大型现浇箱梁结构和施工介绍

大型现浇连续箱梁技术和施工特点介绍IntroductionofLargeCast in situBoxGirderTechnologyandConstructionFeatures 杭州市萧山区交通工程质量安全监督站马信哲 一 什么是大型现浇连续箱梁二 主要结构特点三 主要施工方法四 主要的质量问题 一 什么是大型现浇连续箱梁 大型现浇连续箱梁 在公路工程建设中 现在上部构造一般采用的形式空心板T梁箱梁 空心板 空心板梁适用于跨径在8 20m之间 空心板梁优势与T型梁差不多 但是一般空心板主要运用与中小型桥梁 但是如果在城市道路建设中在某个片区设置空心板预制场进行集中预制的话还是有经济优势的 空心板的横向稳定性要比T梁强 空心板结构具有结构高度低 工厂化程度高 运输 吊装方便 对地面交通影响较小 工程造价低等特点 但由于其结构梁高较低 跨径不能很大 目前通常最大跨径25m 板梁间采用铰接 结构整体性较差 且景观较差 T梁适用与单孔跨径在30 50m之间 T型梁的优势在于 便于成批大量生产 梁体安装方便 数量达到足够多时造价较低 结构在运营节段的稳定性及耐久性相对于箱梁高 T梁的缺点在于单片T梁的横向刚度很小 很容易产生横向位移 给安装带来一定的麻烦 T梁结构是较为常用的结构形式 其设计和施工经验成熟 结构跨越能力较强 最大跨径达50m左右 但是 T梁的建筑高度相对高一些 且主梁 横梁数量多 仰视梁底 纵 横梁密布 比较凌乱 景观效果较差 T梁 箱梁 桥梁工程中梁的一种 内部为空心状 上部两侧有翼缘 类似箱子 因而得名 预制小箱梁大型现浇箱梁钢箱梁 现浇连续箱梁预应力砼连续箱梁结构采用箱室结构 混凝土连续箱梁整体性能较好 抗扭刚度大 设计及施工经验成熟 跨越能力强 对于等截面预应力混凝土连续箱梁 常规跨径在25米 50米左右 变截面连续箱梁能达到100米以上 能很好的满足城市立交桥和高架桥的使用要求 连续箱梁梁高适中 结构简洁 轻盈 线条流畅 在满足道路交通功能要求的同时 能很好的融入到城市建筑中 良好的景观效果 但造价较高 施工周期长 工艺较为复杂 维修较为困难 钱江通道南接线 萧山机场高速 九堡大桥南接线 彩虹快速路 大型现浇连续箱梁 简支梁桥 连续梁桥 简支梁桥 即指梁的两端搁置在支座上 支座仅约束梁的垂直位移 梁端可自由转动 为使整个梁不产生水平移动 在一端加设水平约束 该处的支座称为铰支座 另一端不加水平约束的支座称为滚动支座 简支梁桥属于静定结构 受力结构明确 构造简单 施工方便 是中小跨度应用最广的桥型 连续梁桥 即指两跨或两跨以上连续的梁桥 属于超静定体系 连续梁在恒活载作用下 产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用 使内力状态比较均匀合理 因而梁高可以减小 由此可以增大桥下净空 节省材料 且刚度大 整体性好 超载能力大 安全度大 桥面伸缩缝少 并且因为跨中截面的弯矩减小 使得桥跨可以增大 香樟路南伸工程 根据本次项目的桥梁设计方案 在结构转变后 现浇段承担着比预制梁多出两倍的均布荷载弯矩 最不利位置的集中荷载最大值 以及承担着最大的剪应力 而且这里是钢筋的焊接点 均布荷载下桥梁弯矩图 最不利位置的集中荷载下桥梁弯矩图 大型现浇连续箱梁 预制箱梁 梁板吊装 梁板预制 预制箱梁 是采用工厂预制 再运至施工现场按设计要求位置进行安装吊装固定的箱梁 现浇梁通常用于大中型桥梁 因为运输不便 所以就在建筑工地现场制作桥梁 方法是先绑扎钢筋骨架 然后浇注混凝土 多模板交替前进连续施工的方法 现浇箱梁 大型现浇连续箱梁 预制小箱梁 以标准30米预制小箱梁为例 单片梁板宽度在2 9米左右 梁高1 6米左右高 总重量在87 95吨之间 30米预制箱梁通用图 中国高铁900吨级预制箱梁吊装 大型现浇箱梁 取标准跨径30m跨长支架进行计算 箱梁长30米 宽24 8米 高2 0米 30m长一孔混凝土方量为 500m3 钢筋混凝土容重 26KN m3 G砼 500 26 13000KN 1300吨 九堡大桥南接线现浇箱梁标准图 二 主要结构特点 等截面箱梁 变截面箱梁 1 截面形式 等截面连续梁主要适用于跨径较小的桥 一般不超过50m 施工方便 模板型号少 变截面连续梁主要使用于大跨径的连续梁 截面高度的变化根据弯矩影响线而变化 结构受力更合理 减轻结构自重 节约建造成本 2 横断面构造 3 纵断面构造 等截面箱梁 变截面箱梁 3 纵断面构造 平面构造 桥梁横断面被腹板分成几个空腹就叫多少室 纵桥向被支座分成几个空腹就叫多少箱 一般情况都是多箱单室 多箱多室的叫格构式现浇梁 支座之间的中横梁很多 且中横梁很薄 5 n箱n室箱梁 6 预应力体系 腹板纵向预应力束 顶板纵向负弯矩束 腹板竖向负弯矩束 腹板竖向负弯矩束 顶板横向预应力束 三 主要施工方法 满堂支架法 悬臂浇筑法 挂篮 图1 1现浇箱纵 横断面设计示意图 一联为例 满堂支架法案例 九堡大桥南接线九堡大桥南接线主线高架结构形式均采用预应力混凝土连续箱梁形式 基准跨径为30m 桥面宽度为25m 为单箱三室结构 使用C50混凝土 主线跨越钱江二路 滨江二路和盈丰二路采用36 54 36m变高度连续梁结构 桥宽25m 箱梁断面为单箱三室 主线桥现浇梁由121跨连续梁和1跨简支梁组成 现浇箱梁共有39联 箱梁采用满堂支架施工 门式支架横桥向跨中位置断面布置图 以一跨为例 1 搭设支架 门式支架顺桥向断面布置图 以一跨为例 九堡大桥南接线支架搭设现场照片 2 安装模板 支架搭设好后 根据桥轴线对支架进行调整 支架顶托上布置龙骨 然后安装箱梁模板 箱梁模板统一采用竹胶板 首先安装箱梁底模 并进行轴线和标高调整 再安装外侧模 底板采用以构件中心线向两边安装 每块竹胶板铺放后应平稳 密贴 不得有空隙 相邻两板高差不得大于1mm 且不漏浆 底板两侧应顺直 内模采用竹胶板 底板及腹板钢筋绑扎完成后 即可开始安装内侧模和倒角模板 现浇箱梁侧模安装布置图 内侧模布置图 安装底 侧模板现场照片 铺设完成的内模现场照片 为检查支架的安全性 消除地基非弹性变形和支架的非弹性压缩 预压压重可用水箱 沙袋等 3 支架 模板预压 4 按图纸绑扎钢筋 穿预应力钢绞线及波纹管 底 腹板钢筋绑扎 顶板钢筋绑扎 预应力管道安装 4 混凝土浇筑 混凝土浇筑前要仔细对箱梁底模 侧模 内顶模进行冲洗 为避免箱梁底板杂物的堆积 可在底模坡度最低处开孔 以便于杂物的顺利排出 冲洗合格后要及时对开孔位置进行封堵 底模冲洗 对支架 模板 钢筋管道 预埋件验收合格后进行混凝土浇筑 连续梁混凝土浇筑工艺采用二次浇筑法 第一次浇筑底 腹板 第二次浇筑完全断面 每次浇筑均要一次性浇筑完成 浇筑需从低点向高点逐步进行 接缝处应严格按施工要求缝处理 在第一次砼浇筑将要初凝时 使用高压水枪进行冲毛作业 施工缝处理应符合施工规范有关规定的要求 松散层必须凿除 露出骨料并冲洗干净 底 侧板混凝土浇筑分三次进行 第一次先浇筑至腹板倒角上来10cm处 第二次浇筑底板 第三次浇筑腹板剩余部分混凝土 但浇筑高度要超出腹板与翼缘板交界处6cm 具体浇筑方式详见下图 底侧板混凝土浇筑区域分布图 底 腹板浇筑现场照片 顶板浇筑现场照片 桥面振动梁整平 扫毛 扫毛采用自制的耙子人工扫毛 扫毛作业时需横桥向进行 且扫毛线性要顺直 纹路要清晰 5 桥面整平 扫毛 6 预应力张拉 压浆 杭州市九堡大桥南接线工程现浇箱梁预应力钢束采用 S15 2高强度低松弛钢绞线 设计张拉控制应力 k 1395MPa 箱梁腹板及横梁每束由12根钢绞线组成 顶板和底板每束由7根钢绞线组成 顶板横向预应力每束由3根钢绞线组成 基本布置为顺桥向每50cm一道横向预应力 全桥预应力钢束管道采用塑料波纹管 真空压浆工艺 预应力束的张拉顺序按照图纸的规定分批分阶段张拉 张拉顺序为 先腹板 再底板 最后张拉顶板 同类型钢束张拉顺序 中层束 下层束 上层束 左右对称张拉 顶板纵向预应力束对称张拉 桥面横向预应力束张拉 张拉程序 预应力筋采用张拉力和伸长量控制 以张拉力控制为主 实测伸长量与设计伸长量的差值 超出 6 时应暂停张拉 待查明原因并采取措施予以调整后方可继续张拉 张拉顺序要严格按照设计要求对称进行 钢束实际伸长量公式 L实际 L3 L1 L2 L1 L其中L1为张拉应力为10 con时千斤顶缸体的顶伸量 L2为张拉应力为20 con时千斤顶缸体的顶伸量 L3为张拉应力为 con时千斤顶缸体的顶伸量 L3 L1 为从初应力到控制张拉应力千斤顶缸体的顶伸量 L2 L1 为初应力以下千斤顶缸体的推算顶伸量 一般采用相邻级的伸长量 L为工具锚至工作锚间钢绞线的伸长量 一般近似直线计算 无摩阻力 L P为张拉端的张拉力 L为工具锚至工作锚间钢绞线的长度 E为弹性模量 A为钢束钢绞线的面积 L实际为预应力钢束的实际伸长量 本工程采用真空压浆技术 压浆用水泥强度等级不得低于42 5 水泥浆强度不低于40MPa 水泥浆稠度宜控制在14 18s间 真空压浆原理 推拉理论 在封闭的孔道中 把浆液视为一流动的液柱 进浆端的正压力将液柱一方面源源不断的压注进入管道 给液柱施加一强大的推力 另一方面 出浆口端的真空泵给液柱施加拉力 压浆程序 悬臂浇筑法 挂篮 挂篮施工也叫施工挂篮 是预应力混凝土连续梁 T形钢构和悬臂梁分段施工的一项主要设备 它能够沿轨道整体向前 挂篮施工可用 桁架式挂篮 三角式挂篮 棱形挂篮和斜拉式挂篮等工艺 临浦快速通