大跨度预应力箱型连续刚构桥施工关键技术分析.pdf

总661期2023年第31期（11月 上）0 引言目前，预应力混凝土连续刚构桥在我国应用广泛。为提高连续刚构桥的整体质量，要了解并掌握施工关键技术，并采取有效的技术措施对施工过程进行控制，从而保证连续刚构桥的施工质量。借此就大跨度预应力箱型连续刚构桥施工关键技术进行探讨。1 工程概况某桥梁工程为公路桥，全长721.63 m，位于某高速公路第四合同段内，主桥上部结构采用的是预应力混凝土连续刚构，下部结构桥墩为薄壁墩，壁厚 2.5 m，最大墩高为79.66 m，主墩采用群桩基础，主桥与主墩的混凝土强度等级相同，均为C50。2 大跨度预应力箱型连续刚构桥施工关键技术2.1 挂篮安装2.1.1 挂篮选取本工程选用三角形挂篮，与其他形式的挂篮相比，三角形挂篮的应用优势体现在如下方面：1）该挂篮结构简单，整体结构由三个主要部分组成：主梁、悬臂梁和锚固系统。这种简单的结构使得挂篮易于安装、拆卸和运输。三角形挂篮适用于各种桥梁施工场景，包括预制梁、现浇梁和斜拉桥等。由于三角形挂篮的结构简单，拆装过程相对简单，可以快速完成桥梁施工任务。2）三角形挂篮的前横梁高度相对较低，有助于提高挂篮的走行稳定性。同时挂篮的重心可以调节，将挂篮重心位置降低，能提高挂篮的稳定性，满足各种施工需求。2.1.2 结构及参数1）拼装前对挂篮系统分析得知，三角形挂篮的组成包括前吊系统、内外模板滑移系统、底篮系统、后锚系统以及挂篮的横梁和主桁。所有组成结构以及挂篮内外模板相加，总重量为1 160 kN1。2）施工前要明确挂篮的相关物理参数，经分析后得知挂篮自重为120 t，长度4.0 m。2.1.3 挂篮拼装1）安装主构架体系，测量定位，并安装垫梁；随后安装主三角构架及主构架横联。2）在桥梁的0#段（通常是桥墩正上方的部分）上先安装挂篮的底部框架，可采用吊装法作业，使用吊装设备将挂篮的后下横梁和前下横梁放置在0#段托架上。然后安装挂篮的纵向梁和前后吊带，这些吊带通常用于支撑挂篮，并将其固定在桥梁上。3）通过收缩前后的吊带，将挂篮提升并放置在0#段和前上横梁上，待其基本就位后，将其锚固好，以确保其在施工过程中的稳定性，然后开始组装底部的模板。为确保挂篮在施工过程中的安全性，应检查所有锚固连接是否牢固。4）所有的连接都经过检查并确认合格后，开始设置用于测量挂篮位移的测点。并组织挂篮的加载预压施工，预压阶段应在挂篮上加载重物，对其进行预压，以测试其承载能力和确保其在施工过程中的稳定性。5）挂篮结构中还需要安装模板滑移系统，包括内外滑模、模板等。外滑梁的安装使用吊装设备进行，将外滑梁置于前上横梁和0#段的翼缘板上；内滑梁置于适当的位置即可；外模穿在外滑梁上，并与侧模翼缘模以焊接的方式连接，形成一个整体。内模架和内收稿日期：2023-05-11作者简介：马金明（1984），男，助理工程师，从事公路桥梁施工工作。大跨度预应力箱型连续刚构桥施工关键技术分析马金明（唐山曹妃甸滨海公路开发建设有限公司，河北 唐山 063000）摘要：基于预应力混凝土连续刚构桥在我国的广泛应用，以某工程为例，对大跨度连续刚构预应力箱梁施工关键技术进行分析探讨。首先简要介绍了该工程的工程概况，然后，主要对挂篮安装及悬臂灌注施工中的施工关键技术进行探讨，希望能为同类工程提供参考。关键词：箱型连续刚构桥；挂篮；堆载预压中图分类号：U445.4文献标识码：B162交通世界TRANSPOWORLD模固定于内滑梁上，模板上预留洞口浇筑混凝土。2.1.4 堆载预压1）挂篮拼装就位后，为消除结构的非弹性变形，采用砂袋对挂篮堆载预压，本次预压荷载的取值为1#段混凝土重量的1.3倍，整个预压过程分8级加载，每级的加载重量为1#段混凝土重量的0.1倍、0.3倍、0.5倍、0.8倍、1.0倍、1.0倍、1.2倍、1.3倍2。每一级加载完成后需要详细记录数据。2）完成堆载预压后，以相反的顺序卸载，同加载要求一致，要做好数据的测量与记录工作。完成卸载后，所有预压中的数据应详细整合，并绘制相关的关系曲线图，为后续预拱度、变形值等参数的设计提供相关依据。2.1.5 挂篮移动移动挂篮前，要先完成三向预应力张拉及压浆，具体的移动方法及要点如下：1）将挂篮的导轨接长，其中接长的部分可固定于钢筋上，之后将内外滑梁前后吊杆放松，保持翼缘板内外模板在自重力下可脱离混凝土即可。2）松掉前吊带和底篮后锚固的吊带结构，利用后边的吊带支撑底篮，使挂篮结构松动。松掉吊带的挂篮，应将主桁架下弦杆后锚系统放松，之后再利用反扣轮将其固定于导轨之上。3）完成上述操作之后，对挂篮的各个构件进行检测，如不存在问题，则可以启动千斤顶准备向前移动挂篮。为确保移动过程的安全，应保证移动过程中要左右同步，方向顺直，同时应设置锚固结构，或在前端加垫3。2.2 悬臂灌注施工2.2.1 墩身翻模本工程中，由两个主桥墩，均为薄壁墩，壁厚2.5 m，墩身的混凝土强度等级为 C50，利用翻模工艺施工。具体要点如下：1）这种模板采用大块组合钢模，分为三节，每节高度为2.5 m，总高度为7.5 m。每节模板由6块大模板组成，包括4块平模和2块圆弧模。每块侧模外部都增加了水平背肋，旨在提高模板稳定性和承重能力，确保施工过程中的安全和效率。2）提升系统包括塔吊、电梯、混凝土输送泵和泵管架等组件。塔吊负责模板的提升，混凝土输送泵负责混凝土的提升，泵管架作为附属设备辅助提升过程。电梯可以辅助完成机具、人员的提升，此外，还需要在泵管架内设置简易人行梯，以备不时之需。3）本工程墩身施工中，由于外侧没有架设脚手架，为确保施工阶段主筋的稳定性，应在墩身每道薄壁内设立简易钢管架。在混凝土浇筑前，先将钢管架整体利用塔吊运至地面。施工下一段钢筋时，再将钢管架重新吊入薄壁内。同时，采用粗螺纹接头连接竖向主筋，桥墩施工中使用套筒连接，以加快施工速度。4）在墩身钢筋外侧布置防裂钢筋网片，布设的网片采用直径6.0 mm的带肋钢筋，布设间距7.5 cm，提高混凝土结构的抗裂性能4。主桥墩使用C50混凝土，采用电子自动计量拌和站确保混凝土质量，并通过输送泵将混凝土运输至桥墩下方，再利用软管布料。5）桥墩施工时，可采取翻模施工技术，共分为3节等高模板施工，每节模板的高度设计为2.5 m。通过循环拆卸和浇筑模板，逐步达到墩顶设计标高。在每次循环中，最下两节模板被拆除并支立在最上一节模板上，浇筑两节模板高度的混凝土。这个过程将一直重复，直至达到墩顶设计高度。6）施工期间应做好墩身的线性控制工作。为控制桥墩垂直度，可在墩身模板校正时，使用自动安平激光铅垂仪进行控制。在承台每个薄壁的四个角距墩身70 cm处布设控制点，安装激光铅垂仪，接收靶设于墩顶工作平台。墩中心定位控制，可采用三维坐标控制法。施工前，使用全站仪进行中心精确定位，利用精密水准仪测量标高，再由全站仪复核。薄壁墩高程的控制可采用两种方法，一是使用水准仪观测墩顶标高，二是从墩底水准点用钢尺拉尺测量至墩顶。2.2.2 大体积0#块施工1）0#块底模和外侧模下面部分用平模，内模为异形钢模，其余均为大块钢模，端模使用简易钢模，此类模板的选择可为施工提供便利性。在安装模板时，需要分三次进行，每次安装一部分，安装过程中，使用塔吊来提升和放置模板，同时使用倒链来调整模板的位置。为确保底模支撑牢固。可使用碗扣式脚手架来支撑底模，同时使用万能杆件来支撑翼缘板模板。2）模板支立的过程包括了底模的安装，腹板和翼缘板的组装，以及预应力管道的铺设等步骤。整个过程在混凝土浇筑前完成，以确保结构的稳定和牢固。其中，预应力管道的定位和安装尤为重要，需要保证准确性和牢固性，同时，为了避免管道堵塞，还需要在管道中穿入硬质塑料管。在绑扎钢筋的过程中，还需要安装预埋件，如挂篮吊带孔和电缆孔等。这个过程需要精细地操作和严谨地控制，以确保桥梁的施工质量。3）将0#块混凝土分三次浇筑，每次浇筑的高度都有明确的控制，以保证混凝土的整体性和外观质量。首次浇筑高度为3.0 m，控制在横隔板过人洞下缘；第二次浇筑高度为6.1 m，控制在纵向预应力钢绞线预留孔道下侧；第三次浇筑高度 3.4 m，直接浇筑至顶板即可5。163总661期2023年第31期（11月 上）4）在混凝土输送过程中，安装软管进行输送并人工配合局部摊铺是常见的施工方法。关键在于控制软管口与作业面的距离在1.5 m以内，以确保混凝土的均匀性6。在0#块属于大体积混凝土施工，振捣环节很重要，因钢筋较多，从而提高了振捣难度，如振捣不到位，则会影响混凝土的整体质量。振捣时要对边角多振捣几次，避免触碰预埋件。5）用输送泵布料，对称浇筑，在浇筑过程中，要统一指挥和协调。所有的施工人员、负责人、管理人员等均用对讲机联系。拌和站处由试验人员负责控制混凝土的质量。2.2.3 悬灌要点1）当挂篮移动就位后，要先打磨模板，调整模板轴线和标高后，安装钢筋。制作好的钢筋使用吊机提升并运送，由施工人员在挂篮施工作业平台上安装钢筋。安装时，先安装底模和外侧模，然后吊装底板防裂钢筋网片、绑扎底板钢筋，最后安装后下横梁吊带预留孔。钢筋绑扎完成后，要调整挂篮模板中线和标高。钢筋施工中应注意如下事项：采用单面焊搭接，按设计规范安装连接钢筋，特殊位置加密连接筋数量。2）各个节段的混凝土应一次性浇筑成型。浇筑前全面检查挂篮结构，重点查看锚固点及承重构件，防止施工中挂篮出现问题，引发安全事故；浇筑施工中，振捣是关键，由于梁段钢筋密集，加之预应力管道数量较多，所以振捣要小心，避免碰撞预应力管道和预埋件。3）浇筑后应及时养护。主要的养护措施为覆盖、洒水。养护要点如下：在0#块上设置水箱，配备水泵。顶板和底板的顶面用覆盖的方式养护，可以选用保水性好的覆盖物，如麻袋等，不易覆盖的部位，用水枪洒水养护，以保持混凝土表面湿润为准。2.2.4 预应力施工1）预应力筋应使用砂轮切割机进行切割；对于单根下料，应使用砂轮机打磨端部棱角和毛刺，以避免钢筋损伤，保证施工质量；对已绑扎成束的预应力筋要贴上标签，并注明编制时间、长度、根数等信息。2）用现场卷制的金属波纹管制成预应力管道，安装施工要点如下：按图纸作业，每间隔40 m应至少设置一个压浆通气孔；全面检查波纹管道，查验有无破损、卷曲、裂纹等情况；按设计要求安装预应力管道，并将波纹管穿入定位网片中且一起绑扎；竖向预应力筋的板桩要做好锚固，将下垫板与底板钢筋焊接，之后以胶带密封。3）预应力筋穿束中，首先人工穿牵引线，然后用牵引线将卷扬机钢绳穿过预应力管道。在穿束过程中，要注意卷扬机的受力情况，并确保穿束结束后，钢束两端的伸出长度相同。穿束完成后应确保预应力束正确、安全地安装到位。4）张拉施工时，应确保混凝土强度达到设计强度的85%以上。张拉前需要安装工作锚，用钢管轻敲夹片，夹紧钢绞线；安装千斤顶和工具锚。安装后启动油管，缓慢升压千斤顶，同步工作；完成张拉程序后，按顺序锚固梁两端锚具，张拉操作过程中，应注意保持油压稳定8。5）张拉时采用双控，即伸长量和张拉力，以伸长量控制为主、张拉力校核为辅，刚构两侧要均匀对称张拉；千斤顶和油表要标定，匹配使用；张拉结束后卸下千斤顶，做好标记，待24 h后检查回缩长度，合格后用水泥砂浆封闭锚端。3 结束语大跨度预应力箱型连续刚构桥施工是一项复杂的工作，由于其中涵盖的内容较多，为确保质量达标，要采取有效的方法和措施对施工过程进行控制。施工人员应了解施工关键技术，保证施工顺利完成。参考文献：1 白云腾，王晓明，录哲元，等.波形钢腹板连续刚构桥架设过程的智能化施工控制J.建筑科学与工程学报，2022（4）：137-145.2 王磊.大跨度预应力混凝土连续刚构桥的病害成因分析及处理J.工程与建设，2022（3）：718-720.3 薛君，薛飞，马宏宇，等.大跨度连续刚构桥边中跨同时合龙精细化分析与应变控制J.公路与汽运，2022（2）：110-113.4 宋斌.BIM技术在连续刚构桥施工中的应用研究以贵州特大桥及水巴岩大桥施工项目为例J.工程技术研究，2022（1）：34-36.5 廖梓材.预应力混凝土连续刚构桥施工线形及应力监控分析J.西部交通科技，2021（12）：143-145，208.6 于松波.大跨径预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工线形控制分析J.黑龙江交通科技，2021（11）：108-110.7 秦峰，王标才.桥墩几何参数及弹性模量变化对连续刚构桥力学指标的影响J.建筑技术，2021（10）：1217-1220.8 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