孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制.pdf

朱方一,等:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:基金项目:安徽省自然科学基金资助(项目编号:K J A )作者简介:朱方一(),女,湖北武汉人,硕士,讲师张首波(),男,安徽六安人顾颖(),女,安徽东至人,硕士孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制朱方一,张首波,顾颖(武汉铁路桥梁职业学院,湖北 武汉 ;浙江交工集团股份有限公司,浙江 杭州 ;安徽水利水电职业技术学院,安徽 合肥 )摘要:为分析研究短线法节段预制拼装箱梁施工技术和施工控制方法,本文依托帕德玛大桥铁路连接线项目,介绍了该项目节段预制施工和架设施工关键技术,计算并分析了预制架设施工关键过程结构的应力和变形情况.应力计算结果表明,结构在施工过程中安全可靠,位移计算结果可为预制阶段预拱度设置和梁长控制提供依据.后续架设阶段跨间接缝宽度偏差较小验证了节段预制过程中单个梁段及单跨总梁长控制计算方法的有效性,节段梁预制和架设控制结果表明:预制误差基本控制在mm,架设完成后线形误差约为mm,控制精度较高,施工和控制经验可为同类桥梁施工提供借鉴和参考.关键词:短线法;预制施工;架设施工;线形控制;有限元分析;预制长度;误差中图分类号:U 文献标志码:A文章编号:()工程概况帕德玛大桥铁路连接线位于孟加拉国中西部,新建铁路正线全长 k m.铁路连接线节段梁箱梁主体采用C 混凝土,m标准跨箱梁划分为 个节段,除两端墩顶节段中心长度为 m外,其余节段中心长度为 m.箱梁节段采用单箱单室截面,箱梁顶板宽 m,底板宽 m,梁高 m.箱梁标准节段横断面如图所示.图箱梁标准节段横断面图有限元模型采用有限元分析软件M I D A SC i v i l建立计算模型,将结构简化为三维空间关系单元模型结构进行主要施工阶段的结构内力和变形计算.结构计算的主要规定如下:()m标准主跨模型的主梁采用梁单元模拟.为准确模拟节段架设施工变形,在各节段右架桥机吊装状态下,主梁单元竖向采用只受压弹性连接支座模拟,只约束向下位移,不限制由预应力张拉引起的向上位移.()在 分 析 计 算 时,梁 体C 混 凝 土 容 重 取 值 为 k N/m,根据设计图纸相关规定,桥梁直线段二期恒载取值为 k N/m,曲线段二期恒载取 k N/m.体内束线采用标准抗拉强度为 MP a、弹性模量为 G P a的低松弛预应力钢绞线,锚下张拉控制应力取 MP a.设计活载采用施工技术SHIGONGJISHU朱方一,等:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制 工程与建设 年第 卷第期印度铁路规定的 t轴重荷载.()对结构在预制和架设阶段进行模拟计算,主要施工步骤为:节段梁预制完成后在梁场内存梁 d,运至现场后用架桥机进行逐段吊装;节段梁悬挂拼装施工线形调整完成后,对体内预应力进行张拉施工;解除架桥机悬挂边界条件,临时支座转为永久支座,架桥机过跨进行下一跨施工;在施加二期恒载前结构继续收缩徐变 个月,然后施加二期恒载.总体施工方案 节段梁预制施工技术 节段梁预制施工顺序 m标准主跨节段梁预制首先在设计阶段将主梁分为 个预制节段,然后在专用台座中预制号节段(墩顶节段),预制完成后采集其预埋的个测点的相对坐标,将号梁作为匹配梁进行号节段的浇筑,号梁混凝土完成浇筑后,采集匹配梁(号梁)和新浇筑梁段(号梁)的局部坐标,计算该预制过程中的匹配误差,然后再将新浇筑梁段(号梁)作为匹配梁,匹配梁的定位需考虑前一节段的匹配误差,重复该步骤,完成一跨其余节段梁的预制匹配施工.短线法节段预制匹配阶段的施工控制的核心就是不断识别线形误差和调整误差,以使得整体预制线形达到理论控制目标的过程.节段梁预制台座安装模板设计应考虑模板使用的通用性以及模板周转的便利性.短线法箱梁节段预制的模板系统主要由固定端模及支架、外侧模及支架、底模及底模台车、内模及台车、匹配梁(起始梁段为活动端模)等几部分组成,所有模板均采用定型钢模板.待浇梁段的端模包括固定端模和匹配梁段的匹配面.固定端模由钢板做面板,型钢做桁架,固定于预制台座底板的预埋钢板上.固定端模模面上设有剪力键.箱梁节段密齿形剪力键成形采用钢制剪力键固定在端模上,浇筑时形成凹面键槽.当此面作为匹配面时待浇梁段将形成凸形键.固定端模与内模和侧模接触的位置全部安装软质橡胶止浆条,其在内模的挤压下使箱梁端部密封,起到止浆作用.匹配梁调整及定位预制匹配时要调整待浇梁与匹配梁位置关系,匹配梁段为待浇梁段相邻的上一已浇筑节段.新浇梁段在达到一定的强度后,脱开内模和侧模,通过卷扬机、倒链牵引和底模台车的顶升动作相互配合脱离固定端模,移至匹配位置进行定位.匹配梁定位采用底模台车进行匹配梁三维精确定位,匹配梁匹配坐标需根据预制误差进行计算.匹配梁位置调整好后将底模个螺旋支腿旋下撑于地面,同时测量匹配梁与固定端模间的距离,保证顶紧支腿过程中匹配梁位置不发生变化.再次测量匹配梁测钉坐标,测量误差不超过mm后合龙侧模,如达不到要求,则顶升千斤顶重新定位匹配梁.考虑到混凝土浇筑过程匹配梁会因混凝土侧压力产生位移,匹配梁定位后,首先将匹配梁底模与待浇梁模之间用拉杆连接,再将匹配梁后端限位支架螺旋千斤顶与匹配梁段后部下端顶 紧,防 止匹 配 梁段 在混 凝 土侧 压力 作用 下 纵向位移.待浇梁混凝土浇筑在匹配梁就位、模板调整固定后,钢筋骨架可以吊装,在预制场内配备 t桁架式门吊负责钢筋加工、半成品钢筋吊运、钢筋骨架吊装入台座施工以及混凝土浇筑.箱梁节段混凝土运输车运输至前场,卸料到料斗内后,由 t龙门吊悬吊料斗入模.在顶板混凝土终凝前进行个测量控制点埋设,在混凝土终凝后、梁段移动前采集测量点的相对坐标,作为下一梁段匹配的依据.节段梁转运及存放箱梁混凝土浇筑过程按规定制取混凝土试块,试块强度达到 MP a的最低抗压强度后方可拆除外侧模及内模,试块强度为设计强度的 以上时方可吊离梁体至存梁台座存放.匹配节段转运时,先利用布置在底模的千斤顶将匹配节段与新浇节段分离,再利用底模台车通过牵引系统将其牵引至合适的位置,采用跨度 m吊重 t的龙门吊机负责箱梁节段的场内运输.节段梁架设施工技术 节段梁架设总体流程首先拼装墩位处利用 t履带吊机安装L G 型架桥机.架桥机拼装完成后进行荷载试验,验收通过后开始进行首孔悬挂施工.首跨架设时箱梁节段通过运梁车从存梁台座运输至待架孔位,按照悬挂顺序,孔跨内所有节段悬挂结束后,按照悬挂顺序依次胶拼,梁段接缝处满涂环氧树脂胶,调整节段位置和标高,保证接缝间压力不小于 MP a至环氧树脂胶固化,所有节段拼装完成后预应力张拉,支座灌浆后完成体系转换(由千斤顶转移至正式支座)后架桥机卸载前移过孔.标准跨架设方法标准孔跨架设主要步骤如下:()下部结构施工完成后将孔跨内地面碾压整平,提前利用运梁平车将节段梁存放至墩位处,并采用三点支撑进行存放;墩顶操作平台安装,正式支座、千斤顶摆放就位,架桥机过孔并调整就位,准备进行节段吊挂.()逐块吊挂节段梁并悬吊于架桥机主梁上,相邻块段上下交错,如图所示,最后吊装B节段,悬吊于A、C节段下方.近端首节段墩顶D节段精确定位,并临时锁定;吊起C节段与D节段试拼装后退开,匹配面双侧涂胶后拼装对位,安装节段梁精轧螺纹钢以及千斤顶,张拉临时预应力.按上述步骤逐块调整其他节段、节段涂胶、张拉临时预应力.()完成整孔箱梁节段胶拼后将墩顶千斤顶抄垫密实,穿体内预应力束并按设计顺序张拉预应力;千斤顶起顶,支撑整孔箱梁,由中间向两端拆除提梁吊挂扁担吊杆,架桥机不再承受节段梁自重荷载.落梁于正式支座上至设计高程,支座底板灌浆完成一孔架设,架桥机走行过孔后进行预应力孔道压浆.朱方一,等:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 图节段梁交错吊装施工过程计算分析 应力计算结果根据前述节段梁预制架设施工步骤相关说明,计算主梁在关键施工过程中的箱梁顶、底板应力变化情况.由施工过程结构应力计算结果可知,箱梁顶板最大压应力为 MP a,箱梁底板最大压应力为 MP a,施工过程中未出现拉应力,结构处于安全状态,满足规范要求.位移计算结果表为主梁在关键施工过程中的箱梁累计位移变化情况.根据计算结果可知,主梁由于自重、预应力、混凝土收缩徐变对主梁结构变形会产生影响,主梁在二期恒载施工完成后跨中上 拱 mm,箱 梁 顶 面 总 压 缩 量 为 mm.表主梁在关键施工过程中的累计变形值节点坐标/m体内束张拉后收缩徐变 个月(二恒等待期)二期恒载施工后收缩徐变 dDx/mmDz/mmDx/mmDz/mmDx/mmDz/mmDx/mmDz/mm 为确保在二恒施工后主梁顶面与设计线形相符,主梁预制施工不考虑运营阶段预拱度,因此,主梁无应力制造线形为跨中拱度向下预设 mm,单跨总梁长增加 mm,自跨中向墩顶两侧抛物线过渡,以确保结构线形平顺.线形控制结果 节段梁预制线形控制结果以P P 跨 m跨径节段梁为例,图为P P 跨轴线和高程预制误差统计柱状图,轴线预制误差范围为 mm,高程预制误差范围为 mm.通过对该跨所有预制梁段的轴线和高程预制误差进行统计,轴线预制误差在mm内测点数占总测点数比例为 ,高程预制误差在mm测点数占总测点数比例为 ,由此可见,节段预制精度总体较高,且在梁段预制施工中高程线形控制较轴线线形控制更为困难,在预制施工中需要加以注意.节段梁架设线形控制结果图是P P 墩两跨 m跨径节段梁在架设后实测线形和理论线形曲线.根据架设后实测曲线和理论曲线对比可知,实际成桥线形总体与理论线形变化趋势一致,但实际成桥线形总体略低于理论线形,架设完成后实际线形与理论值最大偏差为 mm,位于跨中梁段位置,线形偏差较小,整体处于可控状态.分析实际成桥线形总体略低于理论线形原因,主要可能是由于梁体混凝土弹性模量比计算值高,预应力张拉起拱量较理论计算值小,导致跨中高程低于理论值,因此施工技术SHIGONGJISHU朱方一,等:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线项目节段梁预制架设施工与线形控制 工程与建设 年第 卷第期图P P 跨轴线和高程预制误差统计图图P P 墩两跨 m跨径节段梁架设完成后实测线形和理论线形在后续梁段预制阶段需要根据实测结果进行反馈修正,适当减小跨中反拱值约mm,确保架设线形与理论线形更加吻合.结束语()本文依托帕德玛大桥铁路连接线项目,介绍了 m跨径箱梁节段预制的施工顺序、台座安装、匹配梁调整定位、待浇梁浇筑、梁段转运与存放的预制施工技术,阐述了整孔逐段拼装的总体流程和标准跨施工方法.()通过对预制和架设施工关键过程结构的应力和变形情况进行计算,表明结构应力在施工过程中处于安全可靠状态,同时以位移分析结果为依据,计算了单跨节段梁反拱设置曲线和梁长增加量.()详细介绍了节段预制过程中单个梁段及单跨总梁长控制计算方法,后续架设阶段表明梁长控制处于可控状态.分析结果表明,预制误差基本控制在mm,架设完成后线形误差约为mm,施工控制精度较高,满足相关要求.参考文献葛耀君分段施工桥梁分析与控制M北京:人民交通出版社,何旭辉,马广预应力混凝土箱梁短线法节段预制线形控制J桥梁建设,():孙策城市桥梁预制装配化绿色建造技术应用与发展J世界桥梁,():侍刚,徐霞飞,伍贤智基于非线性最小二乘的短线法节段预制线形控制研究J世界桥梁,():解兵林,余晓琳,胡雨,等短线法节段梁预制拼装过程控制技术研究J铁道科学与工程学报,():苏伟,周岳武,季伟强,等铁路预应力混凝土连续梁节段预制胶拼法建造技术研究J铁道标准设计,():刘德清,王文洋大跨径钢混混合梁连续刚构桥施工控制关键技术J桥梁建设,():吴东升,卢永成,任才城市高架变宽预制节段梁结构设计与关键技术研究J桥梁建设,():章龙,唐细彪体外预应力节段预制胶拼梁抗弯极限承载能力模型试验研究J世界桥梁,():时学军短线法节段预制桥梁几何线形控制的坐标变换方法研究J铁道标准设计,():,刘国高速铁路节段预制简支箱梁构造设计和力学性能分析J铁道勘察,():张雷,季伟强,苏伟,等高速铁路()m预应力混凝土连续梁节段预制胶拼法建造技术研究J铁道标准设计,():马祖桥,陈艾荣,胡可全体外预应力节段梁桥使用性能足尺模型试验J桥梁建设,():