挂篮悬臂灌筑箱型连续梁工法.doc

施工工艺见图1和图2基础及墩身施工栈桥或缆索或塔吊施工挂篮制造,试拼与测试边跨直线段施工拆除挂篮3#（3# ）N#（N # ）梁段悬灌循环施工对称牵引2#、2# 梁段挂篮前移就位计算、调整3#、3# 梁段施工立模标高张拉后测量观测点标高张拉前测量观测点标高张拉及压浆混凝土灌注后测量观测点标高养 护2#、2# 梁段顶面找平对称灌注2#、2# 梁段混凝土混凝土灌筑前测量观测点标高拖移内模架，安装2#、2# 梁段内模及顶板钢筋分块吊装2#、2# 梁段底板、腹板钢筋预制2#（2# ）N#、（N # ）梁段底腹板钢筋骨架拼装挂篮0#、1#、1# 梁段顶面找平0#、1#、1# 梁段整体现浇安装永久、临时支座预制0#、1#、1#梁段钢筋骨架搭设墩旁膺架或托架 图1悬臂梁段施工流程锁定永久支座，拆除临时支座设置配重水箱锁定永久支座，拆除临时支座焊接型钢支撑张拉临时预应力束灌注第合拢段混凝土混凝土灌注前测量观测点标高高设置配重水箱混凝土灌注后测量观测点标高取样配重水箱养护及拆模张拉及压浆张拉后测量观测点标高计算、调整第合拢段施工立模标高第合拢段及其他合拢段依次循环施工施工立模标高解除永久支座锁定，全桥体系转换完毕图2 合拢与体系转换工艺流程（二）LG-200型菱形挂篮 1、挂篮构造如图3所示，LG-200型菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、走行系统、模板及张拉操作平台五部分组成。安装就位后的挂篮经过简化，成为图4所示的单悬臂简支梁，在竖直荷载作用下，前支座受压，后锚固受拉。每片桁架所受垂直荷载按500KN计算，各杆件内力为N1=989KN，N2=833KN，N3=972KN，N4=532KN，N5=833KN 。杆件最大拉应力和最大压应力均小于所用型钢的容许应力，稳定检算变符合要求。底模架后吊带拉力为500KN，小于所用钢板容许拉力。其他主要受力部位，如底模架前吊杆、外侧模滑移梁前后吊杆的拉力均小于所用吊杆的容许拉力。挂篮行走时的抗倾覆稳定系数为2.46，浇注混凝土时抗倾覆稳定系数为2.49，均高于铁路桥涵施工规范要求的不小于2.0的标准。挂篮的主要技术参数如下：（1）适用梁段最大重量 2000KN；（2）适用梁段最大长度 4m；（3）适用梁高变化范围 7.32.2m；（4）适用梁体宽度范围 10.018.6m；（5）挂篮自重 405KN2、挂篮工作原理底模、外模随菱形桁架向前移动就位后，分块吊装梁段底板和腹板钢筋，并安装预应力筋和管道。将内模架从已灌梁段箱体内拖出，待内模安装完毕，再绑扎安装顶板内钢筋以及预应力筋与管道，然后灌注梁段混凝土。当新筑梁段预应力张拉和压浆作业结束后，挂篮再向前移动，进行下一梁段的施工。如此循环，直至梁段悬灌完工。 3、挂篮制作（1）菱形挂篮可由工厂或现场制造。在现场加工制作时，为减少安装上的麻烦，桁架节点板及各杆件的栓孔加工前，先作样板，保证栓孔位置准确无误。（2）外模由大块钢板焊接而成，为确保板面的平整度，面板先在工作平台上用夹具夹紧，然后再进行焊接，并对焊缝进行打毛磨光处理。（3）对底模架前后横梁上的吊耳等重要部位的焊接，需逐一进行探伤或加载试验。4、挂篮试验为方便悬灌施工，挂篮加工完成后，选择场地，进行试拼，并作超载试验，检验挂篮受力状况，测取挂篮自身的弹性变形和非弹性变形值，供悬灌梁段立模时参考。（三）数据收集与线型控制软件1、线形控制软件编制与应用原理线形控制软件用FORTRAN77语言编制而成，以有限元法和预应力混凝土结构设计的有关理论为基础，通过对预应力混凝土结构进行弹性分析和时效分析，计算预应力混凝土箱型连续梁在悬灌施工中以下各项内力和变形：（1）由于梁体自重、施工荷载、预应力张拉、体系转换、支座沉降而产生的内力与变形；（2）由于张拉合拢段预应力束而产生的次内力和变形；（3）由于预应力损失而产生的内力和变形；（4）由于混凝土收缩、徐变而引起的次内力和变形。梁顶施工立模标高计算公式表达如下： HN=HNJj+式中 HNN号梁段端部顶面施工立模标高； HNJjN号梁段端部顶面设计标高；综合考虑各种因素的影响而设置的施工预拱度，向上为正，向下为负。应用原理：在预应力混凝土箱型连续梁悬灌施工前，根据施工方案、工艺和工期的要求，模拟施工过程，收集整理有关数据，输入微机，运行经形控制软件，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、支座沉降、体系转换等因素影响而产生的内力和变形，定出各梁段的施工立模标高；施工过程中，再根据实际施工荷载、悬灌循环周期有及对已筑梁体标高的精密测量，重新计算和修正下一梁段的施工立模标高，使悬灌梁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的要求成电路。2、数据收集（1）在线形控制软件运行前，先根据施工组织设计绘出各悬灌梁段详细的施工进度计划图，然后绘制模拟悬灌梁施工过程（如移动挂篮、浇注混凝土、张拉预应力筋、合拢与体系转换等）的时段图。（2）参照时段图，确定计算信息控制数据，如时段集中荷载节点数、均布荷载单元数、结构受约束节点数、子结构数。（3）根据悬灌梁设计图，计算出有关材料与载面特征数据，如梁段自重、张拉预应力筋的锚下控制应力、预应力筋截面偏心距等。（4）准确收集现场实测数据，如挂篮及梁上其他机具设备的重量、混凝土的配合比、容重和弹性模量、桥址处的温度与湿度等。（5）汇集以下数据，在微机上建立数据文件。核对无误后，运行线形控制软件的主控程序，并打印出计算结果。最后，依照计算结果，绘制悬灌梁段施工立模标高表、悬灌阶段梁体挠度统计表、合拢阶段梁体挠度变化表、施工过程梁顶标高变化表、悬灌施工中梁体各截面内力表、悬灌梁预拱度设置曲线及各阶段梁体挠度标高变化表、悬灌施工中梁体各截面内力表、悬灌梁预拱度设置曲线及各阶段梁体挠度变化曲线，作为施工控制依据。（四）施工过程及要点1、现浇0#与1#、1#梁段（1）混凝土的强度和弹性模量作为控制指标，试验选出合适的梁体混凝土配合比。（2）根据施工进度安排，参照当地气象资料，推测各墩顶0#与1#、1#梁段（见图5）施工时气温与合拢段篱笆时气温之间的差值，计算由此产生的连续梁伸缩量和支座位移值，确定0#段底部永久支座安装时的预留偏移量。（3）在桥墩承台上搭设膺架（或在墩身上安装托架），并进行预压，然后铺设0#与1#、1#梁段底模、安装永久支座和临时支座。（4）将预制而成的0#与1#、1#梁段钢筋骨架整体吊装就位后，交错安装0#与1#、1#梁段的外模、内模、纵向预应力束制孔管道、横向及竖向预应力筋与制孔管、顶板钢筋及有关预埋件。1#、1#梁段的内外模板均利用挂篮的内外模。（5）搭设混凝土作业平台，在腹板和顶板上预留天窗，布置溜放混凝土用的漏斗和串筒，从底板开始前后左右对称整体灌注0#与1#、1# 梁段混凝土。（6）混凝土灌注结束后，加强对梁段尤其是箱体内侧与外侧的洒水养护。当混凝土强度达到设计强度的50%时，拆除0#梁段模板，松动1#、1#梁段的内外模（底模不动）。（7）当混凝土强度达到设计强度的90%时，穿束、张拉纵向预应力束。张拉顺序先腹板、后顶板，先上后下，左右对称。张拉程序为：1.04 控制拉力 持荷5min 回油控制拉力锚固。（8）纵向预应力束张拉结束后，分别张拉横仙和竖向预应筋，一次张拉到控制拉力，持荷2min，测取伸长量作校核，然后锚固。（9）预应力张拉全部结束后，按纵向、竖向、横向的顺序压浆。2、挂篮拼装各T构的0#与1#、1#梁段施工结束后，首先清理梁段顶面，并用1：2水泥砂浆将铺枕部位找平，然后按下列程序对称拼装挂篮：铺设钢（木）枕安装轨道安装前后支座 吊装菱形桁架吊装前上横梁安装后吊带 吊装底模架及底模板吊装内横架走行梁安装外侧模调整立模标高。3、悬臂灌筑（1）挂篮检查合格后，将预制好的2#、2# 梁段的底板、腹板钢筋骨架依次吊入挂篮内一边与1#、1# 梁段预留钢筋相连，一边安装底板、腹板中的纵向与竖向预应力制孔管道。顶板钢筋与横向预应力筋管道待梁段内模架从1#、1#梁段箱体内拖移出并装上模板后，进行现场绑扎安装。（2）复测挂篮的中线和标高，调整合乎要求后，在梁段端部左右腹板正上方各焊接一根短钢筋棒（顶端打磨光滑，标高与本梁段梁顶施工立模标高相同）作为观测点，标高为h21(h21) 。（3）同时对称浇注2#、2# 梁段混凝土。作业结束后，精确测量观测点的标高h22(h22) 。同时，安排专人清孔，拆除梁段端部模板，将端部混凝土凿毛，调直预留连接钢筋。（4）混凝土养护期间，梁顶表面覆盖双层草袋，箱体内外同专人不断洒水养护。冬季施工，则给挂篮罩上防雨防风篷，采用蒸气养护。（5）当2#、2# 梁段混凝土强度均达到设计强度的90%时，穿束两个梁段同时同步双向张拉纵向预应力束，张拉顺序及程序向上，纵向预应力束张拉前以及张拉、压浆后，测量记录测量点的标高h23(h23)和 h24(h24)。（6）为避开挂篮轨道的影响，2#、2#梁段的竖向和横向预应力筋的张拉与压浆安排在3#、3#梁段施工结束、挂篮移到4#、4#梁段位置后进行。3#（3# ）N2#(、N 2#)梁段的安排与此相同。最后两个悬灌梁段，即N1#(N 1#)、N#（N # ）梁段刚等挂篮拆除后进行横竖向预应力筋的张拉与压浆。张拉方法同上。（7）将2#（2# ）梁段混凝土灌注前后观测点的标高差，即2#（2# ）梁段端部挠度值h22h21=h21（h22h21=h21）。以及预应力张拉前后该梁段端部挠度值h24h23=h22（h24h23=h22），与根据线形控制软件计算结果绘制出的“悬灌阶段梁体挠度统计表”中的 H21（H21）和H22（H22）相比较。如果h21（h21）与H21（H21）、h22（h22）与H22（H22）的差值都小于5mm，则按上述步骤进行下一梁段的施工；若两个差值中有一个或者二个都大于5mm，刚需要从施工现场和数据文件两个方面查找原因，发现问题，及时纠正解决，并修改数据文件，输入微机，重新计算，使下一梁段按修正后的立模标高施工。（8）3#、（3# ）N#、（N # ）梁段悬灌注的标高控制方法同（7）。4、现浇边跨直线段边跨直线段在膺架或托架上立模浇筑。安装底模时，模板与下面膺架或托架之间设置木楔，以便于合拢后模板与架子的拆卸。该梁段上观测点数量根据梁段长度而定，布点设置与其他梁段相同。5、合拢与体系转换（1）合拢段的施工顺序按设计要求排列。（2）第合拢段施工时，先拆除挂篮，将相邻两个T构（若合拢边跨，则为边跨直线侧面与相邻T构）的梁面杂物清理干净，备用配重水箱以及少数必需的机具设备则放置在指定的位置。然后将相邻两个T构上所有观测点的标高精确测量一遍，最后锁定永久支座，拆除各T构的临时支座，并精确测量临时支座拆除后梁面所有观测点的标高。（3）比较第合拢段相邻的两个梁端顶面标高，如果其高差15mm，则着手下步施工，如果15mm，则运行线形控制软件，计算使15mm时的水箱配重所需的重量及布置位置，按运算结果，调整，使其达到要求后，再进行合拢段施工。（4）为防止T构因热胀冷缩而对合拢段的混凝土产生影响，在第合拢段箱体内模及顶板钢筋安装前，选择气温最低时间，按设计的位置与数量焊接长度与合拢段等长的型钢支撑，将相邻T构（或边跨直线段与相邻T构）连成一体；在灌注混凝土前几小时，根据计算拉力，张拉布置在底板与顶板中的临时预应力束。（5）第合拢段的混凝土选择在一天中气温最低、温差变化比较小的时间开始灌注，拌制混凝土时，将混凝土强度提高一个等级，并掺入微量铝粉作膨胀剂，以免新老混凝土的连接处产生裂缝。混凝土作业的结束时间，则根据掌握的天气情况，尽可能安排在气温回升之前。混凝土灌注完毕，顶面覆盖双层草袋，箱体内外以及合拢段前后1m范围内，由专人不停洒水养护。（6）在第合拢段混凝土灌注过程中，安排专人用水泵不断向放置在相邻T构的另一悬臂端部的配重水箱中注水。作业结束时，所注水的重量为所灌混凝土重量的一半。经过养护，当混凝土强度达到设计强度的50%时，一边拆除合拢段模板，一边将配重水箱中的水缓慢放掉。最后，解除临时预应力束和相邻T构永久支座的锁定。（7）第合拢段混凝土强度达到设计强度的90%时，预应力束按先顶板后底板、短束后长束、顶板与底板至设计控制吨位的顺序和方法进行张拉。（8）在第合拢段预应力束张拉前后各测量一次与该合拢段相邻T构上观测点的标高，留着供第合拢段施工时控制参考。（9）第合拢段直至全桥最扣一个合拢段的施工以及其线形控制主要方法和过程与第合拢段的做法相同。五、机具设备见表1表1单个T构施工主要机具设备序号名称规格单位数量说明1挂篮LG-200套22微机COMPAQ DE5KPRO 386/20e配带不间断稳压电源、打印机及线形控制软件、梁部施工通用3混凝土弹性模量测定仪台1各T构施工通用4水平仪WILD NA2台1各T构挠度测量5千分表块10附带万能千分表架6电阻应变仪YJ-5台1测试挂篮受力与变形7干湿温度计203支2测试气温与湿度8切断机GQ40台2用于梁部施工9弯曲机GW40台2用于梁部施工10调直机TQ4-14台1用于梁部施工11电焊机BX3-500-2台412插入式震动器ZN-50台1013附着式震动器BL-11台数量根据挂篮和大块整体钢模板的设计而定14卷扬机JK5台215起重机YQ35，YQ20台数量根据施工组织设计而定16倒链2t,3t,5t,10t个617混凝土搅拌站座规格数量根据施工组织设计而定18混凝土泵HB30D台数量根据施工组织设计而定19千斤顶YCD-2000台6张拉纵向预应力束20千斤顶YCD-230台3张拉横向、竖向预应力筋21油泵ZB22/49台9张拉作业22灰浆泵UB3台1压浆作业23灰浆搅拌机JW180台1压浆作业24水泵8J353台3混凝土养护六、劳动组织见表2劳动组织序号作业组主要作业内容人数技术人员技工普工1技术组YRV 施工组织设计“线形控制软件”运用选定混凝土配合比，测试弹性模量测试挂篮弹性与非弹性变形支座沉陷测量422试验组梁体混凝土强度试验孔道摩阻系数试验，预应力筋及锚具试验选定临时支座硫磺砂浆配合比5723挂篮组挂篮试拼、安装移位、拆除及维修16144钢筋组钢筋加工与绑扎制作与安装预应力筋及管道14205模板组0#与1#、1#梁段、边跨直线及合拢段模板制作、安装与拆除212106混凝土组梁体混凝土拌制、运输、灌注、捣固与养护16307张拉组张拉与压浆1124七、质量标准及质量控制1、选定梁体混凝土的配合比时，除混凝土的强度必须达到设计强度外，其弹性模量Eh及容重h还应分别满足桥梁设计规范第5.2.2条和设计图纸的要求。2、钢筋、模板、水泥、粗细骨料、预应力筋、张拉力千斤顶、油泵、压力表、锚具等原材料和机具设备的验收、试验与检验均按现行规范及有关规定进行。3、为确保挂篮轨道位置的准确性，竖向预应力筋安装时，横向与纵向偏差不得大于3mm；挂篮拼装、前移就位后，其中线应与桥梁中线生合，偏差不得大于5mm。4、挂篮的弹性与非弹性变形以现场试验测量为准，在悬灌过程中，根据混凝土作业量，将弹性变形值颁奖进行调整，每次调整值46mm。5、在各悬灌梁段施工期间，梁段各工序施工进度以及梁顶面所放材料、机具设备的数量和摆放位置应符合线形控制软件“计算模式”的要求。如果梁体挠度经过测量超过5mm，应立即从软件计算所需的实测数据和特征数据两个方面查找原因，将修改后的数据文件输入微机，计算修正下在梁段的施工立模标高。通过逐段控制和调整施工立模标高，减少累积误差，使悬灌而成的T构顺利合拢。6、为了提高水平测量的准确度，减少实测数据的离散性，设于各梁段端部腹板正上方的用于线形控制测量的观测点应做明显标记，并在施工中加以妥善保护，同时，各悬灌梁段混凝土灌筑前后以及预应力筋张拉前后的水平测量应尽可能安排在早晨或傍晚无风无雨的时间进行。7、水平测量的水准点应尽可能设在桥头或岸边。受地形限制里，水准点栾可设置在各T构O梁段顶面上。但各梁段施工一结束，应对各水准点的标高进行复核测量，并对与线形控制有关的水平测量数据进行修正。8、边跨直线段与相邻T构悬臂端部以及相邻T构悬臂端部之间的合拢精度（即标高差）不大于15 mm；体系转换结束后，梁顶标高误差为10mm。9、梁体尺寸、混凝土质量等检查按现行规范的有关要求执行。八、安全措施悬灌梁施工系高空作业，除遵守“桥梁施工安全技术规则”的有关规定外，还应注意以下几点：1、采用起重机整体吊装0#与1#、1#梁段钢筋时，吊体重量、起吊高度、起重机位置、扒杆倾角等参数必须经过准确计算，以免出现吊装不到位、起重机前倾等事故。在钢筋下落调整方位时，施工人员必须佩带安全带，站在底模边外侧作业。2、位于同一T构上的2套挂篮的移位必须同点对称进行，位移差不得大于40cm；移动时，挂篮后部应设置保险倒链，移动速度不超过10cm/min。3、各悬灌梁段的底板与腹板