某变截面预应力混凝土连续刚构桥梁施工技术.pdf

2 0 1 4 年 4 月第 4 期 城 市道桥与 防洪 管理施工 1 5 5 某变截面预应力混凝土连续刚构桥梁施工技术 成建锋 ( 陕西中通路桥工程有限公司， 陕西西安7 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 详细介绍了变截面悬臂浇筑预应力混凝土连续刚构桥中跨悬臂段、 边跨现浇段、 边跨合拢段以及中跨合拢段施工详细步 骤， 重点对斜拉挂篮施工技术进行了描述。 关键词： 桥梁； 连续刚构； 变截面； 预应力混凝土； 施工技术 中图分类 号 ： U 4 4 5 文献 标识 码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 1 5 5 04 1 工 程概 况 某桥梁主桥上部结构形式为三孑 L 悬浇刚构 ， 跨 径 7 5 m + 1 2 0 m+ 7 5 m， 主桥为变截面悬臂浇筑预应 力混凝土连续刚构 ， 单箱单室，梁高为 2 5 7 m。 箱梁上施加三向预应力。悬浇顶板束、 合拢段底板 连续束、 合拢段腹板连续柬用 l 5 一 l 5 2钢绞线， 合拢段顶板束 、 悬浇腹板束设 1 0 一 1 5 2 ； 横向用 4 一 1 5 2钢绞线 ， 箱梁竖向采用 J L 3 2精轧螺纹钢 筋 。主梁与桥墩刚性固接 。 根据施工方法 ，将三孔连续刚构划分成两个 施工单位， 即第一、 三孔的 1 3 9 m长梁段设支架现 浇 ， 中间 的两个 主墩 作 为两个 单 “ T ” 结 构 悬臂 浇 筑 ， 形成单“ T ” 后， 进行两次体系转换 ， 最终形成三 孔 连续刚构。 2 施工方案 2 1 施工 方 法 中间两个主墩上悬臂从中向两侧依次划分为 0 #块 1 7 #块 。 块 、 l #块采用 托架 法施 工。2 # 块 1 7 #块采用斜拉挂篮施工 。 边跨现浇段采用满堂红脚手架施工，支架采 用碗扣式脚手架 ， 施工前采用砂袋预压 。 边跨合拢段及中跨合拢段利用斜拉挂篮做为 吊篮施工 。 钢筋现场绑扎 ， 塔 吊配合提升钢筋、 设备、 安 装挂篮及模板。混凝土采用商品混凝土， 混凝土运 输车运至施工地点，塔 吊或混凝土输送泵浇筑混 凝 土 ， 插人式振捣器人工振捣 。 预应力钢绞线孔道采用塑料波纹管预埋 ， 后 穿束法施工， 真空压浆。 主梁张拉顺序 ： ( 1 ) 悬浇段 。先张拉顶板 ， 然后 收稿 日期 ： 2 0 1 3 一l 1 2 1 作者简介： 成建锋( 1 9 6 9 一 ) ， 男 ， 陕西渭南人 ， 工程师 ， 从事高 速公路及市政施工管理和监理工作。 张拉腹板； 再张拉横向钢束， 滞后 2 m张拉竖向钢 束。( 2 ) 合拢段。中、 边跨合拢段张拉顺序为腹板 束、 顶板束 、 底板束 ， 原则为同类型束中先对称张 拉长束， 后张拉短束。 2 2 线性控制 悬灌施工时 ， 根据施工方案 、 工艺和工期 的要 求， 模拟施工过程 ， 收集整理有关数据 ， 计算 由于 各种因素影响而产生的内力和变形，定出各梁段 施工立模标高； 施工过程中再根据实际施工荷载 ， 悬灌循环周期以及对 已浇筑梁体标高的精密测 量， 重新计算和修正下一段的施工立模标高， 使悬 灌梁段合拢时的精度以及体系转换完成后梁体线 形达到设计和规范要求。 2 3 施工监控 为了满足设计及相关规范的精度要求 ， 确保实 测线形与 目标线形相吻合，同时保证成桥状态的 内力值满足设计要求。需要进行以下监控试验， 并 据此完成 监控总结报告 。 ( 1 ) 挂篮加载试验。 ( 2 ) 混凝 土弹性模量试验。 ( 3 ) 管道摩 阻系数 的测定试验 。 3 施工 工艺 3 1 块 、 1 群块施工 该工程连续刚构墩顶 0号 #块、 l # 块与墩身 固结连接， 采用托架法施工( 略) 。 3 。2 2 撑块1 7 #块斜拉挂篮施工方案 悬浇刚构箱梁采用斜拉挂篮悬臂灌注法施工， 共投入 4套 ( 8个 ) 挂 篮 ， 主桥左右幅 1 # 、 2 #中墩 的 各“ T ” 构 同时对称施工。 连续刚构悬灌施工主要包括挂篮模板的前移 校正、钢筋模板施工、混凝土施工及预应力施工 等。悬臂梁段指 2 #一1 7 #梁段， 施工中以0 #段为 基准段，在其上安装挂篮作为 2 # 梁段的承重结 构，之后前移 0 梁段的侧模移至 2 #段位置并校 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 6 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 准加 固好 ， 安装 2 #段底模 ， 绑扎 2 #段底板 、 腹 板 钢筋 ， 安装竖 向预应力筋波纹管孔道 ， 然后安装 2 # 段 内模并校准固定 ， 绑扎顶板钢筋 ， 灌注混凝土 ， 待混凝土达到设计要求的强度后， 穿预应力钢束 ， 然后张拉纵向钢绞线束、横向预应力和竖向精轧 高强螺纹钢筋 ( 自由端 2 m范围内横 向预应力及 竖向预应力留到下阶段张拉) ， 将两挂篮前移依次 施工 3 #1 7 #梁段 ，进 而完成 T构的悬臂灌注施 工 。连续梁悬灌施工主要包括挂篮模板 的前移校 正、 钢筋施工、 混凝土施工及预应力施工等。 3 3 挂篮的组成及安装测试 3 3 1 挂 篮的形式 该 工程所用挂篮是斜拉挂篮 ，挂篮及模板总 重大约为 5 2 t 。 挂篮主要由悬臂梁系统 、 走行系统 、 模板系统 、 吊挂系统 ， 锚 固系统组成 。 悬臂梁 系统 ：由两 片单件 4根 3 2 e槽钢 主梁 ( 共 8根 3 2 e 槽钢) ， 三角斜拉( 三角架每根立杆采 用 4根 1 4 b槽 钢 ， 斜拉带采 用 8根 3 2精轧螺纹 钢 ) 、 顶前横梁( 2根 3 2 e工字钢 ) 、 斜梁( 2根 3 2 e 工 字钢 ) 组成。 走行系统 ： 由钢枕 、 滑道 、 后勾板 、 前支座 和受 拉葫芦组成 。 模板系统 ： 由底模架 ( 1 8根 2 8 e 槽钢 ) 、 底横梁 ( 2 X( 2 8 e 槽 钢 - l- 2 2 b槽钢 ) ) 底模 、 内外 模 、 内外模 架 、 内外导梁组成 。 吊挂系统 ： 采用 qb 3 2 精轧螺纹钢。 锚 固系统 ：采用扁担 梁及 3 2精轧螺 纹钢 。 挂篮总体设计见图 1 。 图 1 挂篮总体设 计效果 图 为保证安全施工 ， 操作方便 ， 每只挂篮设工作 平台 ， 工作平 台上安装扶手 、 栏杆及 防护 网。 3 3 2 安装挂篮 在墩 顶 的 块 、 l #块段 纵 向钢 绞线 张 拉完 成后 ， 将箱梁顶 面清理干净 ， 开始按以下步 骤安装 挂篮 ( 1 ) 将挂篮各构件 运至墩 下 ， 按 设计图组装主 导桁架、 工作平台等， 做好吊装准备工作。 ( 2 ) 测量放样 ， 铺放钢枕 ， 钢枕顶面标高要一 致 ， 安装滑轨并将之锚 固在竖 向、 预应力筋上 。 ( 3 ) 吊装挂篮的主桁架 ， 到位后支撑稳固， 将 后部锚 固在梁体 的竖 向预应力筋上 ，同时联接其 它杆件。 ( 4 ) 安装横梁系及悬吊系等， 将其校准 、 固定 ， 完成挂篮的安装。特别注意 ： 要用斜拉杆校正模板 标高 。 3 3 3 挂篮预压 用 砂袋和钢筋按设 计荷载 的 1 2倍 重量预压 挂篮 ， 挂 篮预压方案 同 0 # 、 1 #块 。 3 3 4 前移挂篮 3 3 4 1 拆外侧模、 内模 当梁段混凝土强度达到拆模强度 时 ，拆 除侧 模和 内模 ， 首 先解除 内模 、 侧 模 的支撑和拉杆 等 ， 松 内模 、 侧模 的纵梁的前后 吊杆 。侧模利用千斤顶 及预埋 在箱梁翼板上 的拆模型钢来松 动 ，千斤顶 后部支撑在侧模型钢上 ， 前端顶在侧模的桁架上。 内模利用旋开丝杆同时辅以撬杆收起内侧模。 3 3 4 2 安装走行轨道 安装走行轨道前先将梁顶面清理干净，清除 梁段竖向预应力筋上的水泥浆等杂物，然后铺放 钢枕 、 轨道 ， 注意钢枕顶面标高要一致 ， 可拉线找 平 。将轨道用锚 杆连接 器等锚 固在 梁段竖 向预应 力筋上， 在锚固过程中， 要特别注意锚杆和竖向预 应力筋旋人连接器的长度要相同，并且等于连接 器长度 的一半 。最后 安装倒链 ， 前端挂在轨道上 ， 后端挂在 中支腿前部 的拉环内。 3 3 4 3 拆斜拉杆 、 底模 。 前移挂篮 梁段 纵 向预应力筋 张拉 和管道 压浆完 成后 ， 开始拆底模。先松斜拉杆， 后拆除底模后锚杆并使 底模后部通过倒链和精扎螺纹钢 吊在侧模纵梁 上 ， 用倒链牵引前支座使挂篮连同底模 、 侧模一起 前移 ， 直至到位。 3 3 4 4 后锚 、 校正底模及侧模 前 移到位后 ， 安装斜拉 杆 、 后 锚杆 ， 通过连 接 器与竖向预应力筋连接在一起 ，用千斤顶及垫梁 等拉紧后锚杆 ，并通过锚具将挂篮后部锚在梁段 的竖向预应力筋上。然后安装底模后锚杆， 在紧固 底模后锚杆的同时用仪器校正底模纵向位置 ， 完 成之后 收紧斜 拉杆 ， 调 整底模标 高 ， 到位 后锚 固。 校正侧模的方法与底模相 同 ，只是在校正侧模位 置时， 侧模前端要先上一拉杆 ， 待侧模的方向、 标 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年4月第 4 期 城 市道桥与 防洪 管理施工 1 5 7 高校好后用型钢将侧模前端的桁架与主桁架焊连 在一起 ， 以确保侧模在后续施工中不会偏动， 最后 安装侧模下部的千斤顶来加固支撑侧模。 3 3 4 5 前移 、 校正 内模 在 梁段 的底 板 、 腹板 的钢筋 、 波纹 管 、 预埋 件 等绑扎、 安装完成之后 ， 前移内模纵梁， 这时内模 由临时支撑支在 已形成梁段上 ， 纵梁前移到位后 ， 安装前 、 后吊杆并慢慢收紧， 直至内模悬离已成形 梁段底板 ， 然后前移内模到位 ， 上好 内模、 侧模间 拉杆 ， 完成挂篮的前移。 悬浇各节段的标高控制为 ：待浇节段施工标 高 =设计标高 +预拱度值 +施工调整标高值。挂 篮 的模板前移 到位后要 随时进行修整 ，涂脱 膜剂 等 ，挂篮后锚杆及底板 的前 吊带上都要用 双轧丝 锚锚紧， 以确保安全。 3 3 5 钢筋及预应 力管道施工 3 3 5 1 钢筋施工 各梁段钢筋均为模内绑扎 ， 其绑扎顺序如下。 ( 1 ) 绑扎底板 、 腹板钢筋( 包括定位筋、 辅助筋等 ) 。 ( 2 ) 安装底板 、 腹板纵 向波纹管 ， 波纹管接头 处要用塑料胶布粘缠。 ( 3 ) 安装竖向波纹管及预埋件( 波纹管 、 锚垫 板 、 泄水管、 通气孔、 挂篮预埋件等) 。 ( 4 ) 内模前移就位并校正后开始绑：扎顶板底层筋。 ( 5 ) 安装顶板 顶层纵 向波纹 管 ( 锚定 板 、 通气 管 、 螺旋筋等 ) 。 ( 6 ) 安装预埋件 。 3 3 5 2 预应力管道施工 预应力管道施工同0 # 块、 l # 块预应力管道施工。 3 3 6 混凝 土 施 工 全桥悬 臂梁段 共有 1 6段 ，每段 一 次灌 注成 形 ， 灌注顺序为自梁端向根部灌注 ， 并每个“ 构 两侧同时对称灌注。 混凝土施工工艺同 0 #块、 l # 块混凝土施工工艺。 3 3 7 预应力施工 连续 刚构设 计 为三 向预应 力 ， 纵 向 、 横 向 、 竖 向预应力筋分别为低钢绞线和高强精轧螺纹粗钢 筋。预应力钢束( 钢筋) 都要对称张拉， 张拉顺序为 先长束后短束， 张拉后尽快压浆。 张拉施工工艺同 0 #块、 1 #块预应力施工工艺。 3 3 8 子 L 道压浆 该桥 预应力 管道压 浆方法 为一次 压注 法 ， 其 施工工艺 同 块压浆施工工艺。 3 4 边跨现浇段施工 连续箱梁边跨设计长 度为 1 3 9 m长支架现浇 段 ， 支架采用碗扣式脚手架搭 设 ， 碗扣立杆外径为 4 8 钢管 ， 壁厚 3 5 m m， 边墩支座安装 ： 安装时必 须严格按厂家和设计标准进行，特别注意要保持 支座的水平 ， 保证水平度和标高的精确性。具体安 装 步骤为 ： 在支座设计位置处划 出中心线 ， 同时在 支座顶 、 底板上也要标 出中心线 ； 将地脚螺栓穿人 底 板( 顶板 ) 地脚螺 栓孑 L 并旋 入底柱 内 ， 底 板和底 柱 之间垫 以直径略大 于底柱 直径 的橡胶 垫圈 ； 支 座就位对 中并调整水平后 ，用环氧树脂砂浆灌 注 地脚螺栓孔及支座底板垫层 。 边跨段 支架采用碗扣脚手架拼组 而成 。高度 根据实际地址条件、 情况确定。支架上应能保证箱 梁节段水平方向自由滑动。支架搭设前清除表层 松软土后 ， 对地基表层 5 0 e m铺设碎石 ， 其上浇筑 2 0 e m厚 的素混凝土垫层 。碗扣架立杆纵 、 横 向步 距为 9 0 o m、 6 0 e m， 横杆竖 向步距为 1 2 0 o m， 顶托上 纵向设置 1 5 e m1 5 e m方木， 其上横向设置 1 0 o m 1 0 e m方木 ， 采用砂袋和钢筋设计荷载的 1 2 倍荷 载预压 ， 预压方案 同 0 # 、 l #块 ， 以检查支架 的承载 能力 ， 消除地基、 杆件等的非弹性变形。边跨段箱 梁底模、 侧模采用竹胶模板。 3 5 边跨合拢施工 ( 1 ) 对称移动挂篮至边跨合拢段。 ( 2 ) 接长现浇支架 ， 并将其与悬臂梁端固结 ， 使悬臂端及现浇段与落地支架有相 同的变形 。 ( 3 ) 挂篮底模 、 外模板就位 ， 绑 扎底板 、 腹板 钢 筋 ， 安装波纹管 。 ( 4 ) 内模板就位 ， 绑扎顶板钢筋， 安装波纹管， 安装合拢段锁定槽钢( 焊接一端) 。 ( 5 ) 在合拢温度对称焊接锁定槽钢另一端， 避 免锁定装置不对称受力。 ( 6 ) 浇筑边跨合拢段混凝土。 ( 7 ) 待合拢段混凝土达到设计强度 ， 张拉边跨 合拢段钢束 。 ( 8 ) 张拉剩余边跨桥 面板横向及竖 向预应力 。 ( 9 ) 拆除边跨现浇段支架 。 3 6 中跨合拢段施工 ( 1 ) 在 1 7 #块施 工 时 ， 预埋好 锁定槽 钢钢板 、 顶推钢板 、 工字钢 。 ( 2 ) 一侧挂篮前移 ， 利用挂篮做 为中跨合拢段 施工 ， 同时在合拢段两端各设置 3 0 0 k N的配重。 ( 3 ) 安装吊篮底、 底模及外膜板。 ( 4 ) 绑扎底板钢筋及部分腹板钢筋 ， 安装预应 力波纹管。 ( 5 ) 搭设千斤顶支架。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 8 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 4 月第 4 期 ( 6 ) 在合拢温度下 ， 在合拢段两端对称施加 2 0 0 0 k N的水平推力 ( 每个腹板上施加 1 0 0 0 k N 的水平推力 ) ， 千斤顶达到设计推力时稳定 3 0 m i n ， 然后 同时对称锁定 内外 刚性支撑。 ( 7 ) 锁定完 成后 ， 拆 除千斤顶 等装置 ， 同时绑 扎剩余腹板钢筋及顶板钢筋， 安装预应力波纹管。 ( 8 ) 浇筑中跨合拢段混凝土， 同时卸除配重。 ( 9 ) 待合拢段混凝土达到设计强度后按顺序张 拉合拢段钢束，张拉剩余中跨桥面板横向及竖向 预应力。 ( 1 0 ) 拆除中跨外刚性支撑， 对称拆除挂篮、 吊 架， 完成体系转换 。 体系转换 中应注意 ： a 加强对合 拢段混凝土的保温保湿养护； b 连续预应力筋的张 拉顺序应严格按照设计的规定 ，先顶板后底板再 腹板， 先长束后短束的顺序， 并对称实施张拉； c 正 弯矩力筋张拉过程中，要有专人观察记录齿板后 端梁断面的变化 ， 检查是否 出现裂纹 。 4 结语 通过对该桥施工过程的回顾、 讨论和分析 ， 总 结 以下几点 。 ( 1 ) 由预应力混凝土连续刚构桥参建单位在一 般工程基础上增加了监控单位，同时建设单位通 常又聘请专家组 ， 与常规建设单位 、 设计单位 、 监 理单位和施工单位的组织机构模式不同。为了确 保工程顺利进行 ， 各单位紧密配合 ， 各种质量、 安 全和进度保证措施执行到位 ，建议 由建设单位牵 头成立专门领导小组，负责领导和协调各单位之 间工作 。 ( 2 ) 由于预应力混凝土连续刚构桥施工技术复 杂、 施工难度较大， 因此对于各参建单位尤其是施 工单位的技术管理水平提出了很高要求 ，同时要 求施工 队也应有相应 的施工经历。 ( 3 ) 由于连续刚构桥混凝土强度高， 且一般上 泵送高度较大， 应高度重视优化混凝土配合比， 确 保混凝土达到设计强度且和易性好，同时完善和 强化混凝土振捣技术 ，以免在钢筋密布的箱梁腹 板 中出现裂缝 。 ( 4 ) 应专门设计连续刚构 中墩悬臂段的混凝土 养生方案， 包括夏季和冬季养生专门措施。 ( 5 ) 由于设置的施工电梯一般上无法到顶 ， 最 上一段要通过爬梯才能到顶， 而现场管理人员、 工 人 以及其他有关 人员往往频繁上下 ，因此必须设 置专门的管理人员负责电梯运行 ，并制定相应的 安全措施 ， 以免 出现安全漏洞而发生安全事故。 ( 上接 第 1 4 9页) 泥混凝土路面 日常养护的有效方法。注意在入冬 和雨 季前 全面 进行 一 次路 面纵 横灌 缝 或补 缝工 作 ， 减少路 面水下渗。 ( 2 ) 纵 、 横缝养护 。对纵横缝的养护工作 ， 首先 根据 养护规范 要求 ， 按照本地资金 、 施工力量 、 施工经 验和以前灌缝所采用 的材料 ，选择 比较适 合本地情况的填缝材料 ； 其次 ， 施工中要切实保证 清缝质量 ， 对杂物充填较多的缩缝和纵缝， 必须用 切缝机进行切割，其它缝也用铁勾对杂物和老化 的填料进行清理 ， 然后用高压气体吹净。 5 结语 总之，水泥混凝土路面施工既有水泥混凝土 施工特点， 也存在路面工程的普遍特性， 在施工过 程中应首先从 原材 料开始控制 ， 合 理设计， 精 心施 工， 规范养护等， 保证施工质量， 按照行业规范标准 施工养护， 并且结合工程实际， 相信水泥混凝土病 害的防治这一 问题一定会得到有效控制 。 参考文献 1 】 郑玉民， 关庆昌， 旦小伦 水泥混凝土路面特点分析和施工工艺 概述【 J 科技信息， 2 0 0 8 ( 3 0 ) ： 1 3 1 【 2 】 陆鼎中 路基路面工程【 M 】 上海： 同济大学出版社， 1 9 9 9 f 3 】 孙军超 水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施【 J 山西建 筑， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 2 2 ) ： 2 9 4 2 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m