斜拉桥预应力混凝土主梁悬浇施工工艺
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施工准备
合龙段施工
牵索挂篮走行
预应力张拉,斜拉索转换到主梁,完成体系转换
浇筑剩余混凝土
浇筑一部分混凝土,斜拉索进行第n 次张拉
模板、钢筋、预埋件、预应力及索道管安装
安装斜拉索、与挂篮前端连接,进行第 1 次张拉
挂篮精确定位及前端底模标高设定
牵索挂篮安装及及静载试验
检查验收
斜拉桥预应力混凝土主梁悬浇施工工艺
10.1.1工艺概述
本工艺适用预应力混凝土斜拉桥主梁的悬浇节段施工,悬浇施工常用牵索挂篮。牵索挂篮按其受力特点可分为长平台牵索挂篮和短平台牵索挂篮。长平台牵索挂篮通常为后部悬挂于已施工混凝土主梁上,前端与既有斜拉索连接,并将力传递至主塔。短平台牵索挂篮为长平台牵索挂篮与普通挂篮相结合。
10.1.2作业内容
本工艺作业内容如下:施工准备、牵索挂篮安装及静载试验、挂篮提升并定位及标高调整、模板、钢筋、预应力管道和索道管的安装、斜拉索的张拉、混凝土浇注及养护、预应力张拉及孔道压浆等、体系转换及永久索张拉、挂篮走行等。
10.1.3质量标准及检验方法
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10752-2010)
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)
10.1.4工艺流程图
图10.2.4-1 斜拉桥主桥悬浇施工工艺流程图
10.1.5工艺步骤及质量控制说明
一、施工准备
1.牵索挂篮安装前施工塔下现浇段,其长度应按照设计要求并满足悬浇挂篮拼装长度的需要,在支架上就地现浇混凝土,张拉预应力后,挂拉斜拉索。
2.牵索挂篮的设计与工厂制造。
3.施工期间为了保证主梁在悬臂浇注施工状态下的稳定性,在塔梁间应设置竖向、纵向、横
向临时约束。
二、牵索挂篮安装及静载试验
1.挂篮安装前,各重要构件应按设计图纸要求进行探伤检查和试拼组装。挂篮构件在拆装和
运输过程中如有变形,必须进行矫正合格后才使用。
2.按既定方案进行安装,可整体提升,也可按构件顺序安装。首先安装承重系统,然后安装
吊挂及升降系统,把挂篮提升到位。
3.挂篮定位锁定。挂篮提升到位生,使用中后横梁的吊挂系统微调立模标高。用横向水平千斤顶调整挂篮纵向位置。当挂篮平台调整至设计要求后,将抗剪柱与梁体间抄实,中后横梁吊挂收紧顶死。使挂篮与梁体牢固连成一体。
4.安装第一个悬浇节段索导管,挂设斜拉索,通过接长杆将斜拉索固定在牵索纵梁前端的承压支座上,并张拉至设计牵索索力。
5.在挂篮拼装完成后,在中后吊挂处设置传感哭,对挂篮进行称重。
6.称重完成后,通过液压千斤顶与螺旋支顶交替作业,顶升挂篮进行挂篮提升试验。挂篮提
升到位到,将挂篮定位锁定。
7.挂篮静载试验模拟第一个悬浇节段,进行荷载分级试验。
三、主梁节段施工
1.完成模板安装、绑扎钢筋、索道管安装、预应力体系安装、预埋件安装等。
2.浇筑一部分混凝土,从前往后浇筑。然后再次张拉斜拉索,并完成剩余混凝土的浇筑。
3.待混凝土达到设计强度以后,张拉预应力,并进行孔道压浆及封端。
四、牵索挂篮走行
1.按照退索索力继续张拉斜拉索,然后拧紧主梁锚块处缆索锚头大螺母。再拆除斜拉索与接长杆的连接,把斜拉索转换的主梁上,并张拉至设计索力,完成体系转换。
2.牵索挂篮脱模,依靠中吊挂及反顶装置,使挂篮整体下降。
3.利用顶推千斤顶顶推挂篮整体前行,需同时同步进行。
4.顶推到位以后,进行挂篮位置调整,然后锁定挂篮,进行下一个主梁节段的施工。
五、牵索挂篮主要特点
⑴施工过程中各工况的受力具有空间特点,在长平台牵索挂篮提升、下降和走行过程中,在顺桥向可以假定为简支受力,其受力较为明确。当牵索张拉之后,长平台牵索挂篮均为多点受力,属于超静定结构,无法通过静力平衡条件求得各构件的内力。因此,在计算时需先明确斜拉索的中间索力,再进行结构计算。
⑵对于单索面牵索挂篮来说,由于索间距较小,其平面稳定性较差,要求后吊挂系统及底平台系统刚度适当加大,以增强其稳定性。
⑶由于牵索挂篮前端为斜拉索受力,受其长度、角度及受力的影响,挂篮前端变位相对较大,在施工工程中要不断调整斜拉索的索力,以调整标高,施工繁琐。
六、牵索挂篮几个问题的说明
⑴牵索系统与底平台连接问题
牵索挂篮前端点通过牵索系统传递到斜拉索,再传递到主塔,但除斜拉索平行布置外,其余布置锚固点与斜拉索的角度是个变化值,在牵索锚点的设计中,一般在牵索纵梁锚点位置设置弧形首,以适应斜拉索不同角度的锚固,也有部分牵索挂篮通过活动铰的方式实现,但结构比较复杂。
⑵牵索张拉问题
牵索挂篮在施工过程中需要多次张拉,以适应不同工况的受力需要。张拉时应尽量保证同步进行。
⑶走行问题
牵索挂篮没有主梁系统,其走行一般采用前走行框加后反压轮的方式进行(见右图)。也有部分在梁顶设置走行主梁,这种走行方式就同普通挂篮。
七、短平台牵索挂篮挂篮施工挂篮走行布置图
复合挂篮是几种挂篮形式的综合运用,一般是牵索挂篮作为主要受力模式,而普通挂篮部分只作为补充,其作用是增加稳定性,参与部分受力,减小梁端变形,减少牵索调节次数等作用。其施工综合有普通挂篮和牵索挂篮的方法,挂篮施工中应注意如下几点:
⑴挂篮为多次超静定结构,受力复杂,挂篮主梁系统一般均比较弱,在施工中应严格控制变形,及时调
整牵索索力,使其满足设计受力模式要求。
⑵混凝土应均匀浇注,确保少产生偏载,准确计量,以准确确定牵索张拉时间。八、合龙段
悬浇施工
1.合龙段劲性骨架施工
⑴合龙段劲性骨架是为了在合龙段混凝土达到强度前不受扰
动,以保证混凝土质量。劲性骨架共受 3 个方向的力,在劲性骨
架锁定时,合龙段受力模式如下图示:由于温度力的影响,右侧
伞体结构会向右侧
滑动或有滑动趋势,因此,纵向所受水平力为最大温度力或最大摩擦力;由于索梁温差、梁顶底温差,塔梁
温差等影响,主梁会上下扰动,竖向需要克服上下扰动产生的竖向剪力;右侧伞体由于不平衡风力的影响,
将产生水平转动趋势,水平向需要克服这方面的水平剪力。因此,劲性骨架设计中应全面考虑三向受力,以
保证合龙段混凝土质量。
⑵劲性骨架一般由三部分组成,即纵向拉压杆、竖向剪刀撑和水平剪刀撑,在劲性骨架焊接前,需要进
行连续2 到3 天的温度、合龙口测量,以确定劲性骨架锁定时间,锁定温度及为了保证线形而采取的措施。
等确定锁定要素后,进行一侧的水平拉压杆和竖向剪刀撑的焊接,等焊接完后在确定温度稳定时迅速将共厄
端焊接琐定,最后焊接水平剪刀撑,完成劲性骨架施工。
2.吊架施工
在劲性骨架锁定后,即可进行吊架的施工,吊架由挂篮或模架改制而成,在合龙前最后一个块段施工完
后即进行挂篮(模架)改制工作,在中跨合龙段施工时,其中一只挂篮(模架)拆除
(或后退,根据计算确定),将另一只改制为吊架,等合龙段锁定后,在合龙口两侧设置吊杆,将吊架安装于合
龙口,即可进行合龙段钢筋混凝土施工。
10.1.6安全生产及环境保护
一、主梁悬臂两端混凝土应同步对称进行浇注,并需严格控制两侧混凝土浇注方量。二、施工过
程中应设专人测量挂蓝前端变形,并对弹性变形及时调整。
三、挂篮走行应同步、缓慢、平稳进行,杜绝野蛮操作。四、在施工
平台四周挂设安全网,形成封闭作业区域。
五、在不良气候条件下,如暴雨、风力达6 级以上时,则停止主梁施工。六、挂篮组
拼完成后,做全面的检查并进行静载试验。