桥梁悬臂灌筑施工技术.ppt

桥梁悬臂灌筑及钢管拱安装施工技术,李小和 教授级高工技术讲座 2008年10月28 北京,中铁六局集团有限公司,一、悬臂施工法的概念及特点 二、悬臂灌筑工艺流程 三、悬臂灌筑施工技术要点 四、悬灌挂篮 五、钢管拱制作与安装 六、顶升混凝土技术,桥梁悬臂浇筑施工技术,悬臂施工法是上世纪50年代发展起来的一项建桥技术。 特点是：将梁部结构分为若干阶段，由墩顶向两侧逐段拼装或灌筑，最后合龙整孔桥跨结构。 悬臂施工法是从桥墩开始，对称地、不断悬出接长梁体的施工方法。范立础 预应力混凝土连续梁桥,一、悬臂施工法的概念及特点,悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法 。 悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地（原位）浇筑混凝土，待混凝土强度达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。 悬臂拼装法则是将梁体按节段预制，从桥墩两侧依次对称安装节段块件，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。 今天主要介绍悬臂浇筑法施工。,一、悬臂施工法的概念及特点,悬臂灌筑法又称无支架平衡伸臂法或挂（吊）篮法。它是以已经完成的墩顶节段（0号块）为起点，通过挂篮的前移对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土，并施加预应力悬出循环作业方法。悬臂灌筑法每节段长一般为2m5m（在斜拉桥施工中现已达到8m10m）。 串糖葫芦 堆码积木,一、悬臂施工法的概念及特点,一、悬臂施工法的概念及特点,悬臂灌筑法图示,特点： （1）施工期间可不影响桥梁通航； （2）逐段施工不需要大型起吊设备，仅用几个挂篮即可完成梁部施工； （3）每墩有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，有利于缩短工期； （4）梁段施工都在挂篮上完成，能保证施工的连续性和施工质量； （5）节段施工都是重复作业，所需人员少，能较快熟练掌握施工技术，提高工效。,一、悬臂施工法的概念及特点,体系转换 变截面梁 临时固结 逐段张拉预应力,一、悬臂施工法的概念及特点,广东虎门大桥辅航道 270米,挂篮前移外模就位，并调整底模标高绑扎底、腹板钢筋，安装相应位置的预应力管道（或者抽拔管）拼装内模（或内模就位）和端模绑扎顶板钢筋，安装相应位置的预应力管道（或者抽拔管）浇注梁段混凝土养护，梁端面混凝土凿毛张拉预应力孔道压浆接长轨道，解除相关约束，做好挂篮前移准备进入下一个梁段循环。,二、悬臂灌筑工艺流程,文字框图,以京九线泰和大桥为工程背景形成的菱形挂篮施工工艺流程。 铜九吴家湾桥连续梁施工组织设计制订的挂篮施工工艺流程。 京津城际跨北京三环路连续梁施工工艺流程图。,二、悬臂灌筑工艺流程,动画,3 .1 挂篮悬臂灌注 1）挂篮行走 ： 多采用导链在前端拖拉的方式 也有采用液压千斤顶顶推方式,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 2）挂篮模板就位 挂篮后锚：利用竖向预应力筋 挂篮后锚必须连接可靠，需要专人负责检查 早期挂篮采取过在桁架后端施加配重的方式,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 3）钢筋绑扎，预应力管道安装 与前段钢筋的连接符合技术要求 预应力管道位置正确 预应力管道连接可靠 锚垫板与预应力管道垂直,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 4）混凝土浇注 对称浇筑 不平衡重由设计提出 浇注时间与运送方式和时间相适应 混凝土的捣固,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 5）养生及穿索、接长走形轨道 养生很重要 高性能混凝土对养护的要求提高了 高速铁路（客运专线）要求5天龄期,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 6）张拉预应力 预应力是生命线 按设计要求的位置和顺序张拉 防止管道堵塞 穿索方式,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 7）孔道压浆 注意预留排气孔 按设计要求及时压浆 采用真空压浆新技术提高压浆质量,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 8）挂篮主构架卸载（或者脱底模），准备前行进入下一循环,三、施工技术要点,3 .1 挂篮悬臂灌注 9）悬灌循环时间 解除后锚、松前吊带，挂篮前移就位，底模、侧模同时前移。约6h 后锚底模，修整、校正侧模，调整底模标高，侧模就位。约12h 绑扎底板、腹板钢筋，安装预埋件、波纹管道和竖向预应力筋。约20h 前移内模，修整就位。约10h 绑扎顶板钢筋，安装顶板波纹管及预埋件。约18h 灌筑混凝土。约10h 混凝土养生，穿钢绞线，拆内外模板。约72h 张拉纵向预应力筋。约10h 纵向预应力管道压浆。约8h 合计：166h（7天） 正常情况下，一个循环710天。,三、施工技术要点,3 .2 挂篮安装 连接牢固，不得随意焊接、切割 吊装作业安全 在挂篮设计和加工阶段就要考虑： 挂篮的安装和拆除 挂篮形式 起重设备的能力 运输条件和方式 能否租用,三、施工技术要点,3 .3 0号段施工 1）0号段施工托架,三、施工技术要点,3 .3 0号段施工 2）临时支座 一般用混凝土结构 拆除相对设置比较复杂 预埋电阻丝融化硫磺砂浆混凝土 硬凿 水钻 钢支座,三、施工技术要点,3 .3 0号段施工 3）0号段模板 可借用挂篮模板 永久支座处理 4）0号段钢筋绑扎和预应力管道安装 数量比较大 施工人员还不熟悉宜出错 预应力管道密集,三、施工技术要点,3 .3 0号段施工 5 ）混凝土浇注 钢筋、管道密集 永久结构构造复杂 施工人员还太熟悉 易出现质量事故 0号段施工时间一般4060天,三、施工技术要点,3 .4 合龙段施工 是悬臂施工的关键工序，关系到成桥线型 为缩短合龙时间，合龙梁段较短，一般2m为宜 合龙依据设计计算确定，没有固定顺序 临时锁定 合龙段温度控制,三、施工技术要点,3 .5 体系转换 与合龙段施工密切相关 从临时锁定开始，由静定结构变为超静定结构 连续刚构在合龙段施工同时完成体系转换 连续梁主要在临时支座拆除时完成体系转换 多跨梁多次体系转换,三、施工技术要点,3 .6 挂篮拆除 不是重要工序 注意安全和构件的保护 在有些情况下存在困难 3 .7 挂篮试压（预压） 目的：检查挂篮加工及安装质量，消除非弹性变形； 测定弹性变形及非弹性变形，为各段箱梁立模的抬高量提供依据。 方法：原位堆载预压和模拟等效预压。 分级加载,三、施工技术要点,3 .8 施工控制 悬浇梁的施工控制包括线型控制和应力监控 施工控制是悬浇梁施工技术的重要组成部分，并始终贯穿于桥梁施工中 常用跨度的悬浇梁一般情况下不进行应力监控 线型控制是必须要做的 线型控制是悬灌桥施工的重要工作之一 悬浇梁在现场简单到只是调整底模的立模标高 而这个标高的确定非常复杂； 必须由专业人员进行结合现场施工实际计算确定，并在过程中逐步调整,三、施工技术要点,4.1 挂篮形式 挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备，它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。 挂篮的结构形式很多，变化发展也很快。 按结构形式分挂篮有：型钢式、桁架式、斜拉式等 按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有：压重式、锚固式和半压重半锚固式等 按其走行方式的不同则又可分为滚动式、滑动式和组合式等。不同的桥跨、桥型可选用不同形式的挂篮。,四、悬灌挂篮,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,万能杆件桁架式挂篮,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,三角形挂篮 较早出现的挂篮，至今仍然大量使用。,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,弓弦式挂篮 受力经典 市场不佳,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,斜拉式挂篮,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,菱形挂篮经典挂篮形式,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,牵索式挂篮用于斜拉桥,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,万能杆件桁架式挂篮分解形象,4.1 挂篮形式,四、悬灌挂篮,菱形挂篮改进型,4.2 挂篮可利用系数 挂篮的可利用系数，也称为重量系数（挂篮自重承重量） 是衡量挂篮技术的主要指标之一 早期桁架式挂篮的重量系数往往达到甚至超过1.0 斜拉式挂篮的重量系数为0.30.5左右 弓弦挂篮是一种结构合理的轻型挂篮，其重量系数在0.4以下 菱形挂篮也是一种结构合理的挂篮，其重量系数也在0.4以下 牵索式挂篮可利用系数约为0.3左右,四、悬灌挂篮,4.3 挂篮构造 应重视挂篮的选型、设计和加工 必须制订施工操作规程或作业指导书,四、悬灌挂篮,5.1 技术难点,五、钢管拱制作与安装,5.1 技术难点 1）钢管拱圆管在各部位的弧率不同，多处存在相贯线，下料精度要求高；焊缝要求严格，、级焊缝均要求100%探伤检测；各部位加工精度要求高，特别是吊杆上锚箱焊接位置如果不正确，将造成吊杆无法安装。 2）钢管拱安装虽然有支架法、斜拉扣挂法、转体法、整体提升法等方法，但针对本工程特点，选择合适的安装方案，采用有效的临时固定和调整拱肋技术措施，达到既安全经济、又快速的目的，是钢管拱施工面临的技术难题。,五、钢管拱制作与安装,5.2 采取的技术措施 1）采用数控切割机床下料，纵向焊缝采用埋弧自动焊等先进设备 ，横向焊接采用坡口焊缝，所有焊缝通过超声波探伤检测，并抽检20%进行X射线探伤。,五、钢管拱制作与安装,5.2 采取的技术措施 2）加工前，对已施工完的梁部拱脚、下锚箱位置进行精确测量，将误差输入到钢管拱第一节拱肋及吊杆上锚箱加工设计图上，先从理论上消除偏差。焊接完成后，除按常规进行横向预拼外，还在工厂内完全模拟现场搭设支架进行竖向预拼装，将问题解决在吊装前，确保一次吊装成功。,五、钢管拱制作与安装,5.2 采取的技术措施 3）结合拱肋高度在桥面上方不超过21.3 m的情况，经过受力计算并经设计院同意，采取支架原位拼装方案，在桥上搭设支架安装钢拱节，汽车起重机上桥面进行吊装。支架采取万能杆件搭设，两台50 t汽车起重机吊上桥抬吊拱肋。,五、钢管拱制作与安装,5.2 采取的技术措施 4）拱节外侧采用喷砂除锈，基体表面清洁程度应达到Sa2.5级，喷涂底漆、中间漆、面漆后，每层漆的厚度均采用测厚仪检测。 5）编制了钢管拱安装专项方案，突出安全预防措施和应急方案，并报北京市安监局进行审查。施工过程中将万能杆件桥下拼装成节、桥上连接的方法，大大减少了高空作业量及杆件螺栓坠落的几率，保证了施工安全。 6）采取内法兰高强螺栓锁定方案，实现了钢管拱的快速合龙。通过连续3天的温度及合龙口长度观测和对比分析，选择了合适的合龙时间，使结构合龙后的应力状态良好。,五、钢管拱制作与安装,5.2 采取的技术措施 7）钢管拱节段间临时连接采用外法兰固定，千斤顶调整高低，倒链调整横向位置，钢锲块支顶固定，做到了简单方便。横撑采用先将与拱肋连接的有相贯线的部分焊接固定，然后设置内法兰焊接合龙口的方式，解决了空间吊装及焊接相贯线位置的困难，加快了钢管拱安装进度。,五、钢管拱制作与安装,6.1 技术难点 自地面到拱顶混凝土顶升高度达到了36 m，从梁部到拱顶也有21 m。根据以往的桥梁施工实践，顶升混凝土比较容易出现质量事故。如何保证顶升混凝土快速、不间断、饱满，保证排气口中排出的浆体不撒落到桥面及四环主路上，是顶升混凝土施工的难点。 6.2采取的技术措施 1）通过多次试配，配制了流动性和