装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析.pdf

张志鹏,等:装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:作者简介:张志鹏(),男,河北张家口人,助理工程师装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析张志鹏,刘燊,裴晓飞,马秀通(中国建筑土木建设有限公司,北京 )摘要:装配桥梁施工主要应用在桥梁上部结构施工中,桥梁立柱等下部结构的应用较少.以某城市快速路项目的预制高架桥立柱为研究对象,重点针对桥梁立柱在预制吊装和安装过程进行技术分析,重点计算分析双吊点和单吊点两种情况下预制立柱的吊点最优设置位置,综合验算立柱在吊装和堆放过程中保证结构受力状态符合设计要求、裂缝宽度要求等.同时,针对预制立柱在施工过程中的吊装安装各个过程进行重点研究,确保安装过程中各项参数符合规范要求,安装完成立柱垂直度和高程等偏差在合理范围之内.预制立柱吊装安装精细化控制,能保证结构成桥状态下结构受力状态良好,预制立柱的推广应用也为城市高架桥梁高效、经济、绿色环保施工提供了有力保障,是以后桥梁预制构件施工的新方向.关键词:装配式桥梁;预制立柱;吊装安装;施工技术中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()引言随着交通基础设施建设的需要和施工工艺的不断提高,装配式结构得到了迅速发展,桥梁上部结构预制水平较高.相比而言,桥梁下部结构装配式应用比率较小,针对桥梁下部结构的装配式应用,一方面促使桥梁工程建设速度的提升,减少劳动力现场投入和缩短施工工期,减少对既有交通的干扰;另一方面通过预制构件工厂加工可有效保证构件质量,可促进桥梁建设的集约化、高效环保的综合性发展.装配式桥梁预制立柱施工工艺 预制立柱的分类预制结构桥墩作为桥梁下部结构中最为重要的构件,其预制拼装主要分为以下几类.按照结构类型分()整体式立柱结构:将整个立柱在工厂预制加工,运至现场后与承台、盖梁等进行连接锚固或者浇筑混凝土固定,此种类型能有效保证结构性能,但是由于墩柱体积大、重量大,相应起吊运输过程要求较高.()节段式立柱:将立柱进行拆分预制,降低单个预制构件的质量,构件之间可采用预应力进行连接,连接后立柱具有较高的抗震性能和较好的整体稳定性,可根据立柱高度进行标准化分节预制施工,便于工厂加工生产.按照接缝类型分()湿接缝,通过在预制构件接缝处灌注高强砂浆,确保预制构件之间的连接,灌注过程重点要控制浇筑的密实程度和钢筋连接,现场质量控制要求高.()干接缝或者胶接缝,多个节段的立柱通过竖向预应力钢筋进行连接,接缝处普通钢筋不连接,接缝处采用干缝或者胶缝,属于摇摆体系.预制立柱连接方式预制立柱与承台主要采用以下几种连接方式.套筒连接通过套筒将承台预留钢筋和立柱预留钢筋进行首尾相接,并往套筒中灌入砂浆密封,套筒在轴向力的作用下能有效抵抗变形和增强结构耗能性能.此法对套筒质量要求高,要求加强套筒和钢筋的连接强度,套筒连接和套筒形式示意图如图所示.图套筒连接和套筒形式示意图 金属波纹管灌浆连接预制立柱预留钢筋,钢筋穿入承台和盖梁上的预留波纹管孔洞,并在孔内进行压浆填充,此结构达到底部钢筋、混凝土、立柱三个方面的传力机制.相比套筒连接,此项工艺要求有较高的预留孔精度、足够的预留钢筋长度,否则会导致钢筋受力拔出;因预留钢筋连接数量较少,导致连接面为整个结构受力薄弱面,受力作用变形大,同时波纹管对钢筋有一定的约束作用,提高了钢筋的承载能力.插槽式连接工艺通过构件的预留槽口,将另一钢筋插入槽口内,钢筋连接完成后进行灌浆密封.此方式适宜于盖梁与立柱连接,需要严格控制盖梁钢筋和立柱预留钢筋长度,确保连接可靠,后期采用砂浆进行找平.插槽式构件连接可以将整体构件插入另一施工技术SHIGONGJISHU张志鹏,等:装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析 工程与建设 年第 卷第期构件,整体性较高.此外还有承插式构造,带预应力耗能钢筋的混合构造,整体连接,法兰盘连接构造,等等.不同连接构造的应用一方面保证了结构的整体有效连接,另一方面还能增强结构的抗变形能力.工程概况某市快速路项目,是整个城市快速路系统的重要部分,本项目内环高架桥梁长 k m,项目建设周期为年,要求项目建设配套市政项目同步完成,项目建设位于城市主干路上方,需要针对本项目道路临时改道,为满足项目文明绿色施工要求、工期要求和装配式桥梁的示范项目要求,项目结构形式为预制墩柱、盖梁、简支小箱梁设计形式.桥梁主路宽度为 m,桥梁下部基础采用桩基础和承台的形式,预制构件采用工厂预制、现场吊装的形式.预制柱采用套筒灌浆工艺与承台盖梁进行连接.预制构件材料性能参数见表.表预制构件材料性能参数材料设计等级设计强度/MP a标准强度/MP a抗拉强度抗压强度抗拉强度抗压强度弹性模量混凝土C 普通钢筋HR B 钢绞线s 装配式桥梁预制立柱吊点位置确定本项目在预制立柱吊装过程中,为满足预制立柱的受力性能和变形性能,需要根据构件吊装及使用过程中的受力性能综合确定吊点位置,吊点设置主要分为以下几点:()双悬臂梁设置合理吊点和垫点,在吊装和堆放过程中,可以将相对较长构件简化为双悬臂梁,两吊点和两支撑情况.双悬臂吊装堆放受力示意图如图所示.图双悬臂吊装堆放受力示意图根据弯矩相等原则列式计算如下:MAMBM,q xq(lx)q x求解得x l.根据求解结果确定合理吊点和堆放点位置在距离柱端 l处.构件在吊装和堆放过程中要将构件的自重直接传到地基上,否则会导致结构发生损坏或者开裂情况.()单悬臂合理吊点和垫点的确定,因在吊装过程中瞬时状态时受力可能为单悬臂状态,立柱构件跨内最大正弯矩和悬臂最大负弯矩相等.单悬臂吊装堆放受力示意图如图所示.图单悬臂吊装堆放受力示意图当支座负弯矩和跨中最大正弯矩相等时,可知QC.q xq(la)q aa()xl(la)(la)求解计算得出a l,针对变截面情况需要细化计算吊点位置,现场作业过程中可粗取 l为吊点位置,实际吊装过程中的外荷载值需要考虑动力作用的影响,一般取 倍静力作用值.在实际设计过程中要根据计算情况确定是否满足要求,如不满足需要进行额外配筋.装配式桥梁预制立柱吊装安装过程技术分析 吊装安装施工工艺流程采用专用预制柱平板运输车将立柱运至现场,起吊过程中确保翻转和垂直度调节到位,进行套筒灌浆作业,完成整个立柱的安装工作.运输前要对沿线道路进行详细查勘,吊装和安装过程中要缓慢移动和翻转,避免损坏预留钢筋,在安装过程张志鹏,等:装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 中要注意立柱的垂直度控制,确保立柱安装竖直.预制立柱现场安装流程图如图所示.图预制立柱现场安装流程图立柱吊装就位前采用C 细石混凝土找平,避免吊装过程中产生挤压破坏.立柱中心进行放样的同时复核立柱钢筋位置,安装定位模板,完成混凝土浇筑和养护工作.预制立柱安装时承台和定位墩混凝土强度达到设计要求时,可吊装安装立柱,采用汽车吊,按照设计计算点位进行吊起安装,在预制立柱上精确定位相应位置,吊装过程中进行垂直度调整工作.预制立柱吊装安装施工质量控制要求()立柱承台施工要求:在承台混凝土浇筑施工前应核钢筋、模板和预埋件的位置、尺寸和保护层厚度,确保施工定位准确,经现场监理确认检查后方可进行混凝土浇筑施工.承台浇筑要保证连续浇筑作业,施工前做好浇筑专项方案和施工组织;混凝土运输及泵送过程中要提前确保管道密封,并防止浇筑过程中发生堵管现象;钢筋密集区域严格控制振捣质量.确保混凝土覆盖养护,防止混凝土收缩裂缝的产生.()立柱吊装就位:吊运预制立柱安装之前,出厂时需要对立柱进行检验,检测混凝土强度、混凝土外观和尺寸误差,保护层厚度值和连接面的凿毛处理,并对出厂合格的立柱粘贴合格标志,临时堆放位置地基平整和地基承载力满足要求,吊装机械设备到场前,吊装作业人员的资质和机械设备资料齐全有效,并进行全面的安全技术交底工作,吊装过程缓慢平稳,待立柱安设稳固后方可解开吊装索具.()在预制立柱吊装安装过程中量测立柱轴线、线型、垂直度、标高等,预制立柱吊装安装控制参数见表.表预制立柱安装控制参数表序号控制项目偏差允许值预制立柱轴线偏差 mm预制立柱高度偏差 mm预制立柱顶部高程值 mm预制立柱截面设计线型 mm预制立柱拼装垂直度控制值 套筒灌浆工艺:钢筋连接套筒灌注高强无收缩水泥灌浆料,采用干混砂浆拌水,通过搅拌桶中加入干混料,加入适量的水,启动搅拌机搅拌m i n左右时间后,静止m i n将气泡放出,采用压浆机自下部进浆孔压浆至上部排气孔出浆稳定后用橡胶止浆塞封孔封堵注浆口.灌浆套筒连接施工示意图如图所示.图灌浆套筒连接施工示意图立柱安装完成:注浆料满足d强度大于 MP a后,拆除挡浆模板和其他临时结构,至此立柱安设完成.预制立柱吊装安装施工工艺改进建议针对本项目立柱吊装安装施工工艺过程和施工总结提出,对于装配式立柱的精度控制方面,施工过程中建议采取更加精密的模具,保证定位准确,连接钢筋除采用绑扎施工外,必要时可采取焊接固定的措施,避免浇筑混凝土施工过程中对钢筋连接产生冲击影响钢筋定位效果.灌浆套筒设置,根据现场灌浆施工过程分析,更改灌浆管设计.在采用内螺纹进行连接时,灌浆管直径较小时容易出现堵塞或灌浆压力过高影响灌浆效果,需要增大灌浆直径,将灌浆套筒内螺纹改为外螺纹连接.桥梁的盖梁较长,容易引起因浇筑混凝土时发生管道变形导致灌浆管堵塞的情况,因此需要采用硬质注浆管道,浇筑过程中采用硬质支撑,保证混凝土硬化后再脱去,防止灌浆过程中的冲压导致管道变形.结论本文以某城市高架桥梁预制立柱在吊装安装过程中的工艺流程和施工重点技术分析,重点阐释了预制立柱在安装工艺流程、安装作业重点和质量控制要求等方面,得出以下几个方面结论.()预制立柱工厂加工制作,采用精细化技术管理手段,精确定位立柱的尺寸和预留钢筋的位置,确保安装过程中能够准确连接,保证立柱的拼装质量.()分析研究立柱在吊装过程中的受力特点和受力性能,优化吊点位置,经计算分析可知针对双吊点和单吊点情况分别确定吊装过程中的内力性能,确保吊装过程中结构受力符合设计要求,并保证防止立柱在吊装过程中的裂缝产生.()细化分析吊装安装过程,从承台表面的凿毛、表面清理,安装挡泥浆板和垫层坐浆等现场连接面清理到位.立柱在吊装运输过程中要严格按照施工作业流程要求进行,安装过程施工技术SHIGONGJISHU张志鹏,等:装配式桥梁预制立柱吊装与安装施工技术分析 工程与建设 年第 卷第期中严格控制垂直度和高程,确保立柱安装定位准确无误.保障安设过程灌浆套筒准确连接,立柱符合设计要求线型和标高要求.()针对本项目预制立柱安装过程进行全面的施工技术应用,分析施工过程中出现的问题,重点关注预制立柱的制作过程中要采用更加精密的模具,钢筋绑扎安装尤其是预留连接需要进行焊接加固措施,以防止混凝土浇筑对其位置的影响.()灌浆套筒为避免堵塞或灌浆压力过高影响灌浆效果,需要根据实际情况增大灌浆管直径和采用外螺纹连接方式,能有效提高灌浆效果,避免出现堵塞等情况.针对盖梁尺寸较大、管道较长、管道易损坏等问题,建议采用硬质注浆管和定位支撑措施,确保灌浆套筒质量良好.总结以上分析可知,预制立柱的推广应用能有效节约施工工期,推进桥梁建设高效、绿色、高品质施工,提升工程质量水平,在今后的桥梁工程建设中值得大力推广应用.参考文献张伟,王学军,高猛山区高速公路装配式桥梁方案比选研究J山东交通科技,():赵一丁,闫兴非,姚嘉轶,等数字孪生技术在装配式桥梁构件生产中的应用J四川水泥,():周俊装配式桥梁综合施工技术与质量管控分析J黑龙江交通科技,():,姚庆昌装配式桥梁梁板安装及施工技术分析J砖瓦,():林树枝装配式桥梁的应用前景分析J建设科技,():李志轩,李志峰,王磊标准跨径装配式桥梁经济性研究J山东交通科技,():何邵勇城市高架桥工程建设中装配式桥梁的应用J绿色环保建材,():(上接第 页)完成上述操作,第M、M 区承台的钢板桩通过细砂完成体系转换,未浇筑区钢围堰纵向内支撑通过焊接预埋牛腿完成体系转换.在第M、M 区承台施工作业时,可同时进行第M、M 区的钢围堰拆除作业.体系转换牛腿如图所示.图体系转换牛腿承台质量检测结果承台混凝土养护 d后,检测各区混凝土表面,保证清洁、平整、干燥,无蜂窝麻面,无裂缝.采用回弹仪对其各区进行强度检查,强度在 MP a,均满足C 强度等级要求,检测结果如图所示.图混凝土各测区混凝土强度折线图(单位:MP a)结束语本文以涡河五桥主塔承台施工为例,施工中合理地运用了跳仓法、分层分区域浇筑、免拆模板、冷却水管,施工过程中完成体系转换与内支撑解除,优化混凝土配合比,加强养护与温度监测等施工技术,保证了承台基础质量符合要求,加快了施工进度,避免人工、材料和机械的浪费,节省了施工费用.该施工技术可为后续桥梁工程中大型异形整体式承台施工提供了参考.参考文献代广伟,王金铜,胡天智,等超大截面预应力梁大体积混凝土低温浇筑质量控制J施工技术,():中华人民共和国住房和城乡建设部大体积混凝土施工标准:G B S北京:中国计划出版社,中 华 人 民 共 和 国 交 通 运 输 部公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范:J T G/T S北京:人民交通出版社,谷景涛,王树新,吴文涛,等承台大体积混凝土施工温控技术研究J公路,():艾建杰,罗清波,蔡海燕,等桥梁承台大体积混凝土水化热及温控技术研究J甘肃科学学报,():李福海,高浩,王江山,等聚丙烯纤维混凝土梁裂缝发展的试验研究与模型计算J华南理工大学学报(自然科学版),():夏康,王东辉,肖本林跨海大桥主墩承台大体积混凝土施工技术J施工技术,():刘哲,李桐,于艺林,等东洲湘江大桥水中墩大体积承台施工技术J施工技术,(S):中华人民共和国住房和城乡建设部大体积混凝土温度测控技术规范:G B/T S北 京:中 国 建 筑 工 业 出 版社,