變截面連續(xù)箱梁懸臂澆筑施工工藝,圖文詳解!
一、前言
預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋開(kāi)始于1950年,距今已過(guò)60余年,目前世界最大跨徑達(dá)330m,跨越性能力和經(jīng)濟(jì)比突出,適合各種跨既有公路和鐵路、峽谷、河流。施工無(wú)需搭設(shè)支架、不中斷既有線交通、依靠掛籃的移動(dòng)逐段懸澆完成橋梁的施工方法具有廣泛的適用性。某特大橋主跨為55+90+90+55m變截面現(xiàn)澆連續(xù)梁,主跨上跨南昌至九江城際高速鐵路和南潯貨運(yùn)鐵路,斜交角僅為22°,左右幅覆蓋鐵路長(zhǎng)度達(dá)100m。施工單位采用了三角斜拉式掛籃懸臂澆筑法施工,成功解決了此項(xiàng)工程的難題,并形成了成熟工法,對(duì)類(lèi)似工程起到指導(dǎo)借鑒作用。
2) 臨時(shí)支座
為平衡連續(xù)梁在節(jié)段懸臂澆筑過(guò)程中的不平衡力矩,在各連續(xù)梁主墩設(shè)置臨時(shí)支座(見(jiàn)圖5.2.3.2-1)。臨時(shí)支座采用C55混凝土澆筑,與永久支座同高,在臨時(shí)支座中央設(shè)置兩層5cm厚55號(hào)硫磺砼,硫磺砼層中夾電阻絲,便于臨時(shí)支座的拆除。按設(shè)計(jì)要求,臨時(shí)錨固采用HRB335φ32螺紋鋼筋(施工墩身頂帽時(shí)注意鋼筋預(yù)埋),施工0#塊時(shí),預(yù)埋鋼筋伸入梁體與主墩臨時(shí)固結(jié)。
4、模板工程
0#塊外側(cè)模直接采用掛籃懸澆用鋼模板體系,安裝前除銹、涂刷模板漆。內(nèi)模采用鋼木組合模板,面板采用竹膠模板,背面采用方木加緊,方木下設(shè)置型鋼背帶。內(nèi)側(cè)模原則上以拉為主、以撐為輔,撐桿可用斷面為5×5cm、長(zhǎng)度為內(nèi)外模間垂直距離的C55砼桿,桿內(nèi)預(yù)埋1Φ12鋼筋以防振斷,梅花型布置,間距約為80cm,位置要盡量置于外模加勁和內(nèi)模橫帶處,內(nèi)側(cè)模板與外側(cè)模板開(kāi)洞穿PVC管,設(shè)Ф20鋼筋拉桿,內(nèi)側(cè)模底部采用C55砼桿進(jìn)行承托。內(nèi)側(cè)模在支座鋼筋網(wǎng)片處距底板砼頂面1m處開(kāi)洞,以便振搗。
端模:端模用自行加工的木模板,與內(nèi)外模及其骨架連接牢固。
5、鋼筋加工、綁扎及預(yù)應(yīng)力管道安裝
1)普通鋼筋安裝
每批到達(dá)工地的鋼材,均向監(jiān)理工程師提供試驗(yàn)報(bào)告和出廠質(zhì)量證明書(shū),并按不同鋼種、等級(jí)、牌號(hào)及生產(chǎn)廠家,分類(lèi)堆放,掛牌以識(shí)別。鋼筋在使用前,進(jìn)行調(diào)直和除銹,保證鋼筋表面潔凈、平直,無(wú)局部彎折;鋼筋的加工制作在加工車(chē)間嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行,成品編號(hào)堆碼,以便使用。
將加工好的鋼筋運(yùn)至模板內(nèi),按設(shè)計(jì)圖放樣綁扎,在交叉點(diǎn)處用扎絲綁牢,必要時(shí)采取點(diǎn)焊,以確保鋼筋骨架的剛度和穩(wěn)定性。
鋼筋綁扎按設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求進(jìn)行,先綁扎底板鋼筋,再綁扎橫隔板和腹板鋼筋,同時(shí)安裝定位網(wǎng)及預(yù)應(yīng)力波紋管道,波紋管接頭纏繞嚴(yán)密以防漏漿,再安裝內(nèi)模,最后綁扎頂板鋼筋。鋼筋綁扎時(shí)注意各種預(yù)埋件的安裝。
2)預(yù)應(yīng)力管道安裝
鋼束管道位置用定位鋼筋固定,直線段定位網(wǎng)鋼筋間距為100cm,曲線段按50cm布置,在管道轉(zhuǎn)折控制點(diǎn)處定位鋼筋應(yīng)加密,定位鋼筋與梁體主筋牢固焊接,確保預(yù)應(yīng)力鋼束定位準(zhǔn)確,同時(shí),應(yīng)采取措施防止灌注混凝土?xí)r波紋管上浮。
如管道位置與骨架鋼筋發(fā)生沖突,應(yīng)保證端到位置不變,將鋼筋適當(dāng)移動(dòng)。
波紋管成孔質(zhì)量是保證預(yù)應(yīng)力質(zhì)量的重要基礎(chǔ),如果發(fā)生堵塞而進(jìn)行處理,將直接影響施工進(jìn)度和橋梁壽命。因此,必須嚴(yán)格施工控制,保證灌注混凝土后波紋管不漏、不堵、不偏、不變形。
3)預(yù)埋件安裝
鋼筋安裝過(guò)程中,注意不得遺漏梁體預(yù)埋件及預(yù)留孔洞,包括泄水孔、通風(fēng)孔、翼緣板下方滴水槽、防撞墻預(yù)埋鋼筋,施工過(guò)程中,必須采取措施確保預(yù)埋件位置準(zhǔn)確。
6、混凝土施工
所有懸灌梁段均一次灌注成型,為確保梁體質(zhì)量,需注意如下事項(xiàng):
①混凝土灌注順序?yàn)椋旱装?rarr;腹板→頂板。灌注時(shí)同一掛籃的兩邊基本對(duì)稱(chēng)?;炷劣蓲旎@前端向后端澆注,頂板混凝土從兩側(cè)向中央推進(jìn),以防發(fā)生裂紋。同一T構(gòu)兩側(cè)的混凝土灌注量之差不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值,T構(gòu)兩側(cè)重量偏差不超過(guò)10t。
②腹板混凝土振搗,當(dāng)梁段高度大于4m時(shí),在腹板內(nèi)側(cè)預(yù)留窗口,以便插入振搗器振搗混凝土。當(dāng)梁段高度小于4m時(shí),不預(yù)留天窗,直接將振動(dòng)棒放入腹板內(nèi)振搗。
③振搗時(shí)插入點(diǎn)均勻,并保證波紋管和壓漿管不受損傷,對(duì)角隅和鋸齒板等鋼筋密集處用小直徑振動(dòng)棒加強(qiáng)振搗,并加強(qiáng)振搗效果檢查。
④灌注混凝土前,仔細(xì)檢查模板的尺寸和牢固程度;灌注過(guò)程中設(shè)專(zhuān)人看護(hù)和加固模板,以防漏漿和跑模。
⑤在頂板混凝土澆筑完成后,用插入式振搗器對(duì)頂腹板和新舊梁段接縫處進(jìn)行充分的二次振搗,確保連接處密實(shí)、可靠。
⑥混凝土灌注結(jié)束后,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。懸灌段施工在夏秋季時(shí)采取覆蓋麻袋或海綿后撒水的養(yǎng)護(hù)方法。
⑦底板混凝土在初凝前抹平,頂板混凝土在初凝前拉毛。
7、預(yù)應(yīng)力施工
梁體按三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì),縱向、橫向、豎向均設(shè)預(yù)應(yīng)力。
縱向:梁體縱向腹板束采用15.2-24高強(qiáng)度低松弛鋼絞線,縱向頂板束采用15.2-15高強(qiáng)度低松弛鋼絞線(其中t0、t1為15.2-24),縱向底板束邊跨采用15.2-12高強(qiáng)度低松弛鋼絞線,縱向底板束中跨采用15.2-15高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。
橫向:梁體頂板橫向預(yù)應(yīng)力筋采用15.2-3高強(qiáng)度低松弛鋼絞線,BM15-3及BM15P-3扁形錨具錨固。
豎向:梁體腹板豎向預(yù)應(yīng)力采用公稱(chēng)直徑25mm的PSB930預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋,在腹板內(nèi)雙排布置,YGM-25型錨具錨固。各梁段鋼束張拉須在該梁段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%、并達(dá)到相應(yīng)的彈性模量,且齡期不小于7天后進(jìn)行??v向預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),先張拉腹板束后張拉頂板束,再?gòu)埨瓩M向預(yù)應(yīng)力鋼束,最后張拉豎向預(yù)應(yīng)力螺紋鋼,三向預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中,均應(yīng)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。采用張拉應(yīng)力與伸長(zhǎng)量雙控措施,以保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求的鋼束應(yīng)力。
張拉施工注意事項(xiàng):
①千斤頂加載和卸載時(shí)做到平穩(wěn)、均勻、緩慢、無(wú)沖擊。
②張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度和齡期達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求。
③張拉順序按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行。
④張拉作業(yè)中,對(duì)鋼絞線束的兩端同步施加預(yù)應(yīng)力,保證兩端張拉伸長(zhǎng)量基本相等。若兩端伸長(zhǎng)量相差較大時(shí),查找原因,進(jìn)行糾正。
⑤當(dāng)氣溫下降到5℃以下時(shí),停止張拉作業(yè),以免鋼絞線發(fā)生脆斷。
⑥張拉過(guò)程中不敲擊和碰撞張拉設(shè)備和油管。
⑦張拉完畢后,未壓漿或壓漿后水泥漿未凝固時(shí),不敲擊錨具和劇烈震動(dòng)
梁體。多余的鋼絞線用切割機(jī)切割,切割后留下的長(zhǎng)度不少于3cm。
⑧在高壓油管的接頭加防護(hù)套,以防噴油傷人。
⑨在測(cè)量伸長(zhǎng)量時(shí),停止開(kāi)動(dòng)油泵。
⑩轉(zhuǎn)移油泵時(shí)將油壓表拆卸下來(lái)另行攜帶轉(zhuǎn)送,在有壓情況下不擰動(dòng)油泵或千斤頂?shù)慕宇^。
8、預(yù)應(yīng)力管道壓漿
預(yù)應(yīng)力束張拉完畢后,應(yīng)及時(shí)對(duì)孔道進(jìn)行壓漿,孔道壓漿是確保預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量和箱梁質(zhì)量的一個(gè)重要因素。壓漿最大壓力控制在0.5~0.7MPa,施工時(shí)在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)監(jiān)督下使每束預(yù)應(yīng)力管道均壓漿飽滿(mǎn)、密實(shí)。壓漿完成后及時(shí)進(jìn)行封錨,采用與梁體同等級(jí)別混凝土進(jìn)行。
5.3.2 掛籃懸澆施工
1、掛籃結(jié)構(gòu)
圖5.3.2-1掛籃構(gòu)造斷面圖
本連續(xù)梁懸臂澆注采用三角掛籃施工,掛籃總重約60t,包括三角架、走道梁、前后上橫梁、前后下橫梁、吊掛系統(tǒng)(前、后主吊帶、后副吊帶、外模吊桿)及相應(yīng)的錨固、緊縮裝置和底平臺(tái)等部分組成。
模板系統(tǒng):外模(鋼)、內(nèi)模(木)、外模挑梁、內(nèi)模托梁、模板吊梁、外模吊點(diǎn)(2)、內(nèi)模吊點(diǎn)(4)
2、掛籃拼裝
0、1#塊施工完成后即進(jìn)行掛籃拼裝??傮w拼裝順序?yàn)椋鹤叩懒哄^固與調(diào)平→前后支點(diǎn)→縱梁→后上橫梁→后錨系統(tǒng)→立柱組件→三角拉板→前上橫梁→前吊帶→后吊帶→底籃和前后下橫梁安裝→底籃與前后吊帶吊掛→外模系統(tǒng)→內(nèi)模系統(tǒng),最后對(duì)整個(gè)掛籃系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。
1) 掛籃安裝允許誤差
③ 滑動(dòng)面應(yīng)光潔,無(wú)銹碴、焊碴,接縫圓順,每2m不平整度≤±2mm,接縫高差≤±1mm。
④ 支點(diǎn)中心線與滑道梁中心線對(duì)中誤差≤±2mm。
(3) 底平臺(tái)中心線與梁體中心線誤差≤±10mm。
2) 掛籃拼裝注意事項(xiàng):
(1) 拼裝前,應(yīng)對(duì)掛籃各構(gòu)件(或組合件)進(jìn)行尺寸、型號(hào)、缺陷(主要是焊縫尺寸及其飽滿(mǎn)度等)檢查驗(yàn)收,是否符合設(shè)計(jì)要求。發(fā)現(xiàn)不合格者,應(yīng)及時(shí)處理;在運(yùn)輸、吊裝時(shí),不得損傷構(gòu)件,特別是吊帶、前后支點(diǎn)及主梁等構(gòu)件堆放時(shí)應(yīng)整齊、穩(wěn)固,防止變形;
(2) 按拼裝順序,將各主要構(gòu)件(或組合件)分類(lèi)堆碼,以備吊裝;作業(yè)前應(yīng)對(duì)吊裝機(jī)械及機(jī)具進(jìn)行安全檢查,在操作過(guò)程中地上、空中應(yīng)有專(zhuān)人進(jìn)行指揮及指導(dǎo);
(3) 掛籃拼裝應(yīng)保持兩端基本對(duì)稱(chēng)同時(shí)進(jìn)行;
(4) 在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行吊裝時(shí),吊點(diǎn)應(yīng)穩(wěn)固可靠,構(gòu)件不受損傷、不變形;
(5) 各構(gòu)件拼裝位置應(yīng)準(zhǔn)確,螺栓應(yīng)100%上足上緊,并不得隨意擴(kuò)孔,連接銷(xiāo)子安裝牢固、有效,焊縫尺寸準(zhǔn)確、飽滿(mǎn)無(wú)缺陷;
(6) 安裝Φ32精軋螺紋鋼筋等冷拉件時(shí),應(yīng)先進(jìn)行絕緣處理(包纏絕緣膠布),螺母均采用雙螺帽錨固。安裝連接器時(shí),除檢查螺紋長(zhǎng)度、直徑、螺紋質(zhì)量外,螺紋上應(yīng)畫(huà)線以保證連接器與螺紋的連接長(zhǎng)度;
(7) 掛籃就位后,后下橫梁錨點(diǎn)(即后主吊帶主其緊縮裝置)其預(yù)緊力應(yīng)大于澆筑砼后的錨固點(diǎn)拉力,以保證節(jié)段間接縫平順, 同時(shí),達(dá)到檢查錨固點(diǎn)受力強(qiáng)度的目的。
3、荷載試驗(yàn)
掛籃拼裝完成后,對(duì)結(jié)構(gòu)螺栓、焊縫、桿件數(shù)量、規(guī)格等進(jìn)行仔細(xì)檢查,合格后進(jìn)行荷載試驗(yàn)。荷載試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)掛籃的承載力和消除結(jié)構(gòu)的非彈性變形,測(cè)定掛籃彈性變形,并與計(jì)算相比較。采用固定在掛籃前上橫梁用千斤頂加壓或在掛籃前端吊重的方式,按要求分級(jí)加載,并監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形,測(cè)得數(shù)據(jù)與計(jì)算值進(jìn)行比較,然后逐漸卸載,并測(cè)量結(jié)構(gòu)回彈變形量,根據(jù)實(shí)測(cè)變形值確定掛籃底模的預(yù)拱度。掛籃拼裝完畢后,進(jìn)行荷載試驗(yàn)以測(cè)定掛籃的實(shí)際承載能力和梁段荷載作用下的變形情況。
本次掛藍(lán)荷載試驗(yàn)擬采用在掛藍(lán)的前端吊重的方式進(jìn)行。首先采用最重的2#塊箱梁重量(150t)作為壓重荷載的重量標(biāo)準(zhǔn)。在正對(duì)掛藍(lán)前下橫梁的地面上組拼重物平臺(tái),上面堆放鋼筋,其重量按照滿(mǎn)載重量的1.2倍堆放(約90t),重物通過(guò)鋼絲繩吊于掛藍(lán)的前下橫梁上,然后在掛藍(lán)前上橫梁的主吊帶位置處設(shè)置千斤頂,通過(guò)千斤頂分級(jí)加載和卸載來(lái)實(shí)現(xiàn)掛藍(lán)的壓重試驗(yàn),分級(jí)荷載為
0→30%→50%→100%→120%→100%→50%→30%→0。
荷載試驗(yàn)時(shí),加載按施工中掛籃受力最不利的梁段荷載進(jìn)行等效加載,測(cè)定各級(jí)荷載作用下產(chǎn)生的撓度和最大荷載作用下掛籃控制桿件內(nèi)力。
根據(jù)各級(jí)荷載作用下掛籃產(chǎn)生的撓度,繪出掛籃荷載的撓度曲線,為懸臂施工的線性控制提供可靠的依據(jù)。根據(jù)最大荷載作用下掛籃控制桿件的內(nèi)力,可以計(jì)算掛籃的實(shí)際承載能力,了解掛籃使用中的實(shí)際安全系數(shù),確保安全可靠。
4、掛籃前移
掛籃前移在梁體縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后進(jìn)行,掛籃前移操作步驟如下:
鋪設(shè)墊梁及走道梁→釋放底模前中吊帶及后主吊帶,釋放后副吊帶,使底模與梁體分離→解除后錨系統(tǒng)→同步啟動(dòng)兩側(cè)長(zhǎng)行程千斤頂使掛籃前移。掛籃走行注意事項(xiàng):①掛籃走道安放位置要準(zhǔn)確,接頭處要平齊無(wú)臺(tái)階,走道與豎向筋錨固;②掛籃前移利用其所配備的千斤頂頂推,兩側(cè)要保持同步,兩懸臂掛籃要基本上對(duì)稱(chēng)前移,走行過(guò)程中要注意掛籃中線及走道方向的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)偏位后及時(shí)糾正,確保掛籃到位時(shí)偏移值不超過(guò)規(guī)范要求;③掛籃走行前,前后支點(diǎn)與滑到接觸處均應(yīng)涂抹黃油以減小摩阻力;④遇有6級(jí)以上大風(fēng)天氣時(shí),不得進(jìn)行掛籃的走行作業(yè),應(yīng)采取措施確保掛籃安全;⑤移動(dòng)掛籃時(shí)避免損傷精軋螺紋粗鋼筋,避免碰撞、彎折粗鋼筋;⑥掛籃移動(dòng)過(guò)程中用倒鏈拉住掛籃尾部,防止掛籃溜滑。
5、掛籃懸臂澆筑施工
⑩ 掛籃行走至下一節(jié)段,循環(huán)進(jìn)行前述操作。
5.3.3 主梁線型控制
① 施工前,應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)圖提供的各節(jié)段控制高程進(jìn)行復(fù)核;
② 懸澆線型控制,應(yīng)綜合考慮懸臂長(zhǎng)度與重量、掛籃重量等施工荷載,預(yù)加應(yīng)力、溫度及施工調(diào)整等因素;
③ 梁段懸澆時(shí),中線里程應(yīng)勤測(cè)量、勤復(fù)核,對(duì)預(yù)施應(yīng)力前后及溫度影響應(yīng)及早找到變化規(guī)律并加以修正;
④ 測(cè)量放樣時(shí),應(yīng)注意對(duì)同孔同節(jié)段的高程、中線偏位及里程保持一致,以確保順利合攏及成橋線型;
3)在梁段頂面中心及兩側(cè)埋設(shè)水平觀測(cè)點(diǎn)隨時(shí)觀測(cè)各截面標(biāo)高在整個(gè)梁體施工中的變化,以及時(shí)掌握調(diào)整預(yù)拱標(biāo)高。
5.3.4 合攏段施工
按設(shè)計(jì)要求先進(jìn)行邊跨合攏,再進(jìn)行中跨合攏。
連續(xù)梁合攏遵循“低溫灌注,既拉又撐還抗剪”的原則。為防止因溫差、混凝土收縮等造成合攏段開(kāi)裂,合攏前在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下將合攏段兩邊梁體利用型鋼骨架鎖定,保持相對(duì)固定,同時(shí)選擇在日最低溫度時(shí)灌注混凝土,保證合攏段混凝土處于氣溫上升的環(huán)境中、在受壓的狀態(tài)下達(dá)到終凝,避免混凝土開(kāi)裂。
本連續(xù)梁中跨合攏段利用吊籃做合攏支架,掛籃懸臂澆注完2#~11#節(jié)段后進(jìn)行拆除,在邊跨合攏段處安裝吊籃,進(jìn)行邊跨砼澆筑的同時(shí)在中跨合攏段位置進(jìn)行配重,邊跨合攏后移動(dòng)吊籃至中跨合攏段處,同樣在澆筑中跨合攏段砼時(shí)在邊跨合攏段處配重。
合攏段兩端懸臂標(biāo)高及軸線允許偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求,合攏段支撐結(jié)構(gòu)采用型鋼制作的輕型結(jié)構(gòu),以減少合攏段施工時(shí)的施工荷載。
④ 為保證澆筑混凝土過(guò)程中,合攏口處于穩(wěn)定狀態(tài),在兩個(gè)懸臂端各加載合攏段混凝土重量一半的配重,并與混凝土澆筑同步卸載。
5.3.5 體系轉(zhuǎn)換
體系轉(zhuǎn)換是連續(xù)梁施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。“T”構(gòu)在懸澆施工時(shí),梁體處于負(fù)彎矩受力狀態(tài),體系轉(zhuǎn)換后梁體處于正負(fù)彎矩交替分布受力狀態(tài),體系轉(zhuǎn)換也就是梁體應(yīng)力轉(zhuǎn)換的過(guò)程。體系轉(zhuǎn)換時(shí),依次張拉預(yù)應(yīng)力筋,適時(shí)解除臨時(shí)固結(jié),使梁體轉(zhuǎn)換成連續(xù)狀態(tài)。
⑤ 在解除臨時(shí)支座時(shí),注意觀察永久支座的下沉量并作好記錄,以校核體系轉(zhuǎn)換效果。
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