预应力溷凝土连续梁桥施工.ppt

第二章 预应力混凝土连续梁桥施工,道路桥梁工程施工,本章知识结构,预应力混凝土：通过张拉钢筋(索)，使钢筋混凝土结构在承受外荷载之前，受拉区的混凝土预先受到一定压应力的混凝土。 为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现，充分利用高强度钢筋及高强度混凝土，设法在混凝土结构或构件承受使用荷载前，通过施加外力，使得构件受到的拉应力减小，甚至处于压应力状态下的混凝土构件。 目的：预压应力用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而将结构构件的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态,以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。,第一节 简支转连续施工,随着我国的高等级公路的快速发展，对连接高速公路的桥梁的质量要求也相应提升，桥梁施工技术也极为关键。 目前的现状是：对于小跨径的高等级公路桥梁多采用装配式钢筋混凝土板梁的形式，中等跨径的桥梁则采用装配式预应力混凝土T（箱）梁的形式，对于大跨径预应力混凝土连续梁桥，目前的施工方法主要采用平衡悬臂浇筑法或拼装法。 但由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时，人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来，实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设这是我们常说的“先简支后连续施工”方法。,一、施工流程 通过分片预制简支梁，在桥墩上设置临时支座，中间保留永久支座，将预制梁吊装后，永久支座暂不受力，由临时支座参与结构受力，临时支座每跨之间为简支体系，待一联全部吊装完成后，将各主梁的预留的钢筋连接，并浇筑湿接缝，先使结构连成整体的连续结构体系。再撤去临时支座，使原来布置的连续体系的永久支座参与结构受力，这样就完成了梁体的转换和结构体系的从简支到连续的转换。,简支转连续施工方法亦存在体系转换。体系转换方法一般有以下三种： （1）从一端起依次逐孔连续，即先将第一孔与第二孔形成两跨连续梁，然后再与第三孔形成三跨连续梁，依此类推，形成一联连续。 （2）从两端起向中间依次逐孔连续 （3）从中间孔起向两端依次逐孔连续,二、施工特点 （1）适合于矮箱梁及T型截面梁集零为整，形成连续梁。 （2）适宜跨径为 2550m，且宜等跨径布置桥孔，施工工艺成熟简单，不需大型起吊设备。 （3）下部结构和预制梁可安排平行作业施工，桥梁总体施工期短。,第二节 就地浇筑施工,就地浇筑施工是一种古老的施工方法，它是在支架上安装模板、绑扎及安装钢筋骨架、预留孔道、并在现场浇筑混凝土与施加预应力的施工方法。由于施工需用大量的模板支架，一般仅在小跨径桥或交通不便的边远地区采用。 随着桥梁结构型式的发展，出现了一些变宽的异型桥跨、弯桥等复杂的混凝土结构，又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用，在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便、费用较低时，也有在中、大桥梁中采用就地浇筑施工方法。,在桥位处搭设支架，作为工作平台，然后在其上制作模板，并在模板中浇注梁体混凝土，待混凝土达到强度后拆除模板、支架。这种方法适用于两岸桥墩不太高的引桥和城市高架桥，或靠岸边水不太深且无通航要求的小跨径桥梁。 优点：（1）不需大型的吊装设备和专门的预制场地； （2）结构的整体性能好。 缺点：（1）工期长； （2）施工质量不容易控制。 （3）支架成本较高,一、支架 就地浇筑混凝土梁桥的上部结构，首先应在桥孔位置搭设支架，以支承模板、浇筑的钢筋混凝土，以及其他施工荷载的重力。 施工过程中支架承受大部分恒重，因此必须具有足够的强度和刚度。 支架的分类： 1.立柱式支架 2.梁式支架 3.梁柱式支架,常用支架的主要构造,立柱式支架 （旱桥、非通航桥及桥墩不高的小桥）,梁式支架,梁柱式支架 （桥墩较高、跨径较大且需排洪的情况）,二、混凝土的浇筑 预应力混凝土连续梁桥采用就地浇筑施工，需要在连续梁桥的一联各跨中设支架，按照混凝土的浇筑、养护、拆模等一定的施工顺序完成各联桥的施工。 在一联桥施工完成后，卸落支架，将其拆除进行周转使用。,第三节 悬臂浇筑施工法,概念：悬臂施工是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工。,采用悬臂施工的方法需在施工中进行体系转换，即在悬臂施工时，结构的受力状态呈T形刚构，悬臂梁，待施工合龙后形成连续梁。因此，在桥梁设计中在考虑施工过程的应力状态；要考虑由于体系转换及其他因素引起结构的次内力。,在悬臂施工时，由于墩梁铰接而不能承受弯矩，因此，施工时要采取措施临时将墩、梁固结。待悬臂施工至少一端合龙后恢复原结构状态，这是连续梁采用悬臂施工法的一个特点。,悬臂施工法不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能大跨径桥上采用，因此得到广泛的使用。,一、悬臂浇筑施工法特点,优点：不需大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航、通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上采用。 悬臂浇筑的施工方法是大跨连续梁桥的主要施工方法。,1、悬臂浇筑分段 悬臂浇筑施工时，梁体一般要分四大部分浇筑。A墩顶梁段（0#段）；B由0#段两侧对称分段悬臂浇筑部分；C边孔在支架上浇筑部分；D主梁在跨中合龙部分。 主梁各部分的长度视主梁形式和跨径、挂篮的形式及施工周期而定。,二、施工程序,2、悬臂浇筑程序(墩梁铰接) 浇筑0号段，实施墩梁临时固结。 安装悬臂挂篮，对称分段浇筑主梁。 支模浇筑现浇梁段。 浇筑主梁合龙段。,二、施工程序,挂篮是悬臂浇筑施工的重要机具。挂篮悬浇施工方法是以后张法预应力施工技术为基础，并利用悬挑挂篮作为操作平台进行桥梁上部梁体施工的一种工艺技术。,三、悬浇挂篮,在大跨度桥梁施工中，由于受梁体重量和施工环境条件的限制，对于其上部梁体施工来说，采用预制安装的施工方法或满堂式支架现浇的施工方法往往达不到最经济和最理想的效果，甚至无法进行施工，而挂篮悬浇施工方法则顺利解决了这一难题。 挂篮悬浇施工方法仅需对墩顶现浇部分和边跨现浇部分梁体进行支架法或托架法施工，而对其余部分梁体可全部进行挂篮悬浇施工。,1、挂篮的类型和结构特点 1）挂篮的类型 构造形式：平行桁架式、弓弦式、菱形桁架式、三角组合梁式及自承式； 抗平衡方式：压重式、锚固式、半重压半锚固式； 挂篮行走方式：滚动式、滑动式、组合式。,三、悬浇挂篮,三、悬浇挂篮,2）挂篮结构的主要特点 （1）平行桁架式挂篮 主梁一般采用平行弦桁架，其结构为简支悬臂结构，受力明确，桁架刚度较大，变形容易控制。在挂篮行走前，将该结构后移，大大减小了挂篮行走时的倾覆力矩，故不需要平衡压重。,三、悬浇挂篮,（2）弓弦式挂篮 弓弦式挂篮桁架为拱形架，具有桁高随弯矩大小变化、受力合理、节省材料的特点。在安装时结构内部预施应力来消除非弹性变形，一般质量小。,三、悬浇挂篮,（3）菱形桁架式挂篮 菱形桁架式挂篮是一种简单的桁架，结构形状为菱形，横梁放置在主桁架上，其菱形桁架后端锚固于箱梁顶板上，无需平衡重，挂篮结构简单、质量小。,三、悬浇挂篮,（3）三角组合梁式挂篮 三角组合梁式挂篮是在简支悬臂梁的上面增加立柱和斜拉杆，成为三角组合梁式结构。由于斜拉杆的拉力作用，大大降低主梁的弯矩，使结构减轻，后端一般采用压重平衡行走时的倾覆力矩。,2、挂篮的基本构造 挂篮由主桁（梁）结构、悬挂调整系统、行走系统、模板系统、平衡锚固系统、工作平台等组成。,三、悬浇挂篮,四、主要工艺程序及其特点,用挂篮主段悬浇施工的主要工艺程序为： 灌注0号段及墩梁临时锚固； 拼装挂篮； 灌注1号段； 张拉预应力钢索； 挂篮前移、调整、锚固； 灌注下一梁段； 依次类推完成悬臂灌注； 挂篮拆除； 边跨合龙； 中跨合龙。,(一) 0号段的浇筑,0号段位于桥墩上方，灌注0号段相当于给挂篮提供一个安装场地。 0号段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇。,(一) 0号段的浇筑,立0号段底模时，同时安装支座及防倾覆锚固装置。,临时锚固方式图,(二)拼装挂篮,挂篮运至工地后，应在试拼台上试拼，以发现由于制作不精良及运输中变形造成的问题，保证正式安装时的顺利及工程进度。,挂篮操作注意事项,在0号段上安装梁顶滑道，然后安装支座及三角形组合梁，并将其梁尾部相连并锚固，配置压重。吊挂相应调带(杆)。 将底模平台及侧模支架作为整体起吊，与相应吊点相连结，下横梁则用吊杆支撑在箱梁底板上。 从2号段开始，两挂篮分开作业，其尾部各安装接长梁,并将主梁后端锚固在箱梁顶面上。 挂篮锚固应有专人负责，以保证挂篮在每次变形时规律一致 。,挂篮加载试验,在0号块上安装完成挂篮以后，应首先进行挂篮加载试验，以获取加载与挂篮变形的关系曲线。 试验方案应经指挥部、监理和监控小组批准后实施。 加载时应注意分级加载，且分级应均匀。 条件允许时应逐个进行挂篮加载试验，以便于检测全部挂篮的性能。,(三)梁段混凝土的浇筑,梁段混凝土的悬臂浇筑一般用泵送，塌落度一般控制在14-18cm，并应随温度变化及运输和浇注速度作适当调整。 其注意事项如下： 1、 箱梁各阶段混凝土在灌注前，必须严格检查挂篮中线，挂篮底模标高；纵、横、竖三向预应力束管道；钢筋、锚头、人行道及其它预埋件的位置，认真核对无误后方可灌注混凝土。 箱梁各阶段立模标高设计标高预拱度挂篮满载后自身变形。 后灌注的梁段应在已施工梁段有关实测结果的基础上作适当调整，以逐渐消除误差，保证结构线性匀顺。,(三)梁段混凝土的浇筑,2、 混凝土的灌注宜先从挂篮前端开始，以使挂篮的微小变形大部分实现，从而避免新、旧混凝土间产生裂缝。 3、 施工时应在挂篮上设风雨蓬，避免混凝土因日晒雨淋而严重影响质量。冬季施工应备保温设施。有条件时，挂篮可以配备能保证全天候作业的设备，以提高作业效率和保证质量。 4、 箱梁混凝土灌注完毕后，立即用通孔器检查管道，处理因万一漏浆等情况出现的堵管现象。,五、合龙段施工,1.从一岸顺序悬灌、合龙，如下图所示。 这种方法可使施工机具、设备及材料从一岸通过已成结构直接运输到作用面或附近；另外，在施工期间，单T形结构悬灌完成后很快合龙，形成整体，故未成桥前结构的稳定性和刚度较强。当作业面较少，对工期较紧者不适用。,(一) 合龙程序,.按T形结构连续梁顺序合龙。 此法的具体程序是将所有悬臂施工部分由简单到复杂的连接起来，最后在边跨或次中跨合龙。 其优点是对于大跨和多跨连续梁施工，能尽可能多的布置工作面，也可对称的悬灌和合龙，故对工期较紧和长联连续梁施工较为适用，此外，由于可对称的悬灌和合龙，故对结构受力及内力分析较为有利，对收缩徐变的控制尤其如此。,应当指出的是，不同的悬灌和合龙程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时有徐变引起的内力重分布也不相同，故采用不同的悬灌和合龙程序将在结构中产生不同的最终恒载内力，对此应在设计和施工中予以充分考虑。,(二) 合龙技术措施,一般讲，在两侧边跨合龙后，应立即解除墩梁临时固结措施，使梁成简支悬臂体系。 也有另一种情况，可以在中跨合龙后在解除墩梁临时固结措施。 采取上述哪一种解除方式，要与设计院沟通后才能确定，切勿自行确定。,连续梁合龙前的墩、梁临时固结约束措施解除, 将中间桥墩活动支座的顶、底板在顺桥向的两侧用钢板临时钢结，形成固结的约束。,合龙口的临时锁定支撑 内外刚性支撑锁定措施 这种锁定是在箱梁顶、底板的顶面预埋钢板，将刚性支撑焊接(或栓结)在上面；并在箱梁顶、底板中央纵向设置内刚性支撑共同锁定合龙口。因内刚性支撑仅能抗压且吸收部分预应力，且用钢量较多，故已不多用。,外(或内)刚性支撑和张拉临时束共同锁定 即除用外(或内)刚性支撑锁定外，再利用永久性的部分预应力束临时张拉，以抵抗降温时产生的收缩变形。 仅设刚性外（或内）刚性支撑锁定 即根据实际受力要求，仅布置外（或内）刚性支撑即可满足要求时，可仅用一种锁定措施。例如边跨若采用膺架法灌注混凝土时，其合龙口另侧的现浇混凝土长度一般较短，加之低温合龙，以及膺架对边跨的摩阻力作用，往往就可仅用外（或内）刚性支撑即可抵抗升温时的膨胀力。,(三) 合龙施工要点,掌握合龙期间的气温预报情况，测试分析气温变化规律，以确定合龙时间并为选择合龙锁定方式提供依据。 根据结构情况及梁温的可能变化情况，选定适宜的合龙方式并作力学建算。 选择日气温较低、温度变化幅度较小时锁定合龙口并灌注合龙段混凝土。 合龙口的锁定，应迅速、对称地进行，先将外刚性支撑一段与梁端预埋件焊接（或栓接），而后迅速将外刚性支撑另一端与梁连接，临时预应力束也应随之快速张拉。 在合龙口锁定后，立即释放一侧的固结约束，使梁一端在合龙口锁定的连接下能沿支座左右伸缩。,合龙口混凝土宜比梁体提高一级，并要求早强，最好采用微膨胀混凝土，并须作特殊配比设计，浇注时应认真振捣和养护。 为保证浇筑混凝土过程中，合龙口始终处于稳定状态，必要时浇注之前可在各悬臂端加与混凝土重量相等的配重，加、卸载均因对称梁轴线进行。 混凝土达到设计要求的强度后，先部分张拉预应力钢索，然后解除劲性骨架，最后按设计要求张拉全桥剩余预应力束，当利用永久束时，只需按设计顺序将其补拉至设计张拉力即可。,第四章 悬臂拼装施工,悬臂拼装施工，是将悬臂梁先分段预制成若干块件，当下部结构完成后，将预制块件运到桥下，用活动吊机向一边或两边逐段起吊、拼装就位、施加预应力，使其逐段对称延伸连接成整体。,悬臂拼装法,基础,核心,工序,梁段预制,梁段的吊运和拼装,梁段预制、移位、存放、运输,悬拼,体系转换,合龙段施工,一、梁的预制,基本要求,基本方法,尺寸准确、外表光洁、孔道正确、接缝处理方便、力筋防锈可靠。,长线法预制箱梁节断的台座,1、长线法预制 长线预制是按桥梁下缘曲线制作固定的底座，在底座上安装底模，进行块件预制工作,短线预制施工方法,2、短线法预制 短线预制是按箱梁纵剖面的变化尺寸设计出单个浇筑单元，在配有纵移及调整底板高度设备的底模上浇筑梁段。,短线法的场地较小，浇注模版及设备基本不需移机，但施工周转不便，工期相对较长。因此，短线法适合工厂节段预制，设备可周转使用。,二、块件拼装,拼装方法,悬臂吊机法,移动式连续桁架吊机,固定式连续桁架吊机,起重机拼装,递增装配法,移动式连续桁架拼装示意图,移动式连续桁梁拼装法,移动式吊车悬臂拼装施工,用桁式吊车悬臂拼装施工,移动式连续桁架吊机,门式起重机拼装,悬臂吊机拼装法,节段拼装施工,桁架梁 预制悬臂安装,三、接缝处理,缝宽0.10.2m；快凝水泥砂浆（或小石子混凝土）,干接缝是相邻块件拼装时，将两端面直接贴合，接缝上的内力通过预施力及肋板上的齿形键传递。,缝厚1mm左右环氧树脂水泥，0.20.25MPa拼压,湿接缝拼接工艺图 胶接缝拼接工艺图,第五节 顶推法施工,顶推施工法（Incremental launching method) 在桥头沿桥纵轴线方向将逐段预制张拉的梁向前推出使之就位的桥梁施工方法。,一、顶推施工的方法,分类,按顶推动力装置的多少：单点顶推和多点顶推； 按动力装置的类别可分为步距式顶推和连续顶推； 按支承系统：临时滑道支承装置顶推施工和永久支承装置顶推施工； 按顶推方向：单向顶推和双向（相对）顶推； 按箱梁节段的成形方式可分为预制组装、分段顶推和逐段预制、逐段顶推。,1、单点顶推,顶推的装置集中在主梁预制场地附近的桥台或桥墩上，前方墩各支点上设置滑动支承。 设备数量少，易于集中和同步；功率大，墩台受力大。 顶推装置集中在台后； 前方各支点上设置滑动支承； 滑块在不锈钢板上滑动并在前方滑出，在滑道后方不断喂入滑块，梁身前进。,单点顶推施工一般程序,水平千斤顶与竖直千斤顶联合应用,a)顶梁,b)推移,c)收竖顶,d)收水平顶,2、多点顶推,在每个墩台上设置一对小吨位水平千斤顶，将集中的顶推力分散到各墩上； 同时、同步施力的保证：采用一套液压与电路相结合的控制系统，集中控制、分级调压，保证同时启动、同步前进、同时停止。 意外急停措施：各机组和观测点上，触发任一急停按钮，全部机组能同时停止工作,精轧螺纹钢筋作拉杆的顶推装置,3、滑移装置,滑道构造示意,二、梁的预制,顶推预制场,预制台座,过渡孔：,平台：满足箱梁预制顶推符合桥梁的设计高度,预制模板,外模：保证箱梁外形尺寸、美观,内模：保证箱梁内部尺寸,通过在预制台座前布置小距离过渡墩，使梁段逐步顶推过渡到标准跨径。,底模：保证箱梁预制满足设计线形和高程,1、预制场,预制场地的长度需要有预制节段长的三倍以上，涉及因素有： 主梁节段分段长 每节段为全断面或分次浇筑 拼装导梁的场地 第一跨顶出时，梁体的倾覆稳定安全。,预制场地是预制梁体和顶推过渡的场地，包括主梁节段的浇筑平台和模板、钢筋和钢索的加工场地，混凝土搅拌站以及砂、石、水泥的堆放和运输路线用地。,预制场地,模板工作是保证预制质量的关键，梁底的平整度将影响顶推时梁的内力，所以预制平台的平整度要严格控制。 预制周期短时加快施工速度是关键。预制工作应采用流水作业，培养专业化的施工队伍，还可采用加入添加剂的方法提高混凝土的早期强度。,预制设备,顶推法多采用等截面，宜使用钢模板,预制场的纵向立面布置应结合考虑平面布置，将钢筋棚、预应力下料、砂石堆放、混凝土拌和站结合考虑。,三、施工中的临时设施,1、导梁,作用,减小顶推过程中梁的前端悬臂负弯矩,构造,钢桁梁和钢板梁,导梁设置在主梁的前端，为钢桁梁或钢板梁，主梁前端装有预埋构件与钢导梁栓接。,鼻梁（导梁）,2、临时墩,减小顶推的标准跨径来减小梁顶推过程交替变化的正、负弯矩。特别是当顶推跨径超过50m，或者顶推其他形式的桥梁，如斜拉桥，钢管系杆拱桥或连续刚构桥梁时采用。,作用,辅助墩,第六节 移动式模架逐孔施工,一、逐孔施工法的分类,逐孔施工法从施工技术方面可分为三种类型： 1.采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工。这种施工方法是早期连续梁桥采用逐孔施工的唯一方法，近年来，由于起重能力增强，使桥梁的预制构件向大型化方向发展，从而更能体现逐孔施工速度快的特点。 2.用临时支承组拼预制节段逐孔施工。它是将每一桥跨分成若干节段，节段预制完成后在临时支承上逐孔组拼施工。,3.使用移动支架逐孔现浇施工。此法亦称移动模架法，它是在可移动的支架、模板上完成一孔桥梁的全部工序，即从模板工程、钢筋工程、浇筑混凝土和张拉预应力筋等工序，待混凝土有足够强度后，张拉预应力筋，移动支架、模板，进行下一孔梁的施工。由于此法是在桥位上现浇施工，可免去大型运输和吊装设备，使桥梁整体性好，同时它又具有在桥梁预制厂的生产特点，可提高机械设备的利用率和生产效率。 由于采用逐孔施工，随着施工的进程，桥梁结构的受力体系在不断地变化，由此，结构内力也随之起着变更。,逐孔施工的体系转换有三种： （1）由简支梁状态转换为连续状态 （2）由悬臂梁转换为连续梁 （3）由少跨连续梁逐孔伸延转换为所要求的体系。 在体系转换中，不同的转换途径将得到不同的内力叠加过程，而最终的恒载内力（包括混凝土的收缩、徐变内力重分布）将向着连续梁桥按照全联一次完成的恒载内力靠近。,二、移动支撑系统主要组成部分及功能介绍,移动支撑系统（MSS）主要由牛腿、主梁、横梁、后横梁、外模及内模组成。每一部分都配有相应的液压或机械系统。,1、牛腿： 牛腿为三角形结构，附着在墩身上并支撑在承台顶面上。牛腿共有三对，它的主要作用是支撑主梁，将施加在主梁上的荷载通过牛腿传递到墩身和承台上。每个牛腿顶部滑面上安装有推进平车。并配有两对横向自动移动液压千斤顶、一个竖向自动液压千斤顶和一个纵向移动液压千斤顶。主梁支撑在推进平车上。推进平车上表面安有聚四氟乙烯滑板，通过三向液压系统使主梁在横桥向、顺桥向及标高上正确就位。,2. 主梁 移动支撑系统主梁为一对钢箱梁。钢箱梁分为五节。节间用高强螺栓连接。主梁两端设有鼻梁，起到支架向下一孔移动时的引导和承重作用。 3. 横梁 横梁为H型钢，同一断面上每对横梁间为销连接，横梁上设有销孔，以安置外模支架。横梁通过液压系统进行竖向和横向调整。,4. 外模 外模由底板、腹板、肋板及翼缘板组成。底板分块直接铺设在横梁上，并与横梁相对应。每对底板沿横梁销接方向由普通螺栓连接。腹板、肋板及翼缘板也与横梁相对应，并通过在横梁设置的模板支架及支撑来安装。 5. 内模 移动支撑系统的内模系统包括模板、电动小车、内模梁及道轨。模板的运输及安装通过电动小车来完成。电动小车配有液压系统，通过这些液压系统来完成内模安装及拆除。,三、移动支撑系统的组装,1、牛腿的组装 牛腿呈三角形且有一定高度，拼装时应先做一支架支撑在牛腿外缘，防止歪倒。吊装牛腿时在牛腿顶面用水准仪抄平，以便使推进平车在牛腿顶面上顺利滑移。 2、主梁安装 主梁在桥下组装根据现场起吊能力可采用搭设临时支架将主梁分段吊装在牛腿和支架上。组成整体后拆除