悬臂施工共分14段,其中1-5段长度为2.5m,6-9段长度为3.0m,10-14段长度为3.5m,0号块为4.0m,边跨现浇段为3.92m,中跨即边跨合拢段为2.0m。
主桥0号块为三向预应力体系,其他块为双向预应力体系。
2 箱梁的施工
箱梁的施工分为4个阶段:0、1#段的施工、悬臂段的施工、边跨现浇段的施工以及合拢段的施工。
2.1 0、1号块施工
0、1号块段长9m,梁高5m,墩梁固接。0、1号块由于结构受力复杂、工程量大,是大桥施工的关键。施工中采用在拖架上现浇完成,在墩身施工到最后一节时将预埋件安装好,为保证托架安全及桥梁线形,拖架安装完后进行了砂袋压载,测量出弹性变形值为12mm,非弹性变形值为5mm,在施工中进行了预抬。0、1号块底模采用大块钢模板,侧模采用定型钢模板和挂篮侧模板,内模采用钢木组合模板,混凝土浇注采用一次浇注成型。
2.2 悬臂段的施工
T构的2-14号段采用挂篮悬臂对称施工,全桥共2个T构,投入4套挂篮。
2.2.1 挂篮的设计
A. 挂篮设计的主要参数
适应的最大梁重:120.26t;
适应的最大梁长:3.5m;
梁高的变化范围:5m-2m;
最大梁宽:顶板17m,底板11m;
走行方式:无平衡重走行。
根据以上参数,在挂篮设计阶段,我们主要对三角挂篮和菱形挂篮进了方案比较,最终决定采用由3片三脚架组成的三角轻型挂篮,中间通过连接系连成整体。单只挂篮重量为56.2T。
B. 挂篮的特点
三角挂篮结构简单,受力明确;
挂篮前端及中部工作面开阔,可从挂篮中部运送混凝土,便于腹板、底板钢筋的吊装、加工等工作;
设有走行装置,移动方便,外侧模、底模可一次拆除,边于整体抽拉;
取消了平衡重,利用竖向预应力筋锚固滑道,挂篮沿滑道行走;
本挂篮所需材料位普通型钢,加工制作简单。
挂篮在0、1号块上拼装完成后,对挂篮进行压载试验。通过压载,对挂篮的安全性进行检验,消除了挂篮的非弹性变形,测试弹性变形量,为准确设置预拱度提供了依据。实际测的挂篮非弹性变形值为30mm,弹性变形值为15mm。
2.2.2 挂篮的静载试验
待挂篮在2#段安装后,即可通过压砂袋的办法对挂篮进行静载试验。压轴时间自压载结束到开始卸载为48小时。布设好观测点后,分别对加载前、加载完成、加载24小时、加载48小时进行观测。根据观测结果,分析、推断出弹性变形及非弹性变形,消除拼装非弹性变形;根据弹性变形结果推算出挂篮在各悬臂浇注段的竖向位移,为悬臂浇注施工高程控制提供可靠依据。
2.2.3 挂篮施工工艺
A.挂篮的组成
挂篮由承重系统、底模系统、模板系统(内、外)、行走系统、后锚固系统组成。
(1) 承重系统
每个挂篮由三片三角形组合梁组成,三角形组合梁由2I45主梁和2[]36立柱、φ32的精轧螺纹钢斜拉带组成。三角形组合梁下设滑道,滑道下铺钢枕。
前上横梁:采用2][40b,长16m。栓接于主梁前端上翼缘,横梁设翼缘侧模、底板、顶板竖向承重吊杆。同时设平联与主梁连接,防止失稳。
立柱:底部接主梁中部上翼缘,采用Ⅳ级精轧螺纹粗钢筋与主梁前后端斜拉,作为斜拉杆,横向设有平联相互连接,防止主梁失稳。
压紧器:由Ⅳ级钢筋、锚具、32吨螺旋式千斤顶组成。
(2)底模平台
底模长4.0m,宽11.0m,在砼悬臂施工中承担钢筋砼重量及施工机具重量,并兼做施工操作平台。底模采用5.5m×2m的墩柱模板,模板平铺于底板纵梁上,纵梁在腹板下采用2][32b槽钢,底板下采用2][25b槽钢。底板纵梁与前下横梁、后下横梁采用栓接,前下横梁采用2][25b槽钢,后下横梁采用2][40b槽钢。
(3)模板系统(内、外)
外模用[10槽钢及角钢做骨架,其外围为厚68mm大块钢模,钢模面板采用5mm热轧板,骨架与模板连接均采用焊接,侧模用滑梁悬吊,滑梁后设滑轮,以便滑梁、侧模同时滑出,内模采用[10槽钢和∠63角钢做骨架,钢木组合模板,采用滑梁移动。
(4) 走行系统
分为三角形组合梁走行系统,侧模走行系统及内模走行系统三部分。
① 角形组合梁走行系统,在每片梁中部设滑动点,后部设平衡导向滑轮,箱梁顶面上设滑道,向前滑移。
② 侧模走行:外模走行,在侧模滑梁上安装滚动轴,当松开后锚拴及支撑,拆模时,
在自重作用下,侧模落在滑梁上,与主梁、侧模、内模滑梁同时前进。
③ 内模走行:放松内模后,内模板即落在滑梁上,与主梁、侧模、内模同时前进。
(5) 锚固系统
后锚拴采用φ32精轧螺纹粗钢筋。作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上,并防止挂篮倾覆。主梁移动的倾覆稳定由主梁后端压紧器来维持。
B.悬浇对称端施工
(1) 2#段挂篮安装
a、将调坡木板、钢枕、滑道,放在已定位置上,并用压紧器将其固定,以防倾覆。
b、用塔吊安装主梁,立柱,钢拉带及立柱平联。
c、安装前上横梁于主梁端头,并安装平联与主梁连接。注意在安装时,所有栓接的螺栓型号及不同钢号不能混用,按设计进行安装,平、斜垫片应配齐,并注意其方向性,同型号螺栓的松紧程度一致。
d、拆除1#块托架、底板。
用塔吊先后吊装前下横梁、后下横梁、底板腹板下纵梁,并安装吊杆。
f、安装滑梁,侧模及支架。
g、至此,挂篮安装完毕。调试合格后,方可绑扎钢筋、立模、浇注。
安装时,需做好中线及标高的控制:
① 中线控制:在0#块放置全站仪,将轴线打到模板上,与桥轴线和底板几何中心比较,确定挂篮的位置,如有偏差,用倒链在纵梁上反拉直到忠贤吻合。
② 标高控制:后视点标高为0#块标高,前吊点标高=设计标高+挂篮弹性变形+挂篮自重引起的对结构的下挠。
(2) 挂篮的移动
将2#段浇注完毕后,等砼强度达到设计强度的90%以上,按设计对纵向进行张拉,压浆等强后,方可移动挂篮,准备灌注下一段对称梁的砼,挂篮的移动必须遵照以下步骤进行:
a、先将承重的各吊杆松开,以便倒链承受各杆件重量。
b、将主梁后锚杆稍松开,用千斤顶将主梁顶起,用慢速卷扬机牵引滑道移到位。
c、松开千斤顶,用慢速卷扬机将主梁拖移到位,主梁的前移带动侧模系统,底模系统及内滑梁整体滑移到位,随着主梁的前移,压紧器应交替前移(不得小于2根),以保持主梁的稳定,滑到位以后将主梁后锚杆锚紧(不得少于4根)。
d、侧模系统在主梁前移时与主梁同步前移,到位后,用Ⅳ钢吊环从预留孔道穿下与滑梁联结,将侧模系统托起。
e、将底模系统后端锚固于已成梁段上,前端用Ⅳ级钢与前上横梁连接。
f、初调中线、标高。
g、用千斤顶将底模系统与底板,侧模系统与翼缘板及腹板外侧密合,并将后吊杆带上螺母。
h、精调中线、标高。
i、用倒链将内模系统拖移到位,并调好中线及标高。
j、立堵头板。
k、绑扎底板、腹板钢筋,安装管道、立内模、预埋。
l、绑扎顶板钢筋、预埋。
m、复核中线、标高,并检查合格后,方可灌注砼(注:在安装过程中如发现预留孔与挂篮位置不适时,应查明原因,进行处理,不能强行扭杆穿入孔洞,Ⅳ级钢吊杆严禁弯曲、打火)。
n、等强张拉后,重复以上步骤灌注下一段。
2.2.4预应力施工
主桥0号块采用三向预应力体系,其它段采用双向预应力体系。纵向预应力采用
OVM15-10和OVM15-12锚具,张拉墩位分别为234T和195T,采用YCW250型千斤顶两端对称整束张拉。横向及竖向预应力筋采用φ32mm精轧螺纹粗钢筋,张拉吨位54.35T,采用YG-60型千斤顶张拉。
2.2.5钢筋及砼施工
钢筋在围堰上下料,利用塔吊提升到桥面上绑扎安装。砼采用输送泵运输,梁体每段一次性浇注,先浇注底板、再浇注腹板、最后浇注顶板。浇注过程中保证两悬臂端对称进行,两者砼重量之差不超过15T。由于青海地区早晚温差较大,为了防止混凝土产生裂缝,我们在腹板两侧加入了型号为D6冷轧带肋钢筋焊接网,采用扣接法连接,有效的防止了混凝土裂缝。见图。
2.3边跨现浇段的施工
现浇段采用扣碗式满堂支架法进行施工,施工中做好地基承载力和支架预压试验,保证与合拢段的顺利衔接。模板采用钢木组合模板,并用侧模包底模板的方法进行。侧模、内模采用钢木组合模板,内外模用钢条相拉。现浇段的施工与常规桥梁相同,此处不再详述。
2.4合拢段的施工
大桥采用先边跨、后中跨合拢方安。边跨合拢采用支架法施工,中跨合拢采用吊架法施工。
2.4.1边跨合拢段
待最后一段悬浇段及现浇段施工完毕后,采用挂篮的底模,侧模、内模系统和现浇段满堂支架作为承重系统,进行合拢段施工,这样施工中减少了等强及移动挂篮的时间,缩短了施工周期。此处不再详述。
2.4.2中跨合拢段
中跨合拢段现浇段张拉完成后,拆除1号墩挂篮,2号墩挂篮前移就位后改装成吊架进行施工。
1) 外滑梁前端的吊带拆除,先不要拆除侧模(即拉条不要剪断),把其滑梁前后端分别挂上滚筒,再在其前端挂上倒链,倒链锚固在1#墩梁上。然后向前端拉动滑梁,把滑梁的前端滚筒锚固在1#墩梁上。
2) 将侧模的拉条剪断,使侧模落在滑梁上。
3) 将外滑梁(内侧)与前、后下横梁的两头用IV级钢吊带相连接,吊带的下口与横梁之间预留一定的空间。
4) 松开后下横梁的吊带,使后下横梁落在上述的吊带上。
5) 松开前下横梁的吊带,同样使后下横梁落在上述的吊带上。
6) 至此,前上横梁仅剩余内模滑梁的吊带,底板的重量、侧模的重量全部由外滑梁来承受。
7) 把前下横梁底板吊带的吊环拆除(高度太高)。
8) 在前下横梁上按照后下横梁上预留孔的位置烧眼,以便穿固定底模的IV级钢。
9) 在侧模的后端与梁体之间的缝隙内将倒链挂在侧模上,拉动侧模,使侧模、底模徐徐的滑进1#梁体。
10) 在两悬臂梁端配重,配重每端按半个合拢段的重量进行。配重采用沙袋方式。
11) 在1#梁底板、2#梁底板预留的孔内穿入IV级钢,将前、后下横梁固定,并将IV钢螺帽拧紧。使底模与两梁体底板密贴。
12) 将外滑梁的固定吊带挂上,并拧紧螺帽。使侧模与两梁体混凝土面密贴。清理底板、绑扎底板钢筋。
13) 松开内模滑板的前吊带,用倒链把内模滑板以及顶板内模滑进1#梁体内,并固定顶板内模。
14) 安装劲性骨架。
15) 绑扎腹板钢筋,以及顶板钢筋、竖向预应力筋、波纹管安装以及拆除底模的预留钢筋环。
16) 拆除2#挂篮前上横梁、斜拉带、后支腿、立柱、主梁、滑道。
17) 浇注混凝土时先浇注底板混凝土,再浇注腹板混凝土,然后浇注顶板混凝土。浇注混凝土时要同步等量减少配重。
T构一经合拢成为超静定结构,其钢构跨度大,温度应力高,对混凝土收缩有严格要求。为此在施工中,我们采用了以下措施保证合拢段的施工质量。一是合理确定锁定时间。梁体锁定通过安装合拢刚性连接件,并预拉纵向顶板束2束来完成,设计确定的合拢温度为10℃,在施工前10天我们便对施工工地气温进行了观测,测定凌晨2-4点钟是气温接近10℃,在此时进行合拢段劲性骨架连接。二是保证合拢精度。合拢时在悬臂端配平衡重,并将实际标高与设计标高进行核对,调整平衡重对标高进行调整。配重在混凝土浇注过程中逐步撤除,大桥在合拢是两悬臂端差仅为7mm,轴线偏差仅为9mm。三是在混凝土浇注在凌晨2-5点温度最低时进行浇注,为防止混凝土收缩裂缝,在混凝土中添加了聚丙烯纤维网(有抑制塑性收缩裂缝、增强内聚力、增强抗冲击力、增强韧性和延展性、更高的磨损能力等功能)改善混凝土结构,同时在施工过程中加强混凝土料的计量、振捣、养生。通过采取以上措施,保证了合拢段施工质量,施工中合拢段混凝土未出现裂缝。
3 箱梁的线性(标高)控制
线形控制是箱梁施工控制的关键内容。箱梁分段悬浇时,影响线形变化的主要因素有:各梁段混凝土自重;挂篮及梁上其它施工荷载的作用;张拉预应力筋的作用。在合拢阶段,主要发生线形变化的主要因素有:合拢段混凝土重量及配重作用;吊架的拆除;张拉预应力筋的作用。
3.1线型控制基本原理
线形控制的基本原理是:根据计算提供梁体各截面的最终挠度变化值(即竖向变形),根据施工预拱度,据此调整每块梁端模板安装的前缘标高。用公式表示如下:
3.2预拱度计算
将连续刚构梁施工所经历的收缩徐变过程划分为与施工过程相同的时段即:浇注新梁段、张拉预应力筋、移动挂篮、体系合拢等。每一段结构单元数与实际结构梁段数一样,在每一时段都对结构进行一次全面的分析,求出该时段内产生的全部节点位移增量,对所有时段进行分析,即可叠加得出最终预拱高度。
3.3节段前缘施工标高确定
节段前缘施工立模标高Hi由两部分组成,即:
Hi=H′i+f
其中:Hi—第i梁段的实际立模标高
H′i第i梁段的设计标高
f—综合考虑各种因素的影响而增设的施工预拱度
f= fi1 +fi2
其中:fi1为节段预拱度
fi2为挂篮变形预留的增量值
所以节段前缘施工标高为:
Hi=H′i+f=H′i+fi1 +fi2
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