客运专线桥梁工程.ppt

铁路 含客运专线 建设工程关键技术及监理要点 西南交通大学科技学院申爱国二 八年十月 高速铁路 含客运专线 桥梁工程 概述 客运专线是以客运为主的快速铁路 目前在我国 铁路等级除 级外又增加了 客运专线 等级 时速200至350km h的铁路统称为客运专线 曲线半径一般在2200m以上 1964年日本建成世界上第一条时速210公里的高速客运专线后 法 德 西 意 韩 中国台湾等国家和地区纷纷修建高速客运专线 设计速度从210km h到270 300 350km h 1985年5月欧洲经济委员会 ECE 对铁路最高运行速度的观点是 高速客运专线为300km h 既有线提速改造为160 200km h 国际铁路联盟 UIC 高速部认为新建高速铁路的速度目标值是320 350km h 客运专线以高速和快速技术为支撑 列车运行速度实现了历史性的跨越 能够实现大量 快速和高密度运输 从发达国家实践来看 客运专线取得了非常好的社会和经济效益 客运专线安全可靠 目前大部分人出行选用乘坐铁路列车 其中一条重要原因就是铁路运输安全 桥梁工程客运专线项目中具有比例大 高架桥 长桥多的特点 桥梁能够为列车高速行驶提高具有高平顺行 高稳定性的线路 以确保行车的安全性和舒适性 客运专线桥梁分为高架桥 谷架桥和跨越河流的一般桥梁 以预应力混凝土桥梁为主 全面采用无砟轨道是客运专线发展的趋势 桥上无砟轨道对桥梁变形提出了更为严格的要求 客运专线桥梁工程的特点 1 结构的纵横向刚度大 2 耐久性要求高 3 桥梁上部结构优先采用预应力混凝土结构 4 技术复杂 施工难度大 5 工程量大 1 地质勘探2 高性能混凝土3 双线简支箱梁4 桥梁支座5 预应力混凝土施工6 桥台沉降及梁体徐变上拱监测7 长大桥梁墩台位置控制与检查 客运专线桥梁工程质量控制要点和方法 第一节桥梁深水基础 桥梁深水基础经常采用一些特殊基础 随着桥梁跨度不断增大 基础入水深度不断加深 针对一些特殊复杂的自然条件 采用了一些特殊基础 如双承台钢管柱基础 锁口钢管桩基础 多柱式基础 连续墙基础和沉箱基础等以及把防水围堰 施工模板和部分主体结构巧妙合而为一的设置基础等 预应力混凝土箱形梁的优点 1 抗扭弯矩大 稳定性好 2 受力性能适应性强 便于在大跨桥梁中应用 3 适合于现代化施工工艺的需要 4 两体内部受力合理 截面效率高 无需设置横隔板 5 特别适合于修建曲线桥 而且能满足各类管线的布置需要 第二节大跨度预应力混凝土箱形梁 一 预应力混凝土箱梁的施工工艺 预应力混凝土箱梁桥的施工方法分类1 根据箱梁的形成过程 有现场浇注和预制安装两种 2 根据预应力的施加时间 有先张法和后张法 一 先张法的特点与适应性 先张法是在混凝土浇筑之前 在张拉台座上对钢筋进行张拉 待混凝土达到一定强度后逐步放松被张拉的钢筋 由于混凝土与钢筋只基金安的粘结作用和摩擦作用 阻止钢筋回弹 从而使得混凝土受到形影的压力作用 既预应力 先张法预应力混凝土箱梁的制作具有制梁周期短 梁场占地面积小 结构耐久性良好等优点 具有广阔的应用前景 但是 先张法的缺点也是明显的 张拉设备与台座投入成本高 只适合于直线配筋 并且也仅适用于箱梁的预制生产 既仅适合于梁厂内的箱梁生产 一 先张法的特点与适应性 监理要参与箱梁制作全过程的监管 从施工准备到成品梁预制 移梁和出厂 监管要点 1 张拉台座基础2 预应力张拉全过程3 混凝土生产和灌注时机4 梁体生产全过程的养护5 预应力索的放松过程6 移梁过程 一 先张法的特点与适应性 一 先张法的特点与适应性监管要点 后张法的优点是预应力钢索可直接在构件中张拉 不需要专门台座预应力筋可按设计要求配合弯矩和剪刀变化布置 后张法不仅适用于箱梁预制 而且适用于现场施工 正是由于这个有点 使得后张法获得了广泛的应用 特别是大跨度梁的悬臂灌注施工 更为后张法提供了最广阔的表演舞台 二 后张法的特点与适应性 1 预留预应力钢束的孔道为了在梁体混凝土内形成钢束的孔道 应在浇筑混凝土前安装制孔器 按照制孔的方式可分为预埋管道成孔和抽拔成孔两大类 2 待混凝土达到规定强度后 在孔道内穿索并进行逐级张拉并锚固3 张拉结束后进行孔道灌浆与端头封闭 二 后张法的特点与适应性1 后张法箱梁制作的主要步骤 2 预应力钢束的安装预应力钢束可在混凝土浇筑前后穿入管道 分别称为先穿束和后穿束 穿入时 通常将钢束中的钢绞线逐根穿入 但是要特别注意钢绞线的位置不要发生错位 二 后张法的特点与适应性1 后张法箱梁制作的主要步骤 3 预应力钢束的张拉张拉一般采用逐级逐根 对称张拉的方式 通常需要三次张拉才能完成 张拉前 必须放松侧模和内模 张拉时 梁体混凝土强度不应低于设计强度等级值的75 先张拉底板钢束和部分腹板钢束 使梁体脱离底模并达到移梁条件 待28天后 在存梁台座上完成最后张拉 二 后张法的特点与适应性1 后张法箱梁制作的主要步骤 摩阻试验 4 张拉程序1 侧模与内模约束解除2 底板钢束初张拉3 底板与部分腹板钢束预张拉4 剩余钢束张拉到位张拉需对称操作 张拉控制采用 应力控制为主 变形控制为辅 的原则 二 后张法的特点与适应性1 后张法箱梁制作的主要步骤 严禁超张拉 超张拉后 虽然可以提高梁体的有效预应力 提高梁体的抗裂性 但对梁体的后期徐变上拱影响较大 5 孔道灌浆孔道的压浆和封端质量直接影响预应力混凝土的耐久性 预应力钢束张拉完成后 孔道应尽早灌浆 孔道灌浆有真空辅助灌浆和常规压浆两种方法 二 后张法的特点与适应性1 后张法箱梁制作的主要步骤 二 后张法的特点与适应性2 后张法箱梁制作的监管要点 1 张拉台座基础施工2 预拱度检查3 预应力张拉时间和张拉全过程4 混凝土生产和灌注时机5 梁体生产全过程的养护6 预应力索的放松过程6 移梁过程 二 后张法的特点与适应性2 后张法箱梁制作的监管要点 必须避免出现三角支撑 特别是相邻支点的高差更要严格控制 三角支撑的危害 为保证箱梁端隔板不出现裂缝 并留有一定的安全储备 箱梁支点不平整度应控制在3mm以内 施工阶段可限制在5mm以内 当支点不平整量超过5mm后 在端隔墙及顶 底板出现裂缝的可能性很大 只要恢复支点平整 裂缝基本闭合 肉眼仅可观察到很细微的裂缝 0 05mm 箱梁运输涉及三个大型设备 1 提梁吊机 2 运梁台车 3 架梁机客运专线双线整体箱梁的重量一般在900吨左右 双线组合箱梁的重量通常在450吨左右 所以 提梁吊机的承载能力一般至少250吨左右 运梁台车的运载能力一般至少500吨 箱梁运送到架梁地点后 需要架梁机的帮助才能卸载 架梁机的起吊能力至少500吨 三 箱梁运输箱梁运输涉及的主要大型设备 提梁吊机 提梁吊机正在提梁 三 箱梁运输运梁台车 运梁台车 箱梁在运输途中 箱梁在运输途中 箱梁被架梁机卸下 三 箱梁运输安全控制是运架梁施工管理的灵魂 桥梁工程在高速客运专线中占有极为重要的地位 特别是在山区或水系发达或耕地紧缺的平原地区 桥梁在线路当中所占的比例相当高 在这些桥梁中 除了在跨越宽阔水道或交通干道时采用连续梁桥以外 一般情况下 客运专线桥梁主要采用预制预应力混凝土箱梁简支而成 因此 预制预应力混凝土箱梁的运输和架设便成为现代高速客运专线建设过程当中的一项极为重要的施工 箱梁运架是一项以箱梁运输 箱梁架设以及架梁机转场运输为中心的施工过程 该施工过程的主要特征可以用这样四个关键词来表述 大重量 大尺度 远程运输 高空作业 每当看到上述四个关键词时 在人们的脑海中不仅仅呈现一幅生动而宏大的施工场景 而且也将意识到重型施工设备在运架梁施工中所占据的重要地位 同时也必将更深刻地感受到 安全 这一施工当中永恒的主题在此时此刻显得愈发沉重 三 箱梁运输安全控制是运架梁施工管理的灵魂 关于箱梁运输的安全应对以下给予高度重视 1 箱梁运输安全控制方案2 三大设备的调试 认证和维护3 提梁吊机和架梁机起重部件的定期检查和检测4 箱梁装车时的技术要求5 箱梁运输过程各项工序的交接签字制度6 箱梁运输对于通过道路的技术要求7 运梁台车通过大跨度梁和浅埋涵洞时的安全检算 三 箱梁运输安全控制是运架梁施工管理的灵魂 8 禁止恶劣天气和夜晚运输箱梁9 禁止在酒后 疲劳 情绪不稳等状态下进行运梁10 箱梁运输途中的跟车制度和跟车线路检查11 运梁台车驮运架桥机过隧道时的空间调查12 禁止途中一切危害运梁台车安全的施工或作业13 清除途中一切危害运梁台车安全的障碍或尖锐物 三 箱梁运输安全控制是运架梁施工管理的灵魂 预制箱梁的安装是装配式桥梁施工中的关键性工序 安装预制梁是一项复杂的高空作业 方法很多 归纳起来可分为吊装架设 浮运架梁和架桥机架设等3大类方法 这里重点介绍架梁机架设作业 四 预制箱梁的安装 正在架设箱梁的架桥机全貌 四 预制箱梁的安装架桥机的构造与基本尺寸 四 预制箱梁的安装架桥机的构造与基本尺寸 四 预制箱梁的安装安全控制是架梁施工管理的灵魂 步骤一 喂梁 吊梁 步骤二 移梁 四 预制箱梁的安装安全控制是架梁施工管理的灵魂 步骤三 对位 落梁 四 预制箱梁的安装安全控制是架梁施工管理的灵魂 盆式橡胶单向支座 盆式橡胶多向支座 支座灌浆 架梁机转场 五 悬臂体系和连续体系预应力混凝土箱梁桥的施工 简支梁一般采用逐孔施工法 悬臂体系和连续体系梁桥的施工方式较多 大致可分为三类 1 逐孔施工法 2 悬臂施工法 3 顶推施工法 1 逐孔施工法 逐孔施工法主要包括 1 支架现浇施工 2 移动模架施工 1 逐孔施工法 1 支架现浇施工 支架现浇施工也称作满堂架法 改方法以平整的地基为基础 在地基上搭设脚手架 然后按照立模 绑扎钢筋 浇注混凝土 张拉预应力钢筋的顺序逐孔浇注单跨简支或多跨混凝土连续梁桥 使用支架现浇施工 必须对支架进行预压试验 一方面消除非弹性空隙 另一方面检验支架的刚度和弹性变形刚度 支架施工方法对于跨径不等的桥梁施工比较方便 无需预制场地 而且不需要吊装设备和架梁设备 整个梁体的钢筋可不中断 桥梁的整体刚度好 并避免了预制安装形成的接缝以及梁体的颜色的差异 整体色泽效果好 由于施工需用大量的模板支架 一般仅在小跨径桥或交通不便的边远地区采用 1 逐孔施工法 1 支架现浇施工 随着桥梁结构形式的发展 出现了一些变宽度的异形桥 弯桥等复杂的混凝土结构 又由于近年来临时钢构件和万能杆件系统的大量应用 在其他施工方法都比较困难或经过比较施工方便 费用较低时 也有在中 大跨径桥梁中采用就地浇筑的施工方法 1 逐孔施工法 1 支架现浇施工 支架施工的监控要点 1 地基处理方式及地基承载力 2 荷载 包括模板和支架自重 梁体重量 其他移动荷载 3 支架搭设方式 特别是剪力撑的合理设置 4 支架的变形 沉陷等 5 支架变形和挠度监测 6 预拱度设置 7 支架体系的整体与局部刚度和稳定性 采用移动模架施工是近几年兴起的一种适用于预应力混凝土连续梁桥的新工艺 相对于桥梁上部结构施工的悬臂浇筑 悬臂拼装施工以及逐跨施工 顶推施工 导梁拼装施工和转体施工等方法 具有结构合理 材料用量省 不需预制场地 工序程序化 质量可靠和整体性好等特点 1 逐孔施工法 2 移动模架施工 上承式移动模架正在施工 上承式移动模架 下承式移动模架 下承式移动模架 移动模架施工的优点 1 采用上承式移动模架造桥机能自行完成支腿过孔移位 无须地面其它辅助吊机设备 机械化程度高 操作简单 安全可靠 2 主梁两侧挑梁顶部可设置防雨 防晒顶棚 能保证移动模架造桥机全天候工作 以提高造桥机总体工作效率 确保总工期的要求 移动模架施工的优点 3 当通过连续梁或连续刚构等桥间转场时 只需展开侧模架和底模 即可方便通过 减少整机拆除工作量 提高转场作业效率 移动模架施工的优点 4 主梁及模架采用对称设计原理 只需调换前导梁 前后支腿及辅助支腿安装位置就能满足双向施工的要求 移动模架施工的优点 5 主梁及支腿结构无须改造即能满足32m整孔节段拼装箱梁架设工艺 综合利用率高 移动模架施工的优点 1 主结构系统 2 主结构支撑系统 3 外模板系统 4 内模板系统 5 移位系统 6 电气液压系统 下承自行式移动模架的主要构成 2 悬臂施工法 1 悬臂浇筑法 悬臂施工法主要是针对桥梁上部结构的施工 是从桥墩顶开始 对称或不对称地分段悬臂浇注或悬臂拼装施工 现代混凝土桥梁的悬臂施工 得益于预应力技术的发展 我国在桥梁悬臂施工方面起步较晚 直到20世纪50年代中期 悬臂施工方法从钢桥引申到混凝土桥梁施工 从而使预应力混凝土悬臂梁桥 预应力混凝土T形刚构桥和预应力混凝土连续梁桥得到了很大的发展 大跨径的预应力混凝土连续梁桥等结构通常采用悬臂浇筑法 简称悬浇 其特点是悬臂浇筑的梁体钢筋连续性好 混凝土的整体性也较好 因此整个桥梁的结构整体性好 无须建立落地支架 无须大型起重与运输机具 主要设备是一对能行走的挂蓝 挂蓝可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动 绑扎钢筋 立模 浇筑混凝土 预施应力都在挂蓝上进行 完成本段施工后 挂蓝对称向前移动一节段 进行下一对梁段施工 如此循序前进 直至悬臂梁段浇筑完成 2 悬臂施工法 1 悬臂浇筑法 挂篮的主要构成 挂篮主要由 钢桁架 悬挂系统 模板系统 行走系统 平衡重力锚固系统 工作平台等组成 挂篮一般常用的有菱形挂篮和三角形挂篮 有的单位还使用过拉索式挂篮 2 悬臂拼装法 悬臂拼装法是将梁段分段预制 分长度和起吊能力控制 现场组拼 悬臂拼装的顺序是先安装墩顶梁段 再用墩顶上的悬臂钢桁架 同时拼装两侧块件 高空作业的安全性是监管的要点 1 行走的安全性 2 后锚固点的安全性 3 挂篮桁架结构的稳定性 4 悬挂体系的强度和弹性 5 体系抗风的稳定性 6 高空操作安全制度的建立与执行 7 悬挂安全网 8 上下通道的稳定性和安全性 3 顶推施工法 顶推施工法指在桥头一个固定的台座浇注或拼装混凝土节段 当节段混凝土达到强度后 用千斤顶将其顶推出混凝土浇注台座 在前端导梁的引导下 使梁体通过各墩顶的临时滑动支座就位 再进行下节段混凝土浇注 不断的循环来完成预应力混凝土梁的施工方法 采用顶推方式时 经常需要设置一些临时辅助墩 湖南沅凌沅大桥 广东南海九江大桥 第三节新型大跨度铁路钢梁工程 一 我国铁路钢桥的发展概况我国自己设计 制造 安装的第一座钢桥是1894年由詹天佑主持修建的滦河大桥 1937年在茅以升的主持下 修建了钱塘江大桥 该桥全长1453m 公铁两用 解放后陆续修建了一系列大型铁路钢桥 无论跨度和桥型都发生了取得了巨大进展 二 钢桥的主要特点 1 优点 1 钢材是一种抗拉 抗压 抗剪强度高的匀质材料 承受拉 压 弯 剪均可 并且与混凝土等材料相比自重小 所以钢桥具有很大的跨越能力 2 钢桥的构件最适合用工