大跨度预应力混凝土连续梁桥分段支架法施工技术
ulpe50838
ulpe50838 Lv.9
2015年06月22日 10:29:00
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引 言  大跨度预应力混凝土连续箱梁桥具有结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点,因此无论是公路或城市桥梁、高架道路,还是跨越宽阔河流的大桥,均是首选的桥型方案之一。在施工条件允许情况下,采用支架法施工的成本明显低于挂蓝法,被广泛应用。在跨度较大情况下,一般采用分节段支架法施工。在分节段支架法施工过程中,无论是对支架与模板的承载力与稳定性方面,还是每个节段施工中桥梁线形的控制都是桥梁施工中的控制要点。本文以大芦线航道整治一期工程18标临港大道桥主桥分节段碗扣式支架法施工为例,对支架、模板以及桥梁施工过程中的施工工艺和线形监控进行了详细的说明。

引 言
  大跨度预应力混凝土连续箱梁桥具有结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点,因此无论是公路或城市桥梁、高架道路,还是跨越宽阔河流的大桥,均是首选的桥型方案之一。在施工条件允许情况下,采用支架法施工的成本明显低于挂蓝法,被广泛应用。在跨度较大情况下,一般采用分节段支架法施工。在分节段支架法施工过程中,无论是对支架与模板的承载力与稳定性方面,还是每个节段施工中桥梁线形的控制都是桥梁施工中的控制要点。本文以大芦线航道整治一期工程18标临港大道桥主桥分节段碗扣式支架法施工为例,对支架、模板以及桥梁施工过程中的施工工艺和线形监控进行了详细的说明。
1 工程概况

  大芦线航道整治一期工程18标主桥为预应力混凝土变截面连续梁桥,全长为261.888m,跨径布置为70.844m+120m+70.844m,主桥分为南北两幅桥实施(南桥Pms09~Pms12,北桥Pmn08~Pmn11),单幅桥宽为19.75m,中支点梁高7.5m,边支点梁高3.0m。顶板宽19.65m,底板宽9.65m,翼板宽5m,腹板厚度0.55m~1.m,底板厚度0.96m~0.32m。主梁为单箱单室连续现浇箱梁,采用C55砼。箱梁内采用纵、横、竖三向预应力结构体系。预应力管道采用塑料波纹管,真空压浆工艺。主桥横断面和纵断面图见图1和图2。
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图1 主桥横断面图2图2主桥纵断面

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图2 主桥纵断面图

2 桥梁分段施工原则
原施工图设计中,主桥节段划分为:0#节段、1#~13#节段、中跨合龙段及边跨现浇段,采用挂篮悬浇施工。由于项目建设工期的要求,加上航道未开挖,现状河道较窄,在回填河道后具备支架法浇筑条件,最终合并主桥挂篮单元后采用分节段支架法浇筑。合并的原则是使除0#块的各节段浇筑体积接近,以保证施工的均衡性。经过与业主和设计单位充分沟通后,主桥箱梁分段变更为:0#块长度不变,原13个挂篮段合并成5个现浇大节段,原1、2号节段合并为7m节段,原3、4号节段合并为7m大节段,原5、6、7号节段合并为11m节段,原8、9、10号节段合并为13.5m的节段,原11、12、13号节段合并为11m节段,在边跨支架现浇段中分出2m边跨合龙段,边跨现浇段长度减少为9.844m。变更后的节段划分如图3。
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图3 主桥连续梁分块示意图

3 地基处理及地基承载力验算
  3.1 地基处理方法
  支架搭设区域清除杂草、垃圾,挖除软弱土层,换填含石量在60%以上的砂砾石,基底碾压平整合格后(密实度90%),铺筑750px厚的道渣基层,然后浇筑500px厚含Ф16@200单层双向钢筋网片的C20钢筋砼面层。砼基础面横桥向按1%设置横坡,便于及时排除雨水。主墩承台基坑开挖处采用素土与6%石灰土分层间隔回填压实。
  3.2 地基承载力验算
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  图4 立杆地基承载力计算示意图

  按图4对立杆地基承载力进行计算。经验算,立杆地基承载力满足要求。
4 支架、模板设计
  4.1 模板与支架形式
  (1)模板形式
  底模、侧模均采用15mm竹胶板(规格1.22m×2.44m),底模下横桥向布设250px×250px木方,下层纵桥向布设250px×375px木方。
  (2)支架形式
  主桥采用碗扣式满堂支架法施工,支架布置形式如下:箱梁底板处支架立杆纵横间距为1500px×1500px,腹板底立杆纵横间距加密为750px×750px,翼板底支架立杆为1500px×2250px,步距均为1.2m,且在距砼基础面500px处设置扫地杆。
  4.2 模板与支架形式
  根据变更后的节段划分情况,0#节段重量最大,支架所承受的荷载最大。以0#块为例,对腹板、底板、翼板处支架、模板内力及地基进行验算。0#块计算的相关荷载见表1。
表1 0#块施工荷载统计图

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  (1)模板验算
  底模方木背肋间距为0.1m,横梁方木中对中间距为0.1m,纵梁方木中对中间距为0.3m,模板支撑架立杆稳定性荷载计算单元如图5。

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图5 模板支撑架立杆稳定性荷载计算单元

  根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》,对模板进行验算,详见表2。
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表2 模板弯拉应力与挠度计算部位弯拉应力

  经验算,弯拉应力和挠度均符合要求。
  (2)支架验算
  根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》对支架系统进行验算,支架立面简图见图6。

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图6 模板支撑架立面简图

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表3 支架验算

5 连续梁施工及施工过程中的监控
  5.1 连续梁施工以及注意事项
  (1)连续梁砼浇筑及注意事项

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图7 箱梁砼浇注顺序示意图

  每个箱梁节段的砼采用水平分层浇筑,箱梁砼浇注顺序见图7。浇筑时应注意以下问题:
  ①箱梁支点处梁较高壁较薄钢筋密集,混凝土入模采取的办法是软管插入泵送入模,防止混凝土自由下落和与钢筋管道碰撞发生离析,顶板则用直接泵送入模。
  ②砼浇筑完成在砼达到终凝要用湿麻袋草包遮盖,经常洒水,加强养护,保持砼湿润状态。
  ③在施工中,加强测量控制,发现有沉降及时停止砼浇筑,采取补救措施或分二次浇筑。①底板浇筑②腹板分层浇筑③顶板浇筑
  (2)预应力施工
  连续梁采用纵、横、竖三向预应力结构体系。纵向和横向采用符合国家标准(GB/T5224)Фs15.2mm高强度低松弛预应力钢绞线,纵向预应力钢束配置在箱梁的顶、底及腹板,横向钢束施加于箱梁顶板,采用9Φs15.2、12Φs15.2及16Φs15.2规格,并设置有备用钢束。中横梁和腹板位置预应力采用JL25精轧螺纹钢筋和对应的锚具,上端张拉,下端设置固定锚具。预应力管道采用塑料波纹管,真空压浆工艺。
  张拉顺序:先张拉纵向预应力钢束,再张拉竖向预应力钢束,最后张拉横向钢束;纵向预应力束张拉顺序:先长束,后短束,顶底板钢束交错张拉,对称张拉。竖向预应力筋应采用二次张拉,在初次张拉到位一星期后,对竖向预应力筋进行再次张拉。
  张拉机具:千斤顶,油压表经检定后配套使用。
  张拉完成后24小时内进行孔道压浆和封锚,压浆使用孔道真空吸浆技术(大于5分钟稳定在最大压力),浆液按规范及试验标准中的要求进行配制。采用42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比0.30~0.35。
  5.2 施工过程中的监控
  在0#节段支架搭设、模板铺设完成后,根据0#节段的荷载重量,用同重量的沙土包对支架和地基进行预压,同时布置相应的沉降观测点进行观测。监测单位根据预压沉降量,提供0#节段截面施工监控指令指导现场施工。沉降观测点布置如图8所示,每个断面布置5个观测点。
  0#节段在砼浇注完成和预应力张拉完成后,对标高分两次进行复测,然后结合下一节段的预压沉降观测数据,提供监控指令制指导下一节段的施工。其中沉降监控截面见图9和图10。
  根据监测单位提供的监控指令,主桥节段最大抛高值为150px,最小为60px。施工现场严格根据监控指令控制标高,确保桥梁的线形。
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图8 沉降观测点布置示意图

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图9 中跨和边跨监控截面

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图10 边跨现浇段监控截面

6 合龙施工
  合龙施工是连续梁体系转换的重要环节,对保证成桥质量至关重要。刚构合龙原则为低温灌注。合龙顺序为先边跨合龙再中跨合龙,再完成体系转换,形成连续刚构。
  (1)边跨合龙施工:实测合龙段梁底标高与监控指令标高进行比对(表4),满足合龙要求,浇注边跨合龙段混凝土,待混凝土达到强度和龄期后,张拉边跨预应力。
表4 边跨合龙段箱梁底标高对比表

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  (2)临时锁定柱拆除:先拆边跨侧,再拆中跨侧。锁定柱拆除后合龙段箱梁底标高变化值见表5。
表5 锁定柱拆除后合龙段箱梁底标高变化表

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中跨合龙段箱梁底标高与设计标高进行比对(见表6),满足中跨合龙要求,监控单位提供合龙监控指令。
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表6 合龙前中跨合龙段箱梁底标高对比表

  (3)中跨合龙施工:焊接临时劲性骨架(图11),在每天温度最低时,浇注混凝土,混凝土强度和龄期达到后,张拉预应力。
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图11 合龙段劲性骨架示意图

  (4)拆除合龙段支架;
  (5)全桥测点联测,按节段划分测量桥面标高进行对比。
  经过监控单位复测,结构合龙完成后线形状态较好,误差均在50px以内,满足规范要求。其中南幅桥实际标高和设计标高对比值详见表7。
表7 南幅桥实际标高与设计标高对比表

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7 施工工效
  施工过程中根据现场情况及每个工序步骤,安排人员、机械和设备,历时247天,顺利完成了业主要求的桥梁合龙时间节点。主桥连续梁实际施工进度见表8。
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表8 连续梁实际施工进度

8 结语
  通过本工程主桥施工过程,总结大跨度预应力混凝土桥梁施工的关键控制要点有:
  1、满堂支架施工对模板、支架和地基的承载力要求非常高,施工前一定要有充分的理论计算作为依据。
  2、施工过程中,对每个节段的标高,严格依据监测单位的监控指令进行控制。
  3、满堂支架法施工,可以根据人员、机械设备和材料情况,以及不同节段之间的相互交叉施工,合理的安排工期。
  4、主桥合龙施工时,应该对全桥标高进行一次测量统计,混凝土浇筑前,劲性骨架的焊接必须可靠,混凝土浇筑时,应注意在全天最低温度的时候进行浇注。

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zsmslzsmslzsmsl
2015年12月13日 14:58:37
2楼
谢谢楼主分享。
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哈利有
2016年05月07日 15:00:01
3楼
需好好学习一下,谢谢楼主
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