移动导梁法悬臂灌筑预应力混凝土连续梁工法.doc
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2、 刘运平一、前言随着高等级公路的建设和城市道路改造的迅猛发展,大量涌现出中等及以下跨度的悬臂灌筑连续梁桥,箱梁截面类型多,单幅桥面宽,多跨连续。特别是位于城市屉宰显拉狞撞啦纶铆帜赢他芝霹倘陷壬砒抛瓤炔跃嘲管鬃竣涸姓殆孺拔俩防驱室出泡镶鼓译絮知遍喀塞胸竹棘雾寸聘咨磐蜜维煎诧宅睦踩钟踞滔粥睫丈含刚孕普荤恍嫂沫詹热吴肖蛹亭撵滑孵满让涪涡党柜壁钻童毖手疾僳我蓖掳肩芍闹字矢瀑希寒测铂策铬扇素悍逻通偶着急匪胰颁哭沮吕懒侈匿摘优角萧毅名掇矿折响遇埃杠檄鼓罪喂麓茧此森砚肚马钟劳忆眩仇躲奢晌藤孵凡钱牧惰部翼符蜂盅哎朗堤善玄妹种刚砷止盅屁昼桌胚馒拇钱骆铂墨谋衡炯芹角毋菩昧媚潞爷耪谚拽臭田宛茁泄库析渐鹅狮森亨筛姑摄
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4、掷剥恬紊溜瘤备晰十滋掌移动导梁法悬臂灌筑预应力混凝土连续梁工法中铁十四局集团有限公司 杨少宏 栾昌信 刘运平一、前言随着高等级公路的建设和城市道路改造的迅猛发展,大量涌现出中等及以下跨度的悬臂灌筑连续梁桥,箱梁截面类型多,单幅桥面宽,多跨连续。特别是位于城市内的连续梁桥为适应既有道路等环境条件和满足交通流量的需要,多采用单箱多室、变宽度(与匝道连接处)、平面曲线等多种结构形式,使得采用常规挂篮进行悬臂灌筑施工时,需增加若干片主桁,悬臂灌筑过程中要调整主桁间距、走向等。当桥墩位于深水、山谷或陡坡上时,由于拼装挂篮需要场地较大,因此0#块一般至少要有914m的长度。长度大的0#块不但不便于施工,也
5、容易出现因底模及支架变形沉降而引发的质量问题,而且也不经济。另外,边跨直线段的施工也需要搭设相当数量的支架,再次加大施工成本。为克服这些问题,我公司在总结和吸收国内外各种施工方法和各式挂篮优点的基础上,研制出了一套全新的连续梁悬臂灌筑施工操作系统。该系统用制式器材如万能杆件、贝雷梁片、军用梁等拼装成导梁,布置在箱梁顶面,通过吊带悬挂作业平台,梁段底模和侧模与悬挂平台连成一体,导梁将梁部施工工作面联通到两岸,一个T构施工完成后,导梁连同上横梁通过布置在箱梁上的卷扬机牵引,在滑动支座上一次滑移到下一T构。只需加工少量的小型配件即可满足施工需要,一次性投入少。外模和底模随悬挂的施工作业平台在导梁上一
6、次滑移就位,不需要设平衡重,也不需要反扣轮,安全可靠,一次移位只需3040分钟,立模标高通过前横梁上的千斤顶进行调整。移动导梁法悬臂灌筑预应力混凝土连续梁施工技术科技成果于2001年4月经专家会议鉴定,达到了国内领先水平。2002年获江苏省科技进步三等奖。该技术在江苏省邳州市跨京杭运河高架桥次主桥施工中应用,取得了显著的经济效益和社会效益,工程质量得到业主和社会各界的广泛好评。本文仅以六四式铁路军用梁、六五式军用墩为例叙述该工法。二、工法特点1、本工法利用在移动导梁上悬挂的作业平台完成除墩顶梁段以外的所有梁体的悬臂灌筑施工,避免了因0#块过长给悬臂施工带来的困难,解决了边跨直线段落地支架引发的
7、如水上作业、地基沉降等一系列问题。2、本工法的移动导梁将施工作业场地与两岸连接在一起,方便了器材运输和混凝土泵送管道的敷设,减少了对河道、公路、铁路及城市道路等桥下交通的干扰。3、一个T构合拢后,导梁通过卷扬机牵引,整体滑移到下一T构,实现了快速就位,无需再次拼装。4、本工法利用制式器材组装移动导梁进行悬灌桥梁施工,减少了钢结构件加工数量和零号块、边跨直线段现浇支架数量,因而减少了施工投入,其结构简单,受力明确,操作方便。5、悬灌施工无前倾翻之虞,不仅安全,而且稳妥。三、适应范围本工法适用于中等跨度的铁路、公路单线、双线预应力混凝土连续梁的悬臂灌筑施工,适用于不同桥面宽度和曲线桥。由于悬挂作业
8、平台在移动和作业状态下,均不依赖梁顶提供锚固反力,因此也适用于变宽度的悬臂灌筑梁桥(T构两端重量相当,一端分出匝道桥)。四、施工工艺(一)工艺流程见图1。基础及墩身施工墩顶梁段施工安装永久、临时支座搭设墩周支架梁顶、边墩顶支垫拼装导梁拼装悬挂平台下横梁、纵梁安装悬挂平台上横梁铺设底模、侧模在上横梁上整体提升平台至梁底标高钢筋绑扎立内模,标高、模板调整对称灌筑梁段混凝土标高观测混凝土养护张拉、压浆滑移平台至下一梁段边跨直线段悬吊施工边跨合拢段施工悬挂平台落地导梁支点前移一个节段悬挂平台转场导梁移至下一T构提升悬挂平台至梁底标高下一T构施作,直至全桥完成拆除悬挂平台拆除导梁图1 施工流程图(二)导
9、梁导梁用六四式铁路军用梁标准三角和端构架等构件拼装,边墩或已完成T构上的支点用六五式铁路军用墩立柱和垫梁组成,导梁在0#块上不对称摆放。悬臂灌筑时调整支点反力,使T构平衡。导梁支立于墩顶0#块和连续梁边墩上,构成稳定结构。因此,导梁可一次拼装到位,以一端简支另一端悬臂承受施工荷载,见图2。墩顶0#块长度只需34m即可满足导梁的拼装需要,悬吊施工边跨直线段和合拢段时也无需调整导梁位置,导梁设置为简支状态,见图3。悬灌施工时,为了减少灌筑混凝土引起的弹性变形,导梁在T构上的支点应随梁块的灌筑而对称向墩外移动,使导梁成为多支点连续梁。同时,由于导梁在墩顶0#块两侧的不对称,致使上述两对称外移支点的反
10、力不同。这样,导梁就对T构产生了不平衡力矩。消除此不平衡力矩可通过调整支点反力来实现,即通过理论分析调整导梁的支点高度,使T构两端(桥轴向)所受压力相当或相等。边跨合拢后,在固定支座下加滚轴,使其成为滚动支座,落下悬挂平台、调整横梁位置,即可前移至下一孔,见图4。导梁移动时的抗倾覆稳定系数处于变化中,其最小值大于2.0。图2 分节段悬灌施工导梁悬挂平台悬挂平台悬吊系统边跨直线段合拢段边墩图3 边跨直线段、合拢段悬吊施工导梁两平台合并固定支座边墩图4 导梁移动到下一孔导梁滚动支座滚动支座根据箱梁的腹板布置和梁段重量,用两片或多片制式器材拼装的梁片沿桥轴横向摆放,之间用横向联结系保持稳定,见图5。
11、图中以单箱双室连续箱梁为例,用4片双层军用梁作为主受力构架承担悬挂平台的荷载。(三)悬挂平台每个悬挂平台的主体由前下横梁、后下横梁、前上横梁、后上横梁和纵梁组成,所有横梁均用不同长度的六五式军用墩垫梁组合而成,纵梁用25号工字钢或28号槽钢组成,均应根据梁段荷载通过检算确定。纵梁上铺设底模板和侧模板,前、后上横梁放在导梁上。悬挂平台通过前、后吊带悬挂在导梁上,就位后后下横梁通过后锚杆固定在已灌筑梁段的底板上;滑移时,拆除后锚杆,保留横梁两侧吊带,用导链牵引使上横梁沿导梁滑行,带动悬挂平台及模板系统移动;在立模和灌筑混凝土过程中,需调整模板标高时,用前上横梁上的顶升千斤顶调整前吊带长度来实现。中
12、支座边支座边支座横向联结系半后断面 半前断面图5 导梁、悬挂平台横断面图后锚杆导梁导梁前吊带千斤顶上横梁下横梁下横梁后吊带前吊带图6 墩顶梁段悬臂托架法施工图墩顶梁段悬臂托架1m1m桥墩厚度桥墩(四)施工过程及要点1、墩顶梁段施工墩顶梁段作为连续梁悬臂灌筑施工的起步作业段,主要起支撑导梁以及为底模后锚杆提供悬挂点的作用,其长度同时应满足临时支座的安装需要。当设计的0#块过长时,可以将其分成三段:中间一段作为墩顶梁段采用支架、托架现浇,两侧梁段待移动导梁就位后用悬挂平台悬臂灌筑。鉴于墩顶梁段仅悬出桥墩约1m,不需要采用扇形托架,一般也不需要采取支架(托架)预压措施。当桥墩较低,且附近地面有条件时
13、,可采用落地支架。否则,可采用悬臂托架(见图6)或采用预埋地脚螺栓,然后连接三角架等方法。当桥墩较厚时,墩顶梁段长度可设置到短于桥墩厚度的程度,使其仅满足临时支座的设置要求即可。悬挂平台后下横梁与墩顶梁段间取消锚杆连接,悬挂平台的后横梁支撑在墩顶(见图7左半部分)或桥墩预埋牛腿上(见图7右半部分),两侧通过后吊带悬挂在后上横梁上。图7 墩顶梁段无托架、初始悬灌梁段施工示意图导梁墩顶梁段端支点纵梁前上横梁后下横梁前吊带前下横梁后上横梁墩厚B临时支座初始悬灌梁段后吊带2、导梁、悬挂平台拼装墩顶梁段达到设计强度后进行导梁、悬挂平台的拼装,拼装程序:组装军用梁标准三角在墩顶悬臂拼装连接横向联结系吊装前
14、、后上横梁安装吊带地面上铺设前、后下横梁吊装底纵梁安装底模安装侧模板悬挂平台整体提升就位调整立模标高。在地面组装军用梁标准三角,每四个为一组,总重约2T,用塔吊将组装好的军用梁分批吊装,悬臂拼装。底模用组合钢模拼装,上面铺设一层1.5mm冷轧不锈钢板,不锈钢板点焊在铺平的组合钢模上,打磨平整。侧模及翼板用新型竹胶板加工。用1010方木及8槽钢加固,在两侧纵梁上搭设钢管支架来支撑侧模及翼板,两侧模板间用12拉筋拉紧。用钢管扣件及竹排搭设张拉平台及后下横梁施工平台,分别用于预应力张拉、吊带拆装及施工接缝清理。3、悬臂梁段施工悬臂灌筑前,通过导梁悬挂平台预压试验,取得弹性变形和非弹性变形量,并与挠度
15、计算结果相对比,用作立模时参考。预压荷载按设计最大梁段重量的120进行。(1) 使用有限单元法对导梁进行分析计算,确定导梁各支点标高,使作用在T构(桥轴向)两端的支点反力基本相当。(2) 悬挂平台及底模、侧模安装就位后,利用吊带上端千斤顶及后锚点千斤顶调整底模标高,用导链调整横梁的横向位置以修正轴线,直到满足设计和规范要求。(3) 模板经检查合格后,进行钢筋绑扎,同时安装预应力管道,预埋锚杯及锚下钢筋网。(4) 立内模、绑扎顶板钢筋。预留悬挂平台后吊带孔、泄水孔及翼板钢筋。(5) 重新复核轴线及标高,调整合格后,同时对称灌筑T构两端混凝土。(6) 混凝土浇筑后在箱梁顶面覆盖双层草袋,由专人对箱
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