變截面連續(xù)箱梁懸臂澆筑施工工藝,圖文詳解!
一、前言
預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋開始于1950年,距今已過60余年,目前世界最大跨徑達330m,跨越性能力和經(jīng)濟比突出,適合各種跨既有公路和鐵路、峽谷、河流。施工無需搭設(shè)支架、不中斷既有線交通、依靠掛籃的移動逐段懸澆完成橋梁的施工方法具有廣泛的適用性。某特大橋主跨為55+90+90+55m變截面現(xiàn)澆連續(xù)梁,主跨上跨南昌至九江城際高速鐵路和南潯貨運鐵路,斜交角僅為22°,左右幅覆蓋鐵路長度達100m。施工單位采用了三角斜拉式掛籃懸臂澆筑法施工,成功解決了此項工程的難題,并形成了成熟工法,對類似工程起到指導(dǎo)借鑒作用。
2) 臨時支座
為平衡連續(xù)梁在節(jié)段懸臂澆筑過程中的不平衡力矩,在各連續(xù)梁主墩設(shè)置臨時支座(見圖5.2.3.2-1)。臨時支座采用C55混凝土澆筑,與永久支座同高,在臨時支座中央設(shè)置兩層5cm厚55號硫磺砼,硫磺砼層中夾電阻絲,便于臨時支座的拆除。按設(shè)計要求,臨時錨固采用HRB335φ32螺紋鋼筋(施工墩身頂帽時注意鋼筋預(yù)埋),施工0#塊時,預(yù)埋鋼筋伸入梁體與主墩臨時固結(jié)。
4、模板工程
0#塊外側(cè)模直接采用掛籃懸澆用鋼模板體系,安裝前除銹、涂刷模板漆。內(nèi)模采用鋼木組合模板,面板采用竹膠模板,背面采用方木加緊,方木下設(shè)置型鋼背帶。內(nèi)側(cè)模原則上以拉為主、以撐為輔,撐桿可用斷面為5×5cm、長度為內(nèi)外模間垂直距離的C55砼桿,桿內(nèi)預(yù)埋1Φ12鋼筋以防振斷,梅花型布置,間距約為80cm,位置要盡量置于外模加勁和內(nèi)模橫帶處,內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板開洞穿PVC管,設(shè)Ф20鋼筋拉桿,內(nèi)側(cè)模底部采用C55砼桿進行承托。內(nèi)側(cè)模在支座鋼筋網(wǎng)片處距底板砼頂面1m處開洞,以便振搗。
端模:端模用自行加工的木模板,與內(nèi)外模及其骨架連接牢固。
5、鋼筋加工、綁扎及預(yù)應(yīng)力管道安裝
1)普通鋼筋安裝
每批到達工地的鋼材,均向監(jiān)理工程師提供試驗報告和出廠質(zhì)量證明書,并按不同鋼種、等級、牌號及生產(chǎn)廠家,分類堆放,掛牌以識別。鋼筋在使用前,進行調(diào)直和除銹,保證鋼筋表面潔凈、平直,無局部彎折;鋼筋的加工制作在加工車間嚴格按設(shè)計圖進行,成品編號堆碼,以便使用。
將加工好的鋼筋運至模板內(nèi),按設(shè)計圖放樣綁扎,在交叉點處用扎絲綁牢,必要時采取點焊,以確保鋼筋骨架的剛度和穩(wěn)定性。
鋼筋綁扎按設(shè)計及施工規(guī)范要求進行,先綁扎底板鋼筋,再綁扎橫隔板和腹板鋼筋,同時安裝定位網(wǎng)及預(yù)應(yīng)力波紋管道,波紋管接頭纏繞嚴密以防漏漿,再安裝內(nèi)模,最后綁扎頂板鋼筋。鋼筋綁扎時注意各種預(yù)埋件的安裝。
2)預(yù)應(yīng)力管道安裝
鋼束管道位置用定位鋼筋固定,直線段定位網(wǎng)鋼筋間距為100cm,曲線段按50cm布置,在管道轉(zhuǎn)折控制點處定位鋼筋應(yīng)加密,定位鋼筋與梁體主筋牢固焊接,確保預(yù)應(yīng)力鋼束定位準確,同時,應(yīng)采取措施防止灌注混凝土?xí)r波紋管上浮。
如管道位置與骨架鋼筋發(fā)生沖突,應(yīng)保證端到位置不變,將鋼筋適當移動。
波紋管成孔質(zhì)量是保證預(yù)應(yīng)力質(zhì)量的重要基礎(chǔ),如果發(fā)生堵塞而進行處理,將直接影響施工進度和橋梁壽命。因此,必須嚴格施工控制,保證灌注混凝土后波紋管不漏、不堵、不偏、不變形。
3)預(yù)埋件安裝
鋼筋安裝過程中,注意不得遺漏梁體預(yù)埋件及預(yù)留孔洞,包括泄水孔、通風(fēng)孔、翼緣板下方滴水槽、防撞墻預(yù)埋鋼筋,施工過程中,必須采取措施確保預(yù)埋件位置準確。
6、混凝土施工
所有懸灌梁段均一次灌注成型,為確保梁體質(zhì)量,需注意如下事項:
①混凝土灌注順序為:底板→腹板→頂板。灌注時同一掛籃的兩邊基本對稱。混凝土由掛籃前端向后端澆注,頂板混凝土從兩側(cè)向中央推進,以防發(fā)生裂紋。同一T構(gòu)兩側(cè)的混凝土灌注量之差不超過設(shè)計規(guī)定值,T構(gòu)兩側(cè)重量偏差不超過10t。
②腹板混凝土振搗,當梁段高度大于4m時,在腹板內(nèi)側(cè)預(yù)留窗口,以便插入振搗器振搗混凝土。當梁段高度小于4m時,不預(yù)留天窗,直接將振動棒放入腹板內(nèi)振搗。
③振搗時插入點均勻,并保證波紋管和壓漿管不受損傷,對角隅和鋸齒板等鋼筋密集處用小直徑振動棒加強振搗,并加強振搗效果檢查。
④灌注混凝土前,仔細檢查模板的尺寸和牢固程度;灌注過程中設(shè)專人看護和加固模板,以防漏漿和跑模。
⑤在頂板混凝土澆筑完成后,用插入式振搗器對頂腹板和新舊梁段接縫處進行充分的二次振搗,確保連接處密實、可靠。
⑥混凝土灌注結(jié)束后,加強養(yǎng)護。懸灌段施工在夏秋季時采取覆蓋麻袋或海綿后撒水的養(yǎng)護方法。
⑦底板混凝土在初凝前抹平,頂板混凝土在初凝前拉毛。
7、預(yù)應(yīng)力施工
梁體按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計,縱向、橫向、豎向均設(shè)預(yù)應(yīng)力。
縱向:梁體縱向腹板束采用15.2-24高強度低松弛鋼絞線,縱向頂板束采用15.2-15高強度低松弛鋼絞線(其中t0、t1為15.2-24),縱向底板束邊跨采用15.2-12高強度低松弛鋼絞線,縱向底板束中跨采用15.2-15高強度低松弛鋼絞線。
橫向:梁體頂板橫向預(yù)應(yīng)力筋采用15.2-3高強度低松弛鋼絞線,BM15-3及BM15P-3扁形錨具錨固。
豎向:梁體腹板豎向預(yù)應(yīng)力采用公稱直徑25mm的PSB930預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋,在腹板內(nèi)雙排布置,YGM-25型錨具錨固。各梁段鋼束張拉須在該梁段混凝土達到設(shè)計強度的90%、并達到相應(yīng)的彈性模量,且齡期不小于7天后進行??v向預(yù)應(yīng)力張拉時,先張拉腹板束后張拉頂板束,再張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束,最后張拉豎向預(yù)應(yīng)力螺紋鋼,三向預(yù)應(yīng)力張拉過程中,均應(yīng)兩側(cè)對稱進行。采用張拉應(yīng)力與伸長量雙控措施,以保證達到設(shè)計要求的鋼束應(yīng)力。
張拉施工注意事項:
①千斤頂加載和卸載時做到平穩(wěn)、均勻、緩慢、無沖擊。
②張拉時混凝土強度和齡期達到設(shè)計圖紙要求。
③張拉順序按設(shè)計圖紙要求進行。
④張拉作業(yè)中,對鋼絞線束的兩端同步施加預(yù)應(yīng)力,保證兩端張拉伸長量基本相等。若兩端伸長量相差較大時,查找原因,進行糾正。
⑤當氣溫下降到5℃以下時,停止張拉作業(yè),以免鋼絞線發(fā)生脆斷。
⑥張拉過程中不敲擊和碰撞張拉設(shè)備和油管。
⑦張拉完畢后,未壓漿或壓漿后水泥漿未凝固時,不敲擊錨具和劇烈震動
梁體。多余的鋼絞線用切割機切割,切割后留下的長度不少于3cm。
⑧在高壓油管的接頭加防護套,以防噴油傷人。
⑨在測量伸長量時,停止開動油泵。
⑩轉(zhuǎn)移油泵時將油壓表拆卸下來另行攜帶轉(zhuǎn)送,在有壓情況下不擰動油泵或千斤頂?shù)慕宇^。
8、預(yù)應(yīng)力管道壓漿
預(yù)應(yīng)力束張拉完畢后,應(yīng)及時對孔道進行壓漿,孔道壓漿是確保預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量和箱梁質(zhì)量的一個重要因素。壓漿最大壓力控制在0.5~0.7MPa,施工時在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)監(jiān)督下使每束預(yù)應(yīng)力管道均壓漿飽滿、密實。壓漿完成后及時進行封錨,采用與梁體同等級別混凝土進行。
5.3.2 掛籃懸澆施工
1、掛籃結(jié)構(gòu)
圖5.3.2-1掛籃構(gòu)造斷面圖
本連續(xù)梁懸臂澆注采用三角掛籃施工,掛籃總重約60t,包括三角架、走道梁、前后上橫梁、前后下橫梁、吊掛系統(tǒng)(前、后主吊帶、后副吊帶、外模吊桿)及相應(yīng)的錨固、緊縮裝置和底平臺等部分組成。
模板系統(tǒng):外模(鋼)、內(nèi)模(木)、外模挑梁、內(nèi)模托梁、模板吊梁、外模吊點(2)、內(nèi)模吊點(4)
2、掛籃拼裝
0、1#塊施工完成后即進行掛籃拼裝。總體拼裝順序為:走道梁錨固與調(diào)平→前后支點→縱梁→后上橫梁→后錨系統(tǒng)→立柱組件→三角拉板→前上橫梁→前吊帶→后吊帶→底籃和前后下橫梁安裝→底籃與前后吊帶吊掛→外模系統(tǒng)→內(nèi)模系統(tǒng),最后對整個掛籃系統(tǒng)進行調(diào)整。
1) 掛籃安裝允許誤差
③ 滑動面應(yīng)光潔,無銹碴、焊碴,接縫圓順,每2m不平整度≤±2mm,接縫高差≤±1mm。
④ 支點中心線與滑道梁中心線對中誤差≤±2mm。
(3) 底平臺中心線與梁體中心線誤差≤±10mm。
2) 掛籃拼裝注意事項:
(1) 拼裝前,應(yīng)對掛籃各構(gòu)件(或組合件)進行尺寸、型號、缺陷(主要是焊縫尺寸及其飽滿度等)檢查驗收,是否符合設(shè)計要求。發(fā)現(xiàn)不合格者,應(yīng)及時處理;在運輸、吊裝時,不得損傷構(gòu)件,特別是吊帶、前后支點及主梁等構(gòu)件堆放時應(yīng)整齊、穩(wěn)固,防止變形;
(2) 按拼裝順序,將各主要構(gòu)件(或組合件)分類堆碼,以備吊裝;作業(yè)前應(yīng)對吊裝機械及機具進行安全檢查,在操作過程中地上、空中應(yīng)有專人進行指揮及指導(dǎo);
(3) 掛籃拼裝應(yīng)保持兩端基本對稱同時進行;
(4) 在對構(gòu)件進行吊裝時,吊點應(yīng)穩(wěn)固可靠,構(gòu)件不受損傷、不變形;
(5) 各構(gòu)件拼裝位置應(yīng)準確,螺栓應(yīng)100%上足上緊,并不得隨意擴孔,連接銷子安裝牢固、有效,焊縫尺寸準確、飽滿無缺陷;
(6) 安裝Φ32精軋螺紋鋼筋等冷拉件時,應(yīng)先進行絕緣處理(包纏絕緣膠布),螺母均采用雙螺帽錨固。安裝連接器時,除檢查螺紋長度、直徑、螺紋質(zhì)量外,螺紋上應(yīng)畫線以保證連接器與螺紋的連接長度;
(7) 掛籃就位后,后下橫梁錨點(即后主吊帶主其緊縮裝置)其預(yù)緊力應(yīng)大于澆筑砼后的錨固點拉力,以保證節(jié)段間接縫平順, 同時,達到檢查錨固點受力強度的目的。
3、荷載試驗
掛籃拼裝完成后,對結(jié)構(gòu)螺栓、焊縫、桿件數(shù)量、規(guī)格等進行仔細檢查,合格后進行荷載試驗。荷載試驗的目的是檢驗掛籃的承載力和消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形,測定掛籃彈性變形,并與計算相比較。采用固定在掛籃前上橫梁用千斤頂加壓或在掛籃前端吊重的方式,按要求分級加載,并監(jiān)測結(jié)構(gòu)變形,測得數(shù)據(jù)與計算值進行比較,然后逐漸卸載,并測量結(jié)構(gòu)回彈變形量,根據(jù)實測變形值確定掛籃底模的預(yù)拱度。掛籃拼裝完畢后,進行荷載試驗以測定掛籃的實際承載能力和梁段荷載作用下的變形情況。
本次掛藍荷載試驗擬采用在掛藍的前端吊重的方式進行。首先采用最重的2#塊箱梁重量(150t)作為壓重荷載的重量標準。在正對掛藍前下橫梁的地面上組拼重物平臺,上面堆放鋼筋,其重量按照滿載重量的1.2倍堆放(約90t),重物通過鋼絲繩吊于掛藍的前下橫梁上,然后在掛藍前上橫梁的主吊帶位置處設(shè)置千斤頂,通過千斤頂分級加載和卸載來實現(xiàn)掛藍的壓重試驗,分級荷載為
0→30%→50%→100%→120%→100%→50%→30%→0。
荷載試驗時,加載按施工中掛籃受力最不利的梁段荷載進行等效加載,測定各級荷載作用下產(chǎn)生的撓度和最大荷載作用下掛籃控制桿件內(nèi)力。
根據(jù)各級荷載作用下掛籃產(chǎn)生的撓度,繪出掛籃荷載的撓度曲線,為懸臂施工的線性控制提供可靠的依據(jù)。根據(jù)最大荷載作用下掛籃控制桿件的內(nèi)力,可以計算掛籃的實際承載能力,了解掛籃使用中的實際安全系數(shù),確保安全可靠。
4、掛籃前移
掛籃前移在梁體縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后進行,掛籃前移操作步驟如下:
鋪設(shè)墊梁及走道梁→釋放底模前中吊帶及后主吊帶,釋放后副吊帶,使底模與梁體分離→解除后錨系統(tǒng)→同步啟動兩側(cè)長行程千斤頂使掛籃前移。掛籃走行注意事項:①掛籃走道安放位置要準確,接頭處要平齊無臺階,走道與豎向筋錨固;②掛籃前移利用其所配備的千斤頂頂推,兩側(cè)要保持同步,兩懸臂掛籃要基本上對稱前移,走行過程中要注意掛籃中線及走道方向的觀測,發(fā)現(xiàn)偏位后及時糾正,確保掛籃到位時偏移值不超過規(guī)范要求;③掛籃走行前,前后支點與滑到接觸處均應(yīng)涂抹黃油以減小摩阻力;④遇有6級以上大風(fēng)天氣時,不得進行掛籃的走行作業(yè),應(yīng)采取措施確保掛籃安全;⑤移動掛籃時避免損傷精軋螺紋粗鋼筋,避免碰撞、彎折粗鋼筋;⑥掛籃移動過程中用倒鏈拉住掛籃尾部,防止掛籃溜滑。
5、掛籃懸臂澆筑施工
⑩ 掛籃行走至下一節(jié)段,循環(huán)進行前述操作。
5.3.3 主梁線型控制
① 施工前,應(yīng)對設(shè)計圖提供的各節(jié)段控制高程進行復(fù)核;
② 懸澆線型控制,應(yīng)綜合考慮懸臂長度與重量、掛籃重量等施工荷載,預(yù)加應(yīng)力、溫度及施工調(diào)整等因素;
③ 梁段懸澆時,中線里程應(yīng)勤測量、勤復(fù)核,對預(yù)施應(yīng)力前后及溫度影響應(yīng)及早找到變化規(guī)律并加以修正;
④ 測量放樣時,應(yīng)注意對同孔同節(jié)段的高程、中線偏位及里程保持一致,以確保順利合攏及成橋線型;
3)在梁段頂面中心及兩側(cè)埋設(shè)水平觀測點隨時觀測各截面標高在整個梁體施工中的變化,以及時掌握調(diào)整預(yù)拱標高。
5.3.4 合攏段施工
按設(shè)計要求先進行邊跨合攏,再進行中跨合攏。
連續(xù)梁合攏遵循“低溫灌注,既拉又撐還抗剪”的原則。為防止因溫差、混凝土收縮等造成合攏段開裂,合攏前在適當?shù)臏囟葪l件下將合攏段兩邊梁體利用型鋼骨架鎖定,保持相對固定,同時選擇在日最低溫度時灌注混凝土,保證合攏段混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中、在受壓的狀態(tài)下達到終凝,避免混凝土開裂。
本連續(xù)梁中跨合攏段利用吊籃做合攏支架,掛籃懸臂澆注完2#~11#節(jié)段后進行拆除,在邊跨合攏段處安裝吊籃,進行邊跨砼澆筑的同時在中跨合攏段位置進行配重,邊跨合攏后移動吊籃至中跨合攏段處,同樣在澆筑中跨合攏段砼時在邊跨合攏段處配重。
合攏段兩端懸臂標高及軸線允許偏差應(yīng)符合設(shè)計或規(guī)范要求,合攏段支撐結(jié)構(gòu)采用型鋼制作的輕型結(jié)構(gòu),以減少合攏段施工時的施工荷載。
④ 為保證澆筑混凝土過程中,合攏口處于穩(wěn)定狀態(tài),在兩個懸臂端各加載合攏段混凝土重量一半的配重,并與混凝土澆筑同步卸載。
5.3.5 體系轉(zhuǎn)換
體系轉(zhuǎn)換是連續(xù)梁施工的一個重要環(huán)節(jié)。“T”構(gòu)在懸澆施工時,梁體處于負彎矩受力狀態(tài),體系轉(zhuǎn)換后梁體處于正負彎矩交替分布受力狀態(tài),體系轉(zhuǎn)換也就是梁體應(yīng)力轉(zhuǎn)換的過程。體系轉(zhuǎn)換時,依次張拉預(yù)應(yīng)力筋,適時解除臨時固結(jié),使梁體轉(zhuǎn)換成連續(xù)狀態(tài)。
⑤ 在解除臨時支座時,注意觀察永久支座的下沉量并作好記錄,以校核體系轉(zhuǎn)換效果。
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