预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂浇筑施工技术讲座Word格式文档下载.docx

1、2、预应力混凝土变截面连续箱桥梁施工过程中的受力特点：成桥后：混凝土与预应力共同受力的超静定结构；成桥前：混凝土与预应力分阶段受力的静定结构；施工中：从静定结构连续超静定结构的过程； 静定体系与超静定体系在施工中的特点 支座不均匀沉降位移； 环境温度的相应变化； 预应力施加的过程；2、预应力混凝土变截面连续箱桥梁施工过程中的工艺特点：A. 不同节段其施工工艺不同： 0#块托架现浇； 边跨段满堂支架现浇； 悬浇段挂蓝悬臂浇筑； 合拢段吊架现浇；B. 同类型的桥梁不同的结构形式其施工工艺不同： 单箱单室与单箱多室； 宽幅箱梁与窄幅箱梁； 直腹板与斜腹板箱梁 变截面连续箱梁； 变截面连续刚构；C.

2、分部、分项施工环节多、工序复杂：下部结构施工（略）上部结构施工1） 0#块施工悬浇块段施工边跨现浇段施工合拢段施工2） 托架法施工挂蓝悬浇施工支架法施工吊架法施工3） 三次体系转换 第一次体系转换临时固结形成静定T构 第二次体系转换边跨合拢形成静定单悬臂梁 第三次体系转换中跨合拢形成超静定连续梁3、预应力混凝土变截面箱梁施工过程中的质量特点A. 质量问题的不可逆转性B. 工序间质量问题的可传递性C. 桥梁线形与桥梁应力双控4、桥梁设计时的参数假定与实际桥梁施工时差异设计中的平截面假定与实际施工时的局部应力差异；设计中的温度假定与实际施工时的环境温度差异；设计中的材料性能参数与实际采用材料性能参

3、数差异；5、预应力混凝土桥梁施工过程中的质量依据1） 中华人民共和国行业标准公路桥涵施工技术规范（JTG/T F582011）2） 中华人民共和国行业标准公路工程质量检验评定标准（JTJ07198）二、预应力混凝土变截面连续箱梁施工及施工过程中的质量通病1. 悬臂浇筑施工程序悬臂浇筑施工时，梁体一般要分四部分浇筑，墩顶梁段（又称0#号块）、悬臂块段、边跨现浇段及合拢段。施工程序一般如下： 在墩顶托架上浇筑0#号块并实施墩梁临时固结系统； 在0#号块上安装挂篮，向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合拢段； 在临时支架上浇筑边跨现浇段 采用吊架浇筑合拢段，多跨合拢段浇筑顺序按设计要求进行。施工流程，见图

4、6.5.3-1图6.5.3-1 悬臂现浇箱梁施工流程图2. 0#块段施工及施工过程中的质量通病A. 0#号块施工0#号块结构复杂，预埋件、钢筋、各向预应力钢束及其孔道、锚具密集交错，梁面有纵横坡度，端面与待浇面密切相连，务必精心施工。施工程序如下：a） 安装墩顶托架平台；b） 浇筑支座垫石及临时支座；c） 安装永久盆式橡胶支座；d） 安装底、侧钢梁及降落木契或千斤顶；e） 安装底板部分堵头模板；f） 托架平台试压；g） 调整模板位置及标高；h） 绑扎底板及腹板的伸入钢筋；i） 安装底板上的竖向预应力管道和预应力筋；j） 监理工程师验收；k） 浇筑0#号块第一次混凝土；l） 混凝土养护；m） 绑

5、扎腹板、横膈梁钢筋；n） 安装腹板纵向横膈梁横向预应力管道及预应力筋；o） 安装全套模板；p） 监理工程师验收；q） 浇筑腹板、横膈梁混凝土；r） 混凝土养护；s） 拆除部分内模后，安装顶模板；t） 安装顶板端模；u） 绑扎顶板底层钢筋网及管道定位筋；v） 安装顶板纵向预应力管道及横向预应力管道和预应力；w） 安装顶板上层钢筋网；x） 监理工程师验收；y） 浇筑顶板混凝土；zz） 纵向管道内衬抽拔；aa） 管道清理及混凝土养生；bb） 拆除顶、底板端模；cc） 两端面混凝土凿毛；dd） 混凝土强度达到设计要求强度后张拉竖、横向预应力筋；ee） 竖横向预应力管道压浆；ff） 拆除内模、侧模和底模

6、；gg） 拆除墩顶托架平台。下面将主要程序施工和结构构造要点分述如下：1. 施工托架采用悬臂浇筑法施工时，墩顶0#号块梁段采用在托架上立模现浇，并在施工过程中设置临时梁墩锚固，使0#梁段能承受两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。施工托架支撑方式：可根据承台形式、墩身高度和地形情况，分别支撑在承台墩身地面上。施工托架的结构类型：1） 可采用满布式钢管脚手架式托架；2） 采用由万能杆件、贝雷桁架钢管及型钢组成的梁式支架；3） 也可采用钢筋混凝土构件作临时支撑的组合托架。施工托架的支撑形式：1） 扇形托架2） 高墩托架3） 墩顶预埋牛腿托架4） 临时墩及型钢结构支撑托架2. 支座1） 支座垫石支座垫石是

7、永久支座的基石，由于支座安装平整度和对中精度的要求高，因此垫石四角及平面高差应小于1mm ,为此垫石分两次浇筑。首层浇筑标高比设计标高低15cm。第二层应利用带微调整平器的模板，控制浇筑标高比设计标高稍高，再利用整平器及精密水准仪量测，反复整平混凝土面。在安装支座前凿毛垫石，铺23cm厚与墩身等强度的砂浆。砂浆浇筑标高较设计标高略高（3mm），然后安放支座就位，用锤振击，使之符合设计标高，偏差不得大于1mm ;水平位置偏差不得大于2mm .2） 临时支座 大跨径预应力混凝土桥梁采用悬臂施工法施工，为保证施工过程中结构的稳定可靠，必须采取0#号块梁段与桥墩间临时固结或支承措施。临时支座一般有两个

8、作用，一是在施工阶段临时固结墩、梁，承受施工时由墩两侧传来的悬浇梁段荷载，在梁体合拢后便于拆除和体系转换，二是在施工期间保护永久支座，以防止永久支座在施工过程中由于不平衡力致使永久支座偏心受压产生破坏。临时固结措施或支承措施有下列几种： 自平衡体系：60m跨径以下； 墩梁固结体系：100m以下； 墩旁固结体系：100m 以上。临时支座一般采用C40混凝土在墩身上浇筑，防止墩身在施工过程中发生劈裂破坏，临时支座的位置应距墩身边25cm，原则上混凝土的设计强度与墩身强度等强。为方便临时支座的拆除，临时支座的混凝土浇筑前在墩顶放置隔离层。3. 0#号块模板和托架模板与支架是0#号块施工的关键，其设计

9、施工的主要技术要求是： 应有足够的强度和刚度； 准确计算在浇筑过程中的结构的弹性变形与非弹性变形； 施工偏差和定位要求应符合有关规定； 便于操作，确保施工质量。当墩身较高时宜采用高墩托架；当墩身较低时宜采用扇形托架、临时墩或型钢结构支承平台；4. 预应力管道的设置为确保预应力筋布置、穿管、张拉、灌浆的施工质量，必须确保预应力管道的质量，一般采用钢质波纹管和塑料波纹管，钢质波纹管在施工过程中再加寸管，定位应准确。5. 预应力混凝土施工在预应力混凝土结构中不得使用加气剂加气型减水剂及掺加氯化纳，氯化钙等各种氯盐。浇筑养护时应注意： 对于0#号块混凝土的浇筑应对混凝土布料、混凝土纵桥向横桥向及竖向进

10、行浇筑顺序的设计。 浇筑混凝土时不得使其流到波纹管里，特别是波纹管端部连接部分与锚具处： 检查锚具固定的是否与预应力钢束轴线垂直； 检查布偶我国内灌浆用的灌浆管与排气管固定的是否可靠； 对于预应力混凝土注意振捣器不要直接碰到波纹管上以免造成破坏； 对于预应力混凝土锚固处附近的混凝土应特别注意振捣；施工托架的顶面尺寸：视拼装挂篮的需要和拟浇梁段的长度而定，一般考虑：横桥向的宽度：一般比箱梁底板宽出1.5m2.0m，以便设立箱梁边肋的外侧模板；托架底面应与箱梁底板纵向线形的变化一致（可增设垫梁）。由于考虑到在托架上浇筑0#号块混凝土，托架变形B. 0#号块施工施工过程中的质量通病1） 混凝土浇筑振

11、捣不实2） 混凝土早期强度不达标3） 混凝土外观质量差 色差 施工冷缝 水波纹4） 竖向预应力孔道压浆不实5） 混凝土裂缝 受力裂缝及其成因： 混凝土缓凝时间较短 托架设计刚度较小 混凝土浇筑顺序有误 混凝土收缩裂缝及其成因： 混凝土配合比设计中细料成分偏多 混凝土浇筑施工中振捣有误 混凝土浇筑施工后养生不及时 温度裂缝及其成因 混凝土浇筑中的温控措施控制不力 混凝土构件拆模时间掌握有误3. 挂篮悬浇块段施工及施工过程中的质量通病本节主要讲述预应力混凝土变截面连续箱梁悬臂施工中的悬臂浇筑施工工艺。1） 挂篮形式A. 挂篮分类作为事关梁段的承重结构，同时又是事关梁段的作业平台，因此挂篮在施工过程

12、中的平衡稳定是首要的指标（包括混凝土浇筑与挂蓝走行）。目前挂篮已基本由过去的压重平衡式发展为现在通用的自锚平衡式。其结构形式主要有桁架式、斜拉式两类。桁架式挂篮按其构成部件的不同可分为：万能杆件挂篮贝雷梁组拼挂篮型钢组合桁架挂篮桁架式挂篮按其桁架构成形状的不同可分为：平行桁架挂篮平玄无平衡重式弓玄式菱形式等斜拉式挂篮也叫做轻型挂篮（亦称三角挂篮）。随着桥梁跨径越来越大，为了减轻挂篮的自重，一达到减少事故节段增加的临时钢索，在桁架挂篮的基础上研制了斜拉式挂篮。B. 挂篮的主要构造a） 主桁纵梁：主纵桁梁是挂蓝悬臂的承重结构；可由万能杆件、贝雷桁架及型钢组拼而成；b） 行走系统：包括支腿和滑道及拖

13、移收紧设备。采用电动卷扬机（或认工手拉葫芦）牵引，用过园棒滚动或在铺成的上下滑道上移动。c） 底蓝：底蓝直接承受悬浇梁体的重力，供立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养生及预应力张拉等工序使用；由下横梁底模纵梁及吊杆组成。d） 后锚系统：后锚是主纵桁梁的平衡装置，由锚杆压梁压轮连接件升降千斤顶等组成。目的是防止挂蓝在行走状态及浇筑混凝土梁段时倾覆失稳。系统结构按设计计算确定，混凝土浇筑前应按设计锚力的0.6、1.0及1.5倍分别用千斤顶检验锚杆2） 挂篮的设计与选择A. 挂篮的设计：挂蓝的合理设计是保证施工质量加快施工进度的重要因素。在设计中要求挂蓝的质量小、结构简单、受力明确、运行方便、坚固稳定、变

14、形小、装拆方便，并尽量利用现有构件。设计时首先需确定悬浇的分段长度；按照设计图纸的要求进行，目前一般的节段长度为35m设计时应考虑各项实际可能发生的荷载情况，进行最不利的荷载组合设计荷载大体有以下几种：挂蓝自重；模板及支架自重；振动器自重及振动力、千斤顶和油泵及其它施工设备自重、倾倒混凝土的冲击力及施工人群荷载；最大节段混凝土自重；设计时挂蓝横断面布置一般取决于桥梁宽度与桥梁横断面形式，单箱单室采用双主桁，单箱双室采用三主桁结构设计；设计时须验算挂蓝的强度、刚度及挂蓝的抗倾覆稳定性能。根据结构力学的力法方程确定挂蓝前、后支点的反力，后锚点的锚力以及结构整体的尺寸与图式。具体杆件的验算按允许应力

15、法进行 轴心拉压构件的强度计算：i=P/Aji=【i】P1.2恒载1.4施工荷载 轴心拉压构件的变形计算：Li=PL/EAji=【Li】 轴心拉压构件的稳定计算：i=Pi/Aji=【i】：查相应的规范值，计算中的L0应为步距加两倍的顶托自由端长度； 受弯构件的强度计算：W=M/Wji=【W】 压弯构件的强度计算：W= P/Aji M/Wji=【W】B. 挂篮的选择：满足梁段设计的要求，即满足梁体结构形体质量及设计对挂蓝的要求；满足施工安全高质量低成本短工期和操作简便的要求；挂蓝制作选材上应考虑成本、工期、施工方便等综合因素。3） 挂篮的安装挂蓝组拼后应全面检查安装质量，并做荷载试验，以测定其各

16、部位的变形量，并设法消除其永久变形；在起步长度内梁段混凝土浇筑完成并获得要求的强度后，在墩顶拼装挂蓝，有条件时应在地面上先进行试拼装。拼装时应对称进行；挂蓝在操作平台下应设置安全网，防止物件坠落，以确保施工安全，挂蓝应是全封闭形式，四周设有围护并设有供工人上下挂蓝的专用扶梯；挂蓝走行时，须在挂蓝尾部压平衡重，以防倾覆，浇筑梁段混凝土时必须在挂蓝尾部将挂蓝与梁体进行锚固。4） 挂篮的预压：为了检验挂蓝的性能与安全，并消除结构的非弹性变形，应对挂蓝进行试压，试压通常采用试验台加压法或水箱加压法进行。试验台加压法：水箱加压法：5） 浇筑混凝土时消除挂篮变形的措施每节梁段混凝土浇筑需要一定的时间，才能

17、浇筑完成，为了使后浇筑的混凝土不引起先浇筑混凝土的开裂，需要消除后浇混凝土引起挂蓝的变形。一般采取以下措施：箱梁混凝土一次浇筑法：并在底板混凝土终凝前完成全部混凝土浇筑，也就是要求挂蓝的变形全部发生在混凝土朔性状态之间，避免裂缝的产生。但需在浇筑混凝土前预留准确的下沉量。水箱法：抬高挂蓝的:上述措施必须与施工监控结合使用。 3、箱梁高程监控 3.1测点布置高程测点每悬浇梁段顶面端头（在距节点10cm的断面内）布置5个，其中间测点与平面线形监测点为同一个，两个测点位于腹板上方外侧（避开挂篮轨道），其余两个测点位于护栏内侧，底板测点布置在箱梁轴线底模梁端顶面（即立模标高点）。 3.2理论计算 Hl

18、mi=Hi+f1i+f2i+f3i+ f4i+ f5i+fgl 式中：Hlmi第i节点实际立模标高； Hii节点的设计高程； f1i由各节段自重在i节段产生的挠度值之和； f2i由张拉各节段预应力在i节段产生的挠度值之和； F3i混凝土收缩徐变在i节段引起的挠度值之和； f4i施工临时荷载在i节段引起的挠度值之和； f5i施工使用荷载在i节段引起的挠度值之和； fgl挂篮弹性压缩变形。预计标高的计算：Hyji= Hlmi-fgl-fiHyji：i节段的预计标高值；Hlmi：i节段的立模标高值；Fgl： 挂蓝变形值；Fi: 块件浇筑后，i节段的下扰值。悬臂浇筑必须对称进行，并确保轴线与扰度达到设

19、计要求和在允许的误差范围以内。成桥后线形标高：5mm；合拢时相对高差：20 mm；轴线误差按公路桥涵施工技术规范执行。在施工过程中，梁体不得出现受力裂缝。悬浇块段施工中必须注意的事项：悬臂浇筑应以线形控制为主，应力控制为辅；控制挂蓝的刚度其挂蓝的总体变形20 mm；控制挂蓝后锚点至节段端面的距离150 mm 200 mm；节段端面必须凿毛保湿按施工缝要求进行；混凝土浇筑必须保证对称和平衡，混凝土浇筑施工误差3%； 三阶段测量示意图 4、箱梁和主墩控制断面应力测量 应力监控断面布置悬臂浇筑梁段时注意要点：1） 挂篮就位后，吊架安装并校正模板2） 模板安装应核准中心位置及标高3） 安装预应力管道时

20、，应与前一段预留管道接头严密对准，并用胶布包贴，防止混凝土浆液渗入管道，管道定位准确4） 浇筑混凝土时，应从梁段的前端开始浇筑并应尽量对称平衡；5） 为提高混凝土早期强度，6） 梁段拆模后，梁端的混凝土应进行凿毛，以加强混凝土的连接；7） 箱梁梁段混凝土浇筑，一般采用一次浇筑2） 混凝土浇筑错台过大 挂蓝刚度偏小 挂蓝后锚点与节段面距离偏远 挂蓝后锚点未顶紧4） 混凝土裂缝较多 混凝土配合比设计中细料成分偏多 混凝土浇筑施工中振捣有误 混凝土浇筑施工后养生不及时 节段面凿毛及保湿不够5） 竖向预应力失效 未采用二次复拉措施 未及时灌浆或未压浆4. 边跨现浇段施工（支架现浇）及施工过程中的质量通

21、病施工边跨支架上的现浇梁段部分时，可在墩旁搭设临时墩支撑平台，一般采用万能杆件、贝雷梁等拼装梁式支架，亦可采用满布式钢管脚手架。在其上浇筑混凝土，其步骤如下：1） 地基处理2） 搭设支架3） 支架预压4） 安装现浇底模、侧模板（底模下设木契调整块）5） 测量及调整底模高程6） 绑扎底、腹板钢筋及竖向预应力筋7） 安装底板纵向预应力管道8） 安装端模及腹板模9） 自检及报监理工程师验收10） 浇筑底板及腹板混凝土11） 养生待强12） 安装内顶模13） 绑扎顶板底层钢筋14） 安装纵向及横向预应力管道15） 绑扎顶板顶层钢筋16） 自检及报监理工程师验收17） 浇筑顶板混凝土18） 养生凿毛19

22、） 拆除端头模板20） 张拉竖向预应力筋和顶板横向预应力筋21） 拆除外侧模22） 拆除箱内模板在桥梁合拢时，现浇梁段支架经预压后支架的变形已相对稳定，但悬臂端受气候影响在三个方面均可能产生较大的变形。尤其在混凝土浇筑初期，这些变形可能导致合拢段混凝土开裂，因此施工工艺应保证合拢段适应这些变形，避免裂缝的出现。因此必须加强梁体跟踪观测，其具体要点如下：选择日间悬臂标高最高时（一般在清晨日出前后）进行观测；观测必须定点、定人、定设备；端部临时支架下设置横向滑移设置，以防止梁体在预应力及环境温度的作用下发生裂缝。支架现浇段施工常见病：2） 混凝土外观质量较差3） 混凝土裂缝较多 顶板裂缝 底板裂缝

23、 腹板裂缝5. 合拢段施工及施工过程中的质量通病1） 合拢段施工连续梁的分段悬臂浇筑施工，从墩顶0#号块开始至T构完成，再将各T构拼接而形成整体连续梁。这种T构的拼接就是合拢，合拢是连续梁施工和体系转换的重要环节，合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线形，控制合拢段的施工误差。利用连续梁成桥设计的负弯矩预应力筋为支承，是连续梁分段悬臂施工的受力特点，悬浇中各独立T构的梁体处于负弯矩受力状态，随着各T构的依次合拢，梁体也依次转化为成桥状态的正负弯矩交替分布形式，这一转化就是连续梁的体系转换。因此连续梁悬浇施工的过程就是其盈利体系转换的过程，也就是选浇时实行支座临时固结、各T构的合拢、固结

24、的适时解除、预应力的分配及分批依次张拉的过程。通常多跨连续梁的合拢段施工的顺序为先各边跨，再各次边跨、最后为中跨。中跨合拢段因温差引起的变形变位大，由此产生的应力也大，对合拢临时连续约束的设施亦有更高的要求。 预应力混凝土连续箱梁的合拢力学分析：温差产生的轴向力分析：为简化计算，将温度变化产生的轴向力内力按线膨胀计算，并将变截面箱梁分段按其平均截面计算之。假定合拢口两侧支座处在温度变化时仍锁定，设梁升温t时产生的自由伸长量为Lt，由于两端约束产生的缩短为LN，则：LtgtLg2htLh因 gh，则有 Lt ht（Lg2 Lh）htL又 LNNLg/EgAg2NLh/EhAh;假设两端墩身无位移，则依变形协调原理：LtLN得： NhtLNLg/EgAg2NLh/EhAh;当合拢口一端支座固结约束取消后，其另一端可沿支座滑动，此时合拢口刚性支撑的受力情况为：当升温t时： NQfNy当降温时：NNyQf若令上式为零NNyQf0则; NyQf若设抗裂安全系数为Kf，则：NyQfKfNyKfQf则 NKfQfQf（Kf1）Qf相应地,升温时的轴向力则变为;NQfKf