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连续刚构桥施工工艺

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连续刚构桥施工工艺

1. 连续梁桥、 连续刚构桥概念
两跨或两跨以上连续梁桥, 属超静定体系。连续梁在恒活载作用下, 产生支点负弯距对跨中正弯距有卸载作用, 使内力状态比较均匀合理。连续梁在连续梁与墩之间设有支座, 连续刚构将主梁做成连续梁体与薄臂桥墩固结而成。
2. 梁体悬浇施工
预应力混凝土连续梁桥、 连续刚构桥采用悬臂施工的方法, 需要施工中进行体系转换。即在悬臂浇注混凝土施工时, 结构受力状态呈T形刚构、 悬臂梁, 待主梁合拢后形成连续刚构或连续梁。
预应力混凝土悬臂梁桥、 连续梁桥墩梁是铰接( 设置支座) , 不能承受弯距, 在悬臂浇注时需采取措施, 设置临时支座将墩梁固结, 待悬臂施工至合拢状态后才能拆除临时支座形成连续梁桥。T型刚构、 连续刚构桥墩梁是固结的, 采用悬臂浇注施工时, 结构本身已具有承受悬臂梁体重量的抗弯能力, 可根据设计和施工要求设置临时托架和挂篮进行悬臂施工。
2.1. 悬臂梁体分段
悬臂浇筑施工时, 梁体一般要分四大部分浇筑, 0#段( 即墩顶段) 、 0#段两侧对称分段悬臂浇注部分和不平衡梁段、 边孔在支架上浇注部分、 中跨和边跨合拢部分。
2.2. 悬浇程序( 墩梁铰接)
1、 在墩梁间设置临时固结系统, 然后在托架上浇注0#段。
2、 在0#段上安装悬臂挂篮, 向两侧依次浇注对称梁段和不平衡梁段。
3、 在临时支架上浇注边跨梁段。
4、 在挂篮上浇注中跨和边跨合拢段。
2.3. 施工工艺
2.3.1. 0#段施工
0#段结构复杂, 预埋件、 钢筋、 各向预应力钢束及其孔道、 锚具密集交错, 梁面有纵横坡度, 端面与待浇段密切相连, 要精心施工。混凝土浇注顺序先底板、 再腹板、 后顶板。
施工程序如下:
( 1) 安装墩顶托架平台( 如梁底距离地面较小, 可立钢管支架, 如距离较大, 则墩顶预埋型钢作为牛腿支架) ;
( 2) 浇注支座垫石及临时支座;
( 3) 安装永久盆式橡胶支座;
( 5) 安装底板部分堵头模板;
( 6) 托架平台试压。
( 7) 调整模板位置及标高;
( 8) 绑扎底板和腹板的伸入钢筋;
( 9) 安装底板上的竖向预应力管道和预应力筋;
( 10) 绑扎腹板、 横隔板钢筋及管道定位筋;
( 11) 安装腹板纵向预应力管道及预应力钢筋。
( 12) 安装全套模板。
( 13) 绑扎顶板底层钢筋网及管道定位筋。
( 14) 安装顶板纵向预应力管道及横向预应力管道和预应力筋。
( 15) 安装顶板上层钢筋网。
( 16) 浇注梁体混凝土。
( 17) 拆模, 两端混凝土连接面凿毛。
( 18) 预应力钢筋张拉及孔道压浆。
梁体混凝土要求一次性浇注成型。浇注时, 因梁体较高( 一般为5～8m) , 为防混凝土输送不到位或漏振, 需在腹板上开窗输送砼及振捣, 其开窗的方案及混凝土浇注方法如下:
开窗方案:
①顶板接浆漏斗开窗
顶板钢筋不用割断, 可先松开扎丝, 把相应位置钢筋拔开即可, 内模必须设置开口, 可设活动板, 以便封窗。在顶板中心线上设两个窗口。
②腹板进浆开窗
腹板进浆开窗: 在每侧腹板距底板顶面3.5m处设4个窗口, 以便人员进入腹板捣固和浇筑。每窗要割断φ16钢筋3根, φ12钢筋5根, 每根钢筋只允许一个切口, 钢筋切割要交错进行, 恢复时采用绑焊连接。
③底板开窗: 可在其内模中部开宽度为1.2m的通长窗, 包含隔板部位, 以便串筒从顶板接漏斗浆进行灌注, 随灌满随封窗。
④封窗: 先准备好焊机、 帮条短钢筋, 焊工随时准备封焊钢筋; 采用活动管架支撑, 先留好带木、 活动小板封模。
混凝土灌注:
T构部分的梁体悬臂砼必须两侧对称进行浇筑, 按底板→腹板→顶板的顺序对称浇筑混凝土。顶板混凝土浇注顺序先对称从浇注翼缘板外侧向中心浇注。
混凝土捣固采用插入式振动棒振捣。负责捣固的人员要事先到现场了解波纹管布置, 捣固时不得碰撞波纹管, 也不得用振动棒压在钢筋上振动。
留置8组抗压试件( 3组作为同条件养护、 5组标养) 及3组弹性模量试件( 二组作同条件养护、 一组作为28天标养。)
养护
顶板及外模部份采用铺、 挂麻袋浇水养护, 内模部份采用直接浇水养护。
预应力施工
连续梁梁体为全预应力结构, 在梁体纵向、 横向和竖向都设有预应力筋。纵横向预应力筋钢束一般都采用15.2钢绞线, 竖向一般都采用PSB830精扎螺纹钢筋。预应力施工步骤:
孔道预留:
孔道预留采用波纹管。波纹管的定位一般采用钢筋定位网, 定位网间距为0.5m。波纹管接长处应用大于其型号的套管连接, 并用胶布密封, 以防漏浆。纵向管道较长时, 在管道中间增设压浆通气孔, 作为排气孔或压浆孔, 以保证孔道压浆饱满。
锚垫板预埋:
锚下垫板安装时, 须使垫板平面与管道垂直并准确对中, 千斤顶与垫板准确对中, 以免张拉时发生断丝、 滑丝。浇注砼时必须对锚垫板处的部分进行充分捣固, 以免出现蜂窝。
钢束下料、 存放:
钢铰线存放在干燥的地方防止锈蚀, 钢铰线的下料切割采用砂轮切割机切割, 严禁用电、 气焊切割。编好的钢束应置于平坦的场地妥善保管, 避免淋雨及重压。
钢束的下料长度L=孔道理论长度+钢束工作长度1.4m。钢束的下料在箱梁上进行, 可将钢绞线成捆吊至箱梁上后, 在箱梁上下料编束。
钢绞线穿束:
长30m以下的钢绞束, 可按整束人工穿入。长30m以上, 可先用钢丝绳穿入扩孔器, 在孔道内来回拖拉, 磨顺孔道, 增大空间, 后用卷扬机经过钢丝绳牵引整束钢绞线进入孔道, 用倒拉法穿入。
长30m以上, 也可经过牵引用钢丝网套穿入, 穿入确有困难时, 只可逐根穿入, 把先穿入的数根在孔道内拉顺, 并来回拖拉, 磨顺孔道, 增大空间, 以便于其余钢绞线的穿入。
预应力张拉:
①张拉前准备工作:
a、 对张拉设备进行标定, 配套使用。
千斤顶校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业。
压力表选用防振型, 采用1.0级, 校正有效期为1周, 采用0.4级, 校正有效期为1个月。
若施工中发生下列情况应重新进行校正:
千斤顶发生故障或漏油严重, 油泵压力表不能退回原点, 油泵倒地或重物撞击油压表。
b、 对预应力束张拉顺序编成表格, 在张拉孔边标明索的编号, 以便对号入座, 并按先后次序进行张拉。
c、 对预应力束进行张拉伸长值计算。根据技术规范精确地计算出每束钢绞线的伸长值。
②预应力张拉:
各梁段钢束张拉必须在该梁段悬灌砼强度达到设计要求且满足龄期要求后方可按设计顺序进行张拉。
纵横向预应力筋采用两端同时张拉, 张拉程序为:
a)初应力张拉: 0～初应力, 作伸长值标记。初始应力为控制应力的0.1。
b)控制应力张拉: 拉至控制应力, 测量钢绞线伸长值, 持荷5min, 千斤顶回油, 夹片自行或被顶压锚固。测总回缩量及夹片外露量。钢束张拉采用应力及伸长量双控, 且以钢束张拉力控制为主, 以伸长量作为校核。实际伸长值与理论伸长值应控制在±6%的误差内, 否则暂停张拉, 查明原因后处理。
孔道压浆
a)孔道压浆宜在预应力完成后24小时内压浆。压浆前应用高压水冲洗孔道, 并检查是否有串孔现象。
b)为保证梁体的耐久性, 管道内压浆采用高性能无收缩防腐蚀管道压浆剂。
c) 压浆时, 出浆口阀门必须待出浓浆后方可关闭。进浆口阀门必须待压力上升至0.6～0.7MPa, 持荷2min, 保压时间且无漏水和漏浆时关闭。锚具上的漏浆缝隙, 应在压浆前封闭。
d) 压浆时最高气温不宜高于35℃, 冬季施工应防止浆液受冻。
e) 压浆前, 锚具周围的钢丝间缝隙和孔洞予以填封, 以防冒浆。水泥浆的要求: 在符合和易性要求的条件下, 水泥浆的水灰比尽可能小一些, 一般采用0.3～0.4; 掺入适量减水剂时, 水灰比可减少到0.35; 采用对预应力钢材无腐蚀作用的水及减水剂。水泥浆的泌水率最大不超过4%, 拌合后3小时泌水率控制在2％, 24小时后全部被浆体吸回。水泥浆拌和时间不少于2分钟, 直到获得均匀稠度为止。
f) 压浆后的管道在24小时内不得受振动。当白天温度高于35℃时, 压浆宜在夜间进行。压浆时, 每一工作班留取不少于3组试样标准养生28天, 检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。
2.3.2. 悬臂段施工
悬臂段按设计分段用挂篮对称悬浇, 设计分段长度一般为3～4m。悬臂段施工如下:
1、 挂篮结构
挂篮类型有由型钢焊接而成的三角形挂篮、 菱型挂篮、 贝雷梁或万能杆件组拼的挂篮。挂篮是施工梁段的承重结构, 又是施工梁段的作业平台。
挂篮由承重结构、 悬吊系统、 模板系统、 行走及锚固系统组成, 挂篮自重不得超过设计允许值。
A、 承重结构:
承重结构是挂篮的主要受力构件, 主要由主梁( 可由万能杆件或贝雷桁架组拼或型钢加工而成) 、 前上横梁和后上横梁组成一体, 承受吊杆及内模滑梁、 外模滑梁传递过来的荷载。主梁后部有竖向锚固装置, 除固定挂篮外, 还能够起到传递施工荷载的作用。
B、 悬吊系统:
悬吊系统主要是将底模系统、 内模系统、 外模系统、 施工工作平台的自重及其上面的荷载传递到承重结构上, 主要由精轧螺纹钢筋吊杆来完成。
C、 模板系统:
1) 、 模板系统主要由底模系统、 外模系统、 内顶模系统组成。
2) 、 底模系统由前下横梁, 后下横梁, 纵梁及大面积钢模组成。下横梁与纵梁之间采用活动联结, 以保证其灵活性; 大面积钢模置于纵梁上, 可采用点焊形式其相对固定在一起。下横梁与悬吊系统相联, 将施工荷载传给已浇梁段, 同时保证移动挂篮时模板与主梁同步移动。滑梁是经过精扎螺纹钢吊杆吊挂起来。
3) 、 外模系统由外模滑梁、 外模承重梁、 外模支架及大面积钢模组成。外模滑梁主要用于挂篮前移时带动外模其它构件一起前移; 外模承重梁主要是承受翼板传来的各种荷载; 外模采用桁架式模板。
4) 、 内模系统由内模滑梁、 内模支架及大面积钢模组成。内模滑梁主要用于挂篮前移时带动内模其它构件一起前移, 并承受顶板传来的各种荷载; 内模支架主要是定型顶板及加固模板, 同时也承受顶板传来的荷载。e.混凝土养生、 预应力管道清洗、 预应力钢束穿索及端头混凝土凿毛。
f.砼达到设计张拉强度后, 两端对称张拉纵向预应力束和交错张拉横向预应力束。并进行管道压浆。( 预应力施工同0#段施工)
g.挂篮卸挂、 脱模、 前移就位, 进行下一块段施工。
( 2) 、 钢筋及预应力筋安装
在底模板及外侧模、 封头模安装调整好以后, 即可绑扎钢筋, 按照先底板、 侧板, 后顶板次序绑扎钢筋及安装预应力管道和竖向预应力筋, 注意预留挂篮吊杆孔位。此时应特别注意竖向预应力筋的压浆管道及通气管道, 横向预应力筋的压浆通气管道, 纵向预应力管道位置定位、 接头包扎情况是否漏浆, 并保持预应力管道的顺道。
预应力管道严格按设计的要求布置, 当与普通钢筋发生矛盾时, 优先保证预应力管道的位置正确。
( 3) 、 悬臂段砼浇注
在各项工序完成后, 方可浇筑砼, 砼浇筑时, 用泵机对称浇筑。对预应力管道位置, 振动时要特别小心。并用水平仪观测挂篮的变形, 如果挂篮的变形值过大, 砼还未终凝, 这时可用吊杆将底模适当抬高。在浇筑2#段时, 可根据1#段浇筑时挂篮的变形值再次调整立模预留高度。
悬浇时, 必须对称浇筑, 不平衡重偏差不超过设计规定的要求, 浇筑从前端开始逐步向后端, 最后与已浇梁端连接。对上、 下梁段的接触面应凿毛、 清洗干净。砼的振捣采用插入式振捣器, 砼成型后, 要适时覆盖, 洒水养生, 使砼处于湿润状态, 严禁干湿交替出现。
梁段混凝土的浇筑由陆上混凝土拌和场集中拌制, 浇筑顺序是先底板、 腹板, 最后浇顶板。在混凝土浇筑的过程中, 严格控制梁段的尺寸, 细部尺寸误差不得大于该细部尺寸的±1%。挂篮的移动和拆除阶段, 也必须保持平衡。
当砼达到一定强度后, 拆除封端模板, 进行端头混凝土凿毛。以确保下一节段混凝土与上一节段混凝土密切结合。
为防止砼裂缝和棱角碰损, 箱梁砼强度达到15Mpa以后才能拆除非承重的侧模板, 砼强度达到35Mpa才能拆除其余的模板和支架, 砼强度达到设计要求后才能张拉预应力束。
2.3.3. 边跨直线段施工
边跨直线段为一个梁段时, 其托架可采用墩顶预埋工字钢作为支撑牛腿; 边跨直线段为一个以上的梁段时, 需在墩顶四周搭设膺架, 然后在其上铺上纵横梁后, 安装边跨施工模板, 并对工作平台进行预压重, 然后绑扎钢筋和安装预应力管道, 现浇直线梁段混凝土。混凝土强度达到设计要求后, 按设计要求张拉预应力钢束及预应力钢筋。施工时注意根据设计要求, 边跨直线段施工与悬臂最后一节施工的时间要保证相近。
2.3.4. 合拢段施工
合拢段一般长度为2米, 合拢段施工严格按照设计程序和施工工艺要求, 先合拢中跨再合拢边跨。
( 1) 、 挂篮移位和模板、 钢筋安装
中跨合拢时, T构上的挂篮均布置在悬臂端端头处, 以保证悬臂端的受力平衡, 利用一个挂篮作为中跨合拢段的施工支架。安装吊架, 铺设底模平台, 收紧所有拉杆螺栓, 使模板紧贴已灌混凝土面。安装外模, 绑扎底、 腹板钢筋, 预应力管道, 预先穿束并在混凝土灌注后, 适当左右抽动钢束。安装内模及箱梁内顶模, 绑扎顶板钢筋及预应力管道。外模采用挂篮侧模, 内模采用木模钉镀锌铁皮。
( 2) 合拢段混凝土临时锁定
选择当天最低温度时焊接临时锁定刚性骨架, 临时锁定刚性骨架可根据梁段所受的温度应力采用4组25~36工字钢( 每组2~3片) , 与预埋在梁体内的钢板焊接。

( 3) 、 合拢段施工步骤
A、 观测合拢前5天温度变化, 根据观测提供的气候资料选择合拢的最佳时间。一般一天的最低温度在凌晨一点钟到五点钟左右。从锁定体外支撑到浇筑砼应该在这4h之内完成。
B、 中跨合拢段施工时, 其中一个挂篮后移2米左右, 另外一个挂篮前移跨过合拢段至另一端悬臂梁上, 形成合拢段施工支架。
C、 安装吊架, 铺设底模平台, 收紧所有拉杆螺栓, 使模板紧贴已灌混凝土面。
D、 安装外模, 绑扎底、 腹板钢筋, 预应力管道, 预先穿束并在混凝土灌注后, 适当左右抽动钢束。合拢段钢筋、 预应力波纹管均根据实际长度下料。由于合拢段预应力孔道波纹管均需同两端预留孔道对接, 接头数量较多, 为防止堵管现象的发生, 在两侧梁体波纹管安装时, 适当加大外露长度, 并保护其不被损伤或在根部弯折。合拢段波纹管安装时, 对接处用接头波纹管包裹, 并用胶布包缠封闭, 混凝土浇筑前, 认真检查每根波纹管接头, 以及波纹管底部。混凝土浇筑后, 利用通孔器对各孔道进行认真检查, 及时消除造成漏浆的各种因素。
E、 安装内模及箱梁内顶模, 绑扎顶板钢筋及预应力管道。外模采用挂篮侧模, 内模采用木模钉镀锌铁皮。
F、 临时锁定。合拢段临时锁定的目的是为了减少由于温差变形引起的箱梁的伸缩, 以及混凝土凝固过程中的收缩, 防止合拢段混凝土产生缩裂或压坏。锁定时间选在一天中温度较低的时刻进行, 于钢筋绑扎后、 混凝土浇筑前进行。按设计要求对预张拉钢束进行张拉, 预张拉完成后, 焊接工字钢体外支撑, 锁定合拢口。
一般的连续刚构梁在施工中, 为了改进刚构墩的受力情况, 在中跨合拢时设计会要求进行顶梁操作。根据合拢时的温度并结合长期收缩受力情况和梁、 墩的受力情况确定顶推力、 顶推水平位移、 顶推时中跨合拢梁端竖向位移值。
G、 在一天中最低温度时灌注跨中合拢段混凝土, 为缩短灌注混凝土及张拉间隙时间, 采用早强剂, 并掺入膨胀剂, 以免新老混凝土结合面产生裂缝。混凝土作业的结束时间, 尽可能安排在气温回升之前, 在3-5小时内浇注完成。混凝土浇筑完毕, 顶面覆盖草袋, 箱梁内外及合拢段前后1米范围内, 由专人不停的撒水养护。待合拢段混凝土达到设计张拉强度和满足龄期后, 拆除体外支撑, 补张拉纵向预应力钢束至设计吨位。然后按设计顺序张拉其它预应力钢束及竖向预应力钢筋。张拉压浆完成后才能拆除挂篮。
合拢前, 相邻两T构的最后3段在立模时必须进行联测, 以便互相协调, 保证合拢精度; 清除T构上不必要的施工荷载, 复查、 调整两悬臂合拢施工荷载, 使其对称相等, 如不相等, 用压重调整。
( 4) 、 合拢段混凝土的灌注及养护
为使合拢段混凝土浇筑过程中结构体系处于稳定状态, 预先在悬臂两端施加水箱配重待刚性支承锁定后, 再浇筑混凝土, 边灌注混凝土边卸载, 使悬臂挠度保持稳定。
混凝土浇筑选用早强高强微膨胀混凝土, 以尽早达到张拉要求。混凝土浇筑选择在一天温度最低时浇筑。浇筑完毕后应覆盖麻袋并洒水养护, 保持潮湿状态, 减少箱梁顶面因日照不均所造成的温差。
( 5) 、 张拉压浆
待合拢段混凝土强度达到设计强度后, 拆除临时锁定刚性骨架, 张拉纵向、 横向预应力钢束, 张拉顺序按设计给定顺序张拉。张拉完毕后进行压浆。
( 6) 、 边跨合拢段施工
边跨合拢段除了不须进行预张拉外, 其余的施工步骤与中跨合拢段相同。
( 7) 、 体系转换
在悬浇施工过程中, 要注意保持两端的平衡, 使不平衡弯矩控制在设计要求范围内, 确保结构及施工安全。待合拢段施工完成后, 拆除临时支座, 完成体系转换。
2.3.5 连续梁线性控制
悬浇施工箱梁由于受自重、 温度、 外荷等因素影响产生挠度, 砼自身的收缩、 徐变也会使箱梁产生标高变化, 这种变化随着跨度的增大而增加。为了使成桥后的桥面线型符合设计线型要求, 必须在悬臂浇筑时进行标高控制, 在施工中对已浇筑的箱梁各工序进行挠度、 温度等观察, 并以此随时调整悬浇箱段的立模高度。
在现场成立施工监控工作小组, 进行有效的监控工作。每节段浇注砼前后、 张拉前后都对各梁段进行测量并将测量成果提交监控单位, 监控单位电算校核反馈分析后将下一节段的立模预抬值控制文件签发至施工单位实施。
原始数据在施工中实测统计后报监控单位, 包括: 混凝土的弹性模量及干容重; 挂篮的实际重量( 含模板) ; 钢绞线的弹性模量及截面积; 纵向预应力束孔道摩阻系数及偏差系数、 锚圈口摩阻损失、 钢束回缩量; 挂篮、 托架及膺架的变形量;
预拱度的设置应根据每节段挠度的数值确定,影响挠度的的因素主要有:挂篮的变形、 箱梁段的自重、 预应力的大小、 施工荷载、 结构体系转换、 混凝土收缩与徐变、 日照和温度变化等。其关键是在每节段箱梁施工时对立摸的标高进行精确控制。
测点布置: 在桥轴线及左、 右挡碴墙角的中心线组成三条纵轴线, 在每箱段的前端对称设置测点, 对称设置的目的在于两方面作用, 其一是经过三个点的挠度比较, 可观察该块箱梁有无出现横向扭转, 其二是在同一块箱梁上有三个观测点, 其测量结果可进行比较, 相互验证, 以确保各块箱梁挠度观测结果的正确无误。为保证测值准确, 测点采用长8～10cm的φ10mm钢筋, 把顶部作为测标, 在浇筑砼前把测标下端点焊到桥面钢筋上, 也可在浇筑砼时植入, 顶部露出桥面5mm左右, 以不影响施工为度。在0#段上设置临时水准点, 绝对基准点设置在岸上。观测时间在挂篮就位后、 砼浇筑前后、 张拉后、 挂篮前移后几个阶段都进行观察, 以及对温度变化观测。
张拉力所引起的箱梁挠度有时间滞后效应, 亦即张拉后上挠变形不会立即发生, 而是在张拉后的4～6小时完成, 因此张拉阶段的挠度观测, 应安排在张拉完成6～10小时后进行, 以真实地反映张拉所引起的箱梁挠度变化。