桥塔模板钢筋及混凝土工程施工技术.ppt
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1、第一节概第一节概 述述第二节桥塔模板工程施工第二节桥塔模板工程施工第三节桥塔钢筋工程施工第三节桥塔钢筋工程施工第四节桥塔混凝土工程施工第四节桥塔混凝土工程施工桥塔模板、钢筋及混凝土桥塔模板、钢筋及混凝土工程施工技术工程施工技术本章内容提要本章内容提要一、桥塔的发展 20世纪60年代以前,较大跨度的桥塔用钢材制作的;现今,高耸结构物的混凝土浇筑技术的发展,混凝土桥塔广泛推广,图917为混凝土在塔桥世界各国的典型应用。桥梁是突出周围环境的巨型工程建筑物,整体美观至关重要,刚劲挺拔的主塔、流畅起伏的主缆和凌空飞渡的加劲梁构成桥梁整体优美形态。桥塔高耸挺拔起画龙点睛作用,整体雄伟开阔,雄姿勃发。图图9
2、-1江阴大桥的主塔江阴大桥的主塔图图9-2日本的明石海峡大桥日本的明石海峡大桥图图9-2日本的明石海峡大桥日本的明石海峡大桥图9-2日本的明石海峡大桥图图9-3美国的乔治美国的乔治华盛顿桥华盛顿桥图9-2日本的明石海峡大桥图图9-3美国的乔治美国的乔治华盛顿桥华盛顿桥图图9-4日本的多多罗桥日本的多多罗桥图图9-5接立交桥接立交桥图图9-6上海南浦大桥上海南浦大桥图图9-7 苏通大桥苏通大桥二、桥塔的分类桥塔用于悬索桥和斜拉桥.构造、作用、截面形式等介绍两者的桥塔形式。1悬索桥桥塔悬索桥比斜拉桥简单悬索桥主要承重结构是缆索,桥塔(主塔)是支撑主缆的重要构件。悬索桥的活载和恒载通过主塔传递到下部
3、的塔墩和基础。对于不能在边跨端部设置锚固体,一般常设置副塔,即使主缆先通过副塔顶部,然岳延伸一定的长度后锚入锚固体。图图9-8悬索桥的构造示例悬索桥的构造示例(1)桥塔类型悬索桥的桥塔高度 桥面以上的桥塔高度 (1/91/11)主孔跨度按横向结构分,形式比较简单,多数为单层或多层门式构架。钢桥塔中有交叉布置在两根塔柱之间具有交叉的桁式;混凝土钢构式桥塔是最佳选择。悬索桥的桥塔只需要考虑塔顶上布置主缆鞍座。图图9-9悬索桥的构架形式悬索桥的构架形式a)桁架式;b)钢构式;c)混合式;d)斜杆直塔;e)斜塔斜杆;f)三层斜杆斜塔;g)钢架直塔;h)钢架折塔按桥梁的纵向结构形式分有三种:刚性塔、柔性
4、塔、摇柱塔刚性塔:刚性塔:塔顶水平变位量较小,单柱、A字形状,多用于多塔的中间桥塔。柔性塔柔性塔:塔顶水平变位量较大,用于双塔以及三塔的大跨度悬索桥中,塔柱下端固接的单柱形式。摇柱塔:摇柱塔:下端铰接的单柱形式,跨度较小的悬索桥。(2)截面混凝土桥塔的塔柱一般作为单室或双室空心截面,截面形式一般为矩形。常见的有D形截面或削角的矩形截面。几座长大索桥桥塔塔柱的断面图几座长大索桥桥塔塔柱的断面图麦基诺水道桥大桥麦基诺水道桥大桥桥塔塔柱的断面图桥塔塔柱的断面图南备赞濑户大桥南备赞濑户大桥(3)横向构件横向构件即横梁,混凝土塔的横梁都是预应力混凝土空箱结构。一般来说,两种施工方法:现浇,预制吊装架设。
5、现浇现浇:控制温度变化幅度,减少混凝土收缩;预制吊装架设预制吊装架设:满足吊装机具要求。预制横梁与塔拄之间采用湿接缝,施加预应力。(4)桥塔与塔墩的连接混凝土桥塔与塔墩顶部采用锚固螺栓固接。有时采用锚固钢构架,预制件,上部则被浇筑在桥塔底部。2斜拉桥桥塔斜拉塔索塔固定索,承受水平荷载和垂直荷载。结构形式、高度、界面尺寸、塔底支承形式,应根据其地质条件、环境条件、斜拉桥跨径、桥面宽度、拉索布置以及建筑造型等确定。图图9-11斜拉桥的布置形式斜拉桥的布置形式(1)桥塔类型斜拉桥桥塔高度为(1/41/5)L,是悬索桥主塔的两倍。单索面与双索面、平面索和立体索等横向看:独柱式、双柱式、单层或多层门式构
6、架,H形、A形、菱形、倒Y形等,见图912。纵向上看,单柱式、倒Y形和A字形,见图913。图图9-12索塔横向基本形式索塔横向基本形式a)柱式;柱式;b)、c)门式;门式;d)A形;形;e)倒倒Y形;形;f)菱形菱形图图 9-13索塔纵向基本形式索塔纵向基本形式a)单柱式;b)倒Y形;c)A字形(2)索塔的截面形式塔柱:实心柱、空心柱,一般矩形截面,长边与桥轴线平行,短边与塔轴线平行 钢索塔,日本较多,总造价比混凝土贵得多,我国多数采用混凝土索塔。图图9-14混凝土索塔截面混凝土索塔截面(3)索塔的构件索塔组成:塔拄、横梁、其他连接构件。横梁:承重横梁、非承重横梁。承重横梁:承重横梁:设置主梁
7、支座的受弯横梁,塔柱转折处压杆横梁或拉杆横梁;非承重横梁非承重横梁为塔顶横梁和塔柱无转折的中间横梁。(4)索塔与拉索之间的锚固索塔与拉索之间的锚固是非常重要的。将一个拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱。根据拉索的布置方式,布置形式主要:图图9-15混凝土塔与拉索之间的锚固形式混凝土塔与拉索之间的锚固形式a)拉索交叉锚固;b)拉索锚固;c)固定锚固;d)铰接鞍座;d)平面预应力钢束布置锚固三、桥塔的施工要点早期桥塔多采用钢结构,近年来,越来越多地采用混凝土塔结构。主要介绍混凝土桥塔混凝土桥塔的施工技术。预制构件在形状的把握、尺寸精度,构件吊装均处于不利状态,所以,混凝土主塔构件均采用现浇结构
8、。悬索桥和斜拉桥的桥塔施工方法近似,不加区别。桥塔施工方法桥塔施工方法:浮式吊机施工法 塔式吊机施工法 爬升式吊机施工法。(1)浮式吊机施工法:将部件或桥塔节段由水上浮吊架设施工。优点:可以大大缩短施工工期,浮吊起吊能力和起吊高度 适用于塔高80m以下的中等跨度桥。(2)塔式吊机施工法:在桥塔侧旁预先安装塔式吊机,吊装桥塔节段。优点:施工的垂直度易得到控制。(3)爬升式吊机施工法:塔柱上安装爬升导轨,爬升式吊机沿此导轨,随着桥塔的施工高度增高而向上爬升。图图9一一16 桥塔一般施工步骤桥塔一般施工步骤模板工程、钢筋工程、混凝土工程第二节桥塔模板工程施工第二节桥塔模板工程施工 桥塔模板:提升模和
9、滑模。无支架现浇。提升模:整体模板逐段提升、多节模板交替提升(翻转模板)及带爬架的爬升模板。翻模法成本高,高空作业安全度低,接缝不易处理等,应用较少。滑模只适用于等截西的垂直塔柱,有较大的局限性。一、单面整体提升模板 单面整体提升模板先分件、分组制作与拼装,完成后进行混凝土全模板高度浇筑,混凝土达到设计强度、拆除模板后,提升并组装,重复直至完成浇筑工程。模板一次浇筑分节高度一般在36m.一般用于截面尺寸相同,外观质量要求不高的混凝土桥塔施工。图图9-17 单面整体提单面整体提升模板示意图升模板示意图特点:施工简单 不需大型吊装设备很少采用的原因:现代的索塔截面尺寸变化较大、混凝土接缝质量要求较
10、高,现代桥梁造型多样化二、翻转模板 翻转模板组成:内外模、对拉螺杆、护栏及内工作平台据设备吊装能力和塔柱构造要求确定模板分节高度及分块大小。每套模板沿高度方向分为三节,每节高度13m。施工工艺流程如下:第一层模板,浇筑混凝土、完成一个基本节段施工;拆除已浇节段下两节模板,顶节不拆,向上提升并接于顶节之上 安装对拉螺栓和内撑,第二层模板安装。由下至上依次。翻转模板特点:依靠混凝土对模板的黏着力自成体系 制造简单,构件种类少 模板大小根据施工能力大小灵活选用 施工速度快。目前被大量使用。模板嵌靠塔吊等起重设备提升,对起重设备要求较高。图图9-18翻转模板布置示意图翻转模板布置示意图a)浇筑混凝土,
11、绑扎钢筋;b)模板交替上升1-模板桁架;2-工作平台;3-已浇墩身;4-外模板;5-脚手架三、爬模爬模:无爬架爬模法 有爬架爬模法有爬架爬模法:棱压爬模 电动爬模 倒链手动爬模。爬模爬模系统:模板、爬架及提升系统三大部所配模板一般采用钢模,沿竖向分34节模板分节高度根据塔柱构造特点、混凝土浇筑压力、爬架本身提升能力等因素确定,一般分节高度为1.54.5m。爬模施工:先施工一段爬模安装锚固段。后拼装爬模系统,依次循环优点:施工速度快、安全可靠、对起重设备要求不高,并且经济。缺点:对折线形桥塔适应性较差,般在直线形桥塔施工中应用较为广泛。1无爬架爬模法施工工艺无爬架爬模法施工需用塔吊等起重设备进行
12、提升,仅靠模板系统自身不能完成提升作业,因此对于吊装机具要求高。施工缝易于处理,外表美观,施工速度快,特大斜拉桥施工中广泛使用。图图9-19多节模板交替提升示意图多节模板交替提升示意图a)浇筑混凝土,安装钢筋;b)模板交替提升1-已浇桥塔;2-模板桁架;3-外模板;4-工作平台;5-劲性骨架;6-内模平台;7-内横板;8-第三节横板;9-第二节模板;10-第一节横板图图9-19多节模板横断面示意图多节模板横断面示意图施工工艺流程如下:接长钢筋并绑扎箍筋拆开底节(第一节),用塔吊分块吊至原第三节顶上位置并临时固定拆除原第二节,吊至已安装的第一节顶上安装节间连接螺栓和块间连接螺栓测量、调整模板几何
13、尺寸并固定浇筑桥塔混凝土重复以上步骤,逐层浇筑,直至顶端。2有爬架爬模施工工艺(1)单面爬架倒链手动爬模及其施工工艺倒链手动爬模:根据模板的大小及桥塔斜率的大小,选择爬架形式和模板的构造。爬架组成:爬升轨道、提升桁架、脚手架平台;模板:背模、前模及左右侧模组成背模多留一节,承担支承提升架的重力,图图9-20单面单面爬架倒链爬架倒链手动爬模手动爬模1-工作平台;2-手动葫芦;3-提升桁架;4卷扬机;5-操作室;6-爬架爬升倒链葫芦;7-导向轮;8-爬升架;9-模板;10-爬升轨道施工工艺流程如下:接长钢筋,待已挠混凝土达到规定强度安装保险装置,松开爬升桁架夹头和固定螺栓用倒链将爬升桁架沿背模轨道
14、向上提升达到最上节模板时安装钢夹头和固定螺栓再拆除最下一节模板,将其安装在最后一节模板的上面测量调整就位拧紧连接螺栓浇筑混凝土并养生逐层施工至塔柱施工完成。(2)四面爬架倒链提升模 及其施工工艺四面爬架倒链提升模主要由模板、爬升架、爬升轨道、倒链等组成。不同之处在于在每一个塔柱四面各布置了一个爬升架体,架体均由附墙段、工作段、导向机架、接长架等几部分组成,如图921所示。图图9-21四面爬架倒四面爬架倒链提升模施工示意链提升模施工示意图图1-钢筋;2-已浇混凝土桥塔;3-定位螺栓;4-对拉螺挂;5-导向轮;6-爬升架工作段;7-轨道;8-接长架;9-倒链;10-劲性骨架图图9-21四面爬架倒四
15、面爬架倒链提升模施工示意链提升模施工示意图图1-钢筋;2-已浇混凝土桥塔;3-定位螺栓;4-对拉螺挂;5-导向轮;6-爬升架工作段;7-轨道;8-接长架;9-倒链;10-劲性骨架四面爬架倒链提升模四面爬架倒链提升模工艺流程如下:接、绑钢筋用倒链拉紧爬架与模板上的吊环拆除爬架固定螺栓推进伸缩脚轮,使架体离开桥塔表面斗拉动葫芦,提升爬架一到位后,退回脚轮,使下部架体贴紧塔表面斗调整爬架位置,安装固定螺栓斗松开模板,并用倒链一端固定在接长架上,另一端固定在模板上拉紧倒链,分块提升初步定位,拉保险绳模板提升到位,连接块间螺栓并测量,调整模板位置符合要求后固定浇筑混凝土重复直至塔柱顶端完工。四面爬架倒链
16、提升模的特点:稳定性好,便于调整和定位,对于斜塔,有利于模板的定位,操作简单,安全可靠;操作人员可以在附带的工作平台上面进行作业;模板易就位,塔柱外表美观。(3)电动爬架爬模及其施工工艺电动爬架爬模四部分:模架、模板、电动提升系统和支承系统。采用整体钢模,竖向分四层,每层高1.5m,每次拆翻安装4.5m,两边模板上安装爬升滑轨。爬升架内由4个立柱、顶梁、导轮和压轮组成,立柱与顶梁可用万能杆件组拼。模架上设置3层外工作平台:p 下平台一般用作脱模和提升模板p 中层平台可以钢筋绑扎和模板安装p 起重设备安装于上平台,用作钢筋定位和测量控制平台。提升系统:爬架、爬升设备和模板爬升设备。爬架的爬升用4
17、台同步电动卷扬机同步操作,也可单机起动或手动调整升差,为保证精确度,由一个操作平台集中控制。后者是采用电动葫芦为模板拆翻安装的提升设备。支承系统:模板直接支承在塔柱混凝土表面,通过对拉螺栓和模板与混凝土的摩阻力及黏结力传递模板荷载。电动爬架爬模施工工艺:利用模板导向、支承和爬升模架,再利用模架上的吊装设备提升、安装模板,进行塔杆施工。优点:施工安全方便,作业机械化程度高。模板与模架相互依赖,相互制约,整个系统便于提升和定位。(4)液压自动爬模及其施工工艺液压自动爬模系统主要:模板、爬架、液压提升系统、预埋件、爬升导轨等组成。图图9-22液液压自动爬压自动爬模示意图模示意图1一附墙杆轨道;2-外
18、爬架;3-液压千斤顶;4-工作平台;5-内模支撑;6-内模;7-劲性骨架;8钢筋;9-外模;10-内爬架;11塔体图图9-22液液压自动爬压自动爬模示意图模示意图1一附墙杆轨道;2-外爬架;3-液压千斤顶;4-工作平台;5-内模支撑;6-内模;7-劲性骨架;8钢筋;9-外模;10-内爬架;11塔体图9-23液压自动爬模结构示意图1爬井导轨;2控制柜;3顶升油缸;4爬升悬挂件;5外模;6爬架附墙埋件;7内模8内模操作平台;9+2号平台;10+1号平台;11+0号主平台;12-l号平台;13-2号平台工作平台分三层。第一层包括0号、-1号、-2号平台,工作平台,空间网格式结构。-1号平台放控制和配
19、电设备,-1号、-2号连接在网架平台四周,下部附着在已完成的塔壁上,增加爬模稳定性。第二层是+1平台是安装固定螺栓和模板对位螺杆的工作平台;第三层+2号平台是浇筑混凝土和堆放施工设备。液压提升系统随爬架的上升而上升,依靠爬架与导轨的交替上升实现模板的提升。整个系统的动力设备采用双油缸液压杆。这种设备体积小,质量轻,结构紧凑,起降平稳。在提升过程中要注意时刻测量并进行调整。武港院的空间曲面模板及圆弧轨道的曲面爬升系统上海长江大桥主塔曲面塔柱施工喜获成功,外观线型准确,质量完好。四、滑模法施工滑模两个部分:模板、液压提升系统。工序:钢筋绑扎 浇筑混凝土 提升模板并不断重复上述步骤,直到顶端。滑升速
20、度和混凝土凝结时间的关系:太早则混凝土还未干透,容易粘模板,外表不美观,影响后续模板施工;太迟的话,强度已经达到,模板在混凝土面上滑不动。滑模施工优点:节省时间和劳力 节省材料等缺点:施工缝不易处理好;滑模时,混凝土强度不高,易碰坏,易造成外观缺陷 由于模板下端与现浇混凝土接头外没有嵌固段的连接,易造成漏浆和错台等,影响索塔外观质量。现阶段桥梁施工,对桥梁截面变化要求,已经很少采用滑模法施工。第三节桥塔钢筋工程施工第三节桥塔钢筋工程施工塔住钢筋:加工场预制成型、现场安装。连接方法分有绑扎搭接、焊接链接、冷挤压毫接及直螺纹连接等多种方法。一般情况,多采用冷压挤压连接和直螺纹连接。先矫正或切割、清
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