（交通运输工程专业论文）苏通大桥主跨268m连续刚构施工工艺研究.pdf

东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电 子信息形式刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签 加 摘要 预应力混凝十连续刚构桥是我国公路大跨径桥梁常刚桥型之一，在一i j 晕建设中已积累了不少成功的 经验，但是，既有的人跨径连续刚构许遍存在“腹板开裂”、“跨中。卜挠”、“非荷载裂缝增k ”等质 量问题，乃至造成j l j 程事故，所以，采川合理的施。i ：j l ：艺和方法米保证i ：程的施i ：质鼙，仍然是需要深 入研究的技术问题，本文结合江苏省苏通人桥辅桥主跨2 6 8 m 连续刚构的施j i ：建搜，对人跨度预应力混凝 土连续刚构桥施j i ：进行较为全面的研究。 研究了连续刚构上部结构施： 主要丁序的施r 技术方案，如0 # 、1 # 块及直线段施下、挂篮悬浇施：- 、 合龙段施： ，与常规施工方法相比，本文墩身预留孔洞托架方案、挂篮结构及安装加载方案、合龙段无 配重对顶施工具有一定的先进性和创新性。 研究超高、超大界面箱梁的钢筋、混凝士施工工艺，具体研究了钢筋加工安装、砼配合比、砼布料 及振捣等，解决了高大箱梁施j r = 时布料、振捣、养护、节段间龄期差裂缝等技术难题，克服了施t 时钢 筋破坏严重、砼翻浆的质量通病。 研究了连续刚构超长、超大纵向预应力从孔道定位到张拉、压浆施丁的一系列成套技术，研究与常 规施工不同且具有明显优点的竖向预应力成套系统，解决预应力张拉力损失大、压浆不饱满的质量通病， 保证桥梁生命线的施1 ：质量。 研究了连续刚构施工控制流程，介绍控制计算并分析各参数对线形影响的敏感性，研究线形、温度、 应力监控的方法，具体研究了合龙段施 ：控制，提出了大跨度连续刚构桥施： 控制要点。 论文结合苏通人桥的建设施l ，就施，j ：中遇剑的技术问题，研究了方案上、：l ：艺上的解决方案，总 结了经验，为同类桥梁的施r t ：建设提供了有益的经验。 【关键词】人跨连续刚构；挂篮；超人超长束张拉；成套竖向预应力体系；真空压浆；线形；温度； 应力；合龙 t h es e n s i t i v i t yo fp e rp a r a m e t e rt h a th a si n f l u e n c e so nt h eg e o m e t r y ，s t u d i e sm o n i t o r i n g m e t h o d so fg e o m e t r y 、t e m p e r t u r e 、s t r e s s ，s t u d i e sc o n s t u c t i o nm o n i t o r i n go fs t i t c h i n gs e c t i o n ， o b t a i n e dt h em a ilp o i n t so fc o n s t u c t i o nm o n i t o r i n ga b o u tl o n gs p a nc o n t i n u o u sr i g i d f r a m e b r i d g e t h er e s u l t so fs t u d y i n gp r o v i d ev a l u e a b l et e c h n i c a lr e f e r e n c et ot h ec o n s t r u c t i o no f t h es i m il a rb r d i g e s 【k e yw o r d s 】b i gs p a nc o n t i n u o u sr i g i d f r a m eb r i d g e ；f o r m t r a v e ll e r ；s t r e s s i n go f s u p e r - l o n ga n ds u p e r - l a r g el o n g i t u d i n a lt e n d o n saw h o l ec o n s t r u c t i o nt e c h n i c so fv e r t i c a l t e n d o n s ；v a c u u mg r o u t i n g ；g e o m e t r i c ；t e m p e r t u r e ；s t r e s s ；c l o s u r e i l 1 1 方法4 5 6 7 2 1 工程概况7 2 2 技术条件8 2 3 地形地貌和气象水文9 2 4 主桥主要工程材料1 0 2 5 施工现场1 1 2 6 施工前进行的相关调研与理论研究1 l 第三章皑、1 撑块及直线段总体施工方案研究2 0 3 1 概述。2 0 3 20 # 、1 # 块施工2 0 3 3 边跨直线段施工2 7 3 4 本章小结2 9 第四章悬浇施工挂篮总体施工方案研究3 0 4 1 概述3 0 4 2 挂篮结构3 0 4 3 挂篮拼装3 3 4 4 挂篮加载一3 5 4 5 箱梁挂篮悬浇施工程序3 7 4 6 挂篮拆除3 8 4 7 本章小结3 8 第五章合龙段施工方案研究4 0 5 1 概述4 0 5 2 合龙段锁定方案4 0 5 3 合龙段模板方案4 l 5 4 合龙段钢筋、砼施工方案4 1 5 5 合龙段预应力施工4 l 5 6 边跨合龙段施工顺序4 2 5 7 中跨合龙段施工顺序4 3 5 8 合龙段施工风险分析及解决对策4 4 5 9 合龙段施工中的监控要点4 5 5 1 0 本章小结一4 5 第六章钢筋、砼施工工艺技术研究4 6 6 1 概述4 6 6 2 正式施工前相关的试验4 6 ! ；( ) 5 2 。5 2 。5 5 一5 6 5 6 5 6 5 9 61 6 3 7 6 竖向预应力孔道成孔、张拉、压浆6 6 7 7 横向预应力孔道成孔、张拉、压浆6 8 7 8 施工中问题解决6 8 7 9 本章小结。6 9 第八章施工控制研究7 l 8 1 施工控制概述7 l 8 2 施工监控重点考虑的因素7 1 8 3 施工控制思路7 1 8 4 施工阶段线形控制流程7 2 8 5 施工控制计算7 2 8 6 线形控制10 l 8 7j 立力监测1 0 4 8 8 温度监测一1 0 4 8 9 本章小结10 6 第九章结论1 0 7 致谢10 8 参考文献1 0 9 作者简介。111 i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 大跨度预应力混凝土连续刚构体系梁桥 1 1 1 国内外大跨度预应力混凝土连续刚构桥的发展和现状 1 ) 国外大跨度预应力混凝十连续刚构桥的发展情况 混凝土刚构桥是一种早在预应力混凝十桥梁开始发展以前就有的桥梁结构形式。例如1 9 3 6 年，美国 就建成了两座钢筋混凝十连续刚构桥，其中，p a r k 桥的跨度为( 1 3 3 + 4 4 5 + 1 3 3 ) m 。这对当时的混凝 土桥来说，已是不小的跨度了。预应力技术发展以后，预戍力混凝土刚构桥就自然取代了普通钢筋混凝 土刚构桥，而且向更人的跨度发展，如1 9 5 3 年德国建成的霍雷姆h o r e m 桥为三跨连续双线铁路斜腿刚构 桥，主跨8 5 5 m 。1 9 5 5 年，奥地利建成的煦维登s e h w e d e n 桥为三跨连续直腿刚构公路桥，主跨5 5 m 。从2 0 世纪5 0 年代初到7 0 年代末，跨中带铰的预应力混凝土刚构桥在世界上风行一时，并且接连地创造混凝 土梁式桥跨度的世界纪录，为举世瞩目，而预应力混凝土连续刚构桥则未能得剑应有的注意。但是这种 跨中带铰的桥，桥面纵坡不易保持平顺，而且由于混凝十徐变影响，随着时间的增加，跨中折角会愈来 愈严重，妨碍了行车的平顺。这种缺点被充分认识以后，跨中带铰的预应力混凝十刚构桥就逐渐被舍弃， 而代之以连续梁或连续刚构。人跨度预应力混凝十连续刚构与预应力混凝土连续梁比较，可以：符省费j j 、 施工及养护火吨位支座、节省悬臂施i ：所需的梁墩临时同定装置、增加结构刚度和降低梁高等优点，故 跨度超过2 0 0 m 的预应力混凝十梁式桥都采h j 连续刚桥的形式。1 9 7 4 年，瑞十建成弗尔斯瑙桥( f e l s e n a u b r i d g e ) ，主跨为( 9 4 + 1 4 4 + 1 4 4 + 9 4 ) m ，全桥长1 1 1 6 m ，分为1 7 孔。上部结构为变高度单室梯形箱梁，其 中4 孔主梁与3 座双墙式桥墩同结外，其余墩顶均设活动支座。全桥仅在两端桥台处设伸缩缝。该桥以造 型优美著名。1 9 7 4 年，德国建成了摩泽尔桥( d i em o s e lb r u c k e ) ，主跨为( 1 0 6 + 1 9 2 + 1 0 6 ) m 的预应力 混凝_ 十连续刚构桥，全长9 8 6 m ，仅在两桥台处设伸缩缝；1 9 8 2 年，美国建成休斯敦船道桥( h o u s t o ns h i p c h a n n e lb r i d g e ) 主跨为( 1 1 4 3 + 2 2 8 7 + 1 1 4 3 ) m 的连续刚构桥，桥面宽1 8 m ，为当时世界上跨度最大 的预应力混凝土公路连续刚构桥；1 9 8 4 年，德国建成汉诺威一维尔茨堡( n a n n o v e r w u r z b u r g ) 舣线高速 铁路桥，主跨为( 8 2 + 1 3 5 + 8 2 ) m ，全长7 9 4 5 m 。该桥两个主墩采用v 一型墩的型式，为当时世界上跨度最 大的预应力混凝土铁路连续刚构桥；1 9 8 5 年，澳人利弧建成j 道桥( g a t e w a yb r i d g e ) ，该桥主桥为 ( 1 4 5 + 2 6 0 + 1 4 5 ) m 的预应力混凝十连续刚构公路桥，其主跨跨度打破了1 9 7 8 年由科罗h l - 巴贝尔皂泊桥 建立的2 4 1 m ( 跨中带铰刚构) 预应力混凝土梁式桥的跨度纪录。从1 9 8 5 年迄今，预廊力混凝十梁式桥的 跨度记录，一直为连续刚构桥所保持，而且还在不断地向更大的跨度发展。1 9 9 0 年葡萄牙建成的杜罗河 桥( d o u l u rr i v e r b r i d g e ) ，主跨为2 5 0 m 的双线铁路预应力混凝十连续刚桥，创造了2 0 世纪铁路预应力 混凝七连续刚构桥的跨度纪录。fj 道桥的跨度纪录至1 9 9 8 年，即被挪威建成的拉大德森特( r a f t s u n d e t ) 海湾桥( 主跨2 9 8 m 的4 跨迮续刚构) 所打破。1 9 9 9 年，挪威义建成主跨为3 0 1 m 的3 跨连续，跨海岛的斯托 尔玛桥( s t o l m ab r i d g e ) ，创造了2 0 世纪预廊力混凝士连续刚构桥的跨度纪录。 ( 2 ) 国内大跨度预应力混凝十连续剐构桥的发展情况 我国在2 0 世纪8 0 年代以后建成了一批人跨度预廊力混凝十连续刚构桥，如1 9 8 8 年建成的湖南澧水人 桥( 主跨1 3 5 m ) ，1 9 8 8 年建成的甭禺洛溪人桥( 土跨1 8 0 m ) ，1 9 9 3 年建成的三fj 峡黄河人桥( 主跨1 4 0 m ) ， 1 9 9 5 年建成的攀枝花金沙江单线铁路桥( 主跨1 6 8 m ) ，1 9 9 5 年建成的黄彳i & 江人桥( 主跨2 4 5 m ) ，1 9 9 6 年建成的南昆铁路清水河人桥( 土跨1 2 8 m ) ，1 9 9 7 年建成的j i _ 州虎i 、j 人桥( 主跨2 7 0 m ) ，1 9 9 7 年建成的 江津长江大桥( 主跨2 4 0 m ) ，1 9 9 9 年建成的重庆黄花园人桥( 主跨2 5 0 m ) ，2 0 0 0 年建成的泸州长江二桥 ( 主跨2 5 2 m ) ，2 0 0 3 年建成的元江火桥( 主跨2 6 5 m ) 、下自孑i 人桥( 主跨2 6 0 m ) 、云南澜沧江人桥( 主 跨2 0 0 r e ) ，2 0 0 4 年建成的j 州珠江特人桥( 主跨2 5 0 m ) 。此外，都江堰至汶川高速公路上的庙子坪岷 江丈桥( 主跨2 2 0 m ) 和宜宾的江安长江大桥( 主跨2 5 2 m ) 两座人跨度连续刚构桥已分别于2 0 0 2 及2 0 0 3 年开： ，正在施上之中。可见臼2 0 世纪9 0 年代以来，我国所建跨度在2 0 0 m 以上的预应力混凝十连续刚构 桥数量在世界上是首屈一指的。 东南人学硕l ：学位论文 ( 3 ) 国内外人跨度预麻力混凝十连续刚构桥的建设现状 目前，国外最人跨度的连续刚构为挪威的新施托姆桥( n e ws t o l m a ) ，主跨为3 0 1 m ，国内最人跨度 的连续刚构为广东虎l j 人桥辅航道桥，主跨为2 7 0 m 。另将国内外一些著名的连续刚构列表见表1 - 1 ： 表卜1 跨度2 0 0 m 以上预席力混凝十梁桥 桥名主跨m 国家年代说明 新施托姆桥( n e w 3 0 1 挪威1 9 9 8 s t o l m a ) 拉福特桑德桥 2 9 8 挪威 1 9 9 8l o f o t e n ( r a f t s u n d e t ) s u n d o y a 桥 2 9 8 挪威2 0 0 3 虎j 桥辅桥 2 7 0 中国 1 9 9 7 元江桥2 6 5中国2 0 0 3 门道桥( g a t e w a y ) 2 6 0 澳犬利 1 9 8 6 b r i s b a n e 亚 瓦洛德桥( v a r o d d e ) 2 6 0 挪威 1 9 9 4 下白石桥2 * 2 6 0中国2 0 0 3 江安人桥 2 5 2 中国 2 0 0 7 泸州长江二桥 2 5 2中国2 0 0 0 江岛人桥 2 5 0 日本 1 9 9 5 斯凯桥( s k y e ) 2 5 0 英国 1 9 9 5 珠江特人桥 2 5 0 中国2 0 0 4 马鞍彳i 嘉陵江人桥 2 5 0 中国 2 0 0 l 费鲁瓦利2 5 0 葡萄牙 1 9 9 0 ( f e r r o v i a r i a ) 诺森伯兰海峡 4 4 x 2 5 0 加拿人 1 9 9 7 ( n o r t h u m b e r l a n d ) 绍特维也纳桥 2 5 0 奥地利 1 9 8 9 ( s c h o t t w i e n ) 黄花园桥 3 x 2 5 0 中国 1 9 9 9 宜水路金沙江人桥 2 4 9中国2 0 0 5 黄，f ik 江公路桥 3 x 2 4 5 中国1 9 9 5 旧金山桥方案 2 4 4 关国u p b u t t e r f l y w i n g 舍维雷桥( c h e v i r e )2 4 2法国1 9 9 0 k o r o r b a b elt h u a p 2 4 0 8p a l a u已毁 高家花同嘉陵江桥 2 4 0 中国 1 9 9 8 江津k 江桥2 4 0中国1 9 9 8 贵州人j “河桥 2 4 0 中国2 0 0 1西南公路 重庆龙溪河人桥 2 4 0 中国 1 9 9 9 彦岛桥 2 3 6 日本1 9 7 5 布柳河桥2 3 5中国 u c 广西龙滩电站 钱塘江下沙桥3 x 2 3 2 中国 u c 浦户桥 2 3 0 日本1 9 7 2 努达尔斯海湾桥 2 3 0 挪威 1 9 8 7 ( n o r d d a ls f j o r d ) 2 第章绪论 n e wp o t o m a c2 2 9 关国方案比较 休斯顿运河桥( h o u s t o n2 2 9美国1 9 8 1 s h i pc h a n n e l ) 伊瓜苏桥( i g u a c u ) 2 2 0 阿根廷 1 9 8 5 黄河入海口附近公路桥 2 2 0 中国 穆内穆内桥( m o o n e y 2 2 0 澳人利 1 9 8 6 m o o n e y ) 弧 阿木川坝2 号桥 2 2 0日本1 9 8 9 斯脱维斯特桥2 2 0挪威1 9 9 3 ( s t o v e s t ) 济南黄河公路桥 2 1 4中国1 9 9 9 舒本那沙地河桥 2 1 3加拿大1 9 7 8 ( s h u b e n a c a d i er i v e r ) 新纪念桥 2 1 2 泰国 1 9 8 4 ( n e wm e m o r i a l ) 赛尔比约桥( s e l b j o r n )2 1 2挪威 1 9 8 0 多瑙河桥2 1 0南斯拉1 9 7 4b e s k a ( d a n u b er i v e r )丈 u r u g u a y 2 0 9 阿根廷 1 9 7 5 b e n d o r f2 0 8德国1 9 6 4 t 构有铰 有明两运河桥 2 0 8 日本r = 5 0 0 m j a m e sr i v e r 2 0 7 美国 u c r i c h m o n d ，v i r g i n i a j a m e s t o w n v e r r a z z a n o2 0 5美国1 9 9 0 南澳跨海南北桥 2 0 5中国 w ：1 7 1 m ，初设 s e c o n dc r o s sin go v e r2 0 5 法国2 0 0 2 s t r a s b o u r g r h i n e g u s t a v s b e r g 2 0 0 瑞典 1 9 8 5 1 1 n e wb e n i c i a m a r t i n e z2 0 0 美国 2 0 0 3 s a nd ie g o c o r o n a d o2 0 0 美国 b a y 澜沧江桥2 0 0中国云南 徐水沟桥 2 x 2 0 0 中国 u c 两禹高速 1 1 2 连续刚构体系梁桥的结构特点 连续刚构桥一般运用于大跨度桥梁上。由于整个结构连接成一个整体，属于多次超静定结构，冈而 由预应力、混凝十收缩、徐变和温度变化所引起的结构的纵向位移将在结构中产生较人的内力。如果墩 的刚度过人，将会在墩上产生很人的内力，而不能满足结构的受力要求。目前连续刚构桥大多用于人跨 度的薄壁高墩上，即把高墩看作一种摆动支承体系，从而降低墩的内力。 连续刚构桥的主要优点在于可以减少大型桥梁支座和养护费用，减少桥墩基础。i j 程的材料用量。可 以避免铰接部位的行车不平顺和铰接部位的损坏；施+ r = 无明显的体系转换；顺桥向抗弯刚度和横桥向抗 弯刚度都很火，能满足特人跨桥梁的线形美观、耐久性强要求。 连续刚构桥适合于人跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁。由于墩、梁阎结，要求桥墩有一定的柔度， 形成摆动体支承体系，因此常用于高墩大跨径桥梁中。桥墩同结有利于悬臂施 ，同时也免除更换支座， 在结构上常选刚变截面主梁。在受力方面，上部结构仍为连续梁特点，但必须计入由于桥墩受力及混凝 3 东南人学顾l j 学位论义 土收缩、徐变、温度变化引起的弹塑性变化对上部结构的影响。桥墩冈需要有一定的柔度，使所受弯矩 有所减少，而在墩、梁同结处仍有刚架受力特性。桥墩底部由丁温度的影响产生较人的弯矩。伸缩缝的 位置设置在连续梁的两端，可以置丁桥台处，长桥也可以设置在铰接处。顺桥向抗弯刚度和i 横桥向抗扭 刚度很人，能满足特人跨径桥的受力要求。因顺桥向抗推刚度小，故能有效的减小温度、混凝土收缩徐 变和地震影响。 由r 连续刚构受力和使用上的特点，在人跨径预府力混凝十桥中，廊优先考虑这种桥形，尤其往跨 径l o o i 以上的大跨度预应力混凝十桥梁中1 1 i 有重要地位。当然在连续刚构跨径达3 0 0 m 以上时，由丁跨 径加大，自重随着加大，恒载比例已高达9 0 以上，故片面增人跨径，已无实际意义；或桥墩较矮时， 这种桥型受到限制。 1 2 大跨预应力混凝土连续刚构梁桥的施工方法 目前，火跨径预应力混凝土连续刚构梁桥箱梁的施：i ：大多采川悬臂施t ：法，概括地讲，其操作方法 是：首先由墩顶开始向两边采用平衡悬臂施一l = 法逐： 了段施1 ：结构的上部梁体，形成一个t 字型的双悬 臂结构，接着合龙边跨，最后合龙中跨，形成最终体系。连续刚构体系的一个特点就是充分利用了预应 力混凝士承受正、负弯矩能力均较强的特点，将较人的跨中主梁正弯矩的一部分转移为支点( 即墩项处) 主梁负弯矩，且可以根据主梁截面的受力需要将主梁沿跨径方面设计成变截面的形式，不仅节省材料， 而且使桥梁跨越能力提高。而悬臂施工法亦能保证整个施j r 过程中墩顶处主梁仅承受负弯矩，不需使主 梁在施j ：和成桥阶段经受较为复杂的体系转换过程，并且悬臂现浇能够方便地满足变截面的施i l i 要求； 此外，采用悬臂旌工法可以多孔桥跨结构同时施，j ：，施f 中所用的悬拼吊机或挂篮设备均可重复使用， 从而加快施一l ：进度，且施工费h j 较省，使得1 ：程总造价降低。悬臂施：e ：法又可分为悬臂浇筑法和悬臂拼 装法两类。 ( 1 ) 悬臂浇筑法 悬臂浇筑法是在墩顶两侧对称、逐段悬臂现场浇注混凝士，待混凝十达到一定强度后张拉预应力索 ( 筋) ，然后移动机具、模板( 挂篮) 至下一节段，重复操作，继续悬臂施：i ：。预麻力混凝士连续刚构 桥采用悬臂浇筑法施上时，大多以挂篮为主要的施i ：设备。悬臂施i ：上艺流程如图卜1 所示。 悬臂浇筑法施+ 顷序大致可分为以一f i t , 个主要步骤： 在墩顶处搭设临时支架，现浇0 号块及必要的几个梁段，作为拼装挂篮的场地； 拼装挂篮，在挂篮上安装模板，悬臂浇筑其余各梁段，逐段进行； 在支架上浇筑边跨现浇段，然后浇筑边跨合龙段； 浇筑中跨合龙段。 采用悬臂浇筑施t 法进行施工时的一火优点就是桥跨间不需搭设支架，施+ r 时既不占用河道也不影 响桥下交通，同时使用的施：i ：机具设备也较少，施j i ：简便且结构整体性能好，而且在施一l ：过程中可以比 较方便地根据具体需要来调整主梁标高。在整个施一i ：过程中，施一i ：机具和人员等重量均全部由已建梁段 承受，随着施一l j 的进度，悬臂逐渐延伸，机具设备也逐步移至梁端，不需要支架支承。所以悬臂浇筑施 工法可以应j j 于通航河流或跨线立交的人跨径桥梁。 我国大跨预应力混凝十连续刚构梁桥的施i ：方法主要采用平衡恳臂浇筑法，梁体从墩上，平衡向两 边悬臂现浇伸出。 采j l j 挂篮恳臂浇筑施上时，影响施1 ：进度的一个主要冈素是每一节现浇梁段的混凝十强度增长速度 慢，一般每一节段的施：l ：周期为6 l o 日，尤其是在气温较低的地区施l ：， ：期长的问题就更为突出。 所以，人们不得不为解决此问题来寻求一个对策。于是2 0 世纪6 0 年代，在法国首先出现了悬臂拼装施 工。 ( 2 ) 悬臂拼装法 悬臂拼装法，就是首先在预制场地将主梁分阶段预制好，待梁段混凝十达到规定强度要求后，再将 预制好的梁段依次运至吊装现场；随后逐仃段地删吊机将预制块件在桥墩两侧对称起吊、安装就位后， 张拉预应力筋；如此重复操作，使主梁悬臂不断接长，直至合龙。概括地讲，悬臂拼装施工的基本工序 是：梁段分段预制；移位、存放和运输；梁段依次起吊、拼装；穿预应力束、施加预应力。 4 图1 - 1 箱梁悬臂施t | t 艺程序框图 1 3 研究的内容和目的 预应力混凝十连续刚构梁桥是一种适应性相当强且施i ：简便的结构体系，能在多跨k 桥情况下，布 置出合理、经济的方案；而其匀称、简洁的结构外形，更增加了它所具有的吸引力。可以预 ! ，预应力 混凝十连续刚构桥将会有更加j 。阔的麻刚前景。 连续刚构体系的施： j ：艺，虽然我国已取得了不少成功的经验。随跨径的增人、新材料和新一j ：艺的 出现，仍需要我们从施i ：的角度上对人跨度预应力混凝士迮续刚构梁桥的施j ：进行进一步深入的研究， 力争更上一个台阶。 本论文依托苏通大桥辅航道桥主跨2 6 8 m 连续刚构对大跨度预应力混凝十连续刚构梁桥的施工进行 研究，着重探讨在施工过程中优化各分项施i ：方案、方法，采川先进的材料、1 ：艺设备，提高砼、预廊 力、压浆等全方位的施1 j 质量，提高桥梁结构的耐久性，解决人跨度桥梁的质鼙病害，在施i ：过科中加 强施t 控制，保证箱梁竖向线形偏差及横向偏移不超过容许范围，保证合龙后的桥面线形良好，避免施 工过程中主梁出现过大的应力等，保证施一l ：状态与设计状态最大程度吻合。 通过对人跨度连续刚构施一j ：质量的提高，排除目前已建桥梁的质量病害，提高我国现有桥梁的耐久 5 一 6 可持续 模型试 麻力施 图2 一l 连续刚构总体结构示意图( 单位：m ) 主梁采用三向预应力混凝十结构。 ( 1 ) 纵向预应力 顶板束：采用3 l 巾3 1 5 2 4 ( 1 5 3 1 ) 、2 2 巾。1 5 2 4 ( 1 5 2 2 ) ，直接锚同和下弯相结合( 即有部分顶 板束锚州在腹板内，以克服土拉应力) ： 中跨底板合龙束：中跨范同布置1 5 对3 1 巾。1 5 2 4 体内束，最长为1 4 8 m 。其中z 6 、z i o 、z 1 4 建 议合龙一年后或正式竣。i ：验收前的适当时问进行张拉( 结合施jj ：监控及监测结果确定时间) ，其余钢束均 在中跨合龙时张拉； 边跨底板合龙束：布置7 对1 5 由1 5 2 4 ( 1 5 - 1 5 ) ； 边跨顶板合龙束：为了克服桥面板的温著效应，在边跨靠近端部的顶板内，设置了4 对1 5 由 1 5 2 4 ( 1 5 - 1 5 ) 的顶板束； 中跨体外预虎力钢柬：设置了3 对2 5 由1 5 2 4 ( 1 5 - 2 5 ) 体外备 j 钢柬； 管道成孔采用塑料波纹管。 ( 2 ) 横向预应力 采用3 巾1 5 2 4 ，纵向布置间距0 5 m ，单端交错整体张拉，管道成孔采用金属波纹管扁管，固定端 采用p 型锚。0 号块横隔板横向预应力采用1 2 咖。1 5 2 4 ，两端同时张拉，管道成孔采用塑料波纹管。 7 东南人学顾i ：学位论义 ( 3 ) 竖向预应力 采h j 进1 3 精轧螺纹粗钢筋及相应的预应力锚同体系，以保证外形尺寸的精度和连接的可靠性：横断 面每个腹极内布2 根( 为避免与纵向钢束的干扰，个别部位仅面l 根) ，纵向布置间距0 5 m ；锚垫板下 设置螺旋筋，管道成孔采用m # l , = 6 0 m m ，壁厚2 5 r m 的高频焊管。 缈氇一一一一一 一一一 1 6 4 0 一 一一 。 j 一 型：一羔箩竺； ，乱、引 k 盟一 o 、忑 。 丁互一一一一 = c y c 笼 c 爻 ： 3 7 5 7 0 bi1 0 - b1 8 08 58 51 8 0l o 一口b7 03 7 5 全 幅 桥 梁 中 心 线 4 0 士1 。寸 f j 弋 4 4 。 j 4 4 57 5 0 图2 - 2 连续刚构箱梁横截面示意图( 单位：c m ) 2 2 技术条件 ( 1 ) 公路等级：平原微丘区全封闭双向六车道高速公路； ( 2 ) 计算行车速度：1 0 0 k i n h ： ( 3 ) 桥梁结构设计基准期：6 0 年； ( 4 ) 车辆荷载等级：汽车一超2 0 级，挂车1 2 0 ； ( 5 ) 桥面净空及标准横断面：桥梁标准宽度：3 4 m ，净空高度5 m ，详见图2 3 ； ( 6 ) 纵坡：1 5 ； ( 7 ) 横坡：2 ； ( 8 ) 通航净空尺度和通航孔数量经交通部批准，专用通航孔通航净空尺度和通航孔数量采川如表2 一l 所示。 ( 9 ) 亢震设防标准和设计地震动参数 地震基本烈度度，抗震设防标准见表2 2 。 设计地震动参数见江苏省地震j 程研究院苏通长江公路火桥施t 图阶段设计地震动j 1 ：程参数研究 报告。 a 抗风设计标准 运营阶段设计重现期1 0 0 年 施：l 阶段设计重现期3 0 年 8 第_ 二章t 程背景 【。3 。 - “ 【，j l ? ；一 暴； 肇i 二；h 节 w ，_ 同 。 l 。 露赫_ 一一 ? ，77 7 ：力 睁瑚 w ：3x3 7 5 雕莉k 列驯， 4 ，央骨黼带 睢 黟雠带 行车道 中黼 3 4 0 0 ， 标准宽度 图2 - ：3 桥面净空及桥梁标准横断面( 单位：e r a ) 表2 - 1 通航净空尺度和通航孔数量 通航净空尺度( m ) 通航孔名称航道类型代表船型通航孔数量 净宽净高 专用通航孔单孔舣向7 0 0 0 吨级散杂船 2 2 03 91 表2 2辅桥连续刚构桥抗震设防标准 地震设防概率水平 结构性能要求结构校核口标 p l ：5 0 年1 0 结构利片j 延性抗震主要结构校核极限承载能力 ( 重现期4 7 5 年) p 2 ：5 0 年2 控制位移或变形校核位移或变形 ( 重现期2 4 7 5 年) 设计风速见江苏省气象科学研究所2 0 0 3 年提交的苏通k 江公路人桥桥位二期气象观测风参数研 究报告o o d 温度与湿度 桥位地区年平均气温1 5 4 ，月平均最高气温3 0 1 ，月平均最低气温- 0 2 c ；年平均相对湿度7 9 。 凹坐标及高程系统 地面高程采用2 0 0 3 年7 月江苏省测绘院测量成果。平面坐标采用1 9 5 4 年北京坐标系，中央子午带 为1 2 0 。5 97 。高科采用1 9 8 5 国家黄海基准。 2 3 地形地貌和气象水文 苏通人桥位丁长江下游南通河段，临近长江入海口，地处中纬度地带，属北亚热带南部湿润季风气 候，季风环流是支配境内气候的主要因素，气候有别于内陆地区，义有别于海洋性气候。气候温和，四 季分明，雨水充沛。 桥位处极端最高气温4 2 2 c ，极端最低气温- 1 2 7 c ，最高月平均气温：3 0 i c ，最低月平均气温一0 2 。 受季风气候影响，桥位地区冬半年盛行西北风，夏? 卜年以东南风为主，全年以偏尔风出现频率最高。 桥址处受多种天气系统的影响，天气气候复杂，灾难性大气频繁，强对流大气特别是台风、龙卷风、强 风出现的频率较内地明显增多，对上程影响较大的不良天气主要有：暴雨、连阴雨、雷暴、台风、龙卷 风、霜冻、人风、人雪、雾等。 9 东南人学坝i j 学位论文 2 4 主桥主要工程材料 ( i ) 混凝十 主梁为c 6 0 混凝土，支座垫石为c 4 0 混凝士。 ( 2 普通钢筋 采川i l i i 级钢筋和钢筋焊网，其技术标准席分别符合钢筋混凝十刖热轧光圆钢筋( g b l 3 0 1 3 - - 1 9 9 1 ) 、钢筋混凝十川热轧带肋钢筋( g b l 4 9 9 1 9 9 8 ) 、钢筋混凝十川焊接钢筋网( y b t 0 7 6 1 9 9 7 ) 的规定。 ( 3 ) 预应力钢筋 低松弛高强度预应力钢绞线 体内预应力钢绞线：应符合a s t l l a 4 1 6 1 9 9 8 的规定。单根钢绞线直径巾1 5 2 4 m m ，钢绞线面积a y k = 1 4 0 _ 1 2 ，钢绞线标准强度r 芦= 1 8 6 0 m p a ，弹性模量e y = 1 9 5 1 0 p a 。 体外预应力钢绞线：应符合a s t ma 8 8 2 8 8 2 a m 一9 6 的规定。采用无粘结低松弛或环氧喷涂钢绞线， l 单根钢绞线直径由5 1 5 2 4 m ，钢绞线面积a y = 1 4 0 r a m 2 ，钢绞线标准强度r ，= 1 8 6 0 m p a ，弹性模量e y = 1 9 5 l 概。 精轧螺纹粗钢筋：采用国外进口，标准强度( 屈服强度) 9 3 0 m p a ，应符合j i sg 3 1 0 9 或同水准的标 准规定，弹性模量e y = 2 0x1 0 1 l p a 。 锚具、连接器及管道成孔 主粱体内束：纵向预应力钢柬锚具采用预应力钢绞线群锚锚具及配套设备，其管道成孔采用塑料波 纹管：横向预应力钢束采用扁形锚具，管道成孔采j j 扁形塑料波纹管，为便丁灌浆，扁管高度( 内) 采用 2 2 m ：竖向预应力采用国外进口的精轧螺纹粗钢筋及其配套锚具( 采用具有球面支承的垫板) ，管道成 孔采用由外= 6 0 m m ，壁厚2 5 m m 的高频焊管，焊管材质为q 2 3 5 。锚具应符合预廊力筋锚具、夹具和连 接器 ( g b t 1 4 3 7 0 2 0 0 0 ) 的规定及相关行业标准并要求采用配套产品：塑料波纹管应符合交通部颁发的 预应力混凝土桥梁用塑料波纹管( j t t 5 2 9 - 2 0 0 4 ) 并符合苏通人桥指挥部制定的苏通人桥塑料波纹 管质量管理控制要求，金属波纹管应符合预应力混凝十h j 金属螺旋管( j g t 3 0 1 3 ) 的有关规定。 主梁体外束：采用专用锚具，性能应符合国际后张预应力协会f i p 后张预应力体系的验收和应用 建议 、体外预应力材料及体系以及预应力筋锚具、夹具和连接器( g b t 1 4 3 7 0 2 0 0 0 ) 的有关规 定。体外束外套采用高密度聚乙烯管( h d p e ) ，应符合钢绞线钢丝束无粘结预应力筋( j g 3 0 0 6 9 3 ) 或脚0d 3 3 5 0 的要求。防腐润滑油脂及f i l i i 体防腐油脂应符合无粘结预应力筋专用防腐润滑脂 ( j g s 0 0 7 9 3 ) 的要求。锚同块和转向块处采川预埋无缝钢管成孔，无缝钢管应符合结构川无缝钢管 g b t 8 1 6 2 - 1 9 9 9 的规定。转向块处必须采用梳束器保证体外束束型。 支庳预埋钢板 采用0 2 3 5 c 钢板，应符合碳素结构钢( g b 7 0 0 - - 8 8 ) 的规定。 支座：采用球形钢支座，规格为q z 5 0 0 0 ，在南北过渡墩上各设置2 个，靠近中央分隔带侧设置 d x 型( 纵向活动) ，其纵向位移量及横向承载力均需特殊设计，远离分隔带侧设置s x 型( 舣向活动) ， 具体要求见图纸。 伸缩装置 北侧过渡墩规格为d 4 8 0 ，南侧过渡墩规格为d 5 6 0 ，伸缩装置预士i ! 钢筋应与梁体内构造钢筋焊牢， 安装时根据实际温度进行修正，桥梁伸缩装置两端与主梁连接部分的混凝十，受力比较复杂，除按照最 优配合比没计外，还应使h j 膨胀剂和掺入钢纤维或聚丙烯纤维等增韧材料。 防水层 应采用可靠的高性能防水材料，供应商应提供有关产品试验和使用鉴定材料等，经设计认可后才能 使用 1 0 第二章t 程背景 2 5 施工现场 水上混凝十搅拌站在f i l i i 定平台上，两台混凝十输送泵，两台布料机，保证混凝十的浇筑强度、质量 稳定、施l 安全、上期可靠。悬臂不平衡重鼙可以控制剑最小，确保全天候施l ：。 在每个承台上设置1 库爬梯，爬梯位丁o ：块设备孔的止卜方，可从承台爬升剑箱梁内，再通过 ，段 端部的爬梯从箱梁内剑箱梁顶。 另外在每个主墩卜游侧安装电梯一个，可以方便人员快速的上_ 卜桥面。 2 6 施工前进行的相关调研与理论研究 为全面借鉴前人施工研究经验、吸取教训，为从源头上了解火跨度连续刚构施! 【：质量问题，为把握 连续刚构施一 关键技术，在施：1 ：前进行了人量的研究工作，简叙如下： 2 6 1 大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁病害调研 调研了国内外大跨度预应力混凝士连续刚构桥的发展情况和1 5 座大跨度预应力连续刚构桥的建设 现状；调研了虎门大桥辅航道桥、黄石长江公路人桥主桥、三门峡黄河公路犬桥等多座大跨度刚构桥的 病害情况，对病害原因进行了调研和分析。由调研得出结论： ( 1 ) 纵向力筋弯入腹板对腹板抗裂是有利的，每梁段至少有两根悬臂束弯入腹板，锚同在中性轴以下， 但须考虑孔道对腹板的削弱，处理好锚吲区的细肖设计。 ( 2 ) 腹板竖向力筋的各道t 序的施j ：质量必须严格控制。 ( 3 ) 可以不采用腹板的竖向力筋，仅依靠纵向弯起力筋并采用足够厚的腹板来抵抗主拉应力，避免裂 缝。 ( 4 ) 张拉预应力钢筋时，应严格控制混凝十应力，以免造成永久性损伤。 ( 5 ) 尽量考虑预府力混凝土连续刚构的结构特点，减少预应力损失，提高预应力的有效利用。 ( 6 ) 制定并执行严密的混凝十养护1 ：艺。 ( 7 ) 设置备用束以备合龙后对内力及桥面标高进行微量调整。 ( 8 ) 采州部分无粘结体外力筋。 ( 9 ) 发展高性能混凝- 十预制拼装式结构的预应力混凝士连续刚构桥。 当跨度达到一定程度时可考虑采用钢桥或其它桥式取代预应力混凝土连续刚构桥。 2 6 2 混凝土收缩徐变试验综合研究 目前国内大跨度预应力混凝十连续刚构桥部分存在“腹板开裂”、“梁体下挠”和“非荷载裂缝增 长”等问题，腹扳预应力不足、混凝十的收缩徐变是重要的影响冈素之一。苏通长江公路火桥辅桥的主 跨达2 6 8 m ，且采用挂簸现浇施i ：，混凝十的收缩徐变将导致预应力混凝十构件的预应力损失、导致结 构内力重分布等，同时在结构合龙、体系转换时，徐变是主要的考虑l 灭i 素之一。合理考虑混凝十的收缩 徐变影响，是确保桥梁顺利完成的前提，冈此，有必要进行混凝十收缩徐变资料调研1 ：作。 调研了混凝十收缩徐变资料：收集历年来有代表性的小梁徐变试验数据和报告，同时，收集了一些 其他研究成果和相关计算方法。根据混凝十收缩徐变调研资料，对具有代表性的报告和资料进行总结分 析，得出以_ 卜结论： ( 1 ) 从各个桥梁的徐变和收缩的观测结果来看，不同的理论公式均具有一定的适川局限性，在徐变及 收缩的变化规律上理论公式与实测规律均能较好吻合，但在具体数值上均具有一定的偏筹。 ( 2 ) 茅岭江大桥的结果表明，老化理论和弹性徐变体理论对加载初期砼徐变迅速发展的情况不能很好 地反映。而c e b - f i p ( 7 8 ) 、a c i ( 2 0 9 ) 、b p 一2 这三种计算模式中，加载初期均大丁实测值，在后期结 果上，a c i ( 2 0 9 ) 和c e b f i p ( 7 8 ) 两种理论较b p 一2 更为接近实测值。现行j t g d 6 2 2 0 0 4 规范的计算 值在加载初期也大于实测值，在后期总体上比其它三种模式更接近实测值。 ( 3 ) 钱塘江第二大桥的结果表明，各种徐变的计算理论的曲线形状均与实测结果相近，最终值比