大桥主塔施工技术汇报.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,XX大桥主塔施工技术汇报,总体目录,工程概况,基本情况,重点难点,主体工程,下塔柱施工,下横梁施工,中塔柱施工,上塔柱施工,中、上横梁施工,测量控制,混凝土配合比设计,XX大桥工程主塔施工技术创新,工程基本情况,XX大桥是位于国道主干线丹拉（丹东-拉萨）支线高速公路上、横跨XX的一座双塔双索面预应力混凝土特大型斜拉桥，主桥全长668米，跨径布置为152m+364m+152m。主塔采用倒Y型，全高140.12m，为钢筋混凝土箱型结构，塔壁内设置劲性骨架，作为施工辅助结构。主塔两侧塔柱由上、中、下三道横梁连接成为整体，三道横梁均为后张预应力结构。上塔柱为索锚固区，斜拉索穿过索道管直接锚固于塔壁，在塔柱横、纵桥向均配有环向预应力钢筋，以抵抗斜拉索水平分力；主塔基础工程包括53根大直径超长灌注桩和6000方大体积混凝土承台。,主桥整体效果图,桥塔三维图,上塔柱,中塔柱,下塔柱,主塔工程重点、难点,下塔柱平衡架爬模施工技术,下塔柱塔脚应力控制技术,下横梁施工支撑设计及预应力施工技术,中、上塔柱架体式爬模施工技术,中塔柱水平主动力横撑施工控制技术,中、上横梁超高空支架现浇施工技术,上塔柱索道管空间三维定位技术,主塔施工测量控制技术,主塔工程混凝土配合比设计,主塔施工,塔,脚,施,工,下,塔,柱,施,工,下,横,梁,施,工,中,塔,柱,施,工,中,横,梁,施,工,上,塔,柱,施,工,上,横,梁,施,工,上,塔,柱,施,工,塔,柱,封,顶,工,程,01.12.27,02.3.4,02.4.23,02.5.9,02.7.8,02.7.23,02.8.29,02.9.12,下塔柱阶段,中塔柱阶段,上 塔 柱 阶 段,02.9.16,下塔柱平衡架爬模施工技术,下塔柱分六次浇筑成型，除塔脚外均采用平衡架翻模工艺。即利用钢拉带联系平衡架、塔柱外模板成整体，防止外模板倾覆。平衡架是下塔柱施工的根本，充当着脚手架、施工平台、平衡受力架体的作用，并在下横梁施工过程中承担大部分竖向施工荷载。,平衡架由,600,钢管搭设而成，并在钢管之间联系,300,钢管作为横杆。平衡架分阶段架设，每次架设高度至少高出此阶段塔柱高度,10m,，并根据实际情况，分不同高度层搭设脚手平台。,平衡架翻模工艺设计图,工程实景（一）,工程实景（二）,工程实景（三）,模板平衡与稳定,工程实景（四）,下塔柱施工塔脚应力控制,XX大桥主桥索塔设计采用分离式、倒,Y,型空间结构，索塔的整体造型及其各部分断面形式既考虑了受力要求，又考虑了景观设计要求和尽可能便利施工。其中下塔柱垂直高度为,28.62m,，设计为向外侧倾斜的斜塔柱，内壁外倾约,21,、外壁外倾约,17.5,，因此在实际施工过程中，必须在其内侧设置若干道水平拉杆，以抵消由于下塔柱向外倾斜而引起的水平分力，并达到控制下塔柱塔脚部位断面与内部应力在设计允许范围内的目的。经过初步分析，结合XX大桥的结构特点和下塔柱施工分步，拟采用4道预应力拉杆，随下塔柱施工节段的升高逐步施加。使得下塔柱施工在满足设计要求的情况下，达到科学、经济、安全施工的目的。,控制计算准则,按照设计要求，在施工过程中，主要荷载组合工作状况下，塔脚截面拉应力控制不超过1MPa；同时，施工控制阶段最高点对悬臂端最大位移不超过3mm。构件应力按弹性阶段进行计算，按容许应力控制计算成果，各种工况下内力直接叠加。由于塔柱具有足够的抗弯刚度，由此在应力计算中仅依据设计图纸提供的标准断面进行，未计入钢筋及劲性骨架的影响，同时未考虑对下塔柱受力状态有利的塔脚影响。因此，所得的应力计算成果是偏于安全的。预应力拉杆的主动力在下横梁施工完毕后，与下塔柱形成整体封闭框架体系，共同受力后方可释放。,下塔柱主动力对拉控制,（,第一阶段,）,下塔柱主动力对拉控制,（,第二阶段,）,下塔柱主动力对拉控制,（,第三阶段,）,下塔柱主动力对拉控制,（,第四阶段,）,工 程 实 景,下横梁施工技术,下横梁为全塔的主要受力部位之一，承受着下塔柱、中塔柱传递的巨大的水平分力，是保证主塔外形的关键部位。下横梁施工高度高,距承台顶面,28.62m,；混凝土体积大,约,1500m,3,；预应力束密集,共计,64,道。这些因素为我们的施工工艺提出了很高的标准，我们从支撑体系、浇筑方案、张拉措施各个方面制定了严格、细致的施工方案，保证了下横梁的结构质量。,在钢管支撑上搭设支架,支设底模,绑扎第一步钢筋、钢绞线,支设侧模、内模,测量校正,监理验收,浇筑一步砼,Yes,No,张拉预应力,拆底模及支架,封锚,绑扎第二步钢筋、钢绞线,支设侧模、内模、顶模,测量校正,监理验收,浇筑二步砼,Yes,No,拆模板,下横梁支撑示意图,下横梁支撑体系有限元计算结果,下横梁浇筑分步示意图,下横梁两步浇筑的优点,1、下横梁上下2m主塔范围内不留施工缝，主塔和下横梁之间的刚性固结性能好，尤其是外八字角与下横梁和主塔之间整体联结，消除外八字部位的应力集中，既保证有联结刚度，又确保外观质量。,2、支架和模板稳定，模板搭设容易，底板振捣密实有保证，减少模板和支架的受力变形，虽然是分两步浇筑，但第一步模板不拆除，接缝位置用玻璃胶处理，不会出现穿裙子现象。,3、分两步浇筑，能解决大体积砼水化热不易挥发的缺陷，不易产生内部裂缝，养护也容易。,4、工作人员施工方便。,下横梁模板及支护工艺图,工程实景（一）,工程实景（二）,工程实景（三）,工程实景（四）,工程实景（五）,下横梁预应力施工技术,下横梁位于下塔柱、中塔柱转折部位，主要承受着中塔柱沿轴向传递的主梁荷载和下塔柱沿轴向传递的支撑反力所产生的巨大水平分力，是下塔柱、中塔柱形成钻石型结构的主体承力构件。下横梁之所以能够承受如此大的轴力，主要依靠施加在下横梁轴向的22746吨的后张预应力系统。因此，保证下横梁预应力系统准确、可靠的建立成为施工控制的关键。,施工准备阶段，我们对钢绞线、锚具等相关材料进行了严格的检验和试验，不符合国标及相关质量标准规定的产品坚决不准许使用。到权威部门对张拉千斤顶进行了检验，并利用AutoCAD精确绘制了千斤顶曲线图、将相关数据汇总再利用Excel准确计算钢绞线的伸长量和允许偏差，计算充分考虑了43m长孔道的实际情况，确定精确的摩擦损失系数，为建立永久预应力提供了可靠的保证。张拉过程中，结合现场情况和设备情况确定了分阶段循环对称张拉的合理顺序，依照设计要求优质、高效的完成了下横梁预应力体系的建立。,张拉控制千斤顶曲线图,张拉控制计算表,工程实景（一）,工程实景（二）,架体式爬模施工技术,针对中、上塔柱的结构特点和控制要求，经过严格的论证和分析，我们采用了架体式爬模施工技术来进行下横梁以上塔柱的施工。架体式爬模系统施工技术是一项先进的施工工艺，该架体能垂直爬升，也能斜向爬升。在结构施工阶段，系统依靠自身动力，架体与模板配合，互为支撑、交替爬升，可形成集模板、操作平台和普通脚手功能于一体的多功能架体，能满足施工全过程各工序施工的需要。,爬模施工总图,模板配置设计,(一）,施工节段划分,:,考虑塔柱施工段自身劲性骨架的抗倾能力，国产钢筋的长度的经济许可，斜爬模较合理的爬升高度及施工进度方面的因素，施工段划分的高度拟定为4.5米。下塔柱从塔脚开始向上划分，中塔柱从下横梁中线向下划分，上塔柱从转折点向上划分，把异形施工段集中在下横梁处。下塔柱划分6个施工段，中塔柱15个施工段，上塔柱11个施工段全塔共计：32个施工段。,模板的配制,:,模板的配制以中塔柱截面为基准。有M1、M2、G、E型等几个规格。中、下塔柱顺桥向增加Bi、Qi系列变截面模板，横桥向增加Pi系列变截面模板。收分模采用整体面板逐节割去的办法处理。上塔柱模板在横、顺桥向全部利用中塔柱模板。下塔柱、中塔柱、上塔柱倒角模板分别焊于Bi、Qi、M2上。在上、中、下塔柱的交接处的异形施工段，按工程实际尺寸加工异形模板，满足工程要求。,模板配置设计,(二）,模板的高度方面,：在4.5米高绕周边合为二截，每节高度2.250米。为保证塔柱表面施工接口的光滑平整一套模板至少配置3块2.25米高的模板，施工时三块模板垂直翻转使用，保证在施工段接口处始终有一块模板固定着，作为上节施工段模板的支承和定位。同时也作为爬架提升的支承点。从而保证了塔柱混凝土外观和内在的施工质量。,模板的固定,：,采用M24H型对拉螺栓系统，螺母和外螺杆重复周转应用，并兼作爬架系统固定的支承点。螺母拧出后，可以在爬架下挂脚手上补平孔位。,模板的用料,：,面板采用-6冷轧钢板6.3#槽钢肋、12#槽钢回檩及合理的对拉螺杆间距。保证模板的刚度。从而也保证了混凝土表面平整度，完全满足施工的要求。,塔柱的内模,：,在上、中、下塔柱标准截面段用与外模对应的标准钢模板施工。,标准模板图（一）,标准模板图（二）,爬架施工设计（一）,爬架的应用布置,：,爬架从中塔柱开始应用，直至上塔柱塔顶。当然在技术上也可以从下塔柱开始就应用，但考虑到在下横梁处有较多的后续工序要施工，以及转向的设施投入等因素，综合考虑后决定采用本方案。爬架的布置采用在塔柱的外三侧布置，顺桥向定名P1爬架、横桥向定名为P2爬架，每侧塔柱布置3个架体。,架体的构造与提升,：架体由附墙段、工作架段、导向机构和附墙接长架和下挂吊篮脚手几部分组成。每个操作层间距高度为2米，爬架总高度为16米，工作架高度11米，附墙架高度为4.5米左右。爬架的提升动力采用手拉葫芦。爬架与模板之间互设支承点，通过塔柱，互为支承体，交替上升，达到爬升施工的功能。,爬架施工设计（二）,爬架的组装,：爬架从下横梁以上的中塔柱第一施工段完毕后开始组装。开始进行三面交替爬升（注：顺桥向内侧面由与支承系统和上人脚手架组合在一起脚手系统来满足模板的提升施工）。,爬架的转向爬升,:,中塔柱爬架爬升至中上塔柱交接转折处时，顺桥向的P1架按照塔吊的起重能力进行解体或直接提升来完成连续转向爬升；横桥向的P2架可直接提升进入上塔柱的爬升施工阶段。爬架转向后可一直爬升施工至上塔柱结构封顶。横、顺桥向的P1、P2架爬升至中、上塔柱转折处要暂停爬升，停留在转折处。上端临时固定后兼作临时脚手平台用。在中间支撑脚手系统中，搭设临时操作平台，进行上塔柱第一段混凝土的施工，待混凝土达到规定的强度后，爬升架体P1、P2架。,爬架施工横断面图,爬架施工纵断面图,爬架转向部位施工图,工程实景（一）,爬架组拼,工 程 实 景（二）,工程实景（三）,工程实景（四）,工程实景（五）,爬架操作平台,工程实景（六）,爬架提升,架体式爬模施工技术成果,施工进度成果：,应用架体式爬模的先进技术，我们实现了塔柱高度的快速增长，特别是在中塔柱施工阶段，仅用,52,天就完成了,15,个施工节段的施工，最快时达到了三天一步，达到了国内同类桥梁施工速度的最高水平。,工程质量成果：,架体式爬模设备在模板连接设计、模板收分设计、爬架导向设计、爬架与模板的互动设计等方面科学、独特的思路，使主塔柱的施工质量得到有力的保证，塔柱内部、外观质量完全达到了工程创优的技术要求。,施工安全成果：,爬架提供了安全、稳定、可靠的施工操作平台，满足了各个工种顺利、无干扰施工的要求，整个主塔施工过程中无一次重大伤亡事故发生，创造了超高空结构物施工的奇迹。,中塔柱水平主动横撑设计,中塔柱垂直高度65m，向内侧倾斜约14,。由于塔柱内倾角度较大，随着施工高度的增长，施工荷载与塔柱自重荷载在塔柱根部外侧所产生的负弯矩会越来越大，塔柱横向位移也会越来越大，如不加以控制，势必导致中塔柱根部外侧混凝土因拉应力过大而产生开裂，因此必须对中塔柱根部外侧的拉应力加以控制。控制的方案通常有两种：一种是设置刚性较大的水平支撑直接连接于两侧塔柱之上，依靠支撑的刚度来达到控制塔柱横向位移的目的；另一种方案是在两塔柱之间设置水平主动力横撑，即在横撑中部施加预应力来实现控制目的。经过详细的计算分析，我们认为主动力横撑对塔柱的控制更为有效、可靠、安全，最后决定在中塔柱设置了四道水平主动横撑，分阶段施加预应力以抵消塔柱内倾所产生的变形和外侧拉应力，实现了超高倾斜结构物空间线性控制的目标。,预应力对,撑控制数据,撑杆位置,(,下横梁以上高度,),对撑力（,KN,）,千斤顶类型,悬臂端理论,位移（,mm,）,悬臂端出顶,位移（,mm,）,悬臂端收顶,位移（,mm,）,撑杆一,16m,2960,YCW250B,7.71,7.58,6.74,撑杆二,29m,2100,YCD250B,8.30,7.89,7.23,撑杆三,43m,1460,YCD120,5.83,6.02,5.22,撑杆四,56m,1400,YCD120,4.58,4.33,3.97,施工控制阶段一,施工控制阶段二,施工控制阶段三,施工控制阶段四,工程实景（一）,工程实景（二）,中、上横梁超高空支架现浇施工技术,中横梁位于主塔中塔柱与上塔柱转折处，距离承台顶面,93.62m,，总计,87.3,m,3,；上横梁设在上塔柱,28、29,步位置，距离承台顶面,124.07m,，总计,56.1,m,3,。,横梁的主体结构为箱形断面，顶、底面均为拱形，既有良好的受力性能，又增强了主塔外形的景观效果。其中下横梁底板兼作为,0#,索道管的锚固结构。施工的关键是：如何在如此高度上准确控制结构物的设计外形，保证混凝土的浇筑质量。,中、上横梁示意图,上横梁,中横梁,中横梁支架系统,上横梁支架系统,横梁支撑（一）,横梁支撑（二）,上塔柱索道管空间三维定位技术,索道管精确定位的重要性：,每座主塔共有50对斜拉索，每根拉索穿过索道管锚固于上塔柱南、北侧塔壁上。百米高空为测量放线提出了高标准、严要求，为了避免由于斜拉索和索道管发生摩擦而对拉索产生的损坏，影响拉索的耐久性和安全性；同时如果索道管锚固点偏心会对拉索产生附加弯距，此弯距超过设计允许值会影响工程安全，因此必须对索道管进行精确的定位。,索道管定位总体方案,由于索道管的方向为空间三维坐标，并且每道索道管的方向和位置均不相同，且没有规则变化规律，导致索道管的定位精确性完全建立在空间三维数据分析之上。我们首先建立索道管数据的空间数学模型，并且按照设计图纸绘制了索道管的三维模拟图，建立起索道管空间方位的直观印象，然后从图上查询所需要的数据与计算数据进行比较分析，确定最终定位指导数据。定位过程中，首先对索道管顶口和底口中心的三维空间坐标的测量放样，并满足正负2毫米的精度要求，然后以劲性骨架为支撑基础，做出索道管的支撑定位架，我们称之为索床。定位完成后，立即对索道管空间位置进行检测，确认合格后即将索道管与索床焊接牢固，完成索道管的定位工作。,索道管三维模拟图,工程实景（一）,工程实景（二）,工程实景（三）,主塔施工测量控制,控制难点：,1,、主塔结构为钻石形，塔高,140.12,米，属于结构复杂的空间三维高大建筑物，对于测量来说控制难度较大。,2、,主,塔结构物尺寸精度要求高，特别是主塔索道管的定位精度要求为,5mm,。,3、,主塔属高大建筑物，由于受日照、风力等因素影响，往往导致变形量大于结构物的精度要求，必须考虑变形因素。,鉴于以上原因，制定合理、有效的测量控制方案，选择最佳观测时间对于塔柱施工至关重要。,XX,主塔施工技术创新测量控制,主塔测量控制原理,主塔测量控制遵循先整体后局部，先控制后碎部的测量控制理论。,整体控制,碎部控制,劲性骨架测量控制,索道管空间弦线法定位,主塔变形监测,主塔整体测量控制,主塔测量控制的平面控制网为国家三等三角网；高程控制网为国家三等闭合水准。在建网初期考虑到XX大桥为直线型、双塔双索面斜拉桥，利用桥梁的轴线控制主塔的几何尺寸，不仅方便施工，而且定位精度高，便于复核检查。因此在建立控制网时，顺桥向轴线布置了三个控制点，北点、32#承台和北岸；横桥向轴线布置了两个控制点，K5、K6；从而构成轴线控制网。控制网中其它三角点对轴线控制点起校核作用。,控制点一,1,网型布置部,主塔高程控制,B,点的高程为：,其中，,温度改正：,t0为,钢尺鉴定时的温度；,l,为钢尺在,t0,温度鉴定,时的改正数。,控制点一,钢尺导入法传递高程示意图,2,主塔碎部测量控制,（一）,控制点二,上塔柱劲性骨架的测量控制,下塔柱与中塔柱劲性骨架的测量控制,1,劲性骨架测量控制,主塔碎部测量控制,（二）,加密轴线控制网，是用于控制索道管的空间定位，保证其施工精度。,控制点二,2,索道管定位控制（1）,主塔碎部测量控制,（二）,控制点二,2,索道管空间弦线法定位,索道管定位控制（2）,主塔,变形监测,（一）,为了保证主塔索道管,5mm,定位精度，必须掌握主塔变形规律，据此变形规律指导主塔索道管施工定位。我们在主塔施工到中横梁位置时对主塔进行了一次24小时的变形监测，确定最佳观测时间为凌晨5:00-7:00；最不利观测时间为午后3：00。,控制点三,变形监测曲线图,主塔,变形监测,（二）,控制点三,质量效果：,理论分析和实际数据检验表明，我们所提出的主塔测量控制理论与方法具有简单、有效的特点，保证了主塔施工控制的精度，为工程创优奠定了基础。,工期效果：,按照主塔变形的规律，确定凌晨,5,：,007,：,00,为最佳观测时间，测量放样在此时间段内完成，为其他工序赢得了充裕的时间，从而加快了工程的进度。,控制成果,主塔工程混凝土配合比设计,混凝土的配合比设计是斜拉桥施工至关重要的关键点，配合比首先必须要满足设计在强度、弹性模量等参数上的要求，其次要满足结构特点和施工条件的特殊要求，还要满足工期对强度增长速度的要求。本工程混凝土工艺要求比较复杂，既有2.0米桩长83米的灌注桩群，也有近6000m,3,的大体积砼承台，还有高度达140.12米的C50高标号塔柱。这些工程部位对砼施工配合比设计的技术含量要求很高，特别是主塔混凝土，既要满足高空泵送的要求，又要满足因施工操作空间狭窄对混凝土和易性和流动性的要求，这些要求是以往普通混凝土配合比所无法达到的。因此必须要有一套完整、科学的配合比来保证设计、施工既定目标的实现，,设计难点：,主塔混凝土配合比设计思路,上部结构混凝土裸露于外界，对外观要求较为严格，我们采用超细矿物粉作为砼的另一种掺和料，来满足上部结构混凝土的要求。我们主要从普通水泥和矿渣水泥的对比来进行分析，矿渣水泥比硅酸盐水泥的耐久性要好，对砼碱-集料反应具有抑制作用，矿渣水泥在我国的应用面非常广，产量较高，但绝大部分实低是低标号水泥，无法配制高标号优质混凝土。研究表明，当矿渣的细度达到400m2/kg（比表面积）以上时，对水泥砼的性能有很大改善作用，与化学外加剂共同使用，不仅可以改善砼的流变特性，而且对砼的强度，耐久性的一系列指标都有重要影响，是生产高性能砼的重要技术途径。目前我国矿渣水泥中矿渣细度大约在200 m2/kg（比表面积）左右，资源浪费严重，因此，进一步深入研究和应用超细矿物粉，具有广阔的工程应用前景。,超细矿粉的性能,超细矿粉以工业废渣为主要原料，经优选、合理配比并磨细而成。具有活性大、利于水泥浆体及砼流动的优良特性。,与不同水泥、外加剂的适应性好，可以明显改善水泥和外加剂的相容性。在砼中可等量代替,20-50%的,水泥，具有较高的技术经济价值，而且价格低廉，使用方便。,超细矿粉混凝土的特殊性能,1、可以改善砼拌和物性能，增加流动性，抗离析，利于泵送。,2、,提高混凝土力学性能，砼,28,天强度可提高,10-20%,，且长期强度持续增长，可配制,C80,砼。,3、可以提高砼耐久性、抗渗、抗冻性，减少砼收缩，增加体积稳定性，降低水化热。,4、利于大体积砼施工，降低混凝土的总碱含量，抑制碱-集料反应。,超细矿粉砼的配合比控制,超细矿物粉检测数据,设计数据,1、主塔砼配合比设计数据,2、横梁砼配合比设计数据,设计应用总结,因主塔施工节段砼方量较大，施工高度较大，对砼泵送要求很高，要求同时具有较好的流动度和塌落度要较高，我们使用超细矿物粉作为砼中的掺和料基本上可以解决以上问题，并且掺超细矿物粉的砼具有改善砼和易性，增加砼后期强度，降低砼碱含量，提高砼泵送指数，便于用其所具备的自流能力来适应浇筑段布筋过密部位的现场浇筑。,在本砼的施工配合比中我们还加入了高效缓凝减水剂，防止由于砼浇筑方量较大，在砼未浇筑完成时，砼达到初凝，造成砼的分层。这两种外掺剂的加入基本上缓解了该结构各部位施工时所遇的困难。,