连续梁拱施工方案4.3

1 京沪高速铁路五标段 镇江京杭运河特大桥主跨 连续梁拱施工工艺 中铁三局京沪高速铁路土建工程五标段项目经理部 十四工区 二八年四月三日 2 镇江京杭大运河特大桥主跨连续梁拱施工工艺 镇江京杭运河特大桥主跨 (90+180+90)连续梁拱采用“先梁后拱”的施工方法。依次为：利用挂篮悬臂浇筑主梁；合拢主梁边跨；合拢主梁中跨；在桥面上搭设支架，拼装钢管拱肋；泵送拱肋上弦管、下弦管、缀板内混凝土；按指定次序张拉吊杆，调整吊杆力；施工桥面系；张拉主梁后期纵向钢束；调整吊杆力达到设计索力，完成全桥施工。 一、 预应力混凝土连续箱梁悬臂浇筑 1、 主梁构造 主梁为预应力混凝土结构，采用单箱双室变高度箱形截面，跨中及边支点处梁高 4.5m，中支点处梁高 10.0m，梁底按圆曲线变化。 箱梁顶宽 14.2m，中支点处局部顶宽 16.5m；箱梁顶板厚 0.42m，中支点处局部顶板厚 1.02m，边支点处局部顶板厚 0.72m，；箱梁底宽 10.8m，中支点处局部底宽 13.8m；底板厚度 0.40 1.049m，中支点处局部底板厚 1.50m，边支点处局部底板厚 0.85m，边支点处底板设 0.70 0.8m 检查孔。 箱梁采用直腹板，腹板 厚分 0.40m、 0.55m、 0.70m 三种，中支点处局部腹板厚 1.30m，边支点处局部腹板厚 0.85m，箱梁各腹板上下交错设置直径为 10cm 的通风孔，用以降低箱内外温差。 箱梁共设 6 道横隔板，边支点横隔板厚 1.6m，中支点横隔板厚4.0m，中孔两道中间横隔板厚 0.4m，各横隔板均设进人孔。 箱梁于各吊杆处共设 18道吊点横梁，吊点横梁高分 1.5m、 1.4m 3 两种，横梁厚 0.4m。 主梁共分 79个梁段， 边孔梁段编号为 K1 K18 、 K21 ， 中孔梁段编号为 K1 K20，梁拱结合部 0 号 梁段长 17m，中孔 K20号合拢梁段长 3.0m，边孔 K21 直线梁段长 6.8m，其余梁段长分3.0m、 3.5m、 4.0m、 4.5m四种。主梁除 0 号梁段、 K21 梁段在支架上施工外，其余梁段均采用挂 篮 悬臂浇筑，悬浇梁段最重 3374kN。 主梁设纵向、横向和竖向三向预应力。纵向预应力采用 19-j15.24mm、 15- j15.24mm 两种规格的钢索 ,配套使用 OVM15-19、OVM15-15 型锚具，钢索管道采用内径 100mm、 90mm 金属波纹管成孔。波纹管采用定位钢筋网定位，当管道在直线上时，定位网片间距不 大于 50cm；当管道在曲线上时，定位网片间距适当加密。 纵向钢索均采用两端张拉，腹板钢索锚下张拉控制应力con=0.75fpk，顶板和底板钢索锚下张拉控制应力 con=0.68fpk，钢索张拉锚固后，钢索管道均采用抽真空压浆。 主梁横向预应力采用 5- j15.24mm钢索 ,配套使用 BM15-5型锚具，钢索管道采用内径 90 19mm 金属波纹管成孔。横向钢索采用一端张拉，张拉端和锚固端在主梁两侧交错布置，顺桥向间距一般为50cm， 0号梁段不设横向预应力。 横向钢索锚下张拉控制应力 con=0.70fpk，钢索 张拉锚固后，钢索管道均采用抽真空压浆。 主梁竖向预应力采用直径为 32mm 的高强精轧螺纹钢筋，采用JLM-32 型锚具，采用内径 45mm 铁皮管成孔。 4 竖向预应力筋顺桥向间距一般为 0.5m，腹板厚 0.70m 梁段，横桥向各腹板布置两根预应力筋；腹板厚 0.55m 梁段和腹板厚 0.40m梁段，横桥向各腹板布置一根预应力筋。 竖向预应力筋均在梁顶张拉，锚下张拉控制力 N=560.9kN。 2、 施工方法 1）施工工艺流程 见“ 连续箱梁施工工艺总流程图 ”。 2）临时支墩、永久支座安装 临时固结通过设置临时支墩和锁定支座的方式 来实现。临时支墩采用 3 个直径 1.5m的钢筋混凝土墩，墩顶部及底部分别设内径 1.5m长度 1m 的钢管套箍，临时支墩顶部与箱梁间 设 带 电阻丝的硫磺砂浆夹层，通过电阻丝内通电融化硫磺砂浆即可解除临时支墩。在临时支墩顶设塑料薄膜隔离层。永久性支座安装前，复核垫石标高，确保支座顶面平整，位置符合设计要求。 3）墩顶现浇段（ 0#段）施工 墩顶现浇梁段（ 0#段）采用万能杆件拼装落地支架法施工，并将0#段混凝土 分两次 浇筑成型。 （ 1）工艺流程 见“ 墩顶 0#段施工工艺流程框图 ”。 （ 2）地基处理 连续箱梁 0#段支架施工前，首先将 桥墩 0#段处场地推平、碾压，压实度达到 95%以上。软弱地基采用换填石灰土或砂砾，分层夯实。 5 然后浇筑 C15 混凝土基础，以减小沉降量，同时做好地基排水，防止雨水或砼浇筑和养生过程中滴水对地基的影响。 主 墩连续箱梁 0#段支架直接搭设在承台上。 （ 3）支架设计 支架设计进行支架刚度和稳定性验算、地基允许承载力的验算、地基沉降的验算，各项验算指标符合规范要求后按设计图进行支架搭设。 （ 4）支架搭设 连续箱梁 0#段支架采用万能杆件拼装而成，不足 2m高度采用短钢管调整。翼板及箱室内支架采用门式脚手支架，间距可按 1.2m1.2m布置，同时与箱梁支撑连接以保证稳定性。 0#段支架结构见“ 0#段支架施工方案示意图 ”。 6 连续箱梁施工工艺总流程图 墩顶现浇段（ 0#段）施工 挂篮拼装 边跨合龙段安装钢筋、立模浇筑砼、张拉、压浆 边跨现浇段施工 安装永久支座，浇筑临时支座 落地支架搭设、预压及调整 合龙吊架及底模，临时约束锁定 挂篮静载试验 循环施工全部悬灌梁段、拆除挂篮 边跨支架搭设及预压 支架、模板拆除、墩梁固结锁定 解除两边构临时支座固结，锁定一侧活动永久支座 桥面系施工 中跨合龙段安装钢筋、立模浇筑砼、张拉、压浆 安装中跨合龙吊架及底模 两悬臂端箱梁临时约束锁定 解除一侧箱梁约束锁定 拆除临时支座 7 墩顶 0#段施工工艺流程框图 拆除模板、支架 预应力张拉、压浆、封锚 第一次混凝土浇筑及养护 模板加固、调校检查 底模安装、预压、调整 预应力管道安设、加固 钢筋绑扎、内外模安装 普通钢筋、预应力管道安装 钢筋、模板加工、各种材料准备 托架搭设 平整场地、地基处理 第二次混凝土浇筑及养护 8 经碾压处理后的地基混凝土基础1 - 1 横 断 面 图11222 - 2 纵 断 面 图说明:1 、 本 图 为 示 意 图 。2 、 连 续 梁 0 # 段 拟 采 用 万 能 杆 件 拼 装 落 地 支 架 法 施 工 ， 不 足 2 m 高 度 采 用 短 钢 管 支 架 调 整 ，箱内顶板、翼板采用门式支架支撑 。3 、 底 模 和 侧 模 采 用 大 块 平 面 钢 模 和 挂 篮 模 板 ， 内 模 采 用 组 合 钢 模 。4 、 0 # 段 分 两 次 浇 筑 ， 第 一 次 浇 筑 底 板 及 腹 板 ， 第 二 次 浇 筑 顶 板 及 翼 板 。0 # 段 支 架 施 工 方 案 示 意 图 9 （ 5）支架预压 在搭设底模时，按估算预留拱度支好后，按设计或规定要求进行加载预压。采用砂袋或水箱作加载物，使加载的荷载强度与梁的荷载强度分布一致。 当试压沉降稳定后，记录各测点的最终沉降值，从而推算出底模各测点的标高，然后卸载。卸完载后，精确 测出底模各测点的标高，此标高减去加载终了时的标高，即为支架支撑的回弹值，余下的沉降值为支架系统不可恢复的塑性变形值。根据计算结果，对底模标高进行调整，使预留拱度值更加准确。 （ 6）模板 梁底模板：两端悬臂部分采用大块钢模板（挂篮底模），两悬臂端梁底纵坡的调整，利用调模装置调整坡度，从而使底模达到坡度要求。 外侧模：采用大块钢模板，在梁变宽部分利用调模装置调整立模宽度，当内外侧模板拼装后用 18 对拉螺杆对拉，拉杆间距按水平0.5 米，竖向 1.0 米布置。顶板底模与外侧模连接处镶橡胶条塞紧，以防漏浆。 隔墙模板及腹 板内模板：均采用定型组合钢模板现场拼装，内模板的紧固主要用对拉螺杆，并用脚手架连接。倒角模板采用木模。 人洞模板及支架：隔墙人洞采用木模板、木支架，顶板临时人洞模板采用钢板焊接，支撑用 12 钢筋与梁顶板钢筋网片焊接。 10 端模：端模用自行加工的钢模板，与内外模及其骨架连接牢固，中间留进人洞方便捣固人员出入，待混凝土浇筑到位后再行补加。 (7)钢筋及预应力孔道安装、混凝土浇筑及养护、预应力施加、孔道压浆等工序见后详述。 4）悬灌梁段施工 (1)施工工艺流程 详 见“ 悬灌梁段施工工艺流程图 ”。 11 (2)施工挂篮 全部悬灌梁段施工完毕 0#梁段支架、模板拆除 挂篮拼装、试压 调整、固定 梁段模板、钢筋绑扎、预应力管道安装 混凝土浇筑 混凝土养护 预应力筋张拉、管道压浆 封 锚 拆除挂 篮 进入下一悬灌梁段施工 合拢段施工 12 挂篮结构 施工挂篮采用自行设计制作的液压菱形挂篮，主要由主桁架、行走及锚固系统、吊带系统、底平台系统、模板系统五大部分组成。该挂篮承载能力和刚度大，机械化程度高，操作方便快捷、安全可靠。 挂篮拼装 挂篮结构构件运达施工现场后，利用塔吊或吊车吊至已浇梁段顶面，在已浇好的 0#梁段顶面拼装，拼装完毕后，对挂篮施进行预压，充分消除挂篮产生的非弹性变形，悬灌施工过程中，将挂篮的弹性变形量纳入梁段施工预拱度计算。挂篮结构拼装详见“ 挂篮拼装流程图 ”。 轨道安装、锚固 主桁片安装 后锚杆锚固 主桁前、后横梁桁片安装 主桁上下平联安装 底平台安装 外模系统安装 内模系统安装 悬吊工作平台安装 13 挂篮静载试验 挂篮拼装完毕后，进行荷载试验以测定挂篮的实际承载能力和梁段荷载作用下的变形情况。 荷载试验时，加载按施工中挂篮受力最不利的梁段荷载进行等效加载，测定各级荷载作用下挂篮产生的挠度和最大荷载作用下挂篮控制杆件的内力。 根据各级荷载作用下挂篮产生的挠度绘出挂篮的荷载 挠度曲线，为悬臂施工的线性控制提供可靠的依据。根据最大荷载作用下挂篮控制杆件的内力，可以计算挂篮的实际承载能力，了解挂篮使用中的实际安全系数，确保安全可靠。 加载方法根据现场的实际条件可采取堆积砂包模拟加载或是采取通过千斤顶和锚固于 承台内的锚锭对拉反压加载。 挂篮的移动与拆除 在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后，将挂篮沿行走轨道移至下一梁段位置进行施工，直到悬灌梁段施工完毕。 箱梁悬灌梁段施工完毕后，进行挂篮结构拆除。拆除顺序为：箱内拱顶支架侧模系统底模系统主桁架，吊带系统及行走锚固系统在其过程中交叉操作。箱内拱顶支架采取拆零取出，侧模、底模系统采用卷扬机整体吊放，主桁架采取先退至墩位附近再利用吊机进行拆零。 挂篮拼、拆装注意事项 14 挂篮拼装、拆除应保持两端基本对称同时进行。 挂篮拼装顺序操作，作业前对吊装机械及机具进行安 全检查，在操作过程中地上、空中有专人进行指挥。 挂篮的拼装、拆除是高空作业，每道工序务必经过认真的检查无误后方可进行下一道工序。 (3)悬臂浇筑施工 悬臂浇筑施工主要包括挂篮前移、挂篮调整及锚固、钢筋及孔道安装、混凝土浇筑及养护、预应力施加、孔道压浆六个工序循环进行。悬灌梁段施工长度 3 5 米，当混凝土强度和弹性模量达到设计要求后进行预应力张拉。 挂篮前移：在前一梁段施工完毕后，解除各吊点，使模板脱离梁体，解除梁上后锚点，进行锚固转换，行走小车托力转换在滑道上，通过手拉葫芦拖拉主桁 ,挂篮前移动至下一梁段位置 。 挂篮调整及锚固：挂篮就位后，先进行主桁梁上锚固转换给梁体的锚筋上和底篮后锚安装转换在梁体上，然后通过测量仪器进行中线、高程测量、定位，通过千斤顶进行标高调整，经过检查确定合格后，最后进行全面锚固。 钢筋及预应力孔道安装、内模安装、混凝土浇筑及养护、预应力施加、孔道压浆等工序见后详述。 5）线形控制 为确保施工中结构的可靠性和安全性以及保证桥梁线形及受力状态符合设计要求，对桥梁悬臂施工进行控制。 15 (1)线形控制相关参数的测定 挂篮的变形值 施工挂篮的变形通过挂篮荷载试验测定。在挂篮拼装后，采用反压加 载法进行荷载试验，加载量按最不利梁段重量计算确定。分级加载，加载过程中测定各级荷载下挂篮前端变形值，可以得到挂篮的荷载与挠度关系曲线。 施工临时荷载测定 施工临时荷载包括施工挂篮、人员、机具等。 箱梁混凝土容重和弹性模量的测定 混凝土弹性模量的测试主要是为了测定混凝土弹性模量 E 随时间的变化规律，即 E t 曲线，采用现场取样通过万能试验机进行测定，分别测定混凝土在 7、 14、 28、 60 天龄期的 E 值，以得到完整的E t曲线。 混凝土弹性模量和容重的测量通过现场取样，采用试验室的常规方法进行测定。 预应力损失的 测定 本标段桥施工中主要测定纵向预应力钢绞线的孔道摩阻损失，以验证设计参数取值和实际是否相符，根据有效预应力计算由预应力施工引起的悬臂挠度。测定时，在预定的测点位置，将波纹管开孔，采用电阻应变片和电阻应变仪测量钢绞线的实际孔道摩阻损失。 混凝土的收缩与徐变观测 混凝土的收缩与徐变采用现场取样，进行 7 天、 14 天、 28 天、 16 90 天的收缩徐变系数测定，在施工初期，采用以前施工中相同或相似条件下同等级混凝土的试验数据。 温度观测 为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况，在梁体上布置温度观测点进行观测，以 获得准确的温度变化规律。 （ 2）施工预拱度计算 在桥梁悬臂施工的控制中，最困难的任务之一就是施工预拱度的计算。箱梁预拱度计算根据现场测定的各项参数由专业程序计算得出。 （ 3）悬臂箱梁的施工挠度控制 根据预拱度及设计标高，确定待悬灌梁段立模标高，严格按立模标高立模。 挠度观测资料是控制成桥线型最主要的依据，在现场成立专门的观测小组，加强观测每个节段施工中混凝土浇筑前后、预应力张拉前后 4 种工况下悬臂的挠度变化。每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时准确地控制和调整施工中发生的偏差值，保证箱梁悬臂端的合龙 精度和桥面线型。为了尽量减少温度的影响，挠度的观测安排在早晨太阳出来之前进行。 合龙前将合龙段两侧的最后 2 3 个节段在立模时进行联测，以保证合龙精度。 （ 4）高程监测 高程测点布置与监测安排 17 在每个箱梁节段上布设二个对称的高程控制点，以监测各段箱梁施工的挠度及整个箱梁施工过程中是否发生扭转变形。 测量仪器选择与测量时间安排 采用 S1 精密水准仪来进行高程测量监控，每次的读数都采用主尺、辅尺观测，测量时间安排在一天温度变化较小的时间里观测。 箱梁悬灌段高程控制程序 详见“ 箱梁悬臂施工高程控制程序图 ”。 18 箱粱悬臂施工高程控制程序图 进入下一个悬灌段施工 定模板高程 签立模通知单 挂篮定位、立模 监理复测 已浇各梁段观测 浇筑前高程观测 混凝土浇筑 浇注后高程观测 已浇各梁段观测 张拉前高程观测 已浇各梁段观测 预应力束张拉 张拉后高程观测 已浇各梁 段观测 19 （ 5）悬臂施工中的中线控制 在 0#段施工完后，用测距仪将箱梁的中心点放置 0#段上，并在箱梁段未施工前将两墩 0#段上放置的箱梁中心点进行联测，确认各个箱梁中心点在误差精度范围内，进行下一步的箱梁施工测量。测量仪器采用 J2级 全站 仪。 箱梁中心线的施工测量，首先是将 全站 仪安置在 0#块的中心点，后视另一墩 0#段中心点，测量采用正倒镜分中法。为使各箱梁段施工误差不累积，各箱梁施工段的拉距均以 0段中心点作为基点进行拉距，在距离超过钢尺的有效 范围后，另选择基点。 （ 6）箱梁应力监测 为了确保箱梁悬臂施工安全进行，在施工过程中对箱梁控制截面应力状态进行监测。 仪器及元件选择 应力监测采用钢弦应变计作为应力传感元件按测点位置埋置在箱梁混凝土中，其导线引出混凝土面保护好，测量时用频率接收仪测量其频率，将频率换算成应变，最后可得出测点位置混凝土的应力。 应力测点布置 墩顶现浇段中心、箱梁悬臂根部、 L 8、 L 4、 3L 8、 L 2（其中 L 为大桥主跨跨度）截面及边跨端部为控制截面。同时对边支座反力进行监测。 根据监测结果，可了解施工阶段箱梁的受力状态 ，保证施工安 20 全。同时，成桥后亦可继续测量各点应力，验证大桥的设计承载能力。 6）边跨现浇段施工 （ 1）施工工艺流程 见“ 边跨现浇段施工工艺框图 ”。 21 边跨现浇段施工工艺框图 搭设落地支架 墩顶支座安装 铺设底模 堆载预压（持荷 2 天卸载） 根据预压结果调整底模标高 留设预拱度 绑扎底、腹板钢筋、安装底、腹板预应力管道 支立内、外模 搭设架子，支立顶板、翼缘和端头模板 绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力管道 预设合龙段施工预埋件及预留设施 混凝土浇筑、养护 拆除侧模和内模 22 （ 2）施工方法 地基处理：先将边跨等高度现浇段处场地推平、碾压密实，软弱地基采用换填石灰土或砂砾，分层夯实，然后采用混凝土硬化地面，以减小沉降量，同时做好地基的排水，防止雨水或混凝土浇筑和养生过程中滴水对地基的影响。 支架设计 进行支架刚度和稳定性验算、地基允许承载力的验算、地基沉降的验算 ，各项验算指标符合规范要求后进行支架搭设。 支架搭设：支架采用万能杆件。支架搭设后，设纵、横向斜杆，以确保支架结构稳定。 铺设底模时在底模与分配梁间设置圆钢管作为滑动层，以确保边跨合龙临时束张拉时梁体与支架之间的相对滑动，但在边跨合龙锁定前，采取临时措施限制底模的纵向移动。 支架预压：按设计预压重量进行预压，并进行支架变形观测。 模板：底模、外模采用大块钢模板，内、外侧模板拼装后用18 的对拉螺杆对拉；内模采用组合钢模，箱梁内顶板采用钢管支架支模，钢管支架直接支撑在底模板上，脚手架底垫同标号的混凝土垫块，其调模、拆模采用木楔调整完成。 混凝土浇筑： 采用泵送砼浇筑，砼施工顺序由支架中间向支点和悬浇端扩散，以减少支架沉降的影响。 7）合龙段施工及结构体系的转换 23 连续箱梁合龙施工时先合龙边跨，再合龙中跨。合龙温度符合设计要求，合龙段两端悬臂标高及轴线符合设计或规范要求。 （ 1）合龙段施工工艺流程见“ 合龙段施工工艺框图 ”。 24 合龙段施工工艺框图 边跨现浇段浇筑完毕 连续梁悬灌梁段施工完毕 边跨挂篮后移 边跨合龙段支架搭设 铺底模，加载预压 边跨合龙段钢筋绑扎，预应力管道安装，合龙锁定，加水箱配重 边浇注边跨合龙段混凝土，边卸水箱配 重 边跨合龙段预应力张拉及压浆 临时固解支座解除，活动支座锁定，合龙段底模卸载 中跨合龙段吊架安装，加水箱配重 钢筋绑扎，预应力管道安装，合龙锁定 解除活动支座锁定 边浇注中跨合龙段混凝土，边卸水箱配重 中跨合龙段预应力张拉及锚固完毕，拆除合龙吊架 25 （ 2）边跨合龙施工 施工准备 悬臂梁段浇筑完毕，拆除悬臂挂篮； 清除箱顶、 箱内的施工材料、机具，用于合龙段施工的材料、设备有序放至墩顶； 在“ T 构”两悬臂端预备配重水箱。 边跨合龙段支架及模板 边跨合龙段采用万能杆件支架或吊架立模施工。悬臂梁段浇筑完毕，拆除挂篮，接长边跨等高度现浇段支架，搭设合龙段支架或安装吊架，支架的搭设与现浇段要求一样。外模及底模采用挂篮模板，内模采用组合钢模。 设平衡重 采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。配重及合龙步骤见“ 边跨合龙段施工步骤图 ”。 26 普通钢筋及预应力管道安装 普 通钢筋在地面集中加工成型，运至合龙段绑扎安装，绑扎时将劲性骨架安装位置预留，等劲性骨架锁定后补充绑扎。底板束管道安装前，试穿所有底板束，发现问题及时处理。合龙段底板束管道采用钢管或双层波纹管，管道内穿入钢绞线芯模，以保证合龙段混凝土浇筑后底板束管道的畅通。其余预应力束及管道安装同箱梁悬灌梁段。 合龙锁定 合龙前使悬臂端与边跨等高度现浇段临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇筑及早期硬化过程中发生明显的体积改变，锁定时间按合龙段锁定设计执行，临时“锁定”是合龙的关键，合龙“锁定”遵循又拉又撑的 原则，即“锁定”包括焊接劲性骨架和边跨合龙施工步骤图 （ 1）悬臂浇筑及边跨等高度现浇段施工完毕。搭设合龙段支架。 （ 2）加水箱配重，钢筋绑扎，预应力管道安装，边跨合龙段锁定。 （ 3）选择当天最低温度时间浇 筑 混凝土，逐级卸除水箱配重 ，临时固结支座解除， 永久支座锁定、合龙段底模卸载。 （ 4）边跨合龙段预应力张拉及锚固完毕，拆除合龙段支架。拆除边跨模板、支架。 27 张拉临时预应力束。支撑劲性骨架采用“预埋槽钢 +连接槽钢 +预埋槽钢”三段式结构，其断面面积及支承位置根据锁定设计确定，合龙时，在两预埋槽钢之间设置连接槽钢，并由联结钢板将连接槽钢与预埋槽钢焊接成整体，同时注意焊缝设在不同截面处。临时预应力束按设计布置，临时预应力张拉吨位按锁定设计确定，劲性骨架顶紧后进行张拉，临时束张拉锚固后不压浆，合龙完毕后将拆除。合龙锁定布置见“ 合龙段合龙锁定布置示意图 ”。 浇筑合龙段混凝土 合龙段混凝土浇筑过程中，按新浇筑混凝土的 重量分级卸去平衡重（即分级放水），保证平衡施工。合龙段混凝土选择在一天中气温较低时进行浇筑，可保证合龙段新浇筑混凝土处于气温上升的环境中，在受压的状态下达到终凝，以防混凝土开裂，混凝土的浇筑速度合龙段合龙锁定布置示意图 临时预应力束 合龙段 预埋件 焊接 劲性骨架 28 每小时 10m3左右， 3-4 小时浇完。 预应力施工 合龙段永久束张拉前，采取覆盖箱梁悬臂并洒水降温以减小箱梁悬臂的日照温差。底板预应力束管道安装时要采取措施保证管道畅通，待合龙段混凝土达到设计规定强度和相应龄期后，先张拉边跨顶板预应力束 ,再张拉底板第一批预应力束 ,按照设计要求的张拉吨位及 顺序双向对称进行张拉。横向、竖向及顶板纵向预应力施工同箱梁悬灌梁段施工，合龙段施工完毕后，拆除临时预应力束并对其管道压浆。 临时固结支座解除，永久支座锁定、合龙段底模卸载。 （ 3）中跨合龙 吊架及模板安装 中跨合龙梁段采用合龙吊架施工，合龙吊架和模板采用施工挂篮的底篮及模板系统，施工吊架见“中跨合龙段吊架布置示意图”。 A、将挂篮的底篮整体前移至合龙段另一悬臂端。 B、在悬臂端预留孔内穿入钢丝绳，用几组滑车吊起底篮前横梁及内外滑梁的前横梁。 C、拆除挂篮前吊杆。 D、用卷扬 机调整所有钢丝绳，使底篮及内外滑梁移到相应位置，安装锚杆、吊杆和联接器将吊架及模板系统锚固稳定。 E、将主桁系统退至 0梁段后拆除。 设平衡重 29 采用在悬臂端的水箱中加水的方法设平衡重，近端及远端所加平衡重吨位由施工平衡设计确定。配重及合龙步骤见“中跨合龙段施工过程示意图”。 普通钢筋及预应力管道安装与边跨合龙段相同。 合龙锁定 合龙前使合龙段两共轭悬臂端临时连接，尽可能保持相对固定，以防止合龙段混凝土在浇筑及早期硬化过程中发生明显的体积改变。 合龙前除“ T 构 ” 悬臂端按平衡要求设置平衡重外，如施工控制有 要求时还将对合龙段处采取调整措施。合龙段支撑劲性钢骨架施工及临时预应力束张拉施工同边跨合龙段施工。 解除连续梁墩顶的临时锁定 ,并切断该墩临时支座锚固钢筋 ,完成体系转换。 （ 1）边跨合龙。 （ 2）施工挂篮后移，中跨合龙吊架安装。加配重水箱。 （ 3）钢筋绑扎，预应力管道安装，合龙锁定。解除活动支座锁定 （ 4） 选择当天最低温度时间 浇注混凝土，逐级卸除水箱配重。 。 （ 5）合龙段预应力张拉及锚固完毕，拆除合龙吊架。 中跨 合龙 段施工过程示意图 30 浇筑合龙段混凝土 中跨合龙段混凝土浇筑与边跨合龙段施工相同。 预应力施工 中跨合龙完成后 ,张拉中跨预应力束 ,再张拉边跨底板第二批预应力束，合龙段施工完毕后，拆除临时预应力束并对其管道压浆。 拆除模板及吊架。 （ 4）平衡设计 合龙段施工时，每个“ T构”悬臂加载应尽量做到对称平衡，合龙前，悬臂受力以弯矩为主，故 平衡设计遵循对墩位弯矩平衡的原则，平衡设计中考虑如下几种施工荷载： 合龙吊架自重及混凝土浇筑前作用于合龙吊架的荷载。 直接作用于悬臂的荷载。 合龙段混凝土重。 平衡配重在合龙锁定之前加到相应悬臂端，可使合龙锁定之后骨架处于“不动”，避免薄弱处受剪破坏。 （ 5）合龙锁定设计 合龙锁定中采用又拉又撑的方法，即用劲性骨架承受压力，用临时预应力束承受拉力。 劲性骨架根据温度荷载计算其所需截面积，同时验算其压杆稳定性；临时预应力确保降温时劲性骨架中既不出现拉应力，又要满足升 31 温时骨架不致受压过大而失稳，具体张拉吨 位根据合龙期间可能出现的温度范围计算，合龙锁定温度选择在设计要求的合龙最佳温度范围内。 8）钢筋工程 钢筋由工地集中加工制作，运至现场由吊车提升、现场绑扎成型。 0#段钢筋分两次绑扎，第一次安装底板及腹板钢筋，第二次安装翼缘板及顶板钢筋，其它梁段钢筋一次绑扎成型。 顶板、腹板内有大量的预埋波纹管，为了不使波纹管损坏，一切焊接在波纹管埋置前进行，管道安装后尽量不焊接，当普通钢筋与波纹管位置发生矛盾时，适当移动钢筋位置，准确安装定位钢筋网，确保管道位置准确。 钢筋绑扎前由测量人员复测模板的平面位置及高程，其中高 程包括按吊架的计算挠度所设的预拱度，无误后方进行钢筋绑扎。纵向普通钢筋在两梁段的接缝处的连接方法及连接长度满足设计及规范要求。 悬灌梁段及现浇段钢筋绑扎流程：先进行底板普通钢筋绑扎及竖向预应力钢筋梁底锚固端（包括垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋）的安装，再进行腹板钢筋的绑扎、竖向波纹管及预应力钢筋的接长、腹板内纵向波纹管的安装，最后进行顶板普通钢筋的绑扎、顶板内纵向波纹管的安装、横向钢绞线及波纹管的安装。 9）预埋件 预埋件分为结构预埋件和施工用预埋件。安装预埋件时先进行施 32 工放样，在每次浇筑混凝土之前，仔细检查各 预埋件的数量并复测其位置，确认无误后方进行混凝土浇筑。 10）混凝土工程 混凝土通过现场搅拌站供应，搅拌输送车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振捣器捣固。 试验人员将原材料检验报告单、砼配合比报监理工程师签认。待模板、钢筋及预应力系统和各种预留件安装完毕经监理工程师检查认可后即可进行浇筑。为减少混凝土收缩徐变等的影响，对混凝土各项指标要求严格，严格掌握混凝土的配合比，并规定施工所用碎石、砂要与试验一样，水泥要同一标号、同一牌号、同一厂号，并且每次浇筑混凝土时试验人员现场值班，控制砼的坍落度，不合格的要及时 清除，以免影响梁体的质量，梁体混凝土浇筑要求现场质量检查员旁站作业。 0#段混凝土水平分层浇筑，由中间向两边浇筑；先底板，后腹板，再顶板。悬臂段浇筑时确保每个“ T构”对称进行，混凝土输送从中间向两端对称泵送，分层浇筑，每层 30cm，从前端向后端浇筑，在前层混凝土初凝之前将次层混凝土浇筑完毕，保证层间无施工冷缝。 混凝土的振捣严格按振动棒的作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过度振捣，当预应力管道密集，空隙小时，配备小直径的插入式振捣器，振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋、辅助设施（如定位架等） 。混凝土在振捣平整后即进行第一次抹面，顶板混凝土进行二次抹面，第二次抹面在混凝土近初凝前进行，以防 33 早期无水引起表面干裂。 在浇筑箱梁砼的过程中，要及时测量挂篮主桁、前后横梁、底板、腹板、顶板挠度变化，发现实际沉落与预留量不符合时，采取措施避免结构超限下垂。箱梁质量检查包括已成型各梁段的线性检查，截面尺寸检查及主桥梁的中线检查。在早晨温度变化较小的时候测出顶板上观测点的中线，定出基线，检查主梁中线偏位情况，将检测结果报监理工程师和设计院。混凝土浇筑完毕后，顶面采用麻袋覆盖并浇水养护，箱内及侧墙用流水养护。 11）预应力工程 三向预应力施工按先纵向后竖向再横向的顺序进行。 （ 1）预应力筋及其管道的安装 竖向预应力 为确保竖向预应力筋的位置准确、垂直，在中部采用定位钢筋、在顶面用角钢定位。竖向预应力筋锚固端与箱身钢筋位置发生矛盾时，应保证锚垫板和锚下螺旋筋的位置准确而调整箱身钢筋位置。竖向预应力钢筋用切割机切割，预应力钢筋要垂直预先安装。 纵向预应力 纵向预应力管道，设置定位钢筋定位，管道中穿入 PVC管保持管道顺直，在混凝土浇筑过程中，经常转动 PVC管，以防预应力波纹管漏浆“凝死” PVC 管，在混凝土浇筑完毕初凝 后抽出。纵向预应力钢绞线用穿束机穿短束，卷扬机整束牵引穿长束。 横向预应力 34 横向预应力钢绞线及波纹管在竖向和纵向预应力管道安装完毕后安装。横向预应力钢绞线采用先穿后安的方法。 （ 2）预应力张拉及锚固 预应力张拉设备使用与锚具相配套的千斤顶及油泵，使用前应先进行标定，确保张拉质量。张拉时做到对称、平衡。 纵向预应力 纵向预应力采用 YCW400B、 YCW350A、 YCW150B、 YDC240Q、 YG70型千斤顶张拉，张拉顺序为先腹板束，后顶板束，左右对称张拉。 横向预应力 横向预应力钢束为扁形锚具锚固，采 用 YDC240Q 型千斤顶利用悬臂板的支架搭设工作平台，由 0#段中心向两侧 单向逐根张拉 。 竖向预应力 竖向预应力钢筋在安装前均按设计张拉力在台位上进行预拉，其锚固端在施工前先将螺母及垫板用环氧树脂将螺母下端与粗钢筋固定，采用 YG70 型千斤顶由 0#段向两边与桥轴线对称单向张拉。 预应力筋张拉采用张拉力与伸长量双控，以张拉力为主，实际伸长量与计算伸长量差值控在 6%以内，张拉时混凝土强度必须达到设计规定强度以上，张拉步骤严格按照设计或规范要求进行。对伸长量不足的查明原因，采取补张拉措施，并观察有无滑丝、断丝现 象，作好张拉记录。 （ 3）压浆及封锚 压浆管的布置 35 纵向预应力在两端分别设置压浆孔和出浆孔外，还需按规范要求在中间设接力压浆孔。横向和竖向预应力管道，每一段设压浆嘴、排气孔各一个。相邻两根竖向预应力管道下部采用钢管相连，上部一根为进口，一根为出口，上端排气孔采用在锚板上拉缝留孔的方法处理。 压浆 预应力管道压浆采用不低于设计等级的水泥浆，并按规定比例加入符合要求的膨胀剂。施工中采用真空压浆工艺，使得管道水泥浆更密实。竖向预应力钢筋压浆时，由相连的一根向另一根压浆，纵、横向预应力管道由一端向另一端压浆。 压浆注意事项：压浆前先用清水清洗预应力管道，然后用空压机将管内积水吹净。严格按规范要求配浆及压浆，压浆时注意观察有无串孔、漏浆，做好压浆记录。若串孔，立即检查原因，及时处理。 真空辅助压浆工艺：采用真空泵抽吸预应力孔道内的空气，使孔道压力达到 -0.1MPa左右的真空度，然后在孔道的另一端用压浆机以大于 0.7MPa 的压力将拌制好的水泥浆压入预应力孔道，以提高孔道压浆的密实度，减少气泡的形成。 封锚：采用不低于设计等级的水泥砂浆或混凝土封锚。 12）结构体系的转换 连续梁桥采用悬臂施工法，在结构体系转换时，为 保证施工阶段的稳定，边跨先合龙，释放梁墩锚固，结构由双悬臂状态变成单悬臂状态，最后跨中合龙，形成连续梁受力状态。施工过程中存在梁的受力结构体系转换，施工时注意以下几点。 36 （ 1）结构由双悬臂状态转换成单悬臂受力状态时，梁体某些部位的弯矩方向发生转换。所以在拆除梁墩锚固前，按设计要求，张拉一部分或全部布置在梁体下部的正弯矩预应力束，对活动支座还需保证解除临时固结后的结构稳定，采取措施限制单悬臂梁发生过大纵向水平位移。 （ 2）梁墩临时锚固的放松，均衡对称进行，确保逐渐均匀地释放。在放松前测量各梁段高程，在放松过程 中，注意各梁段的高程变化，如有异常情况，立即停止作业，找出原因，以确保施工安全。 （ 3）对转换为超静定结构，需考虑钢束张拉、支座变形、温度变化等因素引起结构的次内力。按设计要求，需进行内力调整时，以标高、反力等多因素控制，相互校核。 （ 4）临时固结解除后，将梁落于正式支座上，并按标高调整支座高度及反力。支座反力的调整，以标高控制为主，反力作为校核。 13）线型控制技术措施 在悬臂施工过程中，对挠度和施工标高进行施工精密测量。对悬臂施工实行第三方监测，确保挠度和施工标高的测量准确无误。预应力钢绞线在具体张拉过 程中，及时向设计人员提供有关数据，以便核对延伸量，同时也验证预应力有关参数的准确性。 及时将已经施工的实测挠度及标高等参数及时反馈给设计人员，以便设计人员对将施工阶段的标高进行调整和控制。 悬臂施工按照对称平衡的原则进行施工，施工过程中两悬臂不平衡荷载控制在允许范围内，尽量减小不平衡荷载。悬臂施工段除施工 37 机具外，不堆放其它物品和材料，以免引起挠度偏差。 严格按耐久性混凝土标准施工。在保证泵送的前提下，控制水泥用量，选用级配良好的和弹性模量高的骨料以减少混凝土收缩徐变。 改进混凝土搅拌和振捣工艺，合理设置振捣 位置、间距和振捣时间，保证混凝土密实度，防止混凝土离析。 加强潮湿保温养护，严格控制拆模时间。 严格控制张拉时间，待混凝土强度和弹性模量达到设计要求后再张拉。 支架搭设前进行地质条件的检测和检算，按施工规范规定进行基底处理，以满足支架地基设计承载力要求。混凝土灌筑前对支架预压，以消除支架及地基的非弹性变形，测出支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。预压重量为箱梁混凝土自重、内外模板框架重量及施工荷载之和的 1.3倍，并满足设计和规范要求。预压时分阶段进行沉降值观测，根据支架弹性变形数值调整梁底标高。 施工时 严格执行线型监测和控制，连续箱梁在施工过程中用线形控制软件，对悬灌中因梁体自重、徐变、温度、预应力等因素造成的理论线型变化数据及特殊断面的应力数据，进行相应测试、对比、分析，科学准确地进行变形量预留，调整线型，确保各部线型符合要求。 加强预应力机具设备及仪表定期配套标定，当使用过程中出现反常现象时重新标定。规范操作过程，保证设计的张拉力，确保有效预应力值；出现过大偏差时，暂停张拉并及时分析原因。钢绞线下料后不散失，搬运时不在地上拖拉，预应力筋在储存、运输和安装过程中 38 采取防止锈蚀及损伤的措施。钢筋在加工台座上 集中下料、制作，现场绑扎，绑扎时设高标号混凝土垫块，保证钢筋保护层厚度；钢筋的规格、尺寸、接头及焊接质量满足设计和规范要求。 托架、挂篮等施工结构均预压，消除非弹性变形，认真采集弹性变形数据。挂篮模板与已浇梁段密贴，防止漏浆，影响混凝土外观质量。梁段由于钢筋、管道密集，施工时加强振捣，避免出现空洞或漏捣，加强养护，确保混凝土质量。计算梁体受自重、施工荷载、预应力张拉及预应力损失、混凝土收缩及徐变、体系转换等因素影响而产生的内力和变形量，确定出各梁段的施工立模标高；再根据实际施工荷载，悬灌循环周期及对已浇梁段 标高的精密测量，重新计算和修正下一梁段的施工立模标高，使悬灌段合拢时的精度以及体系转换完成后梁体线形达到设计和规范规定的要求。 二、 钢管混凝土拱 京杭大运河特大桥上部结构为（ 90+180+90） m 的预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。 拱肋计算跨度 L=180.0m，设计矢高 f=36.0m，矢跨比 f L=1： 5，拱轴线采用二次抛物线，设计拱轴线方程： Y=-1/225X2+0.8X。 拱肋为钢管混凝土结构，采用等高度哑铃形截面，截面高度3.1m。拱肋弦管直径 1.1m，由 =20mm、 24mm 厚的钢板卷制而 成，弦管之间用 =16mm厚钢缀板连接，拱肋弦管及缀板内填充微膨胀混凝土。两榀拱肋间横向中心距 11.9m。 拱肋钢管在工厂制作加工后，运至现场拼装，每榀拱肋划分为 39 15 运输节段（不含预埋段、合拢段、嵌补段），运输节段最大长度小于 15.0m。拱肋接口避开吊杆位置，制作拱肋钢管时 根 据运输条件、加工材料规格调整管节长度和运输节段长度。 每榀拱肋上下弦管分别设一处灌注混凝土隔仓板和 36 道加劲钢箍；腹板内设 3 处灌注混凝土隔仓板，沿拱轴线均匀设置加劲拉筋，加劲拉筋间距为 0.5m 两榀拱肋之间共设 9 道横撑，横撑均采 用空间桁架撑，各横撑由 4 根 500 14mm 主钢管和 32 根 250 10mm 连接钢管组成，钢管内部不填混凝土。 吊杆顺桥向间距 9m，全桥共设 18 组双吊杆。吊杆采用PES(FD)7-61型低应力防腐拉索（平行钢丝束），外套复合不锈钢管，配套使用 LZM7-61 型冷铸镦头锚。吊杆上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于吊点横梁下缘固定底座。 ）总体施工方案 本桥钢管拱安装总体施工方案为： 拱肋分段在工厂制作，预拼合格后运至工地支架拼装 的施工方法。连续梁施工完毕后，于桥面搭设拼装拱肋用临时支架， 用汽车吊 将钢管拱 拱肋逐段吊装到支架上进行焊接拼装。 合拢后 拆除临时支架及塔架；泵送顶升微膨胀混凝土；吊杆初张拉；张拉中孔顶板后期纵向预应力钢索，施工桥面系，调整吊杆索力至设计值。 2）施工流程 详见“ 钢管拱节段拼装施工工艺流程 ” 3）施工方法 40 （ 1）拱肋节段工厂加工和预拼 钢管拱主拱肋钢管采用以折代曲，拟合设计轴拱线的方案。制作时以折代曲，每节直管长 1.8m 2m，折焊成弧线。为了保证钢拱组装时成型线条流畅光滑，工地架设尺寸到位，拱肋施工采用专用胎架以防止拱肋的扭曲。 由于拱肋在工厂制作，为了方便运输和架设，将每榀拱肋划分为15 个节段（不含预埋段），拱肋钢管按照施工拱轴线在工厂 1： 1 放样加工制作，并经过试拼后再运至现场拼装。拱肋管节接口均已避开吊杆位置，制作拱肋钢管时，管段的最大长度不超过 15m。 拱肋弦管采用直缝焊接钢管，折线起拱，横撑采用直缝焊接钢管。弦管和横撑的纵缝、对接环缝要求采用自动焊、全熔透；缀板与弦管、缀板的对接焊缝采用全熔透自动焊；横撑主管与弦管、横撑连接短管与横撑主管之间， 41 施工准备 连续梁边跨足额压重 连续梁施工收尾、 阶段验收 技术交底 施工方案拟定、评审、上报 钢管拱 B1B7 B8B14 节段及H1H4、 H6H9横撑安装 检查验收 支架材料进场 钢管拱支承支架搭设 停靠位置及压重量准确 支承支架拆除 线型调整、接头包板焊接 检查、校核、临时焊接 钢管拱 B15 合拢节段及 H5 拱顶横撑安装 钢管及缀板砼泵送顶升 接头焊缝检查 线型测量、包板验收 合拢温度： 1520 吊杆安装、张拉及调整 拱脚砼二次封铰 支架杆件外运 安全防护 拱脚钢筋补齐、位置校核 资 料整理、阶段性验收 吊杆制作与进场 张拉连续梁纵向预应力钢索 配比设计、报批 砼捣实、表面抹平 预应力筋穿放 检查校核 密实度检测 检查、孔道压浆与封锚 现场资料收集 挂篮及压重拆除 连续梁桥面系施工 钢管拱节段拼装施工工艺流程 42 均为全熔透的对接和角接组合焊缝，采用手工焊。 a 下料及加工 本桥所用钢板下料前均进行预处理，通过赶平消除钢板的轧制变形（尤其是 局部硬弯）和内应力，从而减小制造中的变形，这是保证板件平面度的必要工序。钢板的起吊、搬移、堆放过程中，应采用磁力吊，注意保持钢板的平整度。 本桥所有零件优先采用精密切割下料，精密切割下料尺寸允许偏差为 1.0mm，切割面质量应符合钢结构制造及验收规范的要求。 剪切仅适用于次要零件或剪切后边缘需要进行机加工的零件，剪切边缘应整齐，无毛刺，反口、缺肉等缺陷，并应满足工艺要求。 对于形状复杂的零件，用计算机 1 1 放样确定其几何尺寸，并采用数控切割机精切下料。编程时，要根据零件形状复杂程度、尺寸大小、精 度要求等确定切入点和退出点，并应适当加入补偿量，消除切割热变形的影响。 采用普通切割机下料的零件，应先作样。制作样板、样条、样杆时，应按工艺文件规定留出加工余量和焊接收缩量。 对于下料后需要机加工的零件，其加工尺寸偏差应严格按工艺文件或图纸上注明的尺寸执行。 精切应严格执行“火焰精密切割工艺守则”的规定。对于采用数控切割机下料的首件，应先用机床划线验证程序的正确性。首件下料后，必须经严格检验确认合格后，方可继续下料。 43 下料时应检查钢料的牌号、规格、质量。并应使轧制方向与主要受力方向一致。 下料流程 图 b 零件矫正 零件可采用冷矫正或热矫正，冷矫正时的环境温度不宜低于-12。矫正后的允许偏差应符合钢结构工程施工及验收规范和施工图及工艺的要求。 主要受力零件冷作弯曲时，环境温度不宜低于 -5，内侧弯曲半径不得小于板厚的 15 倍，小于者必须热煨，热煨温度宜控制在900 1000之间。冷作弯曲后零件边缘不得产生裂纹。 冷矫正后的钢材表面不应有明显的凹痕和其他损伤。采用热矫时，热矫温度应控制在 600 800，严禁过烧，热矫后的零件应缓慢冷却，降至室温以前，不得锤击零件或用水冷 却，降至室温后锤击应加垫板。 c 杆件组装技术要求 施工图、工艺 技术交底 校 对 下 料 绘制套料图 编数控程序 制作样板 板材预处理 44 组装前必须熟悉图纸和工艺，认真核对零件编号、外形尺寸和坡口，核查平面度、直线度等各种偏差，确认符合图纸和工艺要求后方可组装。 组装前必须彻底清除待焊区的浮锈、底漆、油污和水分等有害物。 焊缝端部按规定组引板，引板的材质、厚度及坡口应与所焊件相同。 相邻焊缝的错开距离应满足钢管混凝土结构设计与施工规程的要求。 当用胎组装时，每次组装前应对胎进行检查，确认各定位尺寸合格后方可组装。 各类首制件必须经检查合格并由监理工程师批准，方可批量生产。 杆件组装后应按规定打上杆件号、生产序列号。 d 焊接 焊前准备 熟悉有关图纸和工艺文件，核对焊接部件。 检查并确认使用的设备工作状态正常，仪表工具良好、齐全。 清除待焊区铁锈、氧化铁皮、底漆、油污、水分等有害物。对工艺要求预热焊接的焊件进行预热，预热范围为焊缝两侧 50mm。 定位焊 定位焊前应按图纸及工艺检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、焊接间隙、焊接部位的清理情况，如不合要求不得定位焊。 定位焊必须距设计焊缝端部 30mm 以上，定位焊不得有裂纹、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷。 45 定位焊缝长 50 100mm，间距 400 600mm，焊脚尺寸大于 4mm，且小于设计焊脚尺寸的一半。 焊接过程 板件的拼接焊缝与结构焊缝的间距