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1、南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量操纵要点 资讯类型：业界动态 参加时间：2009年11月9日16:56南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量操纵要点孟钢1,叶建良2,徐国亮1(1.中铁大桥局第二工程南京市210015;2.中铁武汉大桥工程征询监理武汉市430050)摘要:从工程实践出发,通过对南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工的经历总结,研究和讨论混凝土斜拉桥主梁挂篮悬浇的施工技术和质量操纵要点,以便同行在同类桥型施工中参考。关键词:倒梯形展翅箱梁;后支点挂篮;悬臂施工;线形操纵1工程概况南通市城闸大桥主桥为142m+110m+245m独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,塔、墩和梁固结。主塔设于分水岛上
2、,南侧水道设2个桥墩,主桥两端边墩设于河岸上。斜拉索为扇形布置,每侧19对,共76根索,桥跨布置见图1所示。主梁为倒梯形展翅箱梁,单箱五室构造,梁顶全宽34m,底宽14m,悬臂板长4.25m,桥面设双向1.5%的横坡,主梁高3.0m,在中央索区段主梁顶加厚12cm。梁上索距为6.2m。有索区主梁标准断面尺寸为:顶板厚24cm,底板厚30cm,竖腹板厚35cm和25cm,斜腹板厚24cm,横隔墙厚50cm,每6.2m设一道(一个索距)。主梁标准断面见图2所示。主梁02号块为支架现浇,3号块开场挂篮悬臂施工。由于主梁截面宽度较大,再加上单箱五室,构造较为复杂,因而挂篮悬臂施工有一定的难度。施工技术
3、难点主要有:(1)主梁截面宽度较大(宽34m),一个浇注节段长(长6.2m),一次性浇注方量大(约400t),这对挂篮的设计提出了非常高的要求;(2)单箱五室构造,一次性浇注,所有内模必须通过横隔墙上的狭小人孔进出,因而内模必须被分成小块,致使现场工作量非常大;(3)斜腹板长6.22m,厚度只有24cm,除有上下两层钢筋外,斜腹板中央还设了3根预应力粗钢筋,其混凝土下料和振捣难度相当大。2悬臂施工前预备阶段的质量操纵2.1挂篮设计采纳悬臂浇注施工必须装备挂篮,目前常用的挂篮方式有:利用斜拉索作前支点的牵索式挂篮和无平衡重的后支点挂篮。本桥为独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,依照主梁的特点,对挂篮
4、进展了专门的设计,采纳后支点挂篮。它主要包括:主桁系统、锚吊系统、底篮系统、内模系统、行走系统5部分组成。详细构造见图3所示。挂篮构造设计合理与否,是悬臂施工成败的关键所在。设计的要点如下。(1)挂篮总重。标准规定:挂篮总重操纵在设计限重之内。本桥施工图要求主梁悬浇用挂篮应具有足够的强度与刚度,一副挂篮重量(含模架)不宜超过140t。但研制成功的满足本桥施工的挂篮本身及模板重150.74t,挂篮重量大于设计要求。为此,请设计单位对挂篮本身受力、挂篮前后支点反力对构造受力的妨碍,以及桥梁构造在挂篮满载作用下的受力,重新进展了详细的空间实体有限元分析,并依照计算结果,对部分主梁预应力布置进展了调整
5、。(2)挂篮质量与梁段混凝土的质量比值。标准规定:挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜操纵在0.30.5之间。本桥挂篮总重量150.74t,标准节段混凝土重量为400.4t,荷重比为0.376。(3)施工时锚固系统的平安系数。标准规定:施工时挂篮的自锚固系统的平安系数不小于2。本桥单片主桁在混凝土浇注时需要提供的锚固力为80t,每片主桁由4根32精轧螺纹钢筋通过扁担梁后锚,故锚固平安系数为:K=460.3t/80t=32。(4)行走时的抗倾覆平安系数。标准规定:挂篮行走时的抗倾覆平安系数不小于2。本挂篮底篮系统总重量为82t,按照1.2的不均匀扩大系数,则总重量为98.4t。行走时主要靠后横梁C形
6、钩及前吊杆来承担。以C形钩为支点求得前吊杆承担的力F=49.2t,由4片主桁分别承担,每片主桁前吊点受力F=F/4=12.3t,由此产生的倾覆力矩主要靠后锚点小车来抵抗。小车销轴直径为50mm,面积为=1963mm2。销轴采纳40Cr,=125MPa,两面受剪,故能承担的剪力Q=49.1t。抗倾覆力矩平安系数K=49.1/12.3=42。2.2挂篮试验为验证挂篮各构件的受力特性、整体刚度及稳定性,确保挂篮施工平安,并为施工操纵提供实测参数,标准规定:挂篮拼装完毕后,必须对挂篮进展荷载试验。试验分两期进展。(1)前期挂篮主桁试拼及承载力模仿试验。为了检验挂篮主桁的承载才能是否能到达设计要求,特设
7、计如下模仿试验:组拼两片三角主桁,相对放置。在主桁前后节点板分别通过扁担梁、4根32精轧螺纹钢筋锚固,然后在主桁中央节点的滑船处,采纳250t千斤顶进展分级顶推,见图4所示。为了确保试验数据的精确性,试验之前需对千斤顶进展标定。本试验最大顶推荷载为160t,分级加载,试验结果见表1。由表1试验数据能够得出,前吊点与中支点最大相对变形量为(44-12)/2=16mm,满足标准最大变形不大于20mm的刚度设计要求。(2)后期荷载预压试验。挂篮提升。挂篮提升之前,应对拼装完成后的挂篮进展全面检查,重点检查挂篮前吊点、后吊点、后锚点的螺母锁紧情况。为保险起见,前后吊杆下端均要求采纳双螺母。提升时,现场
8、不仅要求有人统一指挥,同时还要求现场操作人员严格操纵各个千斤顶的行程(一般一个行程操纵在1020cm左右),务必保持各个千斤顶加压和回油的同步性。挂篮提升到位后,应对吊杆上端的锚固情况进展检查,使各吊杆受力均匀。现场荷载预压试验。依照设计和监控单位的指令,本挂篮按最大块件重量的110%进展后期荷载预压试验。挂篮加载预压前,首先要编制挂篮荷载预压试验方案,其次要在现场选择有代表性的砂袋进展称重(一般选择10袋左右),求出砂袋的平均值,进而得出预压砂袋总数,及各个阶段预压砂袋的数量;同时还要在适当位置设置标高检测点。加载时,要求两侧对称进展,两端的最大不平衡荷载差值不超过设计要求的限值20t,砂袋
9、要尽量模仿箱梁截面混凝土的分布情况码放,见图5所示。在预压过程中,要经常对前后吊点、后锚点、各节点板等重要部位进展检查观测,做好现场记录。同时在预压前、预压后以及卸载后,对挂篮标高、斜拉索索力、塔顶位移、构造应力等进展跟踪观测,以掌握挂篮弹性和非弹性变形的详细数据。这里特别要提出的是,预压时要随时留意天气的变化情况。本次预压试验,当预压接近50%重量时,突降大雨,砂袋重量增加非常多,现场抽取部分浸水后的砂袋进展称重,推算现场预压在支架上的实际重量已达预压总重量的60%,当马上此情况向监控单位反映后,依照监控口头指令对C2斜拉索进展了张拉,同时,及时调整了砂袋的总数量,确保了挂篮施工平安及检测数
10、据的精确性。3挂篮悬臂施工阶段的质量操纵主梁挂篮悬浇施工工艺流程为:挂篮行走就位外模系统提升、锚固及标高调整底板、腹板钢筋绑扎、预应力束(筋)及索道管安装内模安装顶板钢筋及预应力束(筋)安装混凝土浇注混凝土养护等强内模撤除预应力束(筋)张拉、压浆及封锚斜拉索安装及张拉外模卸载落篮挂篮行走下一个节段循环施工。为了确保挂篮悬臂施工质量,从以下几个方面进展了质量操纵。3.1施工中的线形操纵挂篮行走提升到位后,应按照监控指令要求,对底模的标高、轴线进展调整。由于梁段混凝土自重、日照温差、已成梁段的施工误差、塔柱的压缩变形、挂篮的弹性和非弹性变形等要素都会使悬臂段的标高发生变化,因而立模标高的精确与否将
11、直截了当妨碍到桥梁的线形,进而妨碍最后能否顺利合龙。为了最大限度地使合龙后的桥梁线形符合设计要求,监控单位除了提供考虑各种要素妨碍下的精确的立模标高外,还必须对各悬臂施工节段各工况下的线形进展监控,以便在施工过程中及时调整偏向,为下一节段的立模标高提供依照。由于悬臂施工时梁体的线形变化是一个不可逆的过程,假设监控不及时或数据不精确,将非常难通过二次施工或测量加以补救,因而,为了使线形操纵到达预期目的,除了在主梁施工前对测点的布设、测量的方法和精度等进展认真研究外,施工中还特别留意了以下事项。(1)严格操纵悬浇梁段的混凝土方量,尽量不要超方,以减少实际值与计算采纳值之间的误差。(2)立模必须在当
12、日22:00次日凌晨日出之前完成,以避开不均匀温度场的妨碍。同时定期观测温度对悬臂段标高的妨碍,并对观测成果进展分析,为全桥的立模标高和线形调整提供依照。(3)保证挂篮预留孔位置精确。由于当预留孔位置偏向较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置。同时,为了防止混凝土振捣时预留孔的跑位,预留孔要用钢筋固定结实。(4)悬臂施工时,箱梁顶面所堆放的材料、设备等临时荷载的数量和堆放位置,必须严格操纵,严禁超载、偏载。(5)为确保顺利合龙,从合龙段前2个梁段起,对合龙段两侧各梁段的标高和线形进展联测,并在这2个梁段内逐步调整,以操纵合龙精度。(6)监控点要有明显标记,并在施工中妥善保护,防止碰撞后弯折变形
13、。3.2悬臂浇注混凝土时的质量操纵为了保证悬臂浇注梁段的施工质量,减少施工接缝,设计要求所有悬臂浇注梁段一次成型。由于标准梁段采纳单箱五室构造,钢筋布置密集,钢筋绑扎完成后,整个梁段几乎处于一个全封闭状态,加上预应力管道多,一次成型,施工难度较大。特别是斜腹板除有上下两层钢筋外,斜腹板中央还设有3束预应力束,其混凝土下料和振捣操纵难度相当大,操纵不好,会发生胀模或混凝土不密实现象。为保证箱梁悬浇施工质量,施工中应留意以下征询题。(1)施工前,必须进展全面细致的技术、平安交底。对振捣工人划分区域,明确责任,以防漏振,并设置专职指挥员,负责混凝土分配、坍落度调整等事宜,以确保混凝土浇注按计划有序进
14、展。(2)浇注前,要对挂篮进展全面检查,做好书面记录。浇注时,应随时观测挠度和应力情况,发觉异常应及时调整、分析,处理后再接着施工。(3)混凝土由挂篮前端开场浇注,浇注顺序为:底板横隔墙及腹板斜腹板顶板。浇注时应留意两侧对称平衡浇注,最大不平衡荷载不能大于设计限值20t。(4)试验人员要经常检查混凝土的坍落度,如有不当之处,要及时通知现场指挥人员或商品混凝土场及时调整。现场除了制造标养试块外,每个梁段还需制造35组同条件养护的试块,用以操纵拆模及张拉时间。(5)为了确保斜腹板混凝土密实,安装内模时,在斜腹板中部先留一排模板临时不安装,待下半部混凝土振捣密实后再安装封闭,同时在斜腹板外模安装了3
15、台附着式平板震动器辅助振捣。3.3挂篮行走锚固的质量操纵本桥挂篮行走由主桁行走、后横梁行走两部分组成,见图6所示。首先将轨道锚固在箱梁上,轨道前端安装反力架,然后采纳YCW60C千斤顶,通过32精轧螺纹钢筋筋牵引划船,在轨道上滑动以到达主桁前移的目的。轨道顶面的标高通过枕梁来调整。挂篮底模系统前横梁通过32精轧螺纹钢筋悬挂于主桁上,随主桁一起前移。同时后横梁则通过其两端的C形钩,悬挂在箱梁两侧的翼缘板上,C形钩下端支承在ZWY-60移运器上,通过链条葫芦牵引向前滚动。挂篮行走是挂篮施工过程中的一个重要环节,也是相比照拟危险的环节,略微不留意就容易造成挂篮的偏位,甚至是倾覆。为了确保挂篮行走平安
16、,挂篮行走时要特别留意以下几点。(1)保证挂篮预留孔位置精确。一来保证底模位置的精确,二来保证各吊杆不受弯不受剪。(2)由于挂篮行走时的倾覆力矩主要靠后锚点小车来抵抗。而小车通过滚轴和轨道相连,挂篮轨道锚固的牢靠与否将直截了当妨碍到挂篮的稳定。故挂篮行走前,必须对轨道的锚固情况进展重点检查。(3)挂篮行走时,南、北两侧挂篮要同步对称前移,同时要严格操纵各穿心千斤顶的行程(每隔30cm在轨道上画线)。主桁行走、后横梁行走要保持同步,并及时检查各主桁的位移量,发觉偏向及时调整。(4)挂篮行走并根本提升到位后,对挂篮的平面位置进展调整,合格后锚固。挂篮锚固后监理应对挂篮前后吊杆上端的锚固情况进展检查,使各吊杆受力均匀。4结语无平衡重的后支点挂篮,在大梁段的悬浇施工中应用,在国内尚不多见。但通过大胆创新设计,同时对施工各环节的质量操纵,该挂篮在城闸大桥主梁悬浇施工中获得了宏大的成功,不管是质量依然线形都非常理想。一般正常情况下,1112d完成一个节段。该桥已于2007年6月30日建成通车。