预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术.pdf

2 0 1 5年4月第 4期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 1 2 9 预应力混凝土连续梁桥挂篮施工方法及控制技术 蔡杨 ( 上海 弘路 建设 发展 有 限公 司 ， 上海 市 2 0 1 4 0 0) 摘要 ： 结合 新林公路 金 汇港桥预 应力混凝 土连 续梁桥施 工工程 ， 阐述 了挂篮结 构及挂 篮拼装 、 预压 、 行走 的操 作方法 ， 总结 了挂 篮法悬臂浇筑施工的主要流程， 最后介绍了施工过程中的线形 、 应力 、 合拢段施工控制技术。 关键 词 ： 预应 力混凝 土连续梁 桥 ； 挂篮 ； 施 工控制 中 图分 类号 ： U 4 4 5 文献标 志码 ：B 文 章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 0 4 01 2 9 0 3 0 引言 随着桥梁施 工技术 的 日益 发展 ，预应力混凝 土桥梁悬臂浇筑法 已广泛地应用 到大 中型桥梁施 工中。悬臂浇筑法以已经完成 的墩顶段为起点 ， 借 助一对可 以独立行走 的挂篮逐 段 、对称地 向两 侧 浇筑延伸 ， 最终实现 中跨和边跨合拢 ， 从而完成 整 个 桥梁 。该方法具有速度快 、 不需要桥下支架 、 易 于变截 面箱梁控制等优点 。作 为悬臂浇筑法施 工 的关键组成部分 ，挂篮技术决 定 了桥梁施工 的质 量 、 进度 和安全等 。基于此 ， 本文结合新林公路 金 汇港 大桥实体工程对连续梁桥挂 篮施工方法及 控 制技术进行归纳总结 ， 以期更好地指导工程实践 。 1 工 程概 况 新林 公路金 汇港桥主桥采用 变高度 、变截 面 连续箱梁 ， 跨径布置为 6 5 5 m+ 1 0 8 m + 6 5 5 m= 2 3 9 m， 中墩处 梁高 6 3 5 m， 跨 中高 2 8 m。主桥共分为 2 幅 ， 断面布置为 ： 0 - 3 mf 栏杆 ) + 3 mf 人行道 ) + 3 5 m ( 非机动车道 ) + 0 5 m ( 机非分 隔带 ) + 8 m ( 机 动车 道 ) + 0 5 m ( 防撞护栏 ) + 1 m ( 中央分隔带) + 0 5 m ( 防撞护栏) + 8 m( 机动车道 ) + 0 5 m( 机非分隔带 ) + 3 5 m ( 非机 动车 道 ) + 3 m ( 人行道1 + 0 3 m ( 栏 杆 ) = 3 2 6 m。新林公路金汇港桥 的断面如图 1 所示 。 6 5 5 1 0 8 图 1 主桥布置图( 单位： m) 主桥箱梁全宽 l 5 8 m， 单箱单室断面。腹板采 用 直腹式 ， 腹板跨 中厚 度 5 0 0 mm， 中墩 支点 加厚 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 2 1 0 作者简介： 蔡杨( 1 9 8 7 一 ) ， 女， 浙江天台人， 助理工程师。 现从事 工程管 理工作 。 至 1 0 0 0 mm； 顶 板厚度 2 8 0 mm； 底 板 中跨合拢段 厚度 为 3 0 0 mm， 中墩支点处加厚至 8 0 0 mm， 端墩 支点处加厚 至 7 0 0 mm； 悬臂长度 3 8 3 5 m， 悬臂根 部高度 5 5 0 mm， 悬臂端部高度 2 2 0 m m。 桥梁分节段施工， 其中： 0 #节段长 1 3 m， 采用 墩旁托架施工； 1 #一 7 #节段各长 3 m， 8 # 一 1 0 # 节段 各长 4 m， 1 1 # 1 3 #节段各长 4 5 m， 均采用挂篮悬 臂施工 ； 各合拢段长 2 m， 采用悬臂 吊架施工 ； 边跨 现浇段 1 0 4 4 m， 采用膺架施工 。 2 挂篮 结构 与施工流 程 2 1 挂篮结构组成 目前 ， 国内常用挂 篮形式 有 ： 平行 桁架 式 、 弓 弦式、 斜拉式、 三角形式、 菱形式等_11 。该工程选菱 形式 挂篮 ， 菱形 挂篮 主要 由主承重 系 、 底 模系 、 内 外模 系 、 悬 吊系 、 走行 系及锚 固系统 6部分组成 。 该挂 篮具有 承载力大 、 重心低 、 移动稳 、 施 工易控 制 、 加工简单 、 拼装方便 、 施 工速度 快 、 劳动强度低 等特点 。挂篮构造如 图 2所示 。 挂 篮是悬臂浇筑梁段施 工 的主要模板支 承装 置 ， 其尾端用高强度钢筋锚 固于 已施工 的 0#梁段 上 ， 前端悬臂外伸 ， 下方通过后 吊和前 吊提着底模 桁架和外侧模桁架 ， 为悬臂浇筑 1 #梁段提供支承 平 台。菱形桁 架是菱形挂篮的主要承重结构 ， 桁架 分两片立于箱梁腹板位置， 其问用角钢组成平面 联接系【 。 2 2 挂篮施工流程及操作方法 2 2 1 挂篮拼装 中墩上 0 #块施工完成后 ， 即可以 0 #块为平台 进行挂篮拼装。挂篮结构的拼装顺序为 ：轨道安 装一 主桁 系统 一 悬 吊系 统一 底篮 系 统一 模 板 系 统 。 ( 1 ) 轨道 安装 ： 行 走轨 道从 0 #块 中心 对称铺 设 。将轨道锚 固在桥面竖向锚筋上 ， 每道轨道下方 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 0 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 4 月第 4 期 图 2 挂 篮结构 图 设置 5个锚 固点 ， 间距为 5 0 e m。 ( 2 ) 主桁系统安装 ： 单片菱形桁架按 图纸要 求 组装成整体后 吊装 ，挂篮尾部利用竖 向预应力 钢 筋及预埋后锚钢筋 ， 通过扁担梁锚固在连接墩上。 ( 3 ) 悬 吊系统安装 ： 中门架与竖杆上 的耳板 通 过销轴连接 ，侧面 吊架与竖杆两侧 的耳板通 过销 轴连接 。前横梁与上弦杆上的连接板采用螺 栓连 接 ，焊接护栏斜撑 ，最后安装护栏并铺设平 台木 板 。 ( 4) 底篮 系统安装 ： 底篮模 板包 括前 托梁 、 后 托梁 、 底纵梁 、 平 台梁 、 前托梁操作平 台、 后托 梁操 作平 台、 底模板 。利用 2根 1 0 t 倒链 吊挂后托梁 ， 通过前后 吊杆分别与底托系统前托梁 、后托 梁销 轴连接。 ( 5 ) 模板系统安装 ： 外侧 模板与外侧模 吊梁组 成整体 ， 一起吊装 。外侧模提 吊扁担梁用 3根直径 3 2 m m的精扎螺纹钢连接。外侧模提吊梁前端通 过提 吊扁担梁用 2根直径 3 2 m m 的精扎螺纹钢连 接在前横梁上 。内模等底筋及腹板钢筋绑扎 完成 后再进行安装 。 2 2 2 挂 篮预 压 挂篮拼装 完成后 ，投入 使用前需进行挂 篮预 加载试压 。挂篮预压能够检验挂篮实际承载能力 ， 确定施工最不利条件下挂篮的安全可靠性 ，实测 挂篮 的弹性变形和非弹性变形 ，确保使用安 全和 混凝土梁 的浇筑质量 。 ( 1 ) 加载值 的确定 ： 为保 证挂篮承载能力 满足 使用要求 ， 并 考虑一定的安全 系数 ， 荷载拟加 至最 大荷载的 1 2倍l 3 l 。 ( 2 ) 加载 程序 ： 预 压荷载 采用堆 载预 压方 式 ， 按 计 算 受 力 的 1 0 0 控 制 荷 载 ，以 2 5 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0 逐级加载 ，预压 逐级进行 堆载采用 砂 袋 。 2 2 3 挂 篮 行 走 桥梁节段 预应力张拉 、 压浆完 成后 ， 拆 除锚 固 在梁体底板的内后吊杆及锚固在梁体顶板的外侧 模后提 吊杆 ， 调节前横梁上千斤顶 的高度 ， 使 外侧 模 、 底模及 内模脱离混凝土表面 。拆除后锚钢筋 ， 将倾覆力传递给底盘滑轨。在已浇筑好的节段上 铺设新的轨道 ， 并与原有轨道焊接成为整体 。 挂篮行走 时 ，内滑梁在顶板 预留孑 L 处及 时安 装滑梁 吊点扣架 ， 保证结构稳定 。两片菱形桁架移 动必 须匀速 、 平移 、 同步 ， 采 用划线 吊垂球或 经纬 仪定线 的方法 ，随时掌握行走过 程中挂篮 中线与 箱梁轴线 的偏差 ，如有偏差 ，使用 千斤顶逐渐纠 正 。为保证 安全性 ， 挂篮尾部用钢丝绳与竖向蹬筋 临时连接 ， 随挂篮前移缓慢放松。底模 、 侧模 、 主构 架及内模系统同时向前移动 ，直至待浇筑节段位 置 。 挂篮就位后 ， 进行后锚 固定 ， 将倾 覆力 由反扣 轮传递 给后锚钢筋 ， 随后安装底模后 吊杆 ， 最后调 整模板位置及标高 。 3 桥梁悬臂施工主要工序 0 块采用墩旁托架施T ， 施工完成后 ， 在 中墩 上方形成一个长 度为 1 3 1T I 的混凝土箱梁平台 ， 在 0 #块上拼装菱形挂篮 ，进行 1 #1 3 #梁段的平衡 对称悬浇施工 ， 其主要 的施工工序如下 。 3 1 模板安装 内模 通过 吊架悬挂 于前 上横梁及上一节段 已 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 4月第 4期 城 市道桥与 防洪 管理施工 1 3 1 浇筑 的梁体顶板上 ， 内外模之 间设置拉杆相连 。为 防止新 老混凝土交界处漏浆 ，接缝处应填 塞一定 厚度的泡沫并通过吊带及拉杆施加力 ， 使之密实 ， 确保混凝土质量。 3 2 钢筋绑扎 钢筋施工顺序 ：底板钢筋及预应 力管道一 腹 板 及隔板钢筋及预应力管道一顶板钢 筋及预应力 管道。 腹板钢筋必须 与底板钢筋及顶板 钢筋连接牢 固， 形成整体 ， 各梁段 之间的纵 向钢筋进行绑扎拦 截 ， 从而保证桥梁 的连续性。 3 3 混凝 土浇 筑 混凝土浇筑顺序为 ： 底板一腹板一顶板 。浇筑 时 同一挂篮 的两边基本对称 。混凝土 由挂篮前端 向后端浇筑 ， 顶板混凝土从两侧 向中央推进 ， 以防 发生裂纹 。同一 T构两侧 的混凝 土浇 筑量之差不 超过设计规定值 ， T构两侧 重量偏差不超过 8 t 。 3 4 预应 力筋张拉 梁体 按三 向预应力设 计 ， 纵 向 、 横 向 、 竖 向均 设 预应力 。 ( 1 ) 张拉程序 钢 绞线 ： 0 盯0 _ 2 o r o 1 3 - k 持荷 2 mi n 锚 固 ； 精扎螺纹钢： 0 2 盯 叮 k一持荷 2 m in - 锚固。 其 中 ， o r 。 为张拉 初应力 ，一般取 1 0 盯 ； 盯 为张拉控制应力 。 ( 2 ) 张拉方式 纵 向预应力钢束 、竖 向预应力钢 筋张拉采用 两端 同步 张拉 ， 并左右对称进行 ， 不平衡束不超过 l 束 ； 横 向预应力钢束采用纵 向交错单端张拉。 ( 3 ) 张拉顺序 纵 向预应力束一 横 向预应力束一 竖 向预应力 束。纵 向预应力筋先张拉腹板束 ， 后顶 、 底板束 ， 从 外向内 、 左右对称进行张拉。 4 施 工控 制 4 1 线 形 控 制 线形 控制包 括平 面线形 控 制和标 高控制 ， 其 中标 高控制是难点也是关键点。 为 了满足桥梁成 形后 的标高要求 ，需要在施 工过程 中设置预拱度 。施工前 ， 首先综合考虑多种 荷 载作 用下的挠度 ( 包括恒载 、活载 及可变荷 载 等 ) 后得到各个控制点的立模标高， 然后通过调节 模板高度 ， 使之在立模标 高误差范围内。 挂篮 的变形也将影 响桥梁 线形控制 。为确保 箱梁挂篮悬臂 浇筑施工 质量 ，需对 挂篮进行加载 试验 以检验挂篮 的承载 能力 和挠度值 。通过模拟 挂篮在箱 梁施 工的加载过程来分析 、验证挂篮及 其 附属结 构的弹性 变形 及其非弹性变形 ，以此指 导挂 篮施 工模 板 的预 拱度 值及 其 混凝 土 浇 筑顺 序 ， 从而保证施工质量的可靠性 l4 5 I 。 4 2 应 力 控 制 混凝土为非匀质材料 ，除受力变形外还有多 种因素同样引起变形， 导致梁体内部应力变化。因 此 ， 在整个施工过程 中 ， 应对每一梁段施工时 的截 面应力及各节段变形进行监测 ，以指导下一梁段 的施工 ，控制截 面的实测应力值必须 满足设计要 求 。 4 3 合拢段控制 梁 体完全 合拢 时会伴 随着 体系转换 的问题 。 为了确保梁体结构的稳定和安全 ，该工程先进行 边跨合拢 ， 此时完成结构系统转换， 再进行中跨合 拢 。 合拢段 的临时锁定型钢焊接 和混凝 土浇筑必 须在一天 中最低气温时完成 ，确保合 拢段混凝 土 的凝 固处 于温升阶段 ，并应加强混凝 土 的养护工 作 ， 达到强度后及时张拉预应力束 ， 尽 量避免合拢 段 由于温度 和混凝土收缩等原因产生裂缝。 5 结语 通 过介绍和分析新林公路金 汇港 大桥挂篮法 悬臂施工过程与质量控制分析 ， 表 明： ( 1 ) 该菱形挂篮采用无平衡 重 自锚 固体系 ， 充 分利用箱梁的竖向精轧螺纹钢进行锚固，移动时 稳定性及安全性能较好。外模 、 底模随桁架一次移 动到位 ， 移动一次只需 2 4 h ， 有利于节约工期。 ( 2 ) 预应力筋张拉 时 ， 分 阶段施加 应力可 以提 高张拉质量 ， 保证混凝土梁体内预应力值 。 ( 3 ) 通 过挂篮 预压 、 标 高预拱 度设 置 、 应 力监 测等措施 ，可以使桥梁线形及应力控制在设计要 求范 围内， 保证桥梁施工质量。 参 考文献 1 孙 成 山， 王 纪文， 李 庚忠 ， 等 悬 臂现 浇连续 梁桥 三角形挂 篮施 工 技术 J 1 青 岛理工大学 学报， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 6 4 6 9 2 钟威 浅谈 采用 菱形 挂篮对 称悬 臂浇 注施 工方 法 J I 城 市道 桥 与 防洪， 2 0 0 7 ( 2 ) ：5 3 5 6 3 雷 俊卿 桥 梁悬臂施 工与设计 M 北 京： 人 民交 通 出版 社， 2 0 0 0 4 韩红 春 大跨 度 预应 力混 凝土 连续 梁 桥悬 臂施 工控 制 研究 与 实践 D 成都 ： 西南交 通大学 ， 2 0 0 7 5 李文江 大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制【 D 大连： 大连 理工大学 2 0 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m