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摘要:介绍津秦客运专线跨唐津高速现浇悬臂连续梁挂篮设计及施工方法。该挂篮具有自重轻、刚度大、施工易控制、加工简单、拼装方便等特点。同时对悬臂施工中的主要施工工艺,合龙段的施工工艺,箱梁的线形控制等进行详细的阐述。
关键词:津秦客运专线;悬臂梁;挂篮;设计;施工
1工程概况
,其中在第125号墩至128号墩处跨唐津高速公路,+128m+。梁体为单箱单室、变高度、变截面直腹板,箱梁顶宽12m,。,梁高沿纵向按二次抛物线变化,,,中跨跨中直线段长9m,。全联在端支点、中跨中及支点处共设置5个横隔板。根据设计要求,2个T形构造要同时施工,加工4套挂篮。根据本桥的特点,采用菱形挂篮进行施工。图1为跨唐津高速连续梁施工简图。
图1跨唐津高速连续梁施工简图
2挂篮的设计
本挂篮由主桁架系统、后锚固系统、吊挂系统、行走系统及主梁前支点和模板系统等组成。
挂篮主桁采用菱形桁架。主纵桁架是挂篮悬臂承重结构,是由槽钢拼装而成的菱形结构。主桁架纵梁、竖压杆为2[32槽钢,斜压杆为2[36,斜拉杆均为2[30槽钢,各杆之间用δ=16mm钢板,φ22高强螺栓连接。
后锚是主桁架的自锚平衡装置,由锚固扁担梁、竖向预应力筋、连接锚杆、千斤顶等组成每根主桁纵梁尾部用4根φ32精轧螺纹钢筋作为连接锚杆,与箱梁内的竖向预应力筋相连,单根主梁设置2个锚固点,一只挂篮共设置4个锚固点。
悬吊系统是固定模板支架和操作平台的,由底篮前悬吊、后悬吊和模板悬吊三大部分组成,底篮前悬吊由4根钢吊带锚固于前上横梁;后悬吊由4根刚吊带,2根锚固于已浇块段底板上,2根锚固于后上横梁上。
内模支架安装于2组内滑梁上,内滑梁的后端由2根钢吊带锚固于已浇块段上,前端2根钢吊带锚固于前上横梁。
行走系统包括主梁后反压、滑道和牵拉设备,在主桁架下铺设双排钢轨和组合滚轮,在主桁纵梁上安装组合滚轮,拆除后锚固,由手拉葫芦带动慢速向前移动。
挂篮的底模采用墩身钢模改制。铺设在底模纵梁上,纵梁支承于前后下横梁上;侧模分内模和外模两大部分,外侧模及内顶模采用大块墩身钢模板,内侧模采用组合钢模,随梁高的降低逐渐减少;内模由内侧模、内顶模及内顶模支撑桁架三部分组成。因每浇筑一段箱梁均须修改一次高度,采用组合钢模,便于装拆和修改。
3挂篮的施工
挂篮在工厂进行强度和变形检测,挂篮分级加载、卸载。通过加载试验测定挂篮的弹性变形和非弹性变形值,检验各部件的连接情况,测定施工数据,为安装挂篮预留沉落量提供依据。
(1)在0#块梁面上组拼挂篮主桁片;(2)在预拼厂拼装好的挂篮底模平台运输到墩位,底模平台整体吊装就位于#1块梁底,临时打梢。安装挂篮底模平台前、后吊挂,解除挂篮底模平台的临时连接。吊装定位底模;(3)安装内滑梁前、后吊带,在挂篮底模平台上拼内滑梁、内模支架、内模,并临时连接。吊装整个内模系统,将吊带穿过内模及支架与内滑梁连好。(4)将外滑梁穿入外模支架设计位置,安装前吊点。通过箱梁顶预留孔加装临时后吊点于梁面上,将外模及支架通过滑梁从#0块滑至#1块设计位置。安装正式后吊点及滑锚,松脱临时后吊点。
施工时为进行有效的线性控制工作,减少挂篮在灌注混凝土过程中的变形调整,挂篮前端预留沉落量,沉落量的确定是根据挂篮反拉试验时的变形和现场施工前1~2个梁段灌注过程中的变形观测结果来确定的。
、安装
(1)钢筋及管道安装
箱梁底模板和外侧模板就位后即可按设计图纸由底板向上进行钢筋及管道的安装。
(2)波纹管道制作与安装
预应力孔道采用铁皮波纹管成孔,管径严格按照设计进行施工。
(3)锚垫板的安装
锚垫板安放时保持板面与孔道垂直,压浆嘴向上,波纹管穿入锚垫板内部,且从锚垫板口部以海棉封堵孔道端口,外包裹胶带,避免漏浆堵孔。
(4)防堵孔措施
在纵向预应力孔道内,于灌注混凝土前,穿入较孔道孔径小10mm的硬塑料管,以防措施不到漏浆堵孔。
(5)混凝土施工
①混凝土的供应
混凝土采用拌和站集中拌和,混凝土运输车运输至现场进行浇筑。
②混凝土的灌注
混凝土的灌注采用混凝土输送泵车进行对称浇筑。混凝土灌注时由前往后对称灌注两腹板混凝土至下倒角,然后再由前往后灌注底板,底板灌注完成后继续对称分层灌注腹板混凝土,腹板可由输送管直接插入,分层厚度为30cm。顶板的灌注遵循由两侧向中央灌注的顺序。T构两端不平衡重应严格控制。
③混凝土捣固
混凝土振捣采用插入式振捣器方法,插入振捣厚度为30cm,插入下一层混凝土5~10cm,,振捣至混凝土不再下沉,表面泛浆、有光泽并不再有气泡逸出时将振捣器缓慢抽出,防止混凝土内留有空隙。振捣时要注意不触及波纹管和锚具,混凝土浇筑过程中要派专人检查模板、固定螺栓。针对波纹管最低处、密集处、锚头处要派专人加强振捣。
④顶面混凝土
顶面混凝土边浇筑,边人工整平,边人工收浆,控制梁顶各部高程及返水坡坡度。
⑤混凝土养生
混凝土的养生质量直接影响到混凝土的强度和混凝土的表观质量,养生必须使用符合要求的水。混凝土灌注完后,表面用先铺设一层湿土工布,再铺上一层塑料布,并洒水养护,保持混凝土表面潮湿。
⑥挂篮前移
挂篮悬挂在已张拉锚固并与墩身连成整体形成T构的箱梁段上,能够沿滑道向前移动行走:前一梁段张拉完后,松掉挂篮后锚点、前后吊带,松落模板,拉动走行倒链,拖拉主梁系、模板系一起到位。挂篮移动时,两悬臂端应同时、同步移动,防止两悬臂端产生不平衡重,危及梁体平衡。挂篮移动到位后,锚固检查后,调整模板,开始下一梁段施工。
合龙段的施工顺序按先合龙边跨后合龙中跨的次序施工。
合龙段施工方法:合龙段施工时,先将相邻2个T构(合龙边跨,则为边跨直线段与相邻T构)的梁面杂物清理干净。然后将相邻2个T构上所有观测点的高程精确测量1遍,最后锁定永久支座。拆除T构相应的临时支座,精确测量临时支座拆除后梁面所有观测点的高程,确定合龙段相邻的2个梁端顶面高程高差符合要求后,进行合龙段施工。
为防止T构因热胀冷缩而对合龙段的混凝土产生影响,在合龙段箱体内模及顶板钢筋安装前,选择气温最低时间,焊接体外支撑,将相邻T构或边跨直线段与相邻T构连成一体;在浇筑混凝土前,张拉临时预应力束。合龙段的混凝土选择在一天中气温最低、温差变化比较小的时间开始浇筑,拌制混凝土时,将混凝土强度提高一个等级,并掺入微量铝粉作膨胀剂,以免新老混凝土的连接处产生裂缝。混凝土作业的结束时间,尽可能安排在气温回升之前。
在合龙段两侧设配重,配重相当于合龙段所浇混凝土重量。浇筑合龙段混凝土,边浇边同步等效卸载。
混凝土浇筑完毕,顶面覆盖土工布,箱体内外以及合龙段前后的1m范围内,由专人负责洒水养护。
待混凝土强度达到设计要求以上时,解除临时预应力束和相邻T构永久支座的临时锁定,完成体系转换后按顺序张拉纵向预应力筋。
为保证桥梁工程质量,应采取如下措施:
(1)合龙段的混凝土应选用早强微膨胀混凝土。(2)采取低温合龙。(3)加强混凝土养护。(4)按设计要求及时张拉。(5)支撑合龙段混凝土重的吊架,应具有较大的竖向刚度。
4箱梁的线形控制
下坞蓟运河特大桥连续梁的轴线和里程用全站仪进行测量,高程用自动安平水准仪进行测量。
利用桥两侧的大地控制网点,使用后方交汇法,用全站仪测出墩顶测点的三维坐标。将墩顶高程值作为箱梁高程的水准基点,每一个墩顶布置一个水平基准点和一个轴线基准点。
(1)测点布置:在每一段悬臂端顶设立两个高程观测点。测点用短钢筋预埋,并用红油漆标明编号。距翼板边缘50cm处作为主梁混凝土上表面高度的测点。
(2)测量方法:用水准仪测量测点高程。
(3)测量频率:按各节段施工次序,每一节段按3种工况(即混凝土浇筑后、张拉后和挂篮前移后)对主梁挠度进行平行独立测量,相互校核。
在每一段悬臂端梁顶中线设立一个轴线观测点,使用全站仪和钢尺等,采用测小角法或视准法直接测量基前端偏位。
(1)测点布置:立模高程的测点位置见图2中“|”所示处,即:底板模板3个特征位置;顶板底模板6个特征位置。
图2箱梁截面立模高程测点位置示意
(2)测量位置:用精密水平水准仪测量立模高程。
(3)测量时机:立模高度的测量应避开温差较大的时段。测量组在立模到位、测量完毕后,监理单位对施工的各节段的立模高程还要进行复测。
在某个一个施工工况完毕后,对主梁顶面混凝土进行直接测量。在测量过程中,同一截面测3点,根据其坡取平均值,这样可得到主梁顶面的高程值。同时,根据不同的工况观察主梁挠度(反拱)变化值,按给定的立模高程(含预拱度)立模,也可得到主梁顶面的高程值。两者进行比较后,可检验施工质量。
5结语
工程实践证明,挂篮设计合理,满足工期要求。在下坞蓟运河特大桥跨唐津高速的连续梁施工中,运用此挂篮进行施工,混凝土线形顺直、内实外美,无错台、麻面现象,保证了工程的质量。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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