桥梁工程施工论文-施工工艺论文.doc

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桥梁工程施工论文施工工艺论文
菱形桁架式挂篮在高架桥的运用
　　【摘要】介绍菱形桁架式挂篮的主要构造及在高架桥主桥上部结构中的施工应用情况，并总结了该挂篮的优缺点。
　　【关键词】菱形挂篮；高架桥；施工

　　1 工程简介
　　某高架桥主桥上部结构为80+120+80（m）的三跨预应力混凝土连续箱梁T构。4个主墩中最高的有69.648m为东北第一高墩。根据设计要求，施工方法采用悬臂灌筑施工工艺然后通过合龙及体系转换成为连续梁。
　　每个墩设12个悬浇段:3×3.75m＋10×4.50m。梁段最长4.50m，最大重量149.55吨。
　　箱梁横截面：顶板宽12.25m，腹板宽5.80m，梁高由0号块的6.0m按二次抛物线渐变至12号块的2.80m。
　　预应力设计为三向预应力：纵向采用12束及5束φj15.24钢绞线；横向采用三束φjl5.24钢绞线；竖向采用φ25精轧螺纹钢筋。纵向预应力钢束张拉采用双控一次两端张拉工艺，张拉控制应力除1～5号块腹板悬浇束бcon =1320Mpa外，其余钢束张拉控制应力бcon =1300Mpa；横向预应力钢束张拉采用用双控一次一端张拉工艺，张拉控制应力бcon =600Mpa 。竖向及隔板精轧螺纹钢标准强度785Mpa。
　　根据该桥的特点并参照国内外已有各种型式挂篮，选择了菱形桁架式挂篮作为悬臂灌筑的主要设备。
　　2 菱形桁架式挂篮的构造
　　菱形桁架式挂篮由主构架、行走及锚固装置、底模架、内外侧模板、前吊装置、后吊装置、前上横梁等组成。
　　2.1 主构架
　　主构架由两片桁架连接系和门架组成。两片桁架均使用2［30栓接成菱形，由连接系和门架将之联成整体，组成该挂篮主要受力结构。
　　2.2 底模架及底模板
　　底模架由20根纵梁和前后横梁组成，纵梁为36b工字钢组成，桁架高10m，桁架长5.00m；前后横梁由2根56a工字钢组焊而成。
　　底模为5mm厚大块刚模组成，下垫100mm×50mm的木板，木板用 8号铁丝固定在纵梁上，以便脱模和固定。
　　2.3 前上横梁
　　前上横梁由2根56a工字钢组焊而成，连接于主构架前端的节点处，将两片主构架连成整体。
　　2.4 钢吊带
　　前后吊带均由150mm×40mm的16Mn钢板用销子连接而成，设置间距为200mm的调节孔，用LQ30千斤顶及扁担和垫梁调节所需长度。
　　2.5 内外模板
　　箱梁外侧模采用5mm钢板和钢框组焊而成。两外侧模各支承在两个走行梁上，走行梁通过吊杆悬吊在前上横梁和已浇注好的箱梁翼板上。走行梁用2[40a组焊面成。 内模由内模桁架、竖带、纵带及组合钢模板组成，内模桁架吊在两根内模走行梁上．走行梁吊在前上横梁和已浇梁段的顶板上，内模脱模后可沿走行梁前行。走行梁采用2[40a组焊面成。
　　2.6 挂篮走行及锚固系统
　　走行装置由轨道、钢枕、前后支座、手动葫芦等组成。轨道由δ20钢板宽200mm及δ30钢板组焊成工型断面。轨道梁在前后支点段1400mm内每隔150mm采用δ10钢板加肋，底板每隔500mm预埋JL32精扎螺纹钢，以便与竖向预应力筋锚定。竖向预应力筋为JL32精轧螺纹筋。
　　挂篮设前后支座各两个，前支座支承在轨道顶面，下垫聚四氯乙烯滑板，可沿轨道滑行。后支座以反扣轮的形式沿轨道下缘滑动，不需要加设平衡重。挂盘前移时，使用手动葫芦牵引前支座，带动整个挂篮向前移动。挂篮在灌注混凝土时，后端利用6根JL32精轧螺纹钢锚固在已成梁段上，轨道锚固在已成梁段的竖向预应力筋上，在锚固时，利用千斤顶将后支座钩板脱离轨道，然后锚固。
　　3 挂篮强度及变形检算
　　计算荷载：按挂篮自重，梁段自重，施工机具、人员产生荷载，振捣混凝土时产生荷载组合来检算，其中混凝土容重取2.65t/m3，施工机具、人员荷载取1.0KPa，混凝土振捣荷载取4.OKPa。 进行了主桁架、底模桁架及各部主要受力杆件的在最不利荷载位置的检算。检算表明：单根上弦杆最大受力为144kN，小于单根上弦杆允许受力252kN；单根斜杆最大受力为78kN，小于单根杆允许受力129kN；单根竖杆最大受力为54kN，小于单根上弦杆允许受力为170kN。 还进行了挂篮的变形检算，计算结果显示，针对 高架桥的梁段，其最大变形发生在3号节段，此时挂篮弹性变形值为27mm。
　　4 挂篮使用前的试验
　　为了检验挂篮的计算变形值并消除首次安装后的非弹性变形，在工厂进行了挂篮的地面加载试验。同时在挂篮安装之后，为了检验地面试验结果，又选取了一对挂篮进行了现场压重试验。在工厂对主桁架、销座、销子、前后吊带、前上横梁等构件进行了试验。 主桁架：采用背对背方式，将后锚位置使用精轧螺纹钢筋锚死，对前吊点使用YD150千斤顶按每20t一级加载，得出每对主桁架的变形曲线。销座、销子、前后吊带、前上横梁也采用了类似方法进行了地面模拟加载试验，配以主桁架试验得出的结果取得每套挂篮的变形曲线。
　　首对挂篮拼装完成后，使用砂袋按梁段实际荷载情况进行了现场模拟压重试验，将其结果与计算变形值、工厂试验值对比，得出每套挂篮的在施工备节段时的变形值指导各梁段的立模施工。
　　参照挂篮设计及试验结果，挂篮变形使用公式： Y=0.4X＋2（其中， X为各节段前吊带处的受力值）。
　　5 拼装工艺
　　5.1 拼装准备
　　在工地现场将主构架的菱形桁架拼装成形，拼装后运至现场吊装，编写拼装工艺，准备好拼装工具及各种连接螺栓，培训拼装工人。
　　5.2 铺枕
　　用1：2水泥砂浆找平梁顶面铺枕部位，铺设钢枕（特殊加工型钢材料）。
　　5.3 安装轨道
　　从0号段中心向两侧安装2.5m长轨各两极，轨道穿入竖向预应力筋，抄平轨道顶面，量测轨道中心距无误后，用螺母把轨道锁定。
　　5.4 安装前后支座
　　先从轨道前端穿入后支座，后支座就位后安放前支座，前支应安放前，在相应位置轨道顶面置放一块四氟乙烯滑板（300mm*500mm），然后安放前支座。
　　5.5 吊装主构架
　　主构架在工厂拼成菱形后运至现场分片吊装，放至前后支座上，并旋紧连结螺栓，为防止倾倒，用脚手架临时支撑。
　　5.6 安装主构架之间的连结系、间架，旋紧连接螺栓。
　　5.7 用长螺杆（JL32精轧螺纹钢）和扁担架将主构架后端锚固在已成梁段上，前支应处用扁担架将主构架下弦杆与轨道固定。
　　5.8 吊装前上横梁
　　将前上横梁上的4个千斤顶、上、下垫梁及2根钢吊带，一起组装好后，整体起吊安装。
　　5.9 安装后吊带
　　在1号梁段底板预留孔内，安装后吊带，先安放垫块，千斤顶和上垫梁，后吊带从底板穿出，以便与底摸架连接。
　　5.10 吊装底模架及底模板。
　　5.11 吊装内模架走行梁，并安装好后吊杆，前吊采用钢丝绳和倒链。
　　5.12 安装外侧模板
　　挂篮所用外侧模首先用于0号梁段施工，在上述拼装程序之前，应将外模走行梁先放至外模竖框架上，后端插入后吊架上。两走行梁前端用倒链和钢丝绳吊在前上横梁上。用倒链将外侧模拖至2号梁段位置，在1号段中部两侧安装外侧模走行梁后吊架，解除0号段上的后吊架。
　　6 悬臂灌注施工工艺
　　每个T构从1号段开始，对称拼装好挂篮后即可进行悬臂灌注施工。
　　6.1 分片吊装底板及腹板构造钢筋并安放预应力管道。
　　6.2 根据1号梁段的高度调整下部模板。
　　6.3 在顶板和腹板安装下料串筒位置留洞，在腹板的捣固位置，预留位置进行捣固。
　　6.4 安装端模板，并与内外模板连结。
　　6.5 绑扎顶板钢筋。
　　6.6 安放预应力管道、锚板等。
　　6.7 对称浇筑1号梁段混凝土。
　　6.8 混凝土养护。
　　6.9 预应力筋张拉。
　　6.10 压浆。
　　6.11 挂篮行走
　　找平梁顶面并铺设钢枕及轨道。放松底摸架前后吊带。底模架后横梁两侧的吊耳与外侧模走行梁之间安装10t倒链，即底摸架悬挂在走行梁上。 拆除后吊带与底模架的连结。 解除挂篮后端锚固螺杆。 轨道顶面安装两个5t倒链（每套挂篮）并标计好前支座的位置（支座中心距梁端50cm）。倒链牵引前支座使挂篮、底摸架、外侧模一起向前移动。移动时挂篮后部应设10t保险倒链。 安装后吊带，将底摸架吊起。在2号梁段上安装外侧模走行梁后吊梁，先解除一个1号段上的后吊架，移至2号段，再解除另一个后吊杆移至2号段。拉出内模，挂篮走行完毕。
　　7 挂篮的拆除
　　待合龙段施工前，便可拆除挂篮，拆除顺序如下：
　　7.1 在梁顶面安装卷扬机，吊着外侧模前后吊杆（底模架吊在走行梁上）徐徐下放，落至地面。或先放底模架，后放外侧模。
　　7.2 合龙段不用的内模、走行梁，在合龙段施工前拆除，余者可从两端梁的出口拆除。
　　7.3 拆除前上横梁。
　　7.4 主构架可移至塔吊可吊范围内，分片拆卸。
　　7.5 拆除轨道及钢（木）枕。
　　8 在 高架桥应用的菱形桥架式挂篮的主要技求参数
　　8.1 适用最大梁段重：180t
　　8.2 最大梁段长：4.5m
　　8.3 梁高：6.0～2.8m
　　8.4 适用梁宽：12.25m
　　8.5 走行方式：无平衡重走行
　　8.6 挂篮自重：70t
　　8.7 挂篮的倾覆稳定系数
　　空载时：28
　　灌注时：2.48
　　8.8 挂盘系数；3.0
　　9 应用菱形挂篮进行悬浇施工的主要体会
　　9.1 优点
　　菱形挂篮自重轻，在本桥施工中的利用系数达到了3.0，应是国内除滑动斜拉式挂篮外最轻的一种，由此而带来在加工、运输、拼装、移动、拆除等方面的省力，进而达到节省资金的目的。总之，应用该挂篮施工可有较大的经济回报。 菱形挂篮内模、外模均采用纵向滑梁吊在桥面或挂篮上，纵向走行非常方便，且加固亦采用该滑梁，一梁两用。 菱形挂篮结构简洁，受力明确，加载后的实际弹性变形与理论计算值相差不大，如曾使用过该挂篮，可省去试验加载的程序。 挂篮由于设计成菱形，吊点均位于梁面以上空中，给施工人员提供的操作空间大，利于施工。
　　9.2 缺点及建议修改措施
　　外侧模设计略显单薄，加固时内外模间拉杆数量偏多，不利提高箱梁外观质量。可在下一次设计时增加外侧模桁架刚度，减少拉杆数量。挂篮横向纠偏无有力措施，如能在前吊带处加设液压式横移设备则会更好。

命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中
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