶配套。

实际选用油压表最大读数为1.43-1.67Pu（即油压表最大能力的60-70%），以保证油压表能较长时间使用和工作的准确度。

实际选用还应遵循以下几点：

⑴油压表选用1.0级精度表。

⑵油表表盘直径应大于15cm，读数分格应不大于1MPa。

⑶油表应为防震油表。

2.1.2千斤顶校验

千斤顶在张拉作业前必须经过校正，确保其校正系数。