南浦大桥东引桥全现浇预应力连续曲线箱梁施工.pdf

1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 南浦大桥东引桥 全现浇预应力连续曲线箱梁施工 范庆国张仁无刘有才郁玉俊 上海市第一建筑 工程公司 提要 文奄从连续曲线 箱梁花维空 间曲线的测最定位 地基处理 支撑体系 模板 施工 钢筋绑扎 波 纹管固定 箱梁混凝灌注与振捣 以及预应力张拉儿个方 面介绍了南浦大桥东 引桥全现浇预应力连 续曲线箱梁的 施工 个月 间便全部完成 提前实现 了大桥指押 部提出的质 量和工期要求 产 一了 二二二之 一蛋 产尹 之 厂 撇 卜 和气 吟 南浦大桥东引桥联 个 现浇预应力连续 曲 梁由同济大学桥梁 系设 计 仁海市第一建筑 工 程公司施工见 图 连续 曲梁长度分别 为 跨和跨 中心轴曲 率 半径为 且梁底宽 高 了由 方形墩柱支承 曲梁 纵向坡度肠 法向坡度肠 其剖而见 图 每联曲梁内约有 束预应力筋 侮束由 一帖低松驰高强钢丝组成 最长为 预 应力孔道采用小金属软管成孔 整个曲 线箱 梁呈空间弯曲 尤如空中长虹 造形别致该 曲梁无论从跨度 曲率半径 还是预应力束的 布置和张拉 在我国桥梁史上尚属首次 为确保曲梁 的施工质量 和进度 我们从施 工方案 操作步骤 保证措施 等方面作了认真 的分析 对测量定位 地 基处理 和支撑系统 模板安装 钢筋绑扎 波纹管安放 混凝土施 工及 预应 力张拉等六个关 键步 骤进行了专题研 究 有些 则通过 试 验 后付诸实施 由于我 们采 用了先进的施工方 法和加强 了全过程 的控制 使曲梁从地基处 理到预应力张拉结束 仅用了 长 补一介了 喻 闷 户户户 一一 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 一 三维空间曲线的测量放样 定位 施工放样浦 的构思与基本原理 兰维空间曲线箱梁施工放样测量 工作 是 依据有关 技术文件和规范 将施 工图 曲线箱 梁底板和其上部悬臂板底 面上各不 同曲率半径 三维空间曲线坐标点 准确地投放到曲线箱梁 的投影 平面及支撑系统上 为曲梁上模 安放 预应力波纹管 绑扎钢筋提供可靠的依据 出于这一测量原则 我们认为曲线箱梁的 施工放样应完成两项工作第一 在现场将曲梁 的平面投影坐标点投测到位 即曲梁的平面加 密桩测量 第二 将平面坐标点 向空间投测 即高程测量 曲梁施工图中 曲梁每隔有一直 角坐 标点 作为曲梁放样的依据 由于曲梁所处的 地 理情况复杂 周围障碍物多 特别是横跨浦 东南路各段 受南来北往 交通车辆的干扰 如 采用直角导线法测 量 势必给放样带来 很多 困 难 甚 至无法进行 而每隔一个坐标点 两 点之间距离长 施工 员放样也有一定的 困难 基于这一情况 测量工作打破了常规方法 运 用极坐标法将曲梁各点加 密至左 右 同时 对每点都进行高程引测 使各点连线组成一个 空间曲面 施工图上原定问隔左右的直 角坐标点进行 加密点的直角坐标点的计算 将各加密点的直 角坐标点换算成极坐标点 建立每联曲梁的极 坐标系统的极 点测 站 矢径 和幅角投放 点 然 后按纵 坡和横坡的坡度计算各投放点 的高程 平面 加密桩及高程 的内业计算 施工放样的准备工作 合理选用 测量仪器 测量 选用一 经纬仪 一测距 仪 普通水 准 仪 钢卷尺 并对其进行检测标定 做好放样场地的平整 根据方案比较 和曲梁模板支撑系统的需要 对整个曲梁投影 平面进行了夯实整平 而 后做混凝土地坪并抹 光 为 测量投点提供整洁的平面 免去了投 点 打桩的繁锁过程 提 高了投 点的精度和速度 做好 内业计算 曲梁 的内业 汁算是对 平面加密桩计算 在进行内业计算工作前 应 做好极坐标系 的极 点和基准方向点的选点 使之满足以下条 件 测站即极点和基准方向点应保证通 视 测站与所 设测点应保证通视 测站和 基准方向点在曲梁的水平直 角坐标系中易于建 立 测站和基准方向点应能保护或者被破坏 西易于恢复 由于每联曲梁的施工场地状况都不一样 影 响测量的 因素又不尽相同 因此各联曲梁的 测量放样也不一样 曲梁 测站与基准方向点的布置见 图 根据图进行 勺业 计算 步 骤如下 根据设 计提供的坐标 建立 圆方程 通过定积分弧长公式 推导建立 轴 坐标公式 利用 抽坐标公式 计算出各加密点 坐标 将加密点 坐标换算成与测站和基准 方向点相对应 的极坐标值 加密点竖直 方向绝对高程 计算 加 密点的平面坐标计算完成后 即进行各 点空间高程的 计算 在确定桥面中心 曲线各跨间的顺桥坡度后 首先计算桥面 中心曲线上各加密点的绝对高程 高程计算式 为 式 中 一一桥面中心轴线上加密点的绝对高 程 一一圆弧起点的绝对高程 一一 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 北上分引 桥比 匕下分引桥刁尸尹公 图曲线箱梁加密点放样测站与基点的布置 一 桥面中心顺桥坡度 一 空间曲线平面投影的 圆弧 长 桥面高程 计算图 见 图 文二 将上述内业计算值全部列表 然后用经纬 仪 测距仪 水准仪和钢卷尺进行现场测 童放 样 将 曲梁的各点全部投 放 到混凝士地坪土 为支架横板安装提供依据 考虑到曲梁自重产生 的挠度 在高程测最 时 可将跨中各点比计算值 提高 曲梁模板高程复核可在底模安 装完后 将水准 仪置于墩 顶进行各点高程复核 二 地基处理和支撑体系的施 图桥面高程计算图 工 桥面中心轴两侧各点的 绝对高程按下式 计 地 基加固 二 桥面中心线两侧 曲线加密点的绝 对高程 桥面中心曲线加密点绝对高程 由图算出 横桥坡度肠 在同一横截面上各曲线加密点距 桥面中心线的距离 曲梁长 最大跨径理 根据设计 要求 整联曲梁混凝土浇完后的 沉降变形不 得超 过 因曲梁投影面范围 内由于钻 孔灌 注桩和承合施工造成地基松软 不少地方是淤 泥和浮土 如直接将排架支撑体系 设在这种未 经处理的地坪上 势必造成不均匀沉降 而按 照常规的 地基加固法 时 间又不允许 为此 加 固地基采用重锤夯实法 即用自制的混凝土重 廿算式 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 锤如图 棍凝土标号为习 对要加固的软 土层首先排水和填土 而 后用履 带吊将混凝 土锤吊离地面以上 后突然放下 这样 来间 夯击二 次 即能使土的夯击深度达 二左 右 经夯实后的土的密实度大大提高 环刀取样 表 明 土的容重达 干容重达 从勺 在夯实后的土 上 用的荷市 进行静 载试 脸 周内的沉降量不超过 说 明贡锤夯 实提高了地基承载能力 旋转扣件 月 上 互 一塑 一 叫 图 在夯实后的土层上满铺左右的道渣 用压路机碾压遍 再浇厚 的巧素 很凝土 作为排架的支撑点 这不仅满足了支 撑系统的要求 也便于放样测量 排架的格设 立杆间距的确定 曲梁比较长 混凝土必须分段振捣 设 计 要求先跨中后支座 这就形成了排架受力不均 匀 容易在施工 缝处 产生 不均匀沉降 针对这 一情况 应把排架的稳定性和压 缩变形放在首 位 通过计算 曲梁荷重 约 由于曲 梁 有纵向和横向坡度 立杆顶端的高度又不在一 条水平线上 为防止立杆到顶端不能正好到位 而韧管子 系采取 了可调节高低的绑接法见 图 经测试 立杆与立杆之间通过 两只旋转扣 件连接 扭矩达到 用力矩扳手测 定 垂直力在时有滑移现象 在时 滑移 幻 时 滑移 因此 将 立 杆取谊定为根 根据荷 载 排架 立杆间距定为 排架的整体稳定 由于取单杆偏于安全 因此群柱稳 定不再验算 但为了克服 曲梁施工中不均匀荷 载造成的局部变形 在排架纵向每隔三步设一 道剪刀撑 横向在同一断面设三道 水平剪刀 撑每一排隔二排搭设 对于跨中与支座 混凝土 施工缝从上 到下增设三道垂直 剪刀撑 从而加 强了排架的整体稳定性 由于排架的搭设是依靠扣件螺栓紧固 完成的 因此 每个节点的扣件螺栓施工中都 必须 用力矩扳手进行检查 只有当扭矩达到 时才能通过 对放搁栅的横杆与立杆之 间的扣件应 作垂点检查 并在下面增设一只保 险扣件 运用这一搭设方 法进行试压 排架基 本不变形 浇完曲梁混凝土 后 最大沉降量仅 比设计要求的小 三 模板工 艺 由于曲梁的任一平面都是空问曲而 这 就 要求安装模板时要与放样定位点相吻合 尽管 放样测量时己对 曲线上的点进行了加密 但 点 一与点之 间距 离仍较大左右 安装底模 和墙模必须在加密点的基础上进一步加密 才 能 使模板连成 曲面 因此 模板施工采取了如 一一 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 下操作步骤 作左右的五种弧度的曲线样板 在握凝土 地坪上描出曲梁 的五条投影线 并运 用线锤将混凝土地坪上的弧线引测到支撑排架 的横楞上横愣通过高程 引测已达到所需 标 高 在排架横楞上铺设纵横两个 方向的搁 栅 纵向木 搁栅不宜过长 通常 用 的方 木搁栅铺设 在纵向搁栅上沿 法向 横向铺设 方木 长搁姗 此 时 的横向 搁栅应作最后一次标高校正 如高程不到位 可在上下 两搁栅之 间用木楔衬高 底模安装采用普通胶合板铺设 按照 木搁栅上标出的曲线 将底模沿曲线铺设 通 常模板在外弧对准 曲梁底边线 而内弧可超出 曲梁底 边线 因为一旦外弧定位后 内弧可通 过外呱确定 为减少模板的裁割 铺设时尽可能 铺至张整张模板 后 镶张三角形 板 墙 模安 装比较简单 底模铺完后 用 仪器再一次检验曲梁底板的标 高和边线 并弹 出 裔模位置线 外墙模先安装 线锤挂直 后 用斜撑全部固定牢 内模安装应在钢筋和波纹管定位后进 行 为保证混凝土板墙的厚度 立 内模时应在 钢筋上每米设道顶撑钢筋 防止内外模螺栓 旋 紧时模板变形 模板安装见图 四 钢筋绑扎与波纹管固定 曲梁配筋较密 尤其是波纹管的数金 较 多 三跨连续梁有预应力孔道个 四跨连 续梁 有预应力孔道个 其 中最 长的孔道 达 一个断面上最多的肾道有个 施工难 度较大 施工中遵循 波纹管依靠钢筋 钢筋 让 波纹 管 的原则 具体操作步骤如 下 在立好的墙模上弹出波纹管的位置曲 线和锚底 板张拉孔位置图 并画好钢筋绑扎分 布线 先绑扎外侧纵横钢筋 在锚底板处应 先将锚底 板和张拉孔模板固定好 犷 些黑 兴 之洛 心 声声声 乡乡乡 眨眨 支叉两呀 乙几 矛势州 月活活 乙乙 一压习 习 一 口 一 尸 知二竺竺 策策策 竺广竺 月竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺竺 二尸 一 叫叫 一 月 尸尸尸尸 一 少少 队 气气宙 二二二 拼拼拼 一 门门 飞 飞飞飞飞 一一一 魁了 决决 一 厂厂厂厂 咙咙 军军 卜一贡一月尸 一 尸百百 了乙丁 书书 万 压压 一一下 下 了了 月月 矛矛 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 长二书六六 产产产产产尹 厂厂 气气气气气 二二二 处竺 一 一 犷犷 石石石 才才 二冲冲 二习 习 甲 二二 一二 犷一月 月 一爪 爪 卜 一 一 叫一一一一 广 丁丁 了 矛矛矛矛矛矛矛矛 一 长二书户二 二二二二二二 二 产尹 厂厂 气 飞 侧侧 场场场 一一一刀 刀叮一 一尸 一 戮 今 护 卜 川 一 一 了 梦 才 二 且 图曲线箱梁支座处截面模板及排架示意 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 在扎好的钢筋上每 一道加设小 井字式钢筋网片 绑扎部分内侧钢筋以不妨碍穿波纹 管为准 按已弹好的波纹管 曲线穿波纹管 将 波纹管的长度定尺 为 局部位 置 适当缩 短 波纹管穿放要注意以下几点 抽检波纹管的加工质量 波纹管的位置和防崩钢筋的绑扎是预应 力施工的关键环节 特别是防崩钢筋的方 向要 严格检查 以防钢筋张拉时 产生 水平力而将棍 凝土壁拉裂 波纹管接头通常用比原 波纹管大的 套管 两头套进后用黑布包扎 包扎缝不小于 俭查施工缝处已捣好混凝土的波纹管的 外露部位 因为节点处波纹管很容易损坏而造 成漏浆 在波纹管内预先穿好清孔器 便于浇混 凝土时来回清孔 以防止孔道堵塞 锚垫板的 固定要注意以下点 锚垫板应和 波纹 管垂直 锚垫板孔道 应尽可能接近 波纹管外径 以防漏浆 如孔 隙过 大 要用包布处 理 通常 将波纹管穿出锚垫板 锚垫板背面的钢筋应 尽 能靠近垫板 以加强局部受拉和承压 体的高性能外加剂一 在中心试验室 进 行了批不同级 配试验 通过早 中 后期 强度 初终凝时间 坍落度损失及和易性等综 合对比 最后选定了两种级配 在现场运用 型搅拌机进行现场试拌 取得了符合 设 计要求的最佳配比如表 表混凝土配比 石子 水泥 一 一 外掺剂 了 了 注 混凝土坍落度 砂为中粗砂 模数在以上 石 子为二种级配的混合石子 运用这一配比 浇注了联 曲 梁近 混凝土 并做了组试件 其强度统计 如表 表试块强度 统计表 龄期最大最小 夏 月性 一了 哆 卜 的标准 离差为 变并系数为 帕 五 混凝土施工 材料配 比的选择和 效 果分析 曲梁 混凝土标号 为 弹性模量为 峭 由于曲梁 长达 最 大跨度 又是连续 预应力张拉 因此 对 混凝土级 配的要求 很高 为了减少混凝上 的收缩 徐变 设计要求水泥用量 不得 超过 水灰 比小于 根据这一要求 我们应 用自己研 制的集减水 缓凝 坍 落度损失小 早强于一 对抽查的部分试件还做了其他材料特性试 验 测得含 气 量一肠 初凝 终凝 弹性模量 弓 一 二火 以上数据反映了曲梁施工中选用的棍凝土 配比是成功的 混凝土的施工 缝留设和技术处理 考虑 到曲梁的长度比一般的 混凝土结构长 得多 又由于混凝土本身的特性 易造成整联 曲梁的收缩和沉降裂缝 因此 将曲梁分段浇 灌混凝土 分段浇灌示意图如图 每条施工缝有一天的 间隔时间 混凝 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 几 七七七 织工作和全过程的监督之 下 多 混 凝 上分次浇注和 振捣 没发生一次漏振情况 其本上做到了内实外光 七 预应力张拉 州廿 洁 一 一 门 曰 一 寸 月干 图 不 一 三跨连续梁分段浇灌顺序 卜卜网网 一 张拉的施工组织 曲梁张拉采用弗氏锚 张拉必须四台油泵 两端同步对称进行 以防张拉偏心 造成内缘 和外缘受力不均 为此 张拉分四个小组 每 组四人负责一台设备 并另设一名监理工兼记 录员 四台油泵操作时为同步操作 采用无线 通 讯联络 一 队件 阳 图 四跨连续梁分段 浇灌顺序 张拉前 的准备 土 的早 期收缩裂缝不均匀沉降裂 缝 通过分 段施工克服了 尽管施工 时 间较短 但浇注完 成的四联曲梁却没有肉眼 可见的裂 缝 分段施工 的处理 系采用 二层 钢板网分隔 利用钢板网的孔 隙增加新老混凝土间的摩擦面 和提高施 工缝的粘接力 故操作可行性提高 质量得到保证 且易被工人接受 已完曲梁表 面很难看出施工缝的痕迹 混凝土的浇注与振摘 曲梁系薄壁构件 布筋密 且波纹管数量 较多 波纹管之 间 的净距最小的在 根 据这一情况 我们首先在级配上采用 了流动性 大和易性好的 配比 其次对底 板 和墙板都采用 分批浇注和振捣的办法 尽管底板棍凝上厚度 为 但仍分二层 浇注和振捣 第一层 浇 注至波纹管底部 用的插入式振动 棒振 捣 第二层采用振 动棒 对锚底板 波纹 管较密处进行重点振捣之后 用 牛板式振功机 复振 最后在混凝土接近终凝 时抓紧用木蟹搓 平 由于掺入一外掺剂后 混凝 上 初 凝时间延长 便于操作 但终凝 时间较短 吸 水快 此 时应集中力量进行平 整 在良好的组 对全部张拉设备进 行标定 对 号入 座 每一曲梁张拉结束都标定一次 以确保张 拉数值的准确无误 为满足 张拉要求 又节约材料 对所 有曲线孔道 的长度都进行了验算 以确定每根 束的长短 通常将钢丝束伸出锚底板的长度定 为了 根据张拉先后顺序进行编束和穿束 将张拉顺序编成表格 在张拉孔边标 明索的编号 以便对号入座 并按先后次序进 行张拉 对所有锚底板进行清洁及稀员限位的 处理 具体做法是用三根短钢筋焊接在锚孔的 四周 便于锚具对中 进行张拉伸长值计算 曲线张拉不同 于直 线 张拉 张拉端部与中心因摩限关系 有 较人的差谊 而这种摩阻损失又直接影响到张 拉 伸长值计算的 可靠性 为获得较精确的计算 位 必须结合 曲线段摩阻损失进行 山于曲线 呈空间多 向弯曲 通常的理 论 计算有一定的难 度 系运 用 电算分段 计算 然后叠加 得到最 终伸长值 张拉千斤顶支承架的准备 曲梁张拉 有四个方 向 其 中张拉难度最大的在曲梁腹腔 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 内和曲梁底部的向上张拉 由于梁腹腔 内净高 仅 人无法站直 只能呈半蹲状态 操作 千斤顶有一定 困难 为确保张拉质量 减轻劳 动强度 我