高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究.pdf
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1、第1 2 卷第 3 期 2 0 1 3 年 9月 石家庄铁路职业技术学院学报 J OI 爪NAI , OF S HI J I AZ HUANG I NS TI T UT E OF RAI L WAY TE CHNOL0GY V OL 1 2 N O 3 高速铁路大跨度预应力混凝土连续 梁桥悬臂浇筑施工技术研究 钟 兴兵 ( 中铁十八局集团有限公司 天津3 0 0 2 2 2 ) 摘要:介绍大跨度预应力混凝土连续梁悬臂现浇施工技术研究所依托的 “ 京津城际延伸线天津 至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨 8 0 6 m+1 2 8 m+ 8 0 6 m连续梁”的工程情况。结合连续梁0 块施工技术,提
2、出详细的临时支墩施工方法、支架搭设与预压方案,并通过预压试验验证支架的安 全性和稳定性。介绍模板安装、钢筋绑扎及预应力孔道安装、混凝土浇筑、预应力束张拉、孔道压 浆及封锚等施工工艺,明确其中需要特别注意的问题。最后,还介绍连续梁悬臂段和边跨直线段的 施工工艺以 及边跨、中跨合龙段施工中的关键技术问题。为同类施工提供借鉴。 关键词:高速铁路 预应力砼连续梁 悬臂浇筑 挂篮施工 中图分类号 : T U 9 8 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 3 1 8 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 3 6 0 6 1 工程概 况 京津城际延伸线跨津秦客专特大桥跨唐津高速及津滨轻轨连续梁
3、为跨唐津高速及津滨轻轨而 设,其计算跨度为 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m,支座中心线至梁段长 0 8 5 m,梁全长 2 9 0 9 m,采用挂 篮悬臂浇筑施工。 梁体变高度 、变截面直腹板预应力混凝土连续箱梁结构 ,单箱单室 。箱梁顶宽 1 2 0 m,底 宽 7 0 1T I 。中心点截面中心处梁高 9 6 m,线路中线及底板座范围梁高 9 6 6 5 m;中跨跨中9 m直线段, 边跨 2 0 5 m直线段,截面中心处梁高5 6 m,线路中心线及底座板范围内梁高 5 6 6 5 m。 图 1 8 0 6 m+ 1 2 8 m+ 8 0 6 m预应力混凝土连续箱梁总体布置图
4、 ( 单位:m) 梁端 1 4 5 m为直线段,截面中心处梁高 5 6 m,线路中心处及底座板内范围梁高为 5 6 1 5 IT I 。顶 板厚度除梁端附近外均为 4 5 0 6 5 0 m m,按折线变化;腹板厚 6 4 O 1 1 0 0 mm,也按折线变化;底 收稿日期:2 0 1 3 0 7 - 1 0 作者简介:钟兴兵 ( 1 9 6 9 一 ) ,男,高级工程师,研究方向铁道工程。 3 6 第 3 期 钟兴兵 高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究 板厚度由跨中的5 2 0 m m按二次抛物线变化至根部的 l 2 0 0 m m。全联在端支点、中跨及中支点处共 设置
5、 5 个横隔板。隔板厚度:边支座 t 5 m,中跨 O 8 m,中支点处 3 0 m。 横隔板设有过入孔洞。箱 梁两侧腹板与顶底板相交处外侧均采用圆弧倒角过渡。 桥面板宽 l 2 0 m,桥梁建筑总宽 1 2 2 8 m,防护墙内侧净宽 8 8 m,桥上人行道栏杆内侧净宽 l 1 9 m。 京津城际延伸线天津至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m连续梁布 置如图 l 所示 。 2 0 段 的施工技术 在整个连续梁施工过程中, 段的施工是其中的重要环节,根据桥墩设计高度和现场情况, 段采用托架法施工,一次浇筑到位 。其施工工艺流程如图 2所示。 施工准备
6、 支架 设计 H 支架 安装 支 架加载 消除 变形 、 测定弹 性 变形 施工方案审批 监理工程师 验收 、钢 绞 线 及 锚 具 检 验1 l 底 模 、 侧 模 安 装卜 _ 模 根 验 收 钢 筋 及 钢 绞 线 加 工 H底 、 腹 板 钢 筋 卜 _ 钢 筋 验 收 张拉设备标定 拆 模 波纹管安装验收 内模验收 顶板钢筋验收 混凝土强 度检验 张 拉数据 校验 灌 浆强 度 检验 图2 0 梁段施工工艺流程图 2 1临时支墩施工 为了承受悬臂施工中连续梁重量及施工产生的不平衡弯矩 ,在 0 梁段下设置 4个临时支墩。支 墩基础为承台混凝土基础, 在浇筑承台和墩身混凝土时按照支架设
7、计要求预埋精轧螺纹钢筋及钢板。 每个支墩采用 1 6 0 0 1 2的钢管 ( 至少 1 2 2 0 1 2 )混凝土柱将承台与 0 梁段固结,钢管柱内填充 C 4 0的混凝土,在进行混凝土浇筑 时,人工进入钢管 内进行振捣,以确保混凝土密实并保证混凝土 强度达标。设置纵、横向连接系 ( 包括水平连接杆和剪刀撑) ,使其成为空间网架结构,提升支架的 3 7 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 石家庄铁路职业技术学 院学报 2 0 1 3年第 3期 整体稳定性。 钢管混凝土临时支墩需要满足承受最大不平衡弯矩 9 4 0 9 0 k N m及相应竖 向支反力 7 8 6 3
8、 9 k N。 2 2支架搭设与预压 段支架采用型钢拼装焊接而成 ,型钢支架与临时支墩连接联合受力 。0 段支架的各类纵梁 ( I 3 6 b )用于支撑底模板、外模、内模的自重、梁段混凝土重量及其它施工荷载;纵梁直接支撑于 横梁上,并通过横梁将各类荷载传递到立柱上,最终各类荷载由承台承担,托架需经刚度和稳定性 验算。 横梁采用 2 1 4 5 b工字钢,通过楔形垫与纵梁连接形成平面网架结构,用以支撑底模和外侧模, 横梁与立柱通过高强螺栓刚性连接,保证,其连接的可靠性。横联节点板、斜撑耳板与立柱采用双 面贴角焊,焊缝要求高 1 2 mm。0 段箱室内支架采用碗扣件式脚手搭设,间距按 0 9 m
9、X 0 9 m布置。 段支架水平杆、斜撑、横梁安装完毕后需要对其进行预压。预压采用预埋精轧螺纹钢锚固的 方式进行 ,此方法简便易行,节省工期 ,并能对 0 段支架的水平杆、斜撑、立柱进行 良好 的检测 。 支架预压检验 0 段托架的实际承载能力及稳定性;获得相应荷载下的弹性变形值,同时托架的非弹 性变形被消除;已达到对支架的加工、拼装质量进行检验的 目的。 选择支架三角支撑支点处作为位移监测点,用液压千斤顶按表 1进行分级加载、卸载,每级荷 载应缓慢 、均匀加载卸载。其中,位移监测结果如表 1 所示。 表 1 0 段支架预压加载试验测试结果 各阶段千斤顶所加荷载 测点处的位移值 由表 l 的位
10、移监测结果可见 :测点处最大位移 5 1 mm,说明结构实际承载能力和稳定性能够满 足现浇施工的要求,支架的加工、拼装质量合格 。 2 3模板的安装 0 段使用定型钢模板。其主要拼装施工工艺包括: ( 1 )安装底模,设置预拱度。O 段底模用竹胶板,铺设根据支架纵横梁布置以及底模架设计施 工,按要求设置预拱度,调整底模板标高,以铁楔作调整加固。 ( 2 )0 段侧模加固。外模全部采用定型钢模 。将侧模用吊车 吊至墩顶,支撑在支架上,并用倒 链将侧模 临时固定在墩身两侧;然后用千斤顶调整模板 的标高、垂直度、位置,最后彻底固定 。 2 4绑扎钢筋与安装预应力管道 在浇筑混凝土前检查预应力管道的位
11、置及管道接头处理,纵向预应力孔道采用镀锌金属波纹管 成孔,能保证波纹管不锈蚀且不易被焊渣溶 穿,同时减少摩擦阻力 。 波纹管用设计的井字形钢筋定位,要确保顺直,位置正确稳定。定位筋基本间距不大于 0 8 m, 在钢束 曲线段 ( 包括底板钢束呈凸曲线段)适当加密不大于到 0 _ 3 m,并应保证管道位置正确。锚具 垫板尺寸位置安装 固定正确,并杜绝堵住预应力孑 L 道 。 3 8 第 3期 钟兴兵 高速铁路大跨度预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工技术研究 2 5浇筑混凝土施工工艺 8 0 6 m+1 2 8 m+8 0 6 m连续梁 O 段混凝土采取分层浇筑一次性浇筑成型工艺。 从 中横隔板 向
12、大 小里程对称浇筑 。总体浇注按照先中横隔板、底板、腹板,最后顶板的顺序 ,遵循 “ 变形小处先灌 , 变形大处后浇筑 ”的原则。 混凝土浇筑前需对梁体钢筋、波纹管道 、剪力齿槽、预埋件 、侧 向挡块预埋钢筋 以及各预留 孔洞进行检查验收,以保证其数量、位置等符合要求。混凝土采用搅拌站集中拌制 ,混凝土罐车运 输 ,混凝土泵车泵送混凝土进行连续浇筑 。 混凝土强度等级采用 C 5 0 高性能混凝土,混凝土拌和要均匀,每盘料搅拌时间不少于 2 m i n , 混凝土的和易性能要好,水灰 比、坍落度要能满足混凝土强度和泵送混凝土的需要 ,一般坍落度控 制在 1 6 O 1 8 0 mi 1 ,并根
13、据气温的变化和骨料含水量随时调整,以保证混凝土具有足够的强度和耐 久性,同时又能满足设计弹性模量的要求。由于混凝土数量较大,施工时必须连续灌注 ,一次成型 , 混凝土施工面灌注 间隔不宜超过 3 h 。 由于 0 段梁体高,混凝土方量较大,为保证混凝土振捣密实,需在梁体顶面中心无纵 向波纹管的位 置临时开孔洞 ( 5 0 5 0 c m) ,以方便作业人员进入横隔板及腹板内进行振捣作业。 为保证梁面混凝土的平整性,还需进行收面处理。混凝土浇筑完成后 ,在初凝之前先进行第一 次抹面收平 ,在终凝前进行二次压光收面 ,防止表面收缩出现裂纹 。收面时严格控制混凝土顶面高 程和坡度,顶板混凝土的厚度采
14、用焊接临时竖向钢筋,在钢筋上作顶面混凝土高程标记,浇筑时严 格控制。混凝土浇筑完后及时收面,确保表面光滑。 2 6预应力束张拉 预应力筋张拉时, 在设计张拉吨位 2 0 的初拉力时做 出标记,以便直接测出各钢绞线的引伸量, 并与施工规范推荐的计算公式对照 ,对不符合 的延伸量应该查明原因并处理,预应力钢束或钢筋张 拉完毕后 ,严禁撞击锚头和钢束,钢绞线和粗钢筋多余长度应用切割机切割,用于挂篮后锚的粗钢 筋则待用后再切割 。预应力筋锚固后 的外露长度不宜小于 3 0 mm。 2 7孔道压浆及封锚 孔道压浆在预应力筋张拉完成后 2 4 h内完成。压浆时,浆体温度应控制在 5 3 0 C之间,压浆
15、前应使用高强水泥浆封 闭锚具孔隙,覆盖层厚度不应小于 1 5 mm。同一孔道压浆应使用压浆泵连续 压浆 。在长孔道和弯 曲孔道中压浆时及 时打通排气孔,做为排气、排水和 中继压浆之用 。压浆采用 P 0 4 2 5水泥,水灰 比 O 4 ,适量加入减水剂,浆液质量达到要求。在压浆顺利的前提下,适当加大 水泥浆浓度;试验室做好检查试件 ,测定水泥净浆收缩值。 现场使用真空压浆泵,压浆前在管道一端用真空泵将管道真空抽到一O O 6 -0 1 MP a 之间,待 真空度压力稳定后开启另一端进浆 口阀门,以 O 7 a的压力进行压浆 。当抽真空端得透明胶管 内 有水泥浆流出时,关 闭抽真空阀及真空泵,
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