连续梁转体法施工工艺及方法.doc

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2.5.3.11连续梁转体法施工工艺及方法
2.5.3.11.1连续梁转体法施工工艺流程图
合格
钻孔灌注桩基础施工
下承台、磨心、环道施工
上磨盖施工
磨心磨合
合格
上承台及墩身施工
水磨法进行磨合
安装永久支座、临时支座
满堂支架现浇0#块箱梁
养护混凝土
张拉及压浆
箱梁转体施工
满堂支架现浇中间节
边跨合拢段块施工
锁定主跨劲性骨架
转体后梁端高差符合要求
进行边跨合拢段施工
拆除主墩临时锚固
吊架进行中跨合拢段施工
完成连续梁体系转换
膨胀混凝土封闭上下承台间隙
连续梁转体法施工工艺流程图

2.5.3.11.2钻孔灌注桩施工
钻孔桩灌注桩施工工艺及方法详见“2.5.3.3钻孔灌注桩基础”。
2.5.3.11.3下承台及磨心、滑道、环道施工
桥梁转体的中心机构转体球面铰和环道以及滑道设计在下承台上施工时要和下承台一起浇筑，其结构图见“主桥转体体系构造图”。主桥桩基施工完毕并通过检测合格后进行下承台钢筋施工，由于磨心设计在下承台上所以磨心钢筋要个下承台钢筋一起进行安装。磨心钢筋大样图见“主墩磨心一般构造图”，在下承台钢筋绑扎完毕后在顶层钢筋网上预留施工人洞，这样人可以下到承台里面进行磨心钢筋的施工，磨心钢筋在承台内部空设置4层钢筋网片，钢筋网片采用绑扎完毕后用手拉葫芦吊机与承台骨架钢筋焊接固定。磨心中心设计为直径20cm高度70cm钢柱，钢柱表面镀铬与磨盖中的钢套筒相结合形成转体的中心转动轴。磨心在承台内部钢筋网片安装完毕后进行磨心钢柱的安装，在下承台顶面于钢筋焊接一块40cm×40cm×2cm钢板，在钢板精确放出主墩中心，按照主墩中心进行钢柱的安装。钢柱的安装偏差顺桥梁和垂直于桥向都要小于5mm。钢柱安装完毕后进行下承台上侧磨心钢筋的安装，磨心钢筋安装完毕后进行滑到和环道以及后座的钢筋的安装。在磨心、滑道、环道钢筋安装过程中要注意以下几点：
1）、磨心、环道、滑道钢筋要严格按照图纸进行施工，钢筋安装过程中要严格按照图纸进行施工，滑道、环道钢筋于下承台钢筋存在冲突的位置适当调节间距，钢筋绝对不可以切断。

主桥转体体系构造图
2）、磨心钢筋安装过程中要严格控制钢筋的间距，并且保证每层钢筋之间的钢筋网孔要对应，这样才能保证混凝土浇筑过程中振捣棒可以下放到磨心内部进行振捣，这样才能保证磨心混凝土密实。
3）、在绑扎磨心顶层钢筋时要带磨进行安装，严格控制磨心保护层厚度，保护层厚度偏差只能存在正偏差，这样防止在磨心磨合过程中造成钢筋外露。如果磨心钢筋外露就会造成磨心和磨盖无法磨合，最后造成转体驱动力加大，转体不稳，甚至可以造成箱梁转体段无法转动，转体失败。
磨心模板根据磨心直径制作定型钢模，钢模安装固定在下承台顶面，磨心的球面通过按照设计的球型直径定做的母线器来形成。母线器一侧焊接到与磨心钢柱配套的钢套筒上另一端搭到磨心钢模上，在磨心混凝土浇筑完毕后用母线板以磨心钢柱为中心反复转动来形成磨心的球面。在安装磨心钢模过程中要严格控制模板顶面高程。模板安装完毕后在磨心钢模上按照直线距离20cm在钢模上作点要求每两点间的高差要控制在2mm以内，而且每点到磨心钢柱的距离即磨心直径误差要控制到±5mm。这样在通过母线板形成磨心球面时才能保证磨心圆度和平整度。

主桥转体体系构造图
2.5.3.11.4磨心初磨
磨心混凝土浇筑完毕后对磨心采用搭棚蒸汽养护确保磨心混凝土强度。待到磨心混凝土强度达到设计80%时在拆除磨心模板并在磨心上以钢柱为中心按照10cm等间距画同心圆并在同心圆上按照10°圆心角将同心圆等分并用水准仪精确测量每两点间的高差并记录。用角磨机对每个点附近混凝土进行打磨，直到每两点间的高差控制在±1mm以内，具体见“磨心磨合大样图”。因为测量精度一般水准尺无法达到，在施工中我单位自己用水平尺和钢筋制作了精确水准尺，具体样式见“精确水准尺大样图”。

磨心磨合大样图

精确水准尺大样图
2.5.3.11.5磨盖施工
磨心磨合完毕后进行磨盖施工，磨盖为上承台与磨心的接触部分，为了方便磨合减小起吊重量，上承台分两次浇筑，先浇筑磨盖部分，磨盖具体尺寸为3.5m×3.5m×1.0m，其重量为32t。磨盖以磨心为底模进行浇筑，磨心外底模采用砖砌中间填砂，顶层采用砂浆抹面隔离层采用SBS防水层。磨心的隔离层采用石蜡要求石蜡的厚度不能小于5mm。之后在磨心上进行磨盖钢筋的安装，安装钢筋过程中要严格控制磨盖下保护层厚度，保护层厚度只能出现正误差。在安装磨盖钢筋的同时要注意其中上承台钢筋的安装。上承台预埋钢套筒与钢柱之间用黄油涂满，接缝处封闭防止水泥浆进入空隙。本桥磨合采用水磨法进行施工，在钢套筒顶连接直径20mm钢管以便以后磨合时注水，钢管伸出磨盖顶部30～50cm。
磨盖施工完毕并达到设计强度的90%后用千斤顶将磨盖和磨心分离，并在下承台上搭设贝雷梁架将磨盖吊起，人工清除磨心顶部杂物，清洗干净后放下磨盖进行磨合。
2.5.3.11.6磨心和磨盖的磨合
桥梁转体过程中整个箱梁T构的重量全部有磨心来承担，本桥磨心为C50混凝土，其轴心抗压设计强度为：27MPa，假想磨心和磨盖完全结合则磨心混凝土承受平均压应力为：

N：箱梁转体过程中上部T构总重；
A：磨心表面积为7.23㎡；
有关资料表明，由于材料的塑性及徐变影响，磨心应力只有在加载的初期分布不均匀，一周后趋于平均应力。磨心和磨盖虽磨合但是不能完全结合，实际施工中接触面一般控制达到70％为度（此时轴心平均应力为13.04MPa＜27.0MPa）
磨心和磨盖的磨合方法鉴于以前的转体桥梁经验，采用水磨法。即在磨盖周围砌筑水池，使水面高于磨合面，这样水可以浸入磨合面起到润滑和降温的作用，再磨合过程中要不断从磨盖顶注水，这样磨合产生的磨渣可以通过水流带出。磨盖磨合转动的动力采用两台卷扬机提供力偶矩，驱使磨盖转动。采用水磨法大大节省磨合时间，并且磨合效果也明显较好。磨心和磨盖磨合完毕，验收合格后在磨心涂上1cm厚的黄油，然后将磨盖放下，继续进行上承台施工。
磨合工作完成的判断方法：
⑴磨合面手感光滑；
⑵磨心磨合面积大于磨心面积的70％；
⑶标高测量：在磨盖四角设点测量各点高程，在磨盖分别转动45°、90°、135°、180°、后分别测量各点高程，要求同一点的相对高差小于5mm；
2.5.3.11.7滑道施工
由于箱梁T构的前后左右重量相对磨心很难保证平衡，箱梁转体稳定由滑道来控制，滑道下层为宽度50cm，下部设置厚度1cm的A3钢板和5mm厚的F4钢板，A3钢板和F4钢板通过加载加工黏合后用环氧砂浆与下承台结合。上部为厚度1cm的A3钢板和厚度5mm的不锈钢板和组成，在浇筑上承台时预埋道上承台支腿下侧具体形式见“主桥滑道一般构造图”。在以往转体桥梁中大多数在桥梁转体过程中滑道F4钢板全部被挤压变形，为了防止此类问题的再次发生，我部经过技术研究经过设计同意A3钢板和钢板钢板和F4钢板在厂家加工黏结，现场组合拼装。安装时由于环氧砂浆硬化时间过快，安装过程中不易控制滑道标高，所以我单位联系设计通过A3钢板和F4钢板用膨胀螺栓与下承台固定，在A3钢板下铺设高强砂浆找平，这样既能很好的固定A3钢板又能在安装过程中很好的控制滑道标高。
安装时在下承台上切深2cm的槽用水冲干净，在槽中坐砂浆调平，用膨胀螺栓将钢板固定在下承台上，严格控制F4板的顶面高程，每块板测4个点每两个点的相对高差不能超过1mm，一块调整符合要求后才能继续安装下一块钢板，每两块板的接缝处，接缝两边相对高差控制在0.5mm内，在桥梁的转体方向上只能存在负误差。上承台设置支腿为滑道的顶面，滑道顶面为宽度40cm、厚度1cm的A3钢板和厚度3mm的不锈钢板，A3钢板和不锈钢板采用焊接的形式连接，在焊接过程中采取降温措施来防止不锈钢板的变形。滑道的顶面和地面之间有3mm的空隙，滑道底层F4板铺砌完毕后在面上涂5mm的黄油来保证空隙。虽然滑道两个面并不紧贴，但是转动过程中，滑道与磨心组成了一个滑动面，滑动的平整度将直接影响梁体的标高变化。

主桥滑道一般构造图
2.5.3.11.8环道施工
环道是桥梁转体过程中千斤顶的反力支座系统，环道与下承台一次浇筑成型。环道的重点是控制后支座以及欲留孔的位置，保证桥梁转体过程中千斤顶的顶推方向与支座垂直。
2.5.3.11.9上承台、墩身以及墩顶临时锚固施工
磨盖磨合完毕后进行上承台施工，因为桥梁合拢段前上承台和下承台只有磨心位置是接触的。上下承台间存在25cm的空隙，空隙必须在转体合拢后用膨胀混凝土封闭，在进行上承台施工时，上承台底模采用在下承台上砌砖并在砖模中心填砂夯实作为底模，在主桥转体段施工完毕后进行转体前，将上下承台间的砂掏净进行转体施工。在进行上承台施工时注意墩身钢筋的预埋。墩身采用整体钢模现场拼装成型，在进行墩身施工时注意墩顶永久支座螺栓预留孔的位置以及临时锚固系统精扎螺纹钢筋的预埋。
由于主桥在施工转体过程中要将主墩和箱梁固结，并且永久支座在合拢前要处于锁定状态不能承受荷载，所以本工程设计了主桥临时锚固系统。主桥的临时锚固系统有预应力精轧螺纹钢筋和主墩临时支座组成。主墩临时锚固系统共设置临时支座12个，临时支座采用C40混凝土中间夹硫磺砂浆并在硫磺砂浆中埋设电阻丝，在主桥合拢后给电阻丝通电使硫磺砂浆融化临时支座卸载。并且每个临时支座中设置3根直径32的精轧螺纹钢筋，钢筋预埋到墩身里上部伸出箱梁顶端，0#块浇筑完毕并达到张拉强度时对精轧螺纹钢筋进行张拉，形成对主墩的临时固结。
2.5.3.11.10主桥箱梁施工
主桥箱梁采用满堂支架进行施工，施工顺序为：测量定位→原地面处理→铺设支架基础→搭设满堂架→预压→调整预拱度→安装梁底模及侧模→绑扎钢筋→安装波纹管→浇注底板砼→安装内模→绑扎腹板及顶板砼→浇注腹板及顶板砼→养生→张拉预应力筋→压浆→封锚。
2.5.3.11.10.1地基处理及支架的验证计算
主桥箱梁施工采用碗扣式脚手架进行施工，在混凝土硬化好的基础顶面直接放置支架立杆底座，在已放置好的底座上搭设WDJ碗扣式多功能钢支架。底板立杆按0.6×0.6m进行布置，即立杆纵向间距0.6m，横向间距0.6m，步距1.2m，箱梁腹板位置支架加密按照0.3m×0.6m布置；支架外围四周设剪刀撑，内部沿桥梁纵向、横向每4排立杆搭设一排剪刀撑，剪刀撑间距不大于3m，支架高度通过可调托座和可调底座调节。箱梁底模在支架横桥向设置高度10cm的槽钢，槽钢间距砼支架立杆间距。顺桥向在槽钢上铺设10cm×10cm方木，方木间距25cm。最后在方木上安装厚度18mm的竹胶板作为底模。
由于本工程主墩胶黄铁路两侧，所以满堂支架的地基处理尤为重要。满堂支架基础采用满填法进行施工，在所在池塘全部清淤完毕后对池塘内箱梁施工范围进行素土回填。回填时分层压实，素土回填虚铺厚度不得大于30cm。素土回填至上承台下1.2m。在素土回填完毕后采用40cm5%灰土和50cm道砟进行回填，表面采用10cm厚碎石找平后用20cmC25混凝土硬化。
在进行箱梁施工前满堂支架施工方案必须进行理论计算验证并通过专家会审。
（1）地基承载力验证
根据《路桥计算手册》满堂支架地基承载力按照以下公式进行修正
式中f-地基土承载力设计值（kpa），当f<1.1fk时，取f=1.1fk
fk-地基承载力标准值（kpa）根据土质查《建筑施工手册》表5-4取160KPaηb,ηd-地基宽度和埋深的承载力修正系数，
γ—基底以下土的重度，为基底以下土的天然质量密度ρ与重力加速度g的乘积，地下水位以下取有效重度（KN/m3）
γ0—基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（KN/m3）
b—基底底面宽度；当基础宽度小于3m，按3m考虑，大于6m按6m考虑；
d—基础埋置深度；
2.5.3.11.10.2满堂支架的搭设和支架预压
满堂支架经过专家评审合格后，按照施工方案进行支架地基处理以及满堂支架的搭设。支架搭设完毕并将底模铺设完毕后对支架进行预压。支架预压采用砂袋进行预压。支架与牙前要精确算出箱梁梁段重量，按照梁段重量的1.1倍进行预压。预压过程中要严格控制预压的重量，和精确测出地基的非弹性变形和支架的弹性变形。支架预压是为了消除支架地基的非弹性变形并且测出支架的弹性变形，通过公式计算箱梁施工中的预拱度。由于转体段箱梁是平行与高速公路进行施工，在两个转体段中无法进行箱梁高程的对比，所以在箱梁施工过程中箱梁立模标高的控制尤为重要。箱梁的立模标高由箱梁设计标高和施工中的预拱度组成。预拱度的组成和分配方式见表：
序号
项目
计算及测量值
备注
1
支架卸载后有上半部分构造自重及活载一半产生的竖向挠度
δ1
自算或由设计院和监控单位提供
2
支架在荷载作用下的弹性压缩
δ2
压重卸载后底模测量值与压重时测量值偏差
3
支架在荷载作用下的非弹性压缩
δ3
压重卸载后支架高程测量值与压重前测量值偏差，扣除基地沉陷值
4
支架基地在荷载作用下的非弹性沉陷
δ4
基座压重前的后的高差
5
预拱度
δ=δ1+δ2+δ3δ4

6
预拱度设置
Δx=4δ³X³（L-X）/L²
按二次抛物线法分配
箱梁立模前要对箱梁支架进行预压，预压过程中采集上表中除1d以外的数据根据公式δ=δ1+δ3+δ2+δ4计算施工预拱度。
2.5.3.11.10.3箱梁钢筋、混凝土、预应力施工
箱梁的支架预压完毕后，根据计算的立模标高进行箱梁外侧模板的安装。其箱梁的施工工序和一般现浇预应力钢筋混凝土相同，其中注意以下一个要点：
（1）箱梁施工前要根据箱梁混凝土的强度要求对混凝土配比进行验证，验证混凝土强度符合要求后才能进行箱梁混凝土的浇筑。
（2）在箱梁钢筋安装的过程中普通钢筋和预应力钢筋存在冲突的位置，适当移动普通钢筋保证预应力钢筋的定位，如果普通钢筋需要截断则要在预应力钢筋定位后对截断普通钢筋位置进行加强。
（3）钢筋及预应力钢筋安装完毕后进行箱梁内模的安装，在安装过程中要严格控制模板尺寸，防止因为混凝土超方引起的混凝土两侧不平衡。在混凝土浇筑前由监控单位在箱梁内预埋应变计用来测量箱梁在混凝土浇筑完毕后以及张拉后箱梁内部应力变化。
（4）在混凝土浇筑过程中要对主墩两侧混凝土进行精确统计，一直到箱梁转体段浇筑完毕后对主墩箱梁两侧重量进行统计，如果箱梁两侧混凝土产生的不平衡力矩大于4000㎏²m，则在转体前要对箱梁两侧进行配重防止箱梁在转体过程中转动困难和箱梁倾覆。
（5）箱梁混凝土浇筑完毕后立即对箱梁进行覆盖养护，并对箱梁浇筑前设置的标高点的标高和箱梁内部应力进行测量并记录。箱梁强度达到设计强度的90%后按照先纵向在横向、竖向的顺序进行箱梁预应力张拉，并进行孔道压浆。
（6）箱梁张拉完毕后要对箱梁中设置的标高点的标高和箱梁内部应力进行测量并记录，计算箱梁张拉后的上挠量，和设计给定的对比查证箱梁的上脑量和内部应力是否正常。
2.5.3.11.11箱梁转体施工
2.5.3.11.11.1计算箱梁转体段两端平衡力矩
根据箱梁浇筑过程中对每个节段混凝土浇筑量的统计计算每个节段对箱梁转体段中心产生的力矩，对比两侧如果大于4000㎏/m则需要平衡配重才能进行转体。根据具体统计计算转体段两侧力矩偏差小于设计规定,所以不需要配重。
2.5.3.11.11.2计算箱梁转体启动力
根据统计计算每块中间节的重量之和计算启动力，转体摩擦系数理想状态下只考虑黄油的摩擦系数为0.1，则理想状态下滑动摩擦力即为：
F=[（A1+A2+……）+A0+F0+（B1+B2+……）]×10³×0.1(KN)
A1、A2、……B1、B2……：每块中间节重量；
A0:0号块重量；
F0：墩身重量：
2.5.3.11.11.3开始转体
转体前在右现场技术人员检查磨心、上转盘、滑道和环道以及墩身锚固区无异常后，由现场施工负责人的指挥下张拉工开动油泵开始使千斤顶慢慢加力直到加到计算理想状态的滑动摩擦力后停止，观察箱梁转体段是否转动，如果箱梁转体段没有转动则继续分及施加推力，这时按照100KN分及施加推力后停止一直到箱梁转体段转动，确定箱梁转动后记录实际滑动摩擦力。
箱梁T构起动后适当降低千斤顶推力，因为启动后的的滑动摩擦力一定小于起动力，降低千斤顶推力是为了保证箱梁T构慢慢匀速转动保证转体过程中的安全。
箱梁起动后慢慢匀速转动，同步顶推箱梁匀速平转，主梁端部水平线速度控制在1.2m/min以内，平转过程中测量人员反复观测塔柱轴线偏位，梁端部位高程变化。记录匀速转动时油泵压力表的读数。千斤顶第一行程完毕后停止，向前移动千斤顶，将预先制作好的钢棒插入下承台环道上预留孔中，然后继续调整千斤顶在钢棒和上承台之间的位置，然后慢慢施加推力，直到T构转动。T构开始转动后油泵压力表读数降到能够保证T构可以缓慢匀速转动的推力值。如此循环使T构缓慢转动就位。
2.5.3.11.11.3箱梁转动就位
T构转动到千斤顶最后一行程时要匀速缓慢转动，平转基本到位（距设计位置约1m处）减速，降低平转速度，距设计位置0.5m处，采取点动操作，并与测量人员配合确认点动后梁端弧长。转体的精确就位我们采用上下双重控制即在下承台上精确放出上承台转体后的边线来控制转体时上部箱梁的转动角度；上部控制即在转体过程中将全站仪架设在边跨的8#块上后视引桥段箱梁的中线，然后平转180°后前视两个箱梁转体段的中线保证箱梁转体合拢后整个主桥中线的通视。
转体完毕并定位准确后,上下承台间和滑道和支腿之间用型钢抄死,防止就位后的箱梁再转动,精确定位。
2.5.3.11.12合拢段施工
2.5.3.11.12.1边跨合拢段施工
箱梁边跨合拢段采用满堂支架进行施工。转体完毕后对边跨合拢后相邻两个梁段间高差进行测量，如果其高差Δ≤20mm，则进行下步施工，如果Δ≥20mm，则联系设计单位根据转体段箱梁在悬臂状态下配重所需重量及布置位置，根据设计提供计算结果对箱梁进行压重直到高差符合要求后再进行边跨合拢段施工。
合拢段高差符合要求后在一天中气温最低时合拢边跨合拢段劲性骨架，然后进行边跨合拢段的钢筋和模板施工。进行边跨合拢段混凝土浇筑时选取在一天中气温最低的时刻，在箱梁接缝处刷水泥浆防止混凝土浇筑完毕后箱梁接缝处产生裂缝。混凝土浇筑完毕后，顶面覆盖双层草袋，箱体内外以及合拢段前后1m范围内，由专人进行洒水养护。在边跨合拢段混凝土达到设计强度的90%后进行边跨合拢段预应力张拉及孔道压浆。
合拢段张拉完毕后即完成边跨从悬臂梁到连续梁的体系转换。边跨体系转换完毕后接触墩身临时锚固和永久支座的锁定开始进行中跨合拢段施工。
2.5.3.11.12.2中跨合拢段施工
边跨合拢段施工完毕及墩顶临时锚固解除完毕后进行中跨合拢段施工，中跨合拢段采用吊架进行施工，吊架采用精轧螺纹钢筋通过箱梁预留孔来对中跨底模的支撑。中跨合拢段施工及标高和线形控制和边跨合拢段相同。
2.5.3.11.13转体上下承台间空隙浇筑
主桥合拢后对上下承台间空隙用混凝土进行浇筑填充，混凝土采用C50微膨胀混凝土。由于空隙内混凝土不易进行振捣，本工程采用在上承台外侧50cm砌筑一圈砖模，砖模高度1.0m，由于上下承台间隙为25cm，在混凝土浇筑过程中利用混凝土自身压力和浇筑过程中的振捣压力共同作用使空隙中混凝土密实。
空隙浇筑完毕后即完成了整个转体桥梁的施工。
2.5.3.11.14质量控制措施
桥梁施工前要对工程中用到的所有混凝土进行配合比验证，混凝土配合比验证合格后才能进行施工。
在磨心施工中要严格控制磨心的混凝土振捣质量和磨心的养护，在磨心磨合过程中严格按照施工规范和以往转体桥梁的经验进行控制，坚决控制磨心的磨合面积和高差。
在滑道施工中严格控制滑道的标高，保证每块滑道F4板4个角标高误差在2mm之内，并且在滑道前进方向上只能存在负误差。
在箱梁施工中要严格控制立模标高，在两个转体段每次立模标高都要有两个人分别完成测量消除视觉误差保证测量精度。
在箱梁转体过程中采用上下共同精确控制箱梁转动速度和箱梁就位位置，保证箱梁精确就位。
在进行合拢段施工时严格按照设计顺序进行施工，先合拢边跨，在拆除墩顶临时锚固后在合拢中跨合拢段。
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