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摘要:悬臂现浇施工现已广泛运用于桥梁工程。挂篮施工作为悬臂现浇箱梁的施工重点,简单论述其技术要点以作交流。根据预压过程中的变形值结合结构应力监控数据验算预拱度,保证按照设计要求的线型、标高施工。挂篮施工的重点就是对称施工,保证梁体结构稳定。围绕对称施工这个施工重点,分解工序把控各个工序的对称施工要点。尤其是预应力钢束张拉过程中对称张拉的控制。
关键词:悬臂现浇箱梁;挂篮对称施工;预应力体系;技术要点
1 前言
悬浇施工多运用于跨度大且跨越江河、峡谷、高速路、保通的市政主干道路。其施工方法操作流程简便、施工循环周期短,对桥梁下方道路、高速无影响。因此,悬臂现浇箱梁施工在现今桥梁施工已被广泛运用。本文特此就悬臂挂篮施工中的技术要点简单阐述,以作交流。
2 悬臂桥梁挂篮施工概况
白龙江口头坝大桥位于甘肃省文县境内,属于白龙江苗家坝水电站库区附属项目,桥面全宽8m、净宽7m,桥梁上部为连续刚构、下部桥墩为空心薄壁墩、桥台为肋板式、基础为桩及承台基础。大桥主桥为65m+110m+65m连续刚构,为预应力混凝土结构,主梁采用单箱单室截面。箱梁0#、1#段长11m,每个主墩“T”构纵桥向划分为13个对称梁段。梁段数及梁长度从根部至跨中分别为11m(0#、1#号段),1×3.0m,5×3.5m,7×4.0m。2号~13号梁段采用挂篮悬臂浇筑施工,悬臂浇筑梁段最大控制重量1059Kn。边跨现浇段长8.92m。全桥共有3个合拢段,边跨及中跨合拢段长度均为2.0m(采用型钢桁架作合龙段劲性骨架)。
箱梁为双向预应力结构,采用单箱单室截面,箱顶板宽8m,底板宽5m。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高3.0m,箱梁根部断面和墩顶0#梁段高为6.5m。从中跨跨中至箱梁根部,箱梁底板以二次抛物线变化。箱梁腹板在墩顶范围内厚100cm,从箱梁根部至跨中梁段腹板厚60~40cm。箱梁底板厚从箱梁根部节面的70cm厚以号梁段横隔板范围内为二次抛物线变化变至跨中截面30cm厚。
按设计要求,本桥合拢顺序为先边跨,后中跨。按施工设计要求,主墩两侧梁段的悬臂浇筑采用后支点挂篮。
3 挂篮施工技术要点
3.1 挂篮前期施工
挂篮施工前期多为准备工作。其中挂篮选型及设计、挂篮预压为重点工作。挂篮的型式及设计决定后期施工的具体操作流程;挂篮预压消除挂篮配件之间的非弹性变形,使得挂篮之间结合紧密,测得挂篮受压弹性变形值,为悬臂箱梁挂篮施工预拱度的计算提供原始数据。挂篮现有施工中有三角形挂篮、斜拉自锚挂篮、菱形挂篮及预应力束斜拉式等型式,常用一般为三角形挂篮、菱形挂篮。挂篮由承重系统、提升锚固系统、后锚系统、行走系统和模板系统组成。挂篮预压荷载按照挂篮标准节段重量(最大重量节段)的105%进行控制,以1.0倍砼荷载变形情况作为挂蓝立模标高控制的参考数据,以1.05倍砼荷载验证挂蓝的安全性能。主要收集主纵梁前段变形,前上横梁,前下横梁变形情况及后锚是否稳定。采集各加载阶段时挂篮挠度,分解出挂篮前吊结构的弹性和非弹性变形,与设计值相比较,并为施工挠度控制提供依据,保障施工梁段线形。
结合本桥主梁的截面特点,本挂篮按照三角斜拉式挂篮进行设计。其主要受力构件采用型钢组合而成。其主要工作特点为:
(1)挂篮行走无配重系统,挂篮前移时的倾覆力矩由锚固在主梁顶面的轨道对反扣其上的行走小车的反力来平衡;
(2)挂篮外侧模及底篮平台系统随挂篮主纵梁整体移动到位;内模滞后到位;
(3)挂篮运行时由连续作用液压千斤顶推动前支点系统在走移轨道表面的滑动来实现挂篮的移动;
(4)挂篮提升采用液压螺旋千斤顶;
(5)改善施工条件和环境:挂篮所处位置主梁面有宽敞的作业空间,便于放置各种机具和操作人员来往。
3.2 挂篮循环施工
悬臂现浇箱梁从2#块件至13#就是从模板行走、钢筋绑扎直至预应力钢束张拉压浆封锚施工的循环。从每个主墩“T”构纵桥向对称施工,乃至两个主墩“T”构纵桥向节段施工不能相差过多,等等。对称施工贯穿整个施工过程。其中预拱度计算、对称施工、预应力体系施工是施工技术要点。
3.2.1 测量放样
模板行走完成之后根据前一块件应力、温度数据及不同工况状态下的标高数据计算本节段箱梁预拱度,根据预拱值得出施工标高,进行施工测量放样。
3.2.2 对称施工
悬臂现浇箱梁施工中,对称施工作为技术要点中的重点,保证桥梁结构稳定,顺利完成桥梁施工。其中对称浇筑与对称张拉最为关键。其他工序必须保证对称施工也不可忽视。
对称浇筑主要通过已接至箱梁0#块件中央的泵管接三通管将砼用两根管道分别接至待浇段底板中央,待底板砼浇筑完后,拆出部分管道,然后在待浇段顶板上再用一根三通管,用两根输送泵管道分别接至左、右侧腹板中间接至离底板2m处,边浇边拆输送管,可将腹板砼浇完,然后从翼缘板外侧向顶板中间对称浇筑翼缘板砼,最后在顶板中间合拢。砼浇筑时,先从挂篮前端开始,以使挂篮的微小变形大部分先实现,从而避免新旧砼之间产生裂纹。
预应力体系采用两端同步张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不应超过1束,张拉顺序先腹板束,后顶板束,从外到内左右对称进行。各节段先张拉纵向再竖向。两端张拉过程中油压读数按照对应张拉应力对称增加,使得两端预应力钢束伸长量相差不大,梁体均匀受力,保证合拢前主墩结构稳定。
3.2.3 预应力体系施工
预应力施工工艺质量是否达到设计要求,是悬臂桥梁施工成败的关键。因而预应力施工是大跨度连续刚构最为重要的施工环节,必须高度重视预应力施工质量。预应力孔道安装、预应力钢束加工制作、钢束张拉压浆、锚头封堵施工每个工序必须严格按照设计及规范要求施工。施工前对所用材料必须严格检验,过程中保护好钢束的完好,保证钢束张拉过程中不会出现钢束某点应力集中造成张拉事故。
预应力波纹管在使用前应进行外观检查,其表面应无油污、损伤和孔洞。预应力管道搬运要轻拿轻放,防止破坏管道。波纹管接长时需用大一号的管道套接,套接长度不小于35cm,接头要平顺,外用胶布缠牢,保证不漏浆。接头管除特殊情况均采用外接头,防止接头管被破坏产生堵孔。波纹管内加内衬管防止浇筑混凝土时波纹管损坏、变形、漏浆、堵管等情况发生,在混凝土初凝后拔出内衬管。波纹管的位置按设计要求准确布置。混凝土浇筑过程中要经常检查波纹管的位置,发现偏差,要及时校正。波纹管要求做到线性圆顺,不要出现突然的弯折。施工过程中应确保管道平、顺。钢筋及管道经监理检验合格后即可进行箱梁内模及横隔梁模板的施工。制作钢筋、穿钢绞线和振捣混凝土时要保护好波纹管,焊接作业应采取防护措施,防止高温灼伤波纹管。发生波纹管出现漏洞或破损,要立即用胶带胶好,防止漏浆造成堵管现象。
4 结论
结论1:悬臂箱梁挂篮施工中必须进行加载预压、承重试验,以检验其承载力和消除挂篮结构的非弹性变形以及取得各级荷载作用下的弹性变形量。在荷载试验中,必须用高精度水准仪测量挂篮的竖向变形;根据实测推算各段挂篮底的竖向变形,为后续主梁施预拱度提供可靠的数据。
结论2:施工预拱度的计算指导后期施工立模标高,确保桥梁线性平顺。
结论3:悬臂箱梁挂篮施工中对称施工贯穿始末,从每个工序施工中严格要求,尤其对对称浇筑、预应力钢束对称张拉施工重点监控,保证桥梁施工过程中的稳定性,防止发生失稳情况造成安全事故,确保桥梁施工顺利、安全进行。
参考文献:
[1]王天鹏 贺国京.连续刚构桥施工预拱度的计算与控制[J].辽宁:北方交通期刊 2009,8:56-58;
[2]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001,7:12 预应力混凝土工程。
作者简介:
郭文滨,1989.01,男,大专,道路与桥梁。