宽幅混凝土斜拉桥悬浇施工技术研究.pdf

2 0 1 4年第 2期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 3 I 期 宽幅混凝土斜拉桥 悬浇 施工技术研究 l 项 目来源 广东省交通厅 2 0 0 9年市场需求主导性科技项 目计划 ， 项 目编号 2 0 0 9 0 2 0 2 2 。 2主要完成单位 广东省长大公路工程有限公司 3 应用领域和技术原理 3 1 应用领域 项 目成 果 主要应 用 于混凝 土斜 拉桥 主 梁施 工 。 3 2 技术原理 改善混 凝土 斜拉 桥传 统多 次调 索 的施工 工 艺 ， 实现浇筑过程免调索力施工技术 ； 并结合主梁 的结构特点， 对浇筑设备进行设计优化， 对高性能 混凝土进行研究 ； 从 而提 高宽幅砼 斜拉桥 主梁悬 浇施工效率 ， 保证施工质量。 4 性能指标 ( 1 ) 甘竹溪特大桥主桥节段施工重量约 4 2 9 t ， 挂篮结构重量为 1 3 5 t ， 比重系数为 0 3 1 ； 乌石北江 特大桥主桥节段施 工重量约 4 5 0 t ， 挂篮结构重量 为 1 3 9 2 t ， 比重 系数为 0 3 1 。 ( 2 ) 挂篮前横梁跨 中与主纵梁相对挠度约为 1 9 ra m， 实测数值与理论分析相 比基本吻合 。 ( 3 ) 甘竹溪特大桥主桥混凝 土配合 比见表 1 。 裂缝控制情况令人满意 。 表 1 甘竹溪特大桥主桥 混凝土配合 比 5 成果关键技术介绍 5 1 挂篮设计 ( 1 ) 主纵梁承受斜拉索一期索力 ， 主纵梁受力 预抬。一期索力的竖 向分力与待浇节段混凝土 的 重量相对应。主纵梁与斜拉索一起形成预紧系统 共同抵抗待浇混凝土重量， 在混凝土浇筑过程 中 斜拉索索力不进行调整， 主纵梁受力的预抬值在 混凝土浇筑后预抬归零 。 ( 2 ) 前横梁采用桁架结构形式以提高横梁抗 弯刚度 ， 确保箱梁浇筑线形 ； 次纵梁采用倒三角形 式 ， 设置在梁底 ， 不 占用桥面空间。且次纵梁与前 横梁直接连接 ， 并 在次纵梁尾部设置 次反顶 千斤 顶 ， 利用杠杆原理给前横梁跨中提供支点， 减小前 横梁跨度， 以此提高前横梁刚度。在主纵梁尾端 设置主反顶 ， 充分利用主纵梁 自身刚度承载 现浇 砼重量 ， 减小浇注时斜拉索索力变化， 以减小水平 止推装置的设计难度， 方便止推装置安装。通过 次纵梁尾部恒力自动千斤顶， 利用挂篮刚度， 自动 进行浇筑过程中应力分配， 有效控制箱梁线形。 ( 3 ) 设置水平止推装置与已浇锚块连接 ， 利用 已浇梁 段 的斜 拉索 锚块作 为抵 抗水平 力 的剪 力 块。相 比于常规 剪力块 ， 其无 需在 已浇梁段 上预 留剪力槽 ， 简化 了水平止推装置。 5 2 高性能混凝土研究 通过对甘竹溪 特大桥 ， 乌石北江特大 桥高性 能混凝土的专项研究， 对高性能混凝土原材料、 掺 合料 、 外加剂进行深入研究 ， 对高性能混凝土配合 比、 耐久性、 抗裂性的研究得 出了一 系列关于广东 地区高性能混凝土配制及施工的相关经验， 形成 了成套的高性能混凝土施工成果。 5 3 悬浇施工工艺研究 ( 1 ) 通过改善挂篮结构， 使挂篮刚度满足一期 索力， 而浇筑过程中不进行索力调整。整个浇筑 施工过程 中， 工序单一、 连续 ， 避免交叉作业 ， 能有 效提高施工效率， 保证箱梁 昆 凝土的施工质量。 ( 2 ) 为让各个节段间工序紧凑， 提高施工效 率， 本项目采取相对高差立模法来调整挂篮的立 模标高， 即立模标高与最前端的已浇节段的标高 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 2期 广东公路交通 总第 1 3 1 期 差值保持一个 固定值 ， 由此 忽略温 度场对箱梁绝 对标高的影响。 6 与国内外同类技术比较 ( 1 ) 采用浇筑过程免调索力施工技术， 对牵索 挂篮进行 预张拉 ； 主纵梁采用 变截面 ( 1 5 0 0 mm 1 8 0 0 mm1 5 0 0 mm) 箱形结构 能独立承担弯矩 ， 具 有一定的抗弯刚度 ， 以满足施工要求 。 ( 2 ) 前横梁采用桁架结构并在次纵桁梁后端 设置恒力 自动千斤顶装置 ， 使前横 梁形 成连续梁 结构， 从跨中减小前横梁跨度， 以此提高挂篮横梁 刚度， 使挂篮结构挠度满足要求， 确保箱梁浇筑横 向线形控制。 ( 3 ) 通过多次进行 2 4 h观测， 分析、 研究观测 数据， 采用相对立模法 ， 提高施工效率 ， 减小立模 对环境的要求。 ( 4 ) 通过对高性能混凝土进行试验分析 ， 并结 合现场实际情况对其进行优化， 在降低单方混凝 土中的水泥用量 的同时， 提高混凝土的工作性 、 抗 裂性 、 耐久性及经济性 。 7 成果的创造性和先进性 ( 1 ) 通过挂篮的中后锚杆张拉使挂篮主梁锚 固在 已浇筑的箱梁上， 提前 主动张拉斜拉索 ， 实现 前支点主动受力 ， 从 而避免在箱梁混凝 土浇筑过 程中调节斜拉索索力 。在整个浇筑施工过程 中， 工序单一 、 连续 ， 避 免交叉 作业 ， 能有效 提高施工 效率 ， 有利 于箱梁混凝土 的施工质量控 制及 主梁 线形控制 。 ( 2 ) 为满足工艺要求 ， 对预张拉挂篮进行结构 优化。主 纵 梁 采 用 变 截 面 ( 1 5 0 01 8 0 0 m m 1 5 0 0 ra m) 箱形结构， 能独立承担弯矩 ； 前横梁采用桁 架结构形式以提高横梁抗弯刚度 ， 确保箱梁浇筑线 形； 次纵梁采用倒三角形式， 设置在梁底， 不占用桥 面空间。且次纵梁与前横梁直接连接 ， 并在次纵梁 尾部设置恒力 自动千斤， 利用杠杆原理给前横梁跨 中提供支点， 减小前横梁跨度， 以此提高前横梁刚度。 ( 3 ) 设置水平止推装置与已浇锚块连接 ， 利用 已浇梁段的斜拉索锚块作为抵抗水平力的剪力 块。减少混凝土箱梁临时结构， 相比于常规剪力 块， 其无需在已浇梁段上预留剪力槽， 减少施工难 度 ， 简化了水平止推装置。 ( 4 ) 采用相对高差立模法来调整挂篮的立模 标高， 即立模标高与最前端的已浇节段的标高差 值保持一个固定值， 由此忽略温度场对箱梁绝对 标高的影响 ， 从而紧凑了施工节拍 ， 提高了施工效 66 率 ， 具有 良好的经济指标。 ( 5 ) 通过对甘竹溪特大桥 、 乌石北江特大桥高 性能混凝土的专项研究， 对 高性能混凝 土原材料 、 掺合料、 外加剂进行深入研究， 对高性能混凝土配 合 比、 耐久性 、 抗裂性的研究得出了一系列关于广 东地区高性能混凝土 配制及施工 的相关经验 ， 形 成了完整 、 成套的高性能混凝土施工成果 。 8 成果水平 2 0 1 3年 l 2月 1 0日， 课题成果通过 了广 东省 交通运输厅组织 的鉴定 ， 认 为： 项 目研究成果应用 于多个重大工程， 并取得了 一种斜拉桥施工免调 索力长平台斜拉挂篮 、 斜拉挂篮止推装置 两项 发明专利 ， 社会 及经济效益显著。研究成果 总体 达到 国际先进水平。 9 推广应用前景与措施 项 目成果 实现 了浇筑 过程 免调索 力施 工技 术 ， 使整个浇筑施工过程 中， 工序单一 、 连续 ， 避免 交叉作业 ， 能有效提高施工效率 ， 有利于箱梁混凝 土的施工质量控制及主梁线形控制。所设计 的挂 篮具有 刚度大 、 使用效率 高、 工作面 开阔、 移篮方 便快捷等特点 ， 并能够满足一期索 力对挂篮 的刚 度要求。由于挂篮用钢量小， 从而减少了浇筑设 备成本； 且因本套挂篮操作简单， 安全储备高， 施 工工艺易于实施 ， 并采用相对立模 法使 得施工连 续性强、 效率高 ， 能够 明显 缩短主梁施工周 期， 从 而大大减少施工成本。故课题研究成果能够满足 混凝土斜拉桥主梁悬浇施工的要求 ， 线形 及索力 能够有效控制， 箱梁混凝土裂缝控制 良好。 项 目 采用的牵索挂篮比重小、 刚度大、 效率 高、 操作简单， 能为同类型挂篮设计提供参考， 并 可制作成装配件， 以适合不 同主梁类 型的混凝土 斜拉桥 。 浇筑过程免调索力施 工技术及相对立模法 ， 能减少 劳动力 ， 减少施 工环节 ， 保 障施 工的连 续 性 ， 并能有效控制主梁线形和斜拉索拉力 ； 施工控 制流程清晰、 要求明确、 易于实施， 皆适用于同类 型混凝土桥拉桥主梁施工。 关于高性能混凝土的研究成果， 能有效提高 混凝土的和易性， 明显改善宽幅箱梁早期开裂情 况 ， 确保混凝土质量。 本课题研究成果对促进混凝土斜拉桥工程的 社会效益和经济效益具有重要的意义， 具有较好 的应用前景。 宽幅砼斜拉桥悬浇施工技术研究 课题组 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m