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合龙段及体系转换施工工艺工法
合龙段及体系转换施工工艺工法
(QB/ZTYJGYGF-QL-0507-2011)
桥梁工程有限公司廖文华刘涛
1前言
工艺工法概况
预应力混凝土连续梁(刚构)被划分为0#段、悬臂浇筑段、边跨现浇段及边(中)跨合龙段,其中的合龙段施工方案、施工工艺及体系转换是连续梁(刚构)施工的重难点之一,其施工质量将直接影响全桥的施工质量和结构安全。结构体系转换由施工过程的悬臂静定结构转换成连续的超静定结构,桥梁转换成超静定结构后,除了因合龙的顺序不同而产生不同的施工内力外,梁体内力将重新分布。
工艺原理
对于悬臂浇筑的桥梁结构,按照一定的顺序施工合龙和解除支座、0#段临时固结措施,将悬臂施工的静力结构转换成桥状态的连续梁(刚构)。即桥梁由施工过程中的悬臂静定结构转换成连续的超静定结构。
2工艺特点
充分考虑了合龙段和体系转换阶段桥梁结构的受力特点,合龙段劲性骨架和临时预应力索、临时支座设计合理,施工质量可靠。
合龙段施工支架可考虑利用挂篮或搭设落地支架方案,根据现场实际情况灵和选择,施工方便。
模板可利用悬灌段施工的外侧模和底模,仅内模可能受横隔板的影响需另行加工模板,施工费用低。
3适用范围
本标准工艺适用于所有预应力混凝土连续梁(刚构)的施工;其他类型桥梁合龙施工亦可参照本工法。
4主要技术标准
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041)
《铁路桥涵施工规范》(TB10203)
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415)
《城市桥梁工程施工与质量验收标准》(CJJ2)
《钢结构设计规范》(GB50017)
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50)
5施工方法
合龙前应观测连日的昼夜温度变化与合龙高程及合龙口长度变化的关系,选定适当的合龙浇注时间。
连续梁(刚构)合龙段及体系转换施工顺序一般是:先边跨、后中跨,最后进行体系转换;体系转换施工主要包括确定劲性骨架、临时预应力索施工、劲性骨架锁定、劲性骨架约束解除、合龙段混凝土浇筑预应力张拉及管道压浆、合龙段混凝土养护等内容。
6工艺流程及操作要点
施工工艺流程
施工顺序应严格按照设计文件规定进行。边跨、中跨合龙段施工工艺流程见图1:
施工准备
挂篮就位(落地支架搭设)模板安装
确定劲性骨架、临时预应力索施工方案
等载换重
劲性骨架锁定及临时预应力索张拉
劲性骨架加工
解除现浇段、交界墩约束
底腹板、横隔板钢筋及预应力管道安装
内模系统安装
顶板钢筋、预应力管道安装
合龙段混凝土浇筑(同时换重)、养护
桩
外部劲性骨架约束解除
桩
合龙段预应力张拉及管道压浆
桩
施工结束
桩
图1施工工艺流程图
操作要点
、合龙前施工量测
合龙段施工前应积极做好各项准备工作,包括技术准备(施工技术方案编制及报批、技术交底和施工测量等)和施工组织准备(施工人员安排、设备及物资准备及进度安排)以及各项施工预案编制等。
在最终的合龙段施工技术方案确定前,应安排专人负责进行环境气温监测、合龙口空间变形(纵、横、竖向)监测以及关键控制截面应力监测,以此确定最终的合龙段施工技术方案并准备配重设施。
1边跨合龙段施工
一般采用支架法机型施工,在特殊条件下也可采用挂篮作为合龙段施工,但是必须考虑平衡问题,在最后一个悬灌段施工时应注意预留孔道,待悬灌完成后即可将挂篮走行就位并锚固在边跨与悬灌段上,以挂篮作为合龙段施工平台;采用落地支架施工合龙段时,先进行支架地基处理、搭设边跨现浇段落地支架施工,在搭设支架上进行边跨合龙施工。
2中跨合龙段施工
中跨合龙段施工一般采用挂篮作为合龙段施工支架,在最后一个悬灌段施工时应注意预留孔道,待悬灌完成后即可将一个挂篮后退或拆除,另一个挂篮走行就位并锚固好。
1底模安装
采用挂篮作为合龙段施工支架时,底模系统直接利用悬灌段施工的底模系统,随挂篮一起就位;采用落地支架施工合龙段时,底模系统一般采用木模结构(胶合板面板+方术加劲肋+分配梁),人工由下至上安装。
2侧模安装
侧模系统一般情况下直接利用悬灌段施工的外侧模系统,随挂篮一起就位。
3内模安装
内模在底、腹板及横隔墙钢筋、预应力管道安装完成后进行,一般采用组合钢模与木模相配合的结构,在进行安装时应注意加固,尤其对斜腹板的加固,如加固不到位,有可能造成模板上浮。
合龙长度设计一般为2m,其结构尺寸复杂、钢筋、预应力管道、预埋件较多,为了保证其施工质量,必须按照制定好的工序及工艺进行实施。
1钢筋加工制作及安装严格按设计和施工规范要求进行施工。
2波纹管制作和安装。
波纹管制作和安装在以下几个方面应特别注意:
布置波纹管时首先用钢筋加工井字架作为波纹管的定位架,纵、横向位置按设计图纸尺寸定位,波纹管中穿内衬管,为保证波纹管的成孔质量,在浇注混凝土时派专人来回拉动内衬管;
在波纹管接头处一定要将波纹管接口剪平后外套接头管,用胶带裹紧,以防止漏浆或在穿束时引起波纹管翻卷导致管道堵塞;
浇注混凝土前应检查波纹管是否有孔洞或变形,尤其是接头处是否密封好;
浇注混凝土时应尽量避免振捣棒直接接触波纹管,以防损坏波纹管,造成漏浆堵孔。
、换重施工
合龙段配重和换重施工应在劲性骨架锁定和临时预应力索张拉前进行。配重和换重一般均采用水箱或砖砌水池装水,便于加载和卸载计量;也可以采用混凝土块或钢材,但应注意准确计量。
采用水箱加水换重具体方法为:在劲性骨架锁定前,在梁端加设水箱与合龙段混凝土换重(每端水箱装水重量与吊点承受的重量一致,水箱重心位置与吊杆合力作用点重合)。在浇注合龙段混凝土时,根据混凝土浇注量,边浇注混凝土边放水,放水速度根据混凝土浇注速度而定,原则是同一时段内浇注的混凝土重量尽可能与放出的水重量相等(灌注混凝土前先要在水箱上做好标志,以便控制放水量,放水量与合龙段混凝土浇注量相差不超过5t)。通过水箱放水使合龙段两端悬臂在混凝土浇注过程中受力保持一致,从而使合龙段两边悬臂高差始终保持不变,尽可能避免因施工原因而使结构引起附加应力,实现
“无应力”合龙。
边跨合龙采用挂篮合龙时由于中跨挂篮与边跨的重量可能不一致,此时应根据实测标高及边中跨挂篮的重量经过计算在边跨应加配重,配重加设完成后重新测量标高,标高确定后再根合龙段混凝土的重量确定需要加设的换重重量。边跨合龙采用落地支架时,由于合龙段混凝土的重量直接由支架传递给地面,对梁部线形无影响,不必考虑换重。
合龙临时锁定有两个步骤:首先是焊接锁定劲性骨架,然后张拉临时预应力束。
劲性骨架用来连接两端梁,保证合龙段净空,防止在浇注合龙段混凝土的过程中及合龙段混凝土未达到设计强度的养护过程中梁两端错动,同时用来抵抗合龙段因温度升高而产生的压应力及梁体可能错动而起的竖向剪应力。
由于劲性骨架采用焊缝连接,焊缝抗拉能力低,故采用临时预应力来抵抗合龙段两端梁体固温度降低收缩而在合龙段混凝土中产生的拉应力。临时预应力束一般采用设计的正式的合龙段预应力束。根据混凝土因温度降低而产生的拉应力确定每根束临时张拉预应力,临时预应力束张拉力未达到设计张拉力,待合龙施工完成、合龙段混凝土强度达到设计强度后,再将其补拉至设计吨位。
劲性骨安装时应注意以下事项:
1合龙前几天连续观测昼夜温度变化、合龙口高程变化、合龙口长度变化,确定温度变化与高程、长度的关系,选定适当的安装时间。
2安排技术水平高的焊工负责焊接,确保劲性骨架焊缝质最。
3认真做好施工组织,尽量缩短劲性骨架的安装时间。
1合龙段混凝土配合比设计
合龙段混凝土强度设计要求一般与其他悬灌节段强度一样,但是为了保证合龙段的施工质量,一般情况下合龙段的混凝土强度实际施工中要提高一个等级。
2合龙段混凝土生产、运输、现场浇注、养护
合龙段混凝土采用拌和站集中生产、罐车运输,要求与一般悬灌段混凝土生产、运输相同。混凝土浇注时间应在全天最低温度、温差变化小的时段进行,一般选择在晚上的12点~第二天清晨6点。合龙段混凝土浇注完成后,应加强混凝土养护,减小混凝土收缩;合龙段混凝土养护期间,应禁止施工荷载上桥,避免扰动开裂。
桥梁体系转换施工主要包括滑动支座约束解除、限位支座安装、临时支座拆除和后期预应力张拉等内容,其施工顺序应严格按照设计文件规定进行。在桥梁合龙段施工过程中,主梁由悬臂状态向固定状态转变,桥梁体系转换施工也同步进行,此时梁段是处于比较复杂的受力状态,其施工的好坏将直接影响到整个桥梁的结构安全和质量,因此在施工时需注意以下事项:
1保证劲性骨架及临时预应力束的施工质量,因为劲性骨架及临时预应力束锁定的好坏将决定着合龙段的施工好坏。
2滑动支座和现浇段的约束应及时解除,保证现浇段能随主梁温度变化自由伸缩。
3限位支座安装和临时支座拆除应严格按照设计要求的时间和方法进行,确保桥梁整个体系与设计一致。
4后期预应力束一般比较长,制索、穿索及张拉施工均比较麻烦,应认真做好施工组织安排和施工质量控制工作,确保成桥质量。
7劳动力组织
人员配备见表1。
表1劳动力组织
序号
作业组
主要作业内容
人数
技术员
技工
普工
1
技术组
施工、技术指导
3
3
2
试验组
各种材料试验
2
1
3
作业组
合龙作业
4
25
4
钢筋组
钢筋加工、制作
4
20
5
模型组
模型加工、安装及混凝土施工
2
30
6
张拉组
预应力张拉、压浆
2
12
8主要机具设备
所需机具设备见表2。
表2主要设备配置表
序号
设备名称
规格型号
数量
用途
1
汽车吊
30t
1台
2
装载机
ZL50
1台
倒运材料
3
砼运输车
8m3
6台
4
混凝土泵
1台
5
砼振捣棒
6个
6
张拉设备、压浆机
4套
9质量控制
易出现的质量问题
合龙段及体系转换施工中易出现的质量问题有相邻块件的接缝不平整密实,颜色不一致,有明显错台;混凝土表面出现蜂窝、麻面;混凝土表面出现非受力裂缝。
保证措施
,应清除桥上杂物,将机具设备移至墩顶0#块附近。
、监理单位共同研究确定,一般选在晚12时后至次日凌晨前的稳定低气温状态下锁定劲性骨架接头。
,及时放松交界墩支座及现浇段支架的水平向临时约束,张拉合龙临时钢束。
。注意随合龙段混凝土浇注重量的增加,要求按对应重量成比例逐步拆除边跨换重,合龙段混凝土浇注完,换重刚好拆完。
。
。
10安全措施
主要安全风险分析
合龙段一般选在气温较低的夜间施工,光线条件较差,容易发生高空坠落事件。
保证措施
,换重采用水箱,其重心位置分别与挂篮主桁平台前后吊杆合力作用点重合,排水流量须根据混凝土浇注量严格控制,放水量与合龙段混凝土浇注量相差不超过5t。
,保证模板和几何尺寸精度。
,严防坠物;高空作业时不得向地面抛掷物品;脚手架、安全网的搭设要符合安全要求,并要定期检查、维修、保养。
:严禁非机械设备作业人员擅自操作机械;起重机械作业时起重臂下严禁站人;塔吊作业必须有专人指挥,塔吊司机必须遵守塔吊的有关操作规程。
11环保措施
主梁悬灌施工、拌和站混凝土搅拌作业时,周围采取防护措施,以尽量减少噪声对周围环境的影响。
加强各种机械设备的维修保养工作,尽量降低设备噪声排放防止噪声超标。
主要运输便道和车辆进出口采取定时洒水的措施,以减少扬车工尘。
施工中产生的废弃物,采用袋装集中清理、统一堆放、分类处理,禁止从高处向下自由抛撒。
严格按设计进行施工,严禁破坏设计红线以外的原有地貌和植被。
工程简介
嘉陵江1号大桥主桥上部构造由三跨一联双幅预应力混凝土变截面连续箱梁组成,桥孔布置为98m+150m+85m,全长333m,桥面横坡2%。
1、截面形式:本桥箱梁为分离式的单箱单室直腹板截面,,,。
2、截面尺寸:,,箱梁顶板厚30cm,腹板厚50~80cm,底板厚32~120cm。
3、横隔板的设置:箱梁在主墩和交接墩处设横隔板,横隔板厚50cm,主桥上部结构两幅分8个单“T”悬臂浇筑,采用4套挂篮,主梁由墩顶现浇0#块和其余20个悬臂浇筑节段组成,其中0#块长12m,1#,2#~8#,9#~15#,16#~20#。0#块采用墩旁支架现浇,其它节段采用挂篮对称悬浇,悬浇节段最大重量。
总体施工顺序为:0#施工→拼装挂篮→采用挂篮对称浇筑1#~20#节段→中跨合拢→边跨合拢。
施工情况
合拢段施工:挂篮滑移1天模板安装钢筋绑扎3天,顶推劲性骨架焊接1天,配重压载1天,浇筑4小时,等强4天张拉压浆3~4天。
工程结果评价
连续梁(刚构)合龙段及体系转换,具有较好的适用性、经济性。保证了主梁的设计线形。有效的加快了梁部施工速度,为大跨度悬臂施工总结出了丰富的施工控制经验。
建设效果及施工图片
图2钢筋绑扎图3合龙段施工
图4体系转换完成