悬臂灌筑施工技术.docx
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1、悬臂灌筑施工技术桥梁悬臂灌筑及钢管拱安装施工技术悬臂施工法是上世纪50年代发展起来的一项建桥技术。特点是:将梁部结构分为若干阶段,由墩顶向两侧逐段拼装或灌筑,最后合龙整孔桥跨结构。悬臂灌筑施工技术桥梁悬臂灌筑及钢管拱安装施工技术悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法。在ItII托架二一筑04)限段i与*对例!筑各个索段合龙段上工在0号炭上修a弓堂段悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地(原位)浇筑混凝土,待混凝土强度达到一定强度后,张拉预应力筋,移动机具、模板继续施工,使悬臂不断接长,直至合龙(拢)。悬臂拼装法则是将梁体按节段预制,从桥墩两侧依次对称安装节段块件,张拉预应力筋,使悬臂不断接长,直
2、至合龙(拢)。今天主要介绍悬臂浇筑法施工。悬臂灌筑法又称无支架平衡伸臂法或挂(吊)篮法。它是以已经完成的墩顶节段(0号块)为起点,通过挂篮的前移对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土,并施加预应力悬出循环作业方法。悬臂灌筑法每节段长一般为2m5m(在斜拉桥施工中现已达到8mIOm)。串糖葫芦堆码积木一、悬臂施工法的概念及特点特点:(1)施工期间可不影响桥梁通航;(2)逐段施工不需要大型起吊设备,仅用几个挂篮即可完成梁部施工;(3)每墩有两个工作面平行作业,几个墩可同时施工,有利于缩短工期;(4)梁段施工都在挂篮上完成,能保证施工的连续性和施工质量;(5)节段施工都是重复作业,所需人员少,能较快熟练掌握
3、施工技术,提高工效。体系转换变截面梁临时固结逐段张拉预应力挂篮前移T外模就位,并调整底模标高T绑扎底、腹板钢筋,安装相应位置的预应力管道(或者抽拔管)T拼装内模(或内模就位)和端模T绑扎顶板钢筋,安装相应位置的预应力管道(或者抽拔管)T浇注梁段混凝土T养护,梁端面混凝土凿毛T张拉预应力T孔道压浆T接长轨道,解除相关约束,做好挂篮前移准备T进入下一个梁段循环。以京九线泰和大桥为工程背景形成的菱形挂篮施工工艺流程。铜九吴家湾桥连续梁施工组织设计制订的挂篮施工工艺流程。京津城际跨北京三环路连续梁施工工艺流程图。1)挂篮行走:多采用导链在前端拖拉的方式也有采用液压千斤顶顶推方式3.1挂篮悬臂灌注2)挂
4、篮模板就位挂篮后锚:利用竖向预应力筋挂篮后锚必须连接可靠,需要专人负责检查早期挂篮采取过在桁架后端施加配重的方式3)钢筋绑扎,预应力管道安装与前段钢筋的连接符合技术要求预应力管道位置正确预应力管道连接可靠锚垫板与预应力管道垂直3.1挂篮悬臂灌注4)混凝土浇注对称浇筑不平衡重由设计提出浇注时间与运送方式和时间相适应混凝土的捣固3.1挂篮悬臂灌注5)养生及穿索、接长走形轨道养生很重要高性能混凝土对养护的要求提高了高速铁路(客运专线)要求5天龄期3.1挂篮悬臂灌注6)张拉预应力预应力是生命线按设计要求的位置和顺序张拉防止管道堵塞穿索方式3.1挂篮悬臂灌注7)孔道压浆注意预留排气孔按设计要求及时压浆采
5、用真空压浆新技术提高压浆质量8)挂篮主构架卸载(或者脱底模),准备前行进入下一循环3.1挂篮悬臂灌注X用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括:在墩顶浇筑起步梁段(0#块),在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段;边跨及中跨合拢。图2-2混凝土梁桥悬臂施JL示意(一)施工挂篮的构造X挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架,其锚固悬挂在已施工梁段上,在挂篮上可进行下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设,混凝土灌注和预应力张拉,灌浆等作业。完成一个阶段的循环后,挂篮即可前移并固定,进行下一阶段的悬灌,如此循环直至悬臂灌注完成。1.挂篮分类X挂篮按构造形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、弓弦式)
6、、斜拉式、型钢式及混合式四种;挂篮按抗倾覆平衡式可分为压重式、锚固式和半压重锚固式三种;X按挂篮走行方法可分为一次走行到位和两次走行到位两种;X按其移动方式可分为滚动式、滑动式和组合式三种。几种主要的挂篮结构如图515-6所示。平行桁架式挂篮图5-2平弦无平僮亮:桂簸图57弓弦式挂能图5菱形桁架式挂篮底模板OOQ行走及锚固系后吊装置470500100千斤顶r/主构架而/前上横梁/-1J;14C挂篮结构图用挂篮主段悬浇施工的主要工艺程序为:X灌注O号段及墩梁临时锚固;X拼装挂篮;X灌注1号段;X张拉预应力钢索挂篮前移、调整、锚固;灌注下一梁段;X包括:X1)挂篮前移,按立模标高设顶底模标高;2)
7、浇筑混凝土,养护;X3)张拉预应力钢索。依次类推完成悬臂灌注;挂篮拆除;边跨合拢;中跨合拢。XO号段位于桥墩上方,灌注0号段相当于给挂篮提供一个安装场地。号段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇,如图所示。X立0号段底模时,同时安装支座及防倾覆锚固装置。如图5-12所示。O号块Wsizizixizwizi/1.底模架2.支架 3.墩身。号块0#段托架61.锚固钢筋2.临时支座1.临时支座2.永久支座3.临时支撑4.预应力钢绞线3.永久支座S3.3.8O#段托架结构总图挂篮运至工地后,应在试拼台上试拼,以发现由于制作不精良及运输中变形造成的问题,保证正式安装时的顺利及工程进度。图516三角形组合梁挂
8、篮尾部连接示意图X在O号段上安装梁顶滑道,然后安装支座及三角形组合梁,并将其梁尾部相连并锚固,配置压重。吊挂相应调带(杆)。X将底模平台及侧模支架作为整体起吊,与相应吊点相连结,后下横梁则用吊杆支撑在箱梁底板上。从2号段开始,两挂篮分开作业,其尾部各安装接长梁,并将主梁后端锚固在箱梁顶面上.X挂篮锚固应有专人负责,以保证挂篮在每次变形时规律一致。三J5-16三加形维令率挂空走邻连接东庵田X在O号块上安装完成挂篮以后,应首先进行挂篮加载试验,以获取加载与挂篮变形的关系曲线。X试验方案应经指挥部、监理和监控小组批准后实施。X加载时应注意分级加载,且分级应均匀。条件允许时应逐个进行挂篮加载试验,以便
9、于检测全部挂篮的性能。菱形挂篮悬灌施工要点菱形挂篮主要由主桁架、悬吊系统、锚固系统、行走系统、模板系统(底、侧、内模)几大系统组成菱形架(由立杆、上平杆、下平杆、前斜杆、后斜杆组成)前上横梁(150双拼工字钢组成)横连系统后三角吊点挂篮后锚一一般由精轧钢筋作为后锚,可由预埋精轧钢筋、利用竖向预应力筋预留孔洞穿精轧钢筋等措施实现滑轨锚固一般为预埋或利用竖向精轧钢筋走行系统组成滑轨后勾板、反扣轮内滑梁及滑梁挂架外滑梁及滑梁挂架倒链或穿心式千斤顶牵引系统悬吊系统组成一般用钢板吊带或精轧钢吊带(分为前托梁吊带,后托梁吊带,滑梁吊带)螺旋千斤顶倒链模板系统组成底模系统由前下横梁(前托梁)、后下横梁(后托
10、梁)、纵梁、工作梁组成,底模直接安装固定在底模系统上侧模为整体定型模板,悬挂在外滑梁上内模悬挂在内滑梁上9)悬灌循环时间解除后锚、松前吊带,挂篮前移就位,底模、侧模同时前移。约6h后锚底模,修整、校正侧模,调整底模标高,侧模就位。约12h绑扎底板、腹板钢筋,安装预埋件、波纹管道和竖向预应力筋。约20h前移内模,修整就位。约Wh绑扎顶板钢筋,安装顶板波纹管及预埋件。约18h灌筑混凝土。约IOh混凝土养生,穿钢绞线,拆内外模板。约72h张拉纵向预应力筋。约IOh纵向预应力管道压浆。约8h合计:166h(7天)正常情况下,一个循环710天。3.2挂篮安装连接牢固,不得随意焊接、切割吊装作业安全在挂篮
11、设计和加工阶段就要考虑:挂篮的安装和拆除挂篮形式起重设备的能力运输条件和方式能否租用3.3。 号段施工1) 0号段施工托架1.3。 号段施工2)临时支座一般用混凝土结构拆除相对设置比较复杂预埋电阻丝融化硫磺砂浆混凝土硬凿水钻钢支座3.3O号段施工3) 0号段模板可借用挂篮模板永久支座处理4) 0号段钢筋绑扎和预应力管道安装数量比较大施工人员还不熟悉宜出错预应力管道密集3.3 。号段施工5)混凝土浇注钢筋、管道密集永久结构构造复杂施工人员还太熟悉易出现质量事故0号段施工时间一般4060天3.4 合龙段施工是悬臂施工的关键工序,关系到成桥线型为缩短合龙时间,合龙梁段较短,一般2m为宜合龙依据设计计
12、算确定,没有固定顺序临时锁定合龙段温度控制3.5 体系转换与合龙段施工密切相关从临时锁定开始,由静定结构变为超静定结构连续刚构在合龙段施工同时完成体系转换连续梁主要在临时支座拆除时完成体系转换多跨梁多次体系转换3.6挂篮拆除不是重要工序注意安全和构件的保护在有些情况下存在困难3.7挂篮试压(预压)目的:检查挂篮加工及安装质量,消除非弹性变形;测定弹性变形及非弹性变形,为各段箱梁立模的抬高量提供依据。方法:原位堆载预压和模拟等效预压。分级加载3.8施工控制悬浇梁的施工控制包括线型控制和应力监控施工控制是悬浇梁施工技术的重要组成部分,并始终贯穿于桥梁施工中常用跨度的悬浇梁一般情况下不进行应力监控线
13、型控制是必须要做的线型控制是悬灌桥施工的重要工作之一悬浇梁在现场简单到只是调整底模的立模标高而这个标高的确定非常复杂;必须由专业人员进行结合现场施工实际计算确定,并在过程中逐步调整4.1 挂篮形式挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备,它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。挂篮的结构形式很多,变化发展也很快。按结构形式分挂篮有:型钢式、桁架式、斜拉式等按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有:压重式、锚固式和半压重半锚固式等不同的桥跨、桥型可选用不同形式的挂按其走行方式的不同则又可分为滚动式、滑动式和组合式等。篮。1/2后视1/2前视万能杆件桁架式挂篮=三内接.吊杆22三角形挂篮较早出现的挂篮,至今仍然大量使
14、用。横梁弓弦式挂篮受力经典市场不佳活动槽M斜拉式挂篮堂向M应力IBAO.段后吊,菱形挂篮经典挂篮形式牵索式挂篮一用于斜拉桥1S费舅一图1托架及用篮前后吊带图2吊篮初始形象菱形挂篮改进型4.2 挂篮可利用系数挂篮的可利用系数,也称为重量系数(挂篮自重/承重量)是衡量挂篮技术的主要指标之一早期桁架式挂篮的重量系数往往达到甚至超过1.0斜拉式挂篮的重量系数为0.30.5左右弓弦挂篮是一种结构合理的轻型挂篮,其重量系数在0.4以下菱形挂篮也是一种结构合理的挂篮,其重量系数也在04以下阜索式挂篮可利用系数约为0.3左右4.3 挂篮构造应重视挂篮的选型、设计和加工必须制订施工操作规程或作业指导书技术难点1
15、)钢管拱圆管在各部位的弧率不同,多处存在相贯线,下料精度要求高;焊缝要求严格,I、11级焊缝均要求100%探伤检测;各部位加工精度要求高,特别是吊杆上锚箱焊接位置如果不正确,将造成吊杆无法安装。2)钢管拱安装虽然有支架法、斜拉扣挂法、转体法、整体提升法等方法,但针对本工程特点,选择合适的安装方案,采用有效的临时固定和调整拱肋技术措施,达到既安全经济、又快速的目的,是钢管拱施工面临的技术难题。1)采用数控切割机床下料,纵向焊缝采用埋弧自动焊等先进设备,横向焊接采用坡口焊缝,所有焊缝通过超声波探伤检测,并抽检20%进行X射线探伤。2)加工前,对已施工完的梁部拱脚、下锚箱位置进行精确测量,将误差输入
16、到钢管拱第一节拱肋及吊杆上锚箱加工设计图上,先从理论上消除偏差。焊接完成后,除按常规进行横向预拼外,还在工厂内完全模拟现场搭设支架进行竖向预拼装,将问题解决在吊装前,确保一次吊装成功3)结合拱肋高度在桥面上方不超过21.3m的情况,经过受力计算并经设计院同意,采取支架原位拼装方案,在桥上搭设支架安装钢拱节,汽车起重机上桥面进行吊装。支架采取万能杆件搭设,两台50t汽车起重机吊上桥抬吊拱肋。4)拱节外侧采用喷砂除锈,基体表面清洁程度应达到Sa2.5级,喷涂底漆、中间漆、面漆后,每层漆的厚度均采用测厚仪检测。5)编制了钢管拱安装专项方案,突出安全预防措施和应急方案,并报北京市安监局进行审查。施工过
17、程中将万能杆件桥下拼装成节、桥上连接的方法,大大减少了高空作业量及杆件螺栓坠落的几率,保证了施工安全。6)采取内法兰高强螺栓锁定方案,实现了钢管拱的快速合龙。通过连续3天的温度及合龙口长度观测和对比分析,选择了合适的合龙时间,使结构合龙后的应力状态良好。7)钢管拱节段间临时连接采用外法兰固定,千斤顶调整高低,倒链调整横向位置,钢锲块支顶固定,做到了简单方便。横撑采用先将与拱肋连接的有相贯线的部分焊接固定,然后设置内法兰焊接合龙口的方式,解决了空间吊装及焊接相贯线位置的困难,加快了钢管拱安装进度。顶升混凝土技术技术难点自地面到拱顶混凝土顶升高度达到了36m,从梁部到拱顶也有21m。根据以往的桥梁
18、施工实践,顶升混凝土比较容易出现质量事故。如何保证顶升混凝土快速、不间断、饱满,保证排气口中排出的浆体不撒落到桥面及四环主路上,是顶升混凝土施工的难点。6.2采取的技术措施1)通过多次试配,配制了流动性和耐久性均满足设计要求的微膨胀高性能混凝土。2)采用汽车泵与地泵接力的方式,将地泵放在桥上拱脚处,由汽车泵将混凝土先泵到地泵喂料口,减少了地泵堵管几率。3)为保证四环主路上不溅落灰浆,在出气口附近增设排浆管,并在支架上安装漏斗及排浆管,将浆液收集到桥面污水箱内,起到了良好的环保效果。4)自行设计加工了灌浆口、止浆阀,加工简单,效果良好,且能重复利用。悬灌梁施工步骤梁体施工步骤为:0#段支架搭设T
19、O#段预压TO#段浇筑T挂篮拼装T挂篮预压T钢筋及预应力钢筋安装T混凝土浇筑T节段预应力筋穿束、张拉压浆T移挂篮至下一节段T节段循环T边跨合拢T中跨合拢。其中挂篮安装步骤如下:垫梁T走行轨T菱形桁架T后锚系统T前上横梁T前、后吊带T底模系T内模T外侧模挂篮施工注意事项1、挂篮后锚设置精轧钢筋预埋位置准确,后锚措施需进行受力验算,安全系数要大,精轧钢筋只能帮扎固定,严禁采用电焊焊接固定。严防电焊和乙快焰烧伤精轧钢筋,精轧钢埋设长度需满足抗拔力要求,垂直度控制好,否则后锚精轧钢筋受附加弯矩作用后可能导致后锚失效、挂篮倾覆。2、轨道安装轨道垫平,垫实,接头铳平,减小接缝宽度,前支点以前的接头处前低后
20、高,高差0.5cm,后锚点和前支点之间的接头前高后低,高差0.51cm,接头处连接加固。防止挂篮移动过程中出现卡停或卡跳而产生冲击荷载,发生危险。3、反扣装置反扣轮需完好,后勾板增设加劲板防止侧向变形,每个后锚位置设对拉螺栓加固,防止反扣轮脱出,挂篮倾覆。同时后勾板需用型钢设置限位装置,作为安全措施。4、滑道道间距与锚固滑道间距、锚固轨道间距必须准确,菱形架中心应尽量与滑轨中心重合,左右滑道中心、挂篮中心需与梁体中心重合。轨道锚固预埋精轧螺纹钢筋要求同后锚精轧钢筋预埋要求。5、菱形架之间横连挂篮菱形架之间横向连接系统与菱形架采用螺栓连接。6、挂篮预压可采用桥下菱形架用千斤顶一钢绞线加载系统加载
21、对拉,测得菱形架的荷载一变形之间的线性关系。作为立模标高的调整的一个依据。7、挂篮立模标高根据挂篮菱形架预压结果和连续梁各断面在各施工阶段的挠曲变化情况确定,由测量与线性监控单位及时联系,由线性监控单位提供具体立模标高数值。注意在连续梁悬灌施工的理论立模标高值加上纵坡影响的标高变化值。8、钢筋绑扎钢筋安装顺序合理,各层钢筋网的纵横向钢筋必须绑扎,各层钢筋网之间拉筋需严格设置,并绑扎或焊接固定。钢筋必须形成整体骨架。预留混凝土下料通道、预埋件(挡楂墙钢筋、泄水孔、通风孔、防落梁措施、综合接地、沉降观测标,轨道锚固和挂篮后锚预埋精轧钢筋)定位准确、加固牢靠。9、预应力管道安装及定位波纹管定位筋、防
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