（交通运输工程专业论文）悬臂浇筑预应力砼连续梁桥施工关键技术研究.pdf

摘要 本论文重点研究了在悬臂浇筑砼连续箱梁过程中的关键技术，主要有：大体积承 台施工中的配合比设计，混凝土浇筑过程中为防止砼开裂采取的一系列措施，o 群块施 工时主墩临时锚固构造和临时支撑的设置以及对临时支撑的受力验算，o 拌块施工时的 模板和托架的设计，普通钢筋和预应力钢筋的加工制作和安装，o 撑块砼浇筑过程中的 注意事项，箱梁悬浇段、支架现浇段施工过程中质量控制要点，门式支架的受力验算， 合拢段施工中通过焊接型钢将两端临时锁定以防止合拢段砼因早期梁体的热胀冷缩而 开裂。挂篮施工过程中线形控制是一项关键技术，论文从加强施工节段的挠度观测和 采用合理的观测方案等技术措施以实现线形符合设计要求。 本论文重点研究了两种形式的挂篮施工技术，一种是2 5 0 t 锚固式非对称菱形挂篮， 详细研究了该挂篮的特点，工艺原理、工艺流程和操作原理及机具配备，另一种是自 拼式挂篮，从拆装的灵活性和工程造价等方面考虑该挂篮有一定的市场前景，因属于 自行设计的挂篮，所以研究重点主要是挂篮各组成部分的刚度验算和稳定性验算。 关键词：悬臂浇筑预应力混凝土挂篮施工 a b s t r a c t t h ep r e s e n tp a p e rh a ss t u d i e dw i me m p h a s i si nt h eb r a c k e tc o n s t r u c t i o nt o n gc o n t i n u a l b o xl i a n gp r o c e s sk e yt e c h n o l o g i e s ，m a i n l yh a s ：t h eg r e a tv o l u m er e c e i v e si nt h et a i w a n c o n s t r u c t i o nt h em i x t u r er a t i od e s i g n ，i nt h ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o np r o c e s sf o r p r e v e n t e dt o n g t h ed e h i s c e n c ea d o p t sas e r i e so fm e a s u r e s ，w h e n0 撑b l o c kc o n s t r u c t i o nh o s tp i l l a rt e m p o r a r y a n c h o rs t r u c t u r ea n dt e m p o r a r ys u p p o r te s t a b l i s h m e n ta sw e l la st ot e m p o r a r ys u p p o r ts t r e s s c h e c k i n gc a l c u l a t i o n ，t i m e0 群b l o c kc o n s t r u c t i o nt e m p l a t ea n db r a c k e td e s i g n ，o r d i n a r ys t e e l b a ra n dp r e s t r e s s e dr i n f o r c e m e n tp r o c e s s i n gm a n u f a c t u r ea n di n s t a l l m e n t ，i n0 撑b l o c kt o n g c o n s t r u c t i o np r o c e s sm a t t e r sn e e d i n ga t t e n t i o n ，b o xl i a n gx u a n j i a os e c t i o n ，i ns u p p o r t c a s t i n - p l a c es e c t i o nc o n s t r u c t i o np r o c e s sq u a l i t yc o n t r o lm a i np o i n t ，g a t et y p es u p p o r ts t r e s s c h e c k i n gc a l c u l a t i o nc l o s e su pi nt h es e c t i o nc o n s t r u c t i o nt h r o u g ht h ew e l d i n gs e c t i o nb o t h s i d e st e m p o r a r yl o c k i n gt op r e v e n tc l o s e su pd u a nt o n gt oc r a c kb e c a m eo ft h ee a r l yl i a n g t ie x p a n dw i t hh e a ta n dc o n t r a c t 、i 廿lc o l d h a n g si nt h eb a s k e tc o n s t r u c t i o np r o c e s st h el i n e a r c o n t r o li sak e yt e c h n o l o g i e s ，t h ep a p e ro b s e r v e sf r o mt h ee n h a n c e m e n tc o n s t r u c t i o ns t a g e a m o u n to fd e f l e c t i o na n dr u e st e c h n i c a lm e a s u r e sa n ds oo nr e a s o n a b l eo b s e r v a t i o np l a nt o r e a l i z el i n e a rc o n f o r m st ot h ed e s i g nr e q u i r e m e n t t h ep r e s e n tp a p e rs t u d i e dt w of o r m st oh a n gt h eb a s k e tc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yw i t h e m p h a s i s ，o n ek i n dw a st h e2 5 0 ta n c h o rt y p ea s y m m e t r i c a ld i a m o n dh a n g st h eb a s k e t ，t h e d i s s e c ts h o u l dh a n gt h eb a s k e tt h ec h a r a c t e r i s t i c ，t h ec r a f tp r i n c i p l e ，t h et e c h n i c a lp r o c e s sa n d t h eo p e r a t i n gp r i n c i p l ea n dt h em a c h i n e sa n dt o o l se q u i p m e n t ，a n o t h e rk i n di sf r o mp u t s t o g e t h e rt h et y p et oh a n gt h eb a s k e t ，f r o ma s p e c t sa n ds oo nk n o c k e d d o w na n da s s e m b l e f l e x i b i l i t ya n dp r o j e c tc o n s t r u c t i o nc o s tc o n s i d e r e ds h o u l dh a n gt h eb a s k e tt oh a v ec e r t a i n m a r k e tp r o s p e c t ，b e c a u s eb e l o n g st ot h ev o l u n t a r i l yd e s i g nt oh a n gt h eb a s k e t ，t h e r e f o r et h e r e s e a r c hm a i n l yi sw i t he m p h a s i sh a n g st h eb a s k e te a c hc o n s t i t u e n tt h er i g i d i t yc h e c k i n g c a l c u l a t i o na n dt h es t a b l ec h e c k i n gc a l c u l a t i o n k e yw o r d ：b r a c k e tc o n s t r u c t i o n p r e s t r e s s e dc o n c r e t e h a n g st h eb a s k e tc o n s t r u c t i o n i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：夕w 甲、力一年l ，月日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 厶 6 年b 月e t 峭年6 月ve l 私次 b - b 卜 宄 乒呵 名 孔 鲜 名 者 签 作 币 文 咖 沦 导 长安大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 悬臂浇筑预应力砼连续梁桥在我国的发展概况 我国预应力砼连续梁桥在2 0 世纪7 0 年代首次应用于城市桥梁工程，1 9 7 5 年修建的 河北通惠河桥( 2 6 7 m + 4 0 7 m + 2 6 7 m ) 为单室预应力砼连续梁桥，1 9 8 5 年修建的湖北沙 洋汉江公路桥，其主跨布置为6 3 m + 6 ill m + 6 3 m ，全长达到7 9 2 米，从而进一步推动了 预应力混凝土连续梁桥的发展，此后相继建成了湖北三峡乐天溪公路大桥、浙江钱江公 路二桥、山西风陵渡黄河公路桥、江苏南京长江公路二桥北汊桥等一系列特大型公路桥 梁，在我国已建成的大跨度预应力混凝土连续梁桥实践来看，大部分采用的是悬臂浇筑 法施工，由此可见悬臂浇筑预应力砼连续梁桥在跨径6 0 1 5 0 米范围内具有较强的生命 力和竞争力，通过大量的工程实践，施工工艺在不断革新，施工质量在不断提高，如悬 臂浇筑的作业循环周期不断缩短，施工效率和混凝土整体质量不断提高，在施工机具、 挂篮设备、现浇技术等方面取得了很大的发展和进步，主要表现在以下几个方面： 1 、挂篮形式多样，结构设计更趋于合理，挂篮重量不断减轻。挂蓝的结构形式主 要有型钢式、桁架式、斜拉式和混合式。挂篮自重与节段砼重量比值由1 2 降至o 3 0 5 ， 挂蓝重量的减轻不仅减少了挂蓝所需要的材料和设备，节省了制作、安装费用，而且可 以使桥梁的设计更为经济合理。挂篮设备进一步向定型化、规格化、系列化发展。悬臂 浇筑施工法所需的其他设备在国内也都有配套的系列产品可以选用。 2 、分段浇筑的工艺逐渐成熟，梁段作业的循环周期一般在7 1 0 天，施工进度进一 步加快，3 5 跨的预应力砼桥梁的上部结构可以做到当年结束施工任务。 3 、新材料、新设备的开发和应用促进了预应力砼连续梁桥的发展。在2 0 世纪8 0 年代后期，国内开始生产1 8 6 0 m p a 的低松弛预应力钢绞线，加上与之配套的大吨位预 应力锚具和张拉设备的研制成功，高标号砼的应用，使得预应力砼连续梁桥的结构轻型 化，跨越能力得到了很大的提高。由于采用了大吨位的预应力锚具体系，使得预应力箱 梁布束范围内顶板、腹板、底板的尺寸设计时由原来的布束控制改为受力控制和按照构 造要求控制，这样可以大大减少箱梁断面的尺寸，减轻了上部构造的自重，从而使预应 力结构设计更加合理、经济。 4 、计算机技术的发展，促进了桥梁建设的发展。桥梁结构分析专用软件和c a d 技 术的开发和应用，不仅提高了计算的精度和速度，而且很好的应用于施工控制中使得成 第一章绪论 桥后的线性平顺，符合桥梁的纵向设计标高，桥梁的结构受力状态能与设计计算一致。 1 2 悬臂浇筑预应力砼连续梁桥的特点 目前无论是城市桥梁、高速公路桥、山谷高架栈桥还是跨越宽阔河流的大桥，预应 力砼连续梁桥较多的发挥了变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、抗震能力强，跨越能 力大等优势，是国内广泛使用的一种桥型。 预应力砼连续梁桥的施工方法很多，常见的有支架现浇法、悬臂浇筑和悬臂拼装法、 顶推法、大型浮吊施工和转体施工法等。其中悬臂浇筑的施工方法应用的最为广泛，悬 臂浇筑法又称无支架平衡伸臂法、挂篮法、吊篮法。它是以已经完成的墩身和支架现浇 0 号块为起点，以挂篮为工具，逐段对称的向两侧浇筑，最后在跨中部位实现合拢，形 成整桥。采用悬臂浇筑法施工预应力砼连续梁桥具有如下特点： 1 、预应力砼连续梁桥的结构受力状态有利于悬臂施工，即悬臂施工时的受力与成 桥后的结构受力较为接近。 2 、作为无支架施工，有利于在通航河流处、深山峡谷之间建桥，有利于在城市立 交处建桥，不妨碍桥下净空，不影响桥下的正常交通。 3 、有利于节省施工费用，降低工程的造价，因为挂篮的结构形式简单，周转率高， 成本低廉，逐段浇筑砼无需大型的吊装设备。 4 、有利于施工作业，加快施工进度。每个节段施工均在挂篮内进行，施工中受到环 境影响的因素较少，可以保证施工的连续性，同时因为是对称施工每墩至少有两个工作 面平行作业，多个墩可以同时施工，各作业面互不干扰，可以形成流水作业，施工进度 有保证。 5 、有利于变高度箱梁施工，由于采用分段施工，每段大多在3 5 米间，便于将梁体 设计成变高度箱梁，能设计出各种轻巧美观的桥梁。 悬臂施工法也存在一些问题，在施工和设计时需要注意，主要表现为： 1 、要保证施工中的安全性和稳定性。因为在节段施工时容易出现偏载或因风力产 生的不平衡弯矩，施工时不仅要将墩、梁临时固结，还要在桥墩旁加设临时支撑以承受 不平衡弯矩，必须保证施工中双悬臂的稳定性。 2 、要切实保证混凝土的浇筑质量，因为悬臂浇筑施工法高空作业工作量大，工作 面狭小，施工周期受到混凝土养生、脱模的限制，节段循环施工遗留有内部接缝等，因 此在设计和施工时必须全面考虑保证节段混凝土的现浇质量。 2 长安大学工程硕士学位论文 3 、要严格控制梁体的几何位置，悬臂浇筑施工法虽然在逐段浇筑施工时可以逐节 段调整挂蓝标高，但是由于逐段浇筑的混凝土龄期不同，合拢时需要进行体系转换，因 此由于混凝土的徐变和收缩而产生的变形和次内力是复杂的，必须精心设计和施工。 另外，根据对近年来悬臂浇筑法施工预应力砼连续梁桥的施工现场上来看，还发现 存在一些质量通病也不容忽视，主要有： 1 、挠度超过预想值。主要原因是：设计时对混凝土的收缩徐变估计不足，预应力 孔道压浆不饱满，造成预应力钢绞线锈蚀或松滑，结构设计的刚度不够等 2 、梁体开裂。主要原因有：腹板斜裂缝一般是腹板设计厚度不够或抗主拉应力钢筋 布置不足等原因造成，顶底板横向裂缝一般是抗弯刚度不够，并往往与难度增大伴生， 龟裂一般是由于养护不周造成的。 3 、混凝土表面出现蜂窝麻面。一般是由于箱梁布筋较密，箱梁浇筑时振捣不仔细造 成的，多出现在箱梁的腹板。 4 、悬臂施工挠度控制不准确，造成成桥通车后梁体线型与设计相差较多，为了保证 行车的平顺，通过混凝土找平，造成恒载增大，影响结构的受力。 5 、合拢段开裂。主要原因是合拢段的锁固不牢，在混凝土还没有达到设计强度时失 效，造成合拢口的混凝土拉裂。 1 3 本论文研究的内容 论文以本人正在参与施工建设的京杭运河豆瓣集大桥为工程背景，通过所掌握的理 论知识并结合近年来的工程实践，重点研究了在悬臂浇筑砼连续箱梁过程中的关键技 术，主要有：大体积承台施工中的配合比设计，混凝土浇筑过程中为防止砼开裂采取的 一系列措施，o 块施工时主墩临时锚固构造和临时支撑的设置以及对临时支撑的受力验 算，嘴块施工时的模板和托架的设计，普通钢筋和预应力钢筋的加工制作和安装，雠块 砼浇筑过程中的注意事项，箱梁悬浇段、支架现浇段施工过程中质量控制要点，门式支 架的受力验算，合拢段施工中通过焊接型钢将两端临时锁定以防止合拢段砼因早期梁体 的热胀冷缩而开裂。挂篮施工过程中线形控制是一项关键技术，论文从加强施工节段的 挠度观测和采用合理的观测方案等技术措施以实现线形符合设计要求。本论文重点研究 了两种形式的挂篮施工技术，一种是2 5 0 t 锚固式非对称菱形挂篮，详细研究了该挂篮 的特点，工艺原理、工艺流程和操作原理及机具配备，另一种是自拼式挂篮，从拆装的 灵活性和工程造价等方面考虑该挂篮有一定的市场前景，因属于自行设计的挂篮，所以 3 第一章绪论 研究重点主要是挂篮各组成部分的刚度验确和稳定性验算。希望以此来作为指导施工的 主要依据。 另外需要说明的是本人在该项目上任项目总工，通过硕士课程的学习，丰富了自己 的知识面，对桥梁施工又有了新的认识，对以后的工作受益匪浅，在此衷心感谢每位老 师的教导，特别感谢郝宪武导师对我的帮助，由于本人水平有限，经验不足，错误在所 难免，请批评指正为感。 4 长安大学工程硕士学位论文 第二章悬臂浇筑预应力砼连续梁桥施工关键技术研究 2 1工程概况 2 1 1 技术标准 1 、设计荷载：公路i 级 2 、设计车速：8 0 k m h 3 、桥面净宽：净1 1 0 m + 2 枣o 5 m ( 防撞墙) ，全宽1 2 o m 4 、桥面纵坡： 2 8 桥面横坡：双向2 5 、航道等级：级，通航净空1 1 0 m * 7 m 2 1 2 主要材料 1 、混凝土：主桥、引桥箱梁的预制、现浇构件，主墩临时锚固垫块采用c 5 0 砼， 主墩的墩身、桥面铺装采用c 4 0 砼，下部结构采用c 3 0 。 2 、预应力材料：预应力钢束采用1 5 2 高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度 f = 1 8 6 0 m p a ，弹性模量e = i 9 5 1 0 5 m p 如松弛率3 5 ，竖向预应力采用直径3 2 m m 精轧 螺纹钢筋，标准强度f = - 7 8 5 m p a 2 1 3 设计概况 1 、京杭运河豆瓣集大桥桥梁起点桩号为k 0 + 4 1 3 4 3 1 ，终点桩号为k 1 + 4 0 6 8 0 8 ，桥 梁全长9 9 3 3 7 7 m 。桥梁跨越京杭运河及两侧大堤。主桥中心桩号k i + 0 0 0 ，结构形式为 7 0 + 1 2 5 + 7 0 m 预应力混凝土变截面连续箱梁，长2 6 5 m 。北引桥起点桩号为k 0 + 4 1 3 4 3 1 ， 终点桩号为k 0 + 8 6 7 5 ，长4 5 4 0 7 m ，桥跨布置为5 x 3 0 m + 5 x 3 0 m + 5 x 3 0 m 三联先简支后连 续部分预应力砼组合箱梁。南侧引桥起点桩号k 1 + 1 2 2 5 ，终点桩号为k 1 + 4 0 6 8 0 8 ，桥 长2 7 4 3 0 8 m ，桥跨布置为4 x 3 0 m + 5 x 3 0 m 先简支后连续部分预应力砼组合箱梁。 2 、北侧引桥第二联的二四跨、第三联一四跨桥孔位于半径为2 5 0 0 m 的圆曲线 上，圆曲线起点桩号为k 0 + 6 0 7 7 8 9 ，终点桩号为k 0 + 8 0 1 8 8 1 ，不设超高；南侧引桥均位 于半径为2 5 0 0 m 圆曲线上，圆曲线起点桩号为k l + 1 3 1 9 5 3 ，终点桩号为k 1 + 3 7 9 1 1 3 ，不 设超高；主桥及其余桥跨均位于直线上。 3 、桥面纵坡为2 8 ，桥上变坡点桩号为k 0 + 1 0 0 0 ，变坡点高程为3 0 m ，竖曲线半 径为4 5 0 0 m 。 第二章悬臂浇筑预应力砼连续粱桥施工关键技术研究 2 2 主桥大体积承台施工工艺研究 京杭运河豆瓣集大桥1 6 # 、1 7 # 墩承台尺寸为l o m x l o m x 3 m ，混凝土方量达3 0 0 m 3 ， 属大体积混凝土。施工的技术难点是裂缝的防治，设计上采取的措施主要是在砼侧面增 设直径为8 m m 的冷轧带肋钢筋网，钢筋间距为1 0 c m * l o c m ，为确保混凝土灌筑后不开 裂，施工中需在各有关工序中采取相应的技术措施： 2 2 1 承台大体积混凝土的配合比设计 根据经验和对大体积混凝土开裂因素( 水泥水化热、混凝土内外温差、混凝土收缩 徐变) 的研究，在这类混凝土的施工中应采用如下措施： 1 、掺加缓凝减水剂及活性混合材料粉煤灰以减少水泥用量。采用5 - - 3 5 m m 碎石、 普通硅酸岩水泥配制混凝土，采取低水灰比，降低砼水化热。 2 、根据季节情况，可采取冷却骨料、降低混凝土入模温度的办法。 3 、将混凝土的浇注时间选在下午6 点以后，一夜内浇注完一个承台。以上措施， 可一起使用，也可组合使用，具体实施将根据试验进行。 2 2 2 承台大体积混凝土的浇筑 优化浇筑工艺，“斜面分层，逐层浇注，连续推进；降低混凝土内外温差，“内排” 并“外保”。具体实施办法为： 1 、承台按照钢筋一次绑扎，混凝土浇筑两次施工完成施工，以错开混凝土的水化 热高峰时间，以减少混凝土水化热的影响。分层高度在1 5 m 高度处。混凝土分层浇筑， 分层振捣，每层浇筑厚度4 0 c m ，然后按照规范处理，设置旄工缝联结钢筋。并在横桥 向方向按1 ：2 的坡度全断面摊铺，待每薄层混凝土全断面布料振捣完毕，再沿横桥向 循环浇筑。 2 、在浇注前预先在混凝土内按1 m 的层距( 距项底面距离为0 5 0 m ) 布设降温冷却水 管( e s o m r n 左右的薄壁钢管) ，混凝土浇筑完成后，即可在该层水管内通水。通过水循环， 带走基础内部的热量，使混凝土内部的温度降低到要求的限度。控制循环冷却水进、出 水的温差不大于5 c 。管路拟采用回形方式，水平铺设，水平管层间距为l o o c m ，共分 3 层：距混凝土边缘为5 0 c m 。各层间进出水管均各自独立，以便根据测温数据相应调整 水循环的速度，以充分利用混凝土的自身温度，即中部温度高、四周温度低的特点，在 循环过程中自动调节温差，产生好的效果。冷却水管安装时，要以钢筋骨架和支撑桁架 6 长安大学工程硕士学位论文 固定牢靠。水管之间的联接使用胶管，为防堵管和漏水，浇筑混凝土前应做通水试验。 3 、因承台高达3 0 m ，下部2 m 部分的混凝土浇注需用溜槽、串筒入模。分层浇筑， 每层灌注须在下层混凝土未初凝前完成，以防出现施工冷缝。 4 、混凝土振捣采用直径中5 0 m m 左右的插入式振捣器。振捣时插入下层混凝土1 0 c m 左右，并保证在下层混凝土初凝前进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度和整体性。 振捣中既要防止漏振，也不能过振。为保证振捣质量可在模板上安装一定数量的附着式 振捣器配合插入式振捣器进行混凝土施工。 5 、浇筑过程中设专人检查钢筋和模板的稳固性，发现问题及时处理。 2 2 - 3 承台大体积混凝土的养护 1 、混凝土浇筑完毕后即转入养护阶段，此时浇筑混凝土的水化作用已基本确定， 温度的控制转为降温速度和内外温差的控制，可通过给浇筑体表面覆盖保温材料进行保 温养护来实现。覆盖材料采用土工布。 2 、采用蓄水养护，蓄水深度取1 5 0 e m 以上。在升温阶段，蓄水层能吸收混凝土的 大量水化热、减少外部低温环境的影响，起到保温养护与间接散热、降温的双重作用。 在降温阶段，蓄水层能起到延缓混凝土内部的降温速度、减少混凝土表面的热扩散、保 持均匀散热的作用，能有效地防止混凝土因急剧降温而产生的裂缝。根据以前的施工经 验，证明该方法效果较好。 3 、根据需要，可在埋设冷却水管时在混凝土中一起布设测温点，并在养护中通过量 测测温点的温度，用于指导降温、保温工作的进行，从而控制混凝土内外温差在2 0 左 右。 4 、大体积混凝土的裂缝特别是表面裂缝，主要是由于内外温差过大产生的。浇筑 后，水泥水化热使混凝土温度升高，表面易散热温度较低，内部不易散热温度较高，相 对地表面收缩内部膨胀，表面收缩受内部约束产生拉应力。对大体积混凝土这种拉应力 较大，容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。因此，加强养护是防止混凝土开裂的关键 之一。在养护中要加强温度监测和管理，及时调整保温和养护措施，延缓升降温速率， 保证混疑土不开裂。养护需要7 天以上( 浇筑完7 天内是混凝土水化热产生的高峰期) ， 具体时间将根据现场的温度监测结果而定。 5 、冷却水管使用完毕后用与承台强度等同的水泥浆封闭。 7 第二章悬臂浇筑预应力砼连续梁桥施工关键技术研究 2 3o 撑块施工工艺研究 2 3 1 主墩临时锚固构造 在永久支座两侧各浇筑8 块尺寸为7 5 7 5 c m 的临时垫块，垫块内设三层钢筋网片， 预埋竖向钢筋穿过临时垫块，分别锚入墩身和扩块中，锚固长度为1 2 0 c m ，垫块底面的 墩顶面以及位于箱梁底的垫块表面必须平整，否则会由于受力不均造成破坏。在浇筑垫 块前先在墩顶面涂抹隔离剂，垫块为现浇c 5 0 砼，浇筑时必须严格振捣，确保质量，在 边跨合拢后即可凿除临时垫块，沿着墩顶和梁底切除竖向预埋筋。 2 3 2 临时支撑设置 为了防止悬臂施工中不平衡因素造成t 构件倾覆，必须在0 弗块的根部设置临时支 撑，临时支撑形式的选择应能满足以下要求：支撑的强度满足要求，拆除方便，能够保 证在最短的时间内完成体系转换，因此，针对本桥特点，准备采取的施工措施为：在顺 桥向主墩两侧0 撑块底板下设置4 根直径为1 0 0 c m 临时支撑柱，砼标号为c 5 0 。 l 、锁定柱施工荷载验算： 1 4 桥恒载自重为3 6 4 8 + 4 x 2 6 = 2 3 7 1 2 t 考虑挂篮以及模板等其他荷载共计2 4 0 0 t 每根锁定柱承受压应力为： 2 4 0 0 + 2 + ( 0 2 5 x l x l x 3 1 4 2 ) = 1 5 2 8 t r n 2 = 1 5 2 8 m p a 。 允许压应力为5 0 m p a l5 2 8 m p a ，验算通过。 2 、锁定柱抗倾覆验算： 假定最不利状态为悬臂长度最大时的不平衡施工，即进行1 6 和1 6 # 块施工时1 6 # 块节段混凝土已经浇注完毕而1 6 # 节段还未进行混凝土浇注施工。设定立柱两侧锁定柱 承受的力分别为x 和y ，根据不平衡节段重量、悬臂长度值和力矩平衡z y = 0 原理， 计算得 x = 4 2 1 9 t ，2 根锁定柱分别承受x 2 = 2 1 0 9 5 t y - - 4 2 3 t ，2 根锁定柱分别承受y ，2 - 2 1 1 5 t 在最不利状态下4 根锁定柱所受均为压应力，没有出现拉应力，最大压应力为2 1 0 9 5 ( o 2 5 x l x l x 3 。1 4 2 ) = 2 6 8 5t m 2 = 2 6 9 m p a ，小于允许应力。因此，锁定柱能够满足抗 倾覆要求。 3 、锁定柱稳定性验算： 失稳临界力p i j = ( 7 【z e i ) ( 2 l ) 2 ：( 3 1 4 2 x 3 1 4 2 x 3 5 1 0 4 o 0 4 9 ) ( 2 5 9 ) 2 = 1 2 1 5 6 t 2 1 0 9 5 t r 长安大学工程硕士学位论文 故锁定柱不会失稳。 2 3 3 皑块施工方法 0 撑块位置管道密集，预埋件及预留孔多，结构和受力情况复杂。施工顺序为：托架施 工_ 底模安装_ 外侧模安装固定_ 腹板、横隔板竖向预应力筋安装、固定一底板、腹板、 横隔板普通钢筋绑扎_ 腹板波纹管安装定位_ 安装内模_ 顶板普通钢筋绑扎_ 顶板波 纹管安装定位一安装喇叭口( 锚垫板) 端头模板固定_ 预埋件安装一安装_ 灌注混凝 土_ 养生_ 张拉一压浆_ 拆模。京杭运河豆瓣集大桥o 块长度为9 m ，由于o 块箱梁高 度为7 2 m ，高度高，自重大，同时施工面狭窄，混凝土不易振捣施工，为确保施工安全， 同时为保证施工质量，皑块按照高度两次施工，施工缝留在腹板承托下2 0 c m 处。 1 、托架设计：托架是固定在墩身上部以承担0 块支架、模板、混凝土和施工荷载 的重要受力结构，其设计荷载考虑：混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、风载、 冲击荷载等，托架采取自支撑体系构件设计。施工时以临时支撑墩作为托架支点，在临时 支撑墩上铺设钢横梁。横梁上铺设方木，方木上铺设底模，底模卸落利用木楔进行。 2 、模板设计：模板分为底模、侧模、内模。底模按照经济实用原则准备采用厚1 8 r a m 的竹胶板，纵横肋采用l 7 0 x 5 m m 角钢加强，底模设置时考虑桥的纵横向坡度。外模考 虑到砼的外观要求采用5 m m 厚的钢模板，模板支架用 1 2 槽钢组焊成桁架结构，考虑模 板的通用性，外模使用每个t 构上2 个挂篮的外模，从而解决8 m 左右的外模，另需加 工l 块l m 长的模板即可满足侧块的施工要求。隔墙模板及内侧模，考虑0 块内梁体截 面变化大，模板通用性差，采用竹胶模板加钢木组合骨架，内模就位后，与外侧模用穿 心拉杆相连，加固，同时每隔5 0 c m 设置木方斜撑体系。 3 、普通钢筋施工：对图纸复核后绘出；b n - r 图，加工时同一类型的钢筋按先长后短 的原则下料，钢筋用弯折机加工后与大样图核对，并据各钢筋所在部位的具体情况对细 部尺寸和形状做适当调整。由于扩块底板较厚，须在底板钢筋上下层间设立架立钢筋， 为保证纵横向预应力管道的位置正确，也应在顶、底板两层钢筋之间设置架立筋和防浮 钢筋，以固定预应力筋管道。 4 、预应力管道、预应力钢筋加工：纵向预应力管道采用波纹管成孔，以减少管道 摩擦系数，同时为保证管道压浆饱满，当管道总长超过4 0 m 时，拟采取真空辅助压浆施 工工艺保证压浆质量，以保证压浆的密实。顶板横向预应力束采用扁平波纹管成孔，预 应力束的张拉端在桥的两侧间隔布置。竖向预应力筋采用直径3 2 m m 精轧螺纹粗钢筋， 由于顶板、腹板内有大量的预应力管道，为了不使预应力管道损坏，一切焊接应放在预 9 第二章悬臂浇筑预应力砼连续梁桥施工关键技术研究 应力管道埋置前进行。当普通钢筋与预应力管道位置有冲突时，应移动普通钢筋位置， 确保预应力管道位置正确，但禁止将钢筋截断。 5 、预应力管道安装：波纹管安装质量是确保预应力体系质量的重要基础，施工中 要千万注意。如果发生堵塞使预应力筋不能顺利通过而进行处理，将直接影响施工进度 及工程质量，影响桥梁使用寿命，因此必须严格施工过程控制，保证灌注混凝土后波纹 管不漏、不堵、不偏不变形。所有的预应力管道必须设置塑料管内衬后才能进行混凝土 浇筑，塑料管内衬管的直径比波纹管内径小3 - 5 m m ，放入波纹管后应长出8 0 c m 左右， 在混凝土初凝时将橡胶内衬管拔出2 0 c m 左右，在终凝后及时将内衬管拔出、洗净。安 装波纹管前要去掉端头的毛刺、卷边、折角，并认真检查，确保平顺。波纹管定位必须 准确，严防上浮、下沉和左右移动，其位置偏差应在规范要求内，波纹管定位用钢筋网 片与波纹管的间隙不应大于3 m m ，设置间距：直线段不大于l m ，曲线段不大于0 5 m 。 波纹管轴线必须与锚垫板垂直。当管道与普通钢筋发生位置干扰时，可适当调整普通 钢筋位置以保证预应力管道位置的准确，但严禁截断。施工中要注意避免铁件等尖锐物 与波纹管的接触，保护好管道。混凝土施工前仔细检查管道，在施工时注意尽量避免振 捣棒触及波纹管，对混凝土深处的如腹板波纹管、锯齿板处波纹管要精心施工，仔细保 护，要绝对保证这些部位的波纹管不出现问题。 6 、混凝土浇筑 0 号段内预应力筋布置复杂、非预应力筋密集，要求一次浇筑成型，施工难度大。 为保证施工质量，需要采取如下措施： 混凝土由拌和站集中拌和、由混凝土输送泵运送到位。 根据0 号段混凝土数量，每次浇筑约为1 3 0 方，结合混凝土振捣所用时间和拌和 站生产混凝土的能力，将浇筑0 号段混凝土的工作时间定为8 h 左右，为满足泵送要求， 将坍落度控制在1 2 1 5 c m 之间。为保证砼的强度和其工作性，混凝土中掺加高效减水剂， 粗骨料采用5 2 5 m 级配良好的碎石。 混凝土浇筑时要前后左右基本对称进行。混凝土灌注分层厚度为4 0 c m 左右。 在顶板混凝土浇筑完成后，用插入式振捣器对顶腹板接缝处进行充分的二次振 捣，确保连接处密实、可靠。 混凝土捣固采用5 0 和3 0 插入式振捣器。振动棒移动距离不得超过振动棒作 用半径的1 5 倍( 4 0 c m 一5 0 c m ) 。 混凝土浇筑前先将原墩顶混凝土面用水或高压风冲洗干净。模板用水冲洗干净。 1 0 长安大学工程硕士学位论文 浇筑前在原混凝土面上铺1 5 c m 厚的同标号砂浆，并摊铺均匀平整。混凝土倒入泵车前， 试验人员要检查混凝土的坍落度、和易性，如不合适要通知拌和站及时调整。 在炎热季节浇筑混凝土时，从拌和到入模时间及浇筑时间要尽量缩短，混凝土浇 筑温度应控制在3 2 。c 以下，宜选择在一天中温度较低时进行，混凝土结束后，要加 强对梁段包括箱梁内侧和外侧的撒水养护。一般当单位水泥用量较大时，发热量很大， 混凝土温度上升很快，对长期强度的增长会造成不良影响，另外，在混凝土构件截面上 产生较大温差会使混凝土的内应力增加，很可能造成混凝土的开裂。在冬季浇筑混凝土 时要根据不同的地区、温差、不同部位采取不同的加热保温措施，一般要求混凝土的出 罐温度控制在1 2 。c 1 8 。c 之间，必须对旧混凝土采取预热升温措施，消除新旧混凝 土接触面的温差，否则由于温度应力的作用会造成新浇筑的混凝土开裂。 2 4 箱梁悬臂段和合拢段施工工艺研究 2 4 1 箱梁悬臂段施工技术 1 、梁段悬浇施工的一般顺序为：挂篮就位_ 调整挂篮底模、外模标高并固定一吊 装或绑扎底板、腹板钢筋，安装底板、腹板波纹管和竖向预应力粗钢筋，固定腹板锚具 _ 内模就位叶绑扎顶板钢筋，安装顶板波纹管- 固定顶板锚具一安装端头模板_ 对称浇 筑梁段混凝土一覆盖养护一穿束_ 张拉一压浆- 挂篮前移一进入下一梁段的施工循环。 2 、根据该桥具体特点考虑和工期的安排，配备2 套4 个挂篮同步进行悬臂浇筑施 工。模板标高为h 1 = h 0 + f i + f l m + f r n + f x ， h 1 待浇段底板前端点挂篮底板高； h 0 该点设计标高： f i 本施工节段以后各段对该点挠度的影响值； f l m 一本施工节段纵向预应力束张拉后对该点的影响值； f i n 挂篮弹性变形对该点的影响值； f x 混凝土收缩、徐变、温度、结构体系转换、二期恒载和活载等影响产生的挠度 计算值。 3 、箱梁悬浇施工需注意的问题： 箱梁悬浇施工进行中，应保证两悬臂端的挂篮施工速度的平衡，施工进度偏差应 小于3 0 ，施工重量偏差应小于2 。 第二章悬臂浇筑预应力砼连续梁桥施工关键技术研究 施工中应随时观测挠度及应力情况，发现异常应及时调整、分析后再继续施工。 第一块箱梁浇注前，对挂篮进行予压，选择所有节段中最重的节段作为予压荷载， 即8 撑块，1 3 0 吨。测得其弹性变形和非弹性变形数值，以后，每浇注一个节段，不再进 行予压，就以此数据为依据，进行模板标高的微量调整。 检查挂篮上千斤顶等设备的状况，如完好无损时，放松吊带，先松后吊带，再松 前吊带。前后吊带放松时注意均衡同步。挂篮后锚固解除时，两根主桁架后锚注意均衡 同步进行。挂篮移动时，注意同步前进，前进5 0 c m 作一次观察，防止挂篮有转角引起 误差，同时也防止挂篮受扭变形。挂篮移动就位后收紧吊带，吊带收紧时，先观察横梁 上吊带是否均衡同步收紧。挂篮前横梁吊带的收紧工作和测量同步进行。 混凝土浇筑前，复测标高。混凝土浇筑后，作标高观察，每浇筑一次箱梁块件， 应作4 次标高观测。注意混凝土应从外到里进行浇筑，以避免箱梁根部新老混凝土之间 产生裂缝。箱梁混凝土强度达到设计强度的9 0 后，进行预应力的张拉工作。张拉的顺 序为先横向再纵向，后竖向，纵向索对称中线张拉，先腹板后顶板，先下后上，先长索 后短索，张拉后及时压浆，以免钢绞线松弛造成预应力的损失。 2 4 2 边跨现浇段施工技术 l 、支架搭设方案：根据现场实际情况，采用搭设门式支架进行边跨现浇段施工， 因过渡墩墩柱高度为1 0 4 m ，因此对支架的稳定性提出更高的要求，为保证支架稳定性， 首先要保证地基充有足够的承载力，在支架搭设前地面先填筑5 0 c m 灰土，浇筑 2 0 c m c 2 5 砼地平，同时做好排水，保证雨季施斟时地面无积水。门式支架与地面的接 触面铺设枕木，在梁底板范围内支架间距( 净距) 为5 0 c m * 5 0 c m ，翼板范围内间距为 1 0 0 c m * 1 0 0 c m ，同时设置横撑和斜撑以加强支架的刚度和稳定性。 2 、荷载分析：取荷载最不利位置( 梁端3 米范围) 为验算对象，分别验算底板和 翼板处门式支架的受力情况 a 、底板砼数量为5 5 m 3 ，考虑模板自重和旌工荷载0 5 t m 2 ，荷载总重为 g = 5 5 2 6 + 0 5 * 6 5 3 = 1 5 2 8 t ，该范围内有门式支架3 5 片，每片承担荷载为 f = 1 5 2 8 3 5 = 4 3 7 t ( f = 7 5 t ( 允许安全荷载) b 、翼板砼数量为1 2 m 3 ，考虑模板自重和施工荷载0 8 t m 2 ，荷载总荷载为 g = 1 2 2 6 + 0 8 * 5 5 * 3 - - 4 4 4 t ，该范围内有门式支架1 6 片，每片承担荷载为f - - - 4 4 4 1 6 = 2 8 t ( f = 7 5 t 1 2 长安大学工程硕士学位论文 通过验算可知门式支架在箱梁截面各部位承载力均小于安全允许荷载，而且富余系 数较大，但也应考虑到该验算是建立在所有荷载平均分摊到各个门式支架上的理想化假 设的，因此实际施工时要通过等载预压、沉降观测等方式观察支架和地基的变化，确保 施工安全。 3 、加载预压： 在主垮t 构悬浇施工即将完成前1 0 天左右，完成边跨现浇段的施工，其中在边跨 现浇段支架安装后，预压采用砂袋对支架进行充分的预压，以消除非弹性变形。预压的 最大加载按设计荷载加施工荷载的1 2 倍，按5 0 、1 0 0 、1 2 0 逐级进行。每级加载 完并稳载3 个小时，分别测定各级荷载下支架的变形值，同时记录力与位移数据，并根 据试验测出的结果，绘制力与位移关系曲线，求出支架的弹性和非弹性变形。卸载时也 要分级卸载，并测量变形、记录数据。 2 4 - 3 合拢段施工技术 合拢段施工是连续梁体系转换的重要环节，它对保证成桥质量至关重要。合拢前使 两悬臂端临时连接，保持相对固定，以防止合拢混凝土在早期因为梁体混凝土的热胀冷 缩开裂。同时选择在一天中的低温、变化较小时进行混凝土施工，保证混凝土处于温升、 在受压的情况下达到终凝，避免受拉开裂。按照设计的合拢顺序为先两个边跨合拢再中 跨合拢，而后完成体系转换。 l 、京杭运河豆瓣集大桥边跨和中跨合拢长度均为2 0 m ，合拢段施工时，保留合拢 用的挂篮外侧模后拆挂篮的其余部分。在合拢段箱体内模和项板钢筋安装前，选择气温 最低的时间，按设计的位置和数量焊接型钢支撑( 包括水平支撑与剪力撑) 并张拉顶板 部分与底板部分合拢束，从而将合拢段临时锁定，联成一体。为防止温差影响，2 米段 砼浇筑后受到挤压或拉伸，在其余段砼浇筑后拆除端模，在悬臂端面设置预埋件，于气 温较低时加焊四根净长2 m 的1 2 5 型钢支撑，并在上下各设置一个斜撑，以抵抗因升温 而产生对2 m 段的压力，使合拢混凝土在受压状态下强度增长。 2 、为防止箱梁顶面及底面温差，使箱梁悬臂端在降温时上翘，升温时下挠，在现 浇梁段两侧悬挂压重，重量为现浇砼2 ，使箱梁底板与支架紧密接触，以限制箱梁悬臂 端上下变形及扭曲。合拢段的混凝土浇筑时间选在一天中气温较低、差变化比较小的午 夜前后进行。混凝土灌注过程中，要安排专人不断地吊走放置在合拢侧的配重。施工结 束时，应吊走两侧的全部配重。卸除平衡重与浇筑混凝土同步等量地进行。合拢段混凝 第二章悬臂浇筑预应力砼连续粱桥旄工关键技术研究 土的配合比设计时掺入微量膨胀剂，加强振捣，以免新老混凝土的连接处产生裂缝。混 凝土浇筑完毕后，在项面覆盖土工布；在合龙段箱体内外及前后1 0 米范围内由专人不 停地撒水养护。保持整个箱梁断面的温度均衡，减少非线性温差引起的梁体收缩及次内 力。 3 、待边跨合龙段混凝土强度达到9 0 的设计强度后张拉顶底板纵向合龙束和竖向 预应力筋并压浆，张拉前先解除水平支撑，以消除体外水平支撑对预应力张拉效果的影 响。张拉的一般顺序为：先底板束后顶板束，先长束后短束。张拉后即可拆除0 块下临 时锚固和临时支撑使支座受力。跨中合拢施工是梁体从单悬臂向连续梁的转换，是梁体 从静定结构转变为超静定结构的过程，中跨合拢段砼达到设计强度后，进行连续束的预 应力张拉，完成体系的最终转换。 2 5 挂篮施工过程中的线型控制 由于箱梁在悬臂浇筑施工时受砼自重、日照、温度变化、墩柱压缩等因素影响而产 生竖向挠度，砼自身还存在收缩、徐变等因素，也会使悬臂段发生变化，为使合拢后的 桥梁成型及应力状态符合设计要求，达到合拢高程误差控制在1 5 m m 以内的要求，最大 限度地使实际的状态( 应力与线型) 与设计的相接近，必须对各悬臂施工节段的挠度进 行观测，以便在施工时及时调整有关的标高参数，为下节的模板安装提供数据预报，确 定下节段合适的模板标高