组合梁组合施工工艺

港珠澳大桥桥梁工程CB05标钢-混组合梁施工,1,目录,2,3,4,6,5,1,1.总体概况,引言钢-混凝土组合梁桥是指将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。相对于不按组合梁设计的纯钢梁，组合梁桥可以采用截面较小的钢梁。而组合梁的截面惯性矩较钢梁明显增大，有利于减少结构在活载作用下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用，混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用，从而增强了上缘翼缘板的稳定性，有利于材料强度的充分发挥。组合梁桥相对于混凝土桥，其上部结构高度较低、自重减轻、地震作用减小，相应使得结构的延性提高、基础造价降低。同时，组合梁桥便于工厂化生产，现场安装质量高，施工费用低。,1.总体概况,引言国外的研究和统计表明，对于跨度超过18m的桥梁，组合梁桥在综合效益上具有一定优势。例如，法国统计资料表明，当跨度为30110m，特别是6080m范围内，钢-混凝土组合梁桥的单位造价比混凝土桥低18%。近年来，我国在理论和方法上对组合结构桥梁进行了深入的研究，也完成了一批组合梁桥的设计和施工。但是国内组合梁的研究理论、研究方法、专用规范还不完善，还需要更多的设计、施工经验和理论研究做补充。港珠澳大桥浅水区标段大量采用组合梁，对组合梁桥的设计理论、施工方法进行了创新和发展，对该工程进行设计理论和施工方案的总结，对于国内同类工程可以提供借鉴，同时可以为理论研究和规范编制提供依据。,1.总体概况,工程概况港珠澳大桥CB05标段范围：K29+237K35+890；全长6.653km；主要由非通航孔桥、九洲航道桥、珠澳口岸连接桥、岛上互通立交及收费站暗桥组成。其中非通航孔桥、九洲航道桥主梁采用“开口钢主梁+预制混凝土桥面板”的组合结构，全桥孔跨布置为：585m+8（685）m+685m+585m。非通航孔桥共计11联，128个单幅孔；九洲航道桥组合梁共分为20个大节段。,1.总体概况,工程概况非通航孔桥桥面总宽33.1m，桥梁中心线处梁缝宽0.5m。单幅桥宽16.3m，截面中心线处梁高4.3m，桥面横坡2.5。,1.总体概况,横断面布置图（单位：cm）,非通航孔桥：主梁采用整墩分幅钢-混组合梁，全桥共64跨11联组合梁共128片，每片重约2000t。桥面板共2516块，单片最重约76t。,1.总体概况,工程概况九洲航道桥主梁截面高度4.485m，单幅宽15.55m。,1.总体概况,横断面布置图（单位：cm）,2.桥面板、钢槽梁制造,2.桥面板、钢槽梁制造,桥面板预制：,2.桥面板、钢槽梁制造,钢槽梁板单元机械化、自动化生产,钢槽（箱）梁制造,无损伤制造,2.桥面板、钢槽梁制造,钢槽梁板单元制造,钢槽梁厂内组拼,钢槽梁组拼,钢槽梁喷涂,钢槽梁线形监控,2.桥面板、钢槽梁制造,钢槽梁整孔运输,钢槽（箱）梁制造,1,3.组合梁组合界面材料,组合梁组合界面材料钢-混组合梁主要通过预制混凝土桥面板剪力槽内混凝土与钢主梁集束式剪力钉相互作用组合成整体。界面材料：1、微膨胀混凝土（补偿混凝土），主要用于剪力槽、湿接缝现浇混凝土；2、环氧砂浆，主要填充桥面板实体段与钢主梁上翼缘空隙；3、防腐橡胶条，保证以上两种材料的施工。,桥面板组合示意图,橡胶条,橡胶条,3.组合梁组合界面材料,组合梁组合界面材料预制混凝土桥面板通过集束式剪力钉与钢主梁组合。钢主梁与混凝土桥面板底板间设20mm厚环氧砂浆结构层，砂浆采用5530mm橡胶条封堵。,3.组合梁组合界面材料,环氧砂浆,C60微膨胀混凝土,界面材料设计要求本桥设计使用寿命120年。组合梁组合用界面材料除有足够的粘结力、密实度外，还需有足够的耐久性。,3.组合梁组合界面材料,环氧砂浆,为合理选择填充材料，满足、保障填充料与桥面板间的密实性，我部先后采用普通砂浆、灌浆料、环氧砂浆以及JN-建筑结构胶进行试验，并取芯观察，试验结果证明环氧砂浆可达到设计各项性能要求。,3.组合梁组合界面材料,采用普通砂浆、灌浆料、环氧砂浆以及JN-建筑结构胶进行试验，并取芯。,粘贴橡胶条、涂抹填充料,灌注灌浆料,试块吊装,钻孔取芯芯样,3.组合梁组合界面材料,环氧砂浆设计要求,3.组合梁组合界面材料,防腐橡胶条,为保证桥面板与钢梁间环氧砂浆的密实性及120年使用寿命，橡胶条必须有足够的压缩性与抗腐蚀能力。,3.组合梁组合界面材料,防腐橡胶条,通过实验，选配橡胶条性能参数，桥面板组合时橡胶条压缩15mm，压缩量40%。,橡胶条压缩量实体试验,环氧砂浆检验报告,橡胶条检验报告,3.组合梁组合界面材料,1,4.组合梁预制场内组合施工,总体施工流程,4.组合梁预制场内组合施工,组合场内组合1、组合梁整拼完成，进行喷砂除锈、涂装；2、运梁台车将钢主梁运至组合台座；3、同时桥面板已运至组合台座处；4、标示桥面板在钢上位置；5、粘贴橡胶条；6、按照设计要求逐块涂抹环氧砂浆并吊装桥面板；,4.组合梁预制场内组合施工,钢主梁预拱度调整钢主梁在组合台座上由四断面八点支撑，其间距布置为24m+20m+24m。钢主梁就位后，按第三方监控指令调整预拱度。预拱度调整方法：通过起顶台座4台600T竖向千斤顶调整，线形满足要求后，抄垫8个支撑点。,组合支点布置图,4.组合梁预制场内组合施工,钢主梁预拱度调整,起顶组合梁施加预拱度,组合支点抄垫,4.组合梁预制场内组合施工,钢主梁预拱度调整,施工监控指令单,4.组合梁预制场内组合施工,预制桥面板组合流程1、钢主梁在组合台座上线性调整完成后；2、根据设计要求，从中间两支撑处开始逐块对称吊装；3、所有桥面板均吊装完成后，预埋桥面板湿接缝处预埋件及安装湿接缝处模板。,4.组合梁预制场内组合施工,预制桥面板组合流程:4、浇筑湿接缝及剪力槽内混凝土；5、待混凝土达到设计要求后，张拉横向剩余预应力束（桥面板预制时已张拉部分预应力束）；6、张拉完毕后，封锚；7、每端预留3块未组合桥面板，并且每端最后块板叠加在倒数第二块板上，并固定。整体横移组合梁至存放台座。,4.组合梁预制场内组合施工,桥面板安装密封橡胶条安装,密封橡胶条种类：分为55mm35mm和30mm20mm两种。橡胶条粘贴方法：环氧胶人工粘贴。粘结胶固化时间：1-2h。,4.组合梁预制场内组合施工,桥面板安装环氧砂浆施工,环氧砂浆施工要点：搅拌方式：搅拌器人工拌合。搅拌时间：35min。配合比：树脂：固化剂：骨料=2:1:18。固化时间：表干3h，实干24h。,4.组合梁预制场内组合施工,桥面板安装桥面板精确就位安装设计，使用120T龙门吊机和专用吊具拼装桥面板并实现精确就位。安装控制要点：混凝土结合面质量、桥面板平面位置控制、桥面板顶面高程控制。,桥面板吊装,桥面板精确定位,4.组合梁预制场内组合施工,浇筑桥面板湿接缝安装模板,湿接缝模板采用吊模结构系统。面板采用=15mm竹胶板，木肋采用10cm5cm木方，吊杆采用16mm螺杆。模板在钢筋及预埋件安装完毕后安装。,4.组合梁预制场内组合施工,浇筑桥面板湿接缝混凝土施工,混凝土由中山基地混凝土工厂供应，由混凝土运输车运输至施工现场，采用汽车泵泵送方式浇筑。运输车运输混凝土时，途中以2-4r/min的慢速进行搅动，卸料前以常速再次搅拌。,4.组合梁预制场内组合施工,浇筑桥面板湿接缝混凝土施工混凝土浇筑连续进行，一次成型，不设施工缝。混凝土的振捣采用50mm插入式振捣器振捣，各插点的间距均匀，且振捣到位。,混凝土面收浆抹平：先初步收浆找平，然后由人工用木抹子二次收浆。后一次主要是以搓毛为主，后一次收浆的时间应根据混凝土表面情况而定，混凝土初凝前须完成收浆抹面工作。,4.组合梁预制场内组合施工,预应力钢绞线张拉,混凝土强度90%龄期不小于5d,张拉条件,4.组合梁预制场内组合施工,预应力孔道压浆并封锚,4.组合梁预制场内组合施工,浇筑混凝土养护,覆盖土工布洒水保湿养护,4.组合梁预制场内组合施工,桥面临时预留孔封堵,模板拆除完毕后，使用环氧砂浆填补吊点孔。填补前清除孔内PVC管，再填补环氧砂浆，并将顶面抹平。,4.组合梁预制场内组合施工,组合梁横移,横移条件：湿接缝浇筑完毕后，且现浇砼强度达到80%以上时，将组合梁横移至存梁区存放。,4.组合梁预制场内组合施工,1,5.组合梁架设、体系转换,组合梁海上架设,5.组合梁架设、体系转换,组合梁出海运输和架设,组合梁桥位架设,1,组合梁体系转换,转换流程：组合梁整联架设完毕后，通过监控指令配切并焊接成整体；先起顶N+4号墩顶千斤顶，浇筑桥面板湿接缝并张拉纵向预应力，回顶，张拉N+4号墩顶桥面板剩余横向预应力束。按照同样步骤对称同时顶落N+3、N+5墩顶组合梁；再顶升N+2、N+6墩顶组合梁。,5.组合梁架设、体系转换,1,组合梁体系转换,步骤一：组合梁调整完成后，进行配切，并焊接；桥面板吊装到位。,步骤二：墩顶起顶到设计高程，浇筑中间部分湿接缝混凝土（留2端湿接缝），待达到设计强度后，张拉纵向预应力束。浇筑最外2端湿接缝混凝土。,5.组合梁架设、体系转换,1,组合梁体系转换,步骤三：墩顶千斤顶回顶，使主梁置于支座上，连接支座螺栓；张拉桥面板剩余横向预应力束。,原理通过顶落梁使墩顶负弯矩区桥面板湿接缝混凝土达到预压效果，增加负弯矩区混凝土抗拉性能。同时由于起顶时对混凝土桥面板纵向预应力的超张拉，在落梁时，由于预应力超张拉“损失”，使后浇筑的远端湿接缝达到预压的效果。,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工控制测量平面位置采用多台GNSS进行静态观测，高程采用高精度测距三角高程的测量方法进行加密。加密控制点设于每个墩墩顶。按港珠澳大桥二级加密控制网（工程四等）的测量精度要求和观测方法进行测量和数据处理；加密高程点按工程四等采用精密三角高程测量方法进行测量。加密控制点优先使用全站仪测放，当施工条件有限时，采用全球定位系统（GPS）测放。,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工组合梁架设控制A、组合梁架设前，在组合梁两端部测设组合梁纵向中心线及支座横向中心线位置，并做出醒目标记。B、墩顶临时支座安装平面中心偏差宜控制在05mm之间。C、架梁前，必须对墩顶支座垫石及锚栓孔进行复测，不合者必须处理。D、吊船落梁后，应及时测量偏位情况，要求组合梁初步定位后，纵、横向偏差均不大于5cm。否则，要求再次提升组合梁，重新对位落梁。E、落梁前，支座顶面必须预先调平，控制相邻支座高程偏差不大于2mm，确保钢梁底部均匀受力。,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接A、梁端面旋转：根据设计图纸，组合梁落梁后，放样如下。,HMAX=20.4mmMAX=3.4mm,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接B、余量配切量,梁段长度现场配切,划梁段长度配切线,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接C、现场焊接钢主梁腹板、底板、顶板均采用采用CO2气体保护，施焊时严格控制焊接参数、线能量，保证焊缝内部及外观质量。焊接顺序为：腹板底板顶板。焊接施工在梁体箱室内进行，施工时，将焊接位置桥面板顶面全范围用雨布覆盖，以达到防风、防雨效果。,顶底板焊接示意图,腹板焊接示意图,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接D、现场涂装对钢梁现场焊缝部位及焊缝两侧各20mm宽范围，采用手工和机械工具除锈，达到设计及规范要求。然后用压缩空气清除顶面灰尘残渣，实施与钢梁同部位相同的涂装方案。钢梁外侧现场涂装在特制平台上进行，平台采用型钢桁架结构。施工期间，平台周围全范围用雨布包裹。,5.组合梁架设、体系转换,施工工艺控制要点架梁施工墩顶组合梁拼接缝对接焊接D、现场涂装,5.组合梁架设、体系转换,施工周期分析,685m组合梁架设及体系转换施工周期表,5.组合梁架设、体系转换,桥面板后浇带施工安装吊挂平台，利用湿接缝内预留吊点孔吊挂于翼缘板处。吊挂平台的安装、拆除均由20t汽车吊配合。,5.组合梁架设、体系转换,1,6.总结,组合梁施工关键技术：,1、钢槽梁板单元机械化、自动化生产技术：采用板肋专用组装机、门式多电极焊接专机、横隔板焊接机器人等机械化、自动化设备生产加工板单元，对板单元质量有更好的保证。,2、总拼自动化焊接控制技术:腹板立位对接数字化焊接机器人技术;无盲区自动小车焊接技术，焊枪可旋转270。,6.总结,3、无损伤制造技术：钢槽梁总拼制造时，通过设置卡具、临时工装、顶推装置等自约束与它约束相结合的措施，实现了钢槽梁总拼场地真正意义上的“无马”制造，从而避免了码板对母材的损伤，提高了工作效率。,组合梁施工关键技术：,5、焊接数字化群控技术：需要采用手工半自动焊工艺时，采用焊接数字化群控技术，对焊接过程的电流、电压及焊接速度有效控制。能实现对施焊电流、电压、施焊速度等参数实现在线监控，确保焊接质量的可控性、可追溯性。,6.总结,4、钢槽梁整孔拼接技术：通过采用“板单元制作制造分段制作制造分段接长预拼装”的施工方案，实现了钢槽梁整孔制作技术。,6、钢槽梁组拼线形控制技术：根据钢槽梁的制造线形设计制作钢槽梁总拼胎架，在总拼胎架周边设置“三纵一横”的测量塔及测量水准点，形成钢槽梁线形控制测量网，确保钢槽梁的制造线形。立体阶梯推进式总拼,并制定相应的焊接变形控制技术，减小钢槽梁制造过程中焊接变形对线形的影响。,8、组合梁海工C60混凝土桥面板的预制技术：桥面板采用环氧钢筋，桥面板制造精度要求高(mm)：板厚(0，+4);板长、宽:4;板底平整度:1;对角线高差:5；侧向弯曲矢度：5。,组合梁施工关键技术：,9、钢槽梁采用集束式剪力钉与桥面板组合技术：保证橡胶条120年使用要求及压缩量达到40%；选择环氧砂浆做钢槽梁和桥面板之间填充材料，保障填充料与桥面板间的密实性。,6.总结,7、钢槽梁整孔涂装技术：钢槽梁采取车间整孔喷砂、除锈，整孔一次性进行底、中间、面漆涂装工艺大大加快的涂装速度