主桥箱梁挂篮施工总结模板.doc

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中江高速公路西江特大桥
主桥T构箱梁施工技术总结
摘 要: 文中简要介绍了西江特大桥主桥T构箱梁悬臂施工挂篮设计及箱梁混凝土、 预应力的施工。
关键词: T构箱梁, 三角挂篮, 混凝土浇注, 预应力施工, 施工监控

一、 工程概况
西江特大桥主桥上部构造为1X70+4X120+1X70m预应力砼刚构—连续混合结构。其中34#、 35#、 36#墩为三个T型连续刚构, 33#、 37#墩为二个T型连续梁。上部构造按上下行两座分离式桥设计, 每半幅桥为单箱单室的箱梁截面, 箱梁顶宽13.5m, 底宽7.0m, 箱下缘及底板上缘均按二次抛物线变化, 梁高横向为变值, 箱梁中心线处0#块高6.5m, 跨中合拢段及现浇梁高2.8m, 箱梁底板厚为变值, 由0#块的板厚100cm向合拢段逐渐变为底板厚25cm。腹板厚0#块为90cm, 1#～6#块为60cm, 7#块由60cm变为50cm, 其余均为50cm。箱梁顶板厚0#块为50cm, 其余均为25cm。箱梁设三向预应力束纵向预应力分别设置顶板束、 底板束和腹板束。顶板束由15φj15.24和12φj15.24钢绞线组成。腹板束由15φj15.24钢绞线组成, 底板束由12φj15.24钢绞线组成。横向预应力束, 布置在桥面板内, 由3φj15.24钢绞线组成沿纵向每米一束。竖向预应力筋采用φj25高强精扎螺纹钢筋。箱梁砼等级为C50, 主桥双幅5孔共计16076m3。
二、 挂篮的设计
2.1 挂篮形式的选择
根据施工图要求以及权衡现比较常见的几种挂篮形式: 棱形、 弓形和三角形, 选用三角形, 其特点拼装节点少, 安拆方便, 受力明确, 构件周转使用率高等特点, 决定采用三角拉板式的挂篮。

2.2 挂篮设计荷载
挂篮现浇2#～13#, 其中2#和7#最重, 皆为160t。2#节段长为3.5m, 7#节段长为5m。挂篮的设计荷载将以这两个号块作为控制荷载。另考虑到以后施工有可能遇到的桥跨, 设计时以160m跨的荷载计算, 最重块按180t计算, 尽量减少材料的周转和使用。2#节段较短, 对挂篮的后横梁来说是最不利的, 将2#重量作为挂篮后横梁设计的控制荷载。7#节段较长, 则对前横梁是最不利荷载, 将7#作为挂篮前横梁和三角架的控制荷载。同时再考虑挂篮的自重及其它施工荷载。

2.3 挂篮主承重三角架的受力分析
受力分析图如下:

利用平面刚构原理对单片三角桁架进行计算, 计算结果如上图, 对三角架的各组成部分进局部受力计算, 以选取材料型号和规格。其中三角架大梁选用2[36c焊成, 其截面形式为格构式柱( 如右) 。按轴心受压格构式构件来计算。按公式计算其整体稳定性。其中为轴心受压构件稳定系数, 根据大梁的长细比查表而得。三角大梁在平面外处于大悬臂状态, 其稳定性由平面外稳定控制, 其长细比λ最大, 其中L为计算长度等于悬臂长的两倍, i为截面回转半径。根据《钢结构设计手册》, 其缀板的承受的剪力, 弯矩, 其中A为大梁截面积, 为钢材的设计弯应力, 为钢材的屈服应力, 为缀板中心间距, 为两［36中心间距。缀板按受剪力T、 受弯矩M的受弯构件来计算。立柱按两端简支的轴心受压格构式构件来计算, 其计算方法同三角大梁相同, 其长细比中L取其销轴中心间距。经计算选用了2[30b, 截面形式和三角大梁相同。斜拉板则选用2[22。两片三角架间用桁架联系在一起, 保证三角架的稳定。
2.4 挂篮后锚设置
挂篮后锚力计算按60t考虑, 按规范要求, 安全系数为K=2.0, 即后锚要按120t来设计。本桥箱梁腹板竖向预应力采用f=750Mpa的φj25高强精扎螺纹钢筋, 按计算需锚4根。且1-7#为双排, 8#以后为单排, 预应力筋的间距也发生变化, 如采用结构本身的竖向预应力筋作为锚固, 将使挂篮后锚装置比较复杂, 且难以保证4根锚筋能同时均匀受力。最后采用预埋f=930Mpa的φj32高强精扎螺纹钢筋的方法, 只需预埋两根, 长度都在0.6～1.0m, 既能保证受力位置明确, 又节约材料。。
2.5 挂篮的前后大梁及底平台
利用平面刚架程序计算, 得到横梁的内力, 根据受弯构件来计算, 弯应力, 剪应力。经计算, 前上、 下横梁取I45b, 后下横梁取I56a。底平台分配梁按简支梁来计算箱梁腹板下的分配梁的受力较大, 采用两组2［40的分配梁, 其它皆采用2［25。设计时, 考虑到分配梁与底模连为整体, 故不在保证其整体稳定性上进行计算。但从现场施工情况看, 横向联系不够, [25的变形较大, 施工时注意考虑底平台变形的影响, 做好标高调整, 以保证施工标高符合设计要求。

2.6 挂篮悬吊装置
挂篮主受力点皆采用16Mn钢的吊带, 两侧附吊点受力较小, 采用φj32高强精扎螺纹钢筋。吊带的计算除考虑销子的抗剪、 孔壁的承压外, 还按规范要求设置销孔间距。销孔孔边离板边、 销孔孔间净截面面积不小于吊带的计算截面积。挂篮的起落靠千斤顶来调节, 吊带也可经过调节销子的位置来调整长短。
2.7 挂篮的走行
挂篮不采用压重的方法走行, 这样大大减轻了挂篮的自重。将挂篮后端反扣在滑道上, 用来抵抗挂篮走行时的倾覆力, 前移挂篮使用20t穿心式千斤顶顶推方法, 简单安全快捷, 操作方便。
三、 箱梁悬浇施工
箱梁悬臂施工关键是砼浇筑和预应力筋的施工。
3.1 混凝土施工工艺
3.1.1 砼的施工配合比分两个, 一个是掺FDN-440高效缓凝减水剂, 一个是掺FDN-5高效减水剂, 都是同一个厂生产。在进行0#、 1#块施工时就采用掺FDN-440减水剂的施工配合比。0#、 1#块是分两次浇注的, 每次砼浇注时间较长, 采用FDN-440减水剂能够获得较长的初、 终凝时间, 保证每次砼施工都在终凝前结束。而其它的号块砼方量少, 采用FDN-5减水剂能够获得早强, 保证张拉周期。
3.1.2 降低砼的入模温度
3.1.2-1 在夏季气温较高时为保证入模温度满足施工和设计要求, 采取了一些简单有效的办法。首先在开盘前对所有要使用的砂石料进行洒水降温, 有两个好处: 一是对外露的砂石料进行降温, 二是对砂石料进行更彻底的冲洗, 使骨料中的杂质更少, 有利于保证砼的强度和弹性模量。
3.1.2-2 降低搅拌用水的温度。用一个72m3的浮箱内装好每次搅拌用水量, 首先在其内加入冰块降温, 使拌和用水的温度控制在21℃左右, 然后再抽水到搅拌用水的蓄水池, 再用蓄水池抽到搅拌机中。这样既避免了有冰粒跑到砼中, 又降低了水温。
3.1.1-3降低模板温度。在开盘前, 将模板彻底洒水降温, 而且在混凝土入仓前将模内水吹干, 在模板外侧从开盘到砼的前3天都用江水进行降温, 只有待砼强度达到90%以上方可停止。
经过以上方法处理, 使在炎热的夏日气温38℃时施工砼, 砼的入模温度也只有28～29℃, 而且在整个养生过程中也作好覆盖和洒水养护, 使砼的内外温差减小, 避免了水化热温峰与施工温峰的叠加, 保证砼结构安全。
3.2预应力施工
3.2.1 成功的第一步是管道预留, 现场除了采购质量较好的金属波纹管外, 还在波纹管内加设了强度较好而且有一定柔韧性的PVC管以利形成曲线弯道。在浇注砼时对砼的冲击具有一定的抗压抗变形能力, 而且砼浇注完成后在终凝前及时抽拉PVC管, 保证成型后的管道直径和曲线满足设计要求。
3.2.2张拉
纵向束都是采用YCP-3000的千斤顶两端同时张拉。张拉应力是主要指标, 伸长量作为校核。
3.2.3压浆
管道压浆是预应力完成的最后关键的一道工序, 压浆饱满既可保护纲绞线, 也保证了预应力的有效传递。
为保证压浆饱满, 现场采用真空压浆新施工工艺, 真空度一般在-0.05～-0.1MPa之间。真空压浆经现场施工及试验梁开孔观测,效果很好, 另在长管道和有变坡点处均设出浆口, 保证残余空气砌底排出管外, 保证管道压浆饱满。
四、 施工监控
主要分两大部分:
4.1 测量控制

在0#～8#块采用的是绝对标高法放样控制, 9#～15#块采用的是相对标高法。由于在短悬臂状态下T构受温度影响较小。标高观测主要对箱梁底的观测, 标高数值采用三种值: 设计值、 施工控制理论值( 经桥梁结构结合施工况计算后所得) 、 预应力张拉后实测值。经对已完成的37#主墩T构施工的监控结果, 施工控制理论值与预应力张拉后实测值最大差±10mm, 满足施工监控要求。

4.2内力监控
在每T构箱梁的8号块和9号块间的截面预埋应力感应片, 对每个号块施工工况进行监控, 经对观测数据分析, 符施工过程的理论计算结果。
五、 结束语
经过已完成的37#主墩的连续梁和边跨合拢情况看, 结构无论在线型外观或结构内力监测结果等都非常良好, 整个结构都是在良性状态下合拢, 也就是无附加应力合拢。实践证明, 三角桁架挂篮进行大跨度T构连续箱梁悬臂施工的工艺简便, 便于控制, 为今后的施工提供了经验。

参考文献:
[1]交通部第一公程局( 公路施工手册) 桥涵, 上册[M].北京: 人民交通出版社
[2]《公路桥涵施工技术规范》( JTJ041— ) 路桥集团第一公路工程局
[3]《路桥施工计算手册》人民交通出版社 周水兴 何兆益 邹毅松
[4]《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社, ( GBJ 17-88版)