大跨度现浇箱梁（精选9篇）
大跨度现浇箱梁 第1篇
关键词：老桥利用,贝雷梁,支架,现浇箱梁
1工程概况
澳洋大道在原有基础上进行拓宽, 因此需改建旧桥, 以满足航道需要, 毛湾大桥主桥为跨径52m+75m+52m的三跨连续箱梁桥, 引桥采用20m预应力空心板梁桥, 北引桥5跨, 南引桥6跨。原设计方案为挂篮施工, 考虑到现场条件较好, 新桥位于现状老桥的位置, 除主跨需跨越25米宽的小中河外, 其余地段可以采用钢管支架现浇施工, 经各方面研究同意, 毛湾大桥原挂蓝施工方案现更改为支架现浇方案, 跨小中河25米航道的大跨度支架是整个工程支架设计的核心。
2支架设计
由于老桥上部结构梁体的承载能力无法满足本工程现浇箱梁的重量, 因此中跨现浇箱梁在跨越小中河时拟利用老桥桩基、承台、立柱、盖梁作为承重支架的基础, 现浇箱梁与老桥盖梁之间拟采用双层贝雷梁作为承重支架, 其余均采用扣件式钢管支架。
2.1扣件式钢管支架由于三跨连续箱梁采用变截面布置, 顺桥向箱梁自重由主墩墩顶向两侧逐渐减小, 箱梁高度由4米变化到2米, 底板厚度由0.662米变化到0.45米, 顶板厚度保持不变, 腹板厚度由0.772米变化到0.45米。横桥向箱梁的翼板、腹板、底板等区域荷载分布也相差较大, 因此从安全、经济等方面考虑, 本工程扣件式钢管支架的布置必须考虑荷载在横向与纵向的不均匀分布特点。
横向支架布置:空腹位置间距0.6m, 腹板位置间距0.3m, 翼板位置间距0.6m。纵向支架布置:根据桥梁纵向荷载的不同, 采用不同的纵向间距: (1) 主墩中心线两侧10.5米范围内纵向间距为0.3米; (2) 主墩两侧10.5～21.5米范围内纵向间距为0.4米; (3) 其余部分纵向间距为0.5米。根据计算结果翼板与底板区域的支架可采用搭接但需采用双扣件, 腹板区域下的钢管支架需采用对接。
2.2跨河支架本工程的重点与难点在于跨河支架的设计, 由于老桥上部结构T梁的承载能力无法满足现浇箱梁荷载的要求, 因此可先拆除老桥主梁再利用其下部结构搭设临时支架。由于老桥主跨为25米, 临时支架需一跨跨越, 临时支架的设计是本工程的关键之一。经综合考虑, 中跨现浇箱梁在跨越赵家沟时拟利用老桥桩基、承台、立柱、盖梁作为承重支架的基础, 现浇箱梁与老桥盖梁之间拟采用双层贝雷梁作为承重支架。由于贝雷梁标准节段长度为3米, 24.9米的跨度需要定制一片0.8米的非标准段以满足跨度要求。贝雷梁上方铺设槽钢, 钢管支架通过槽钢将荷载传递到贝雷梁上, 钢管支架的搭设方案根据前述分析设计。
贝雷梁所受荷载主要包括箱梁自重、支架重量、施工荷载等, 由于箱梁横向截面与纵向变截面不同位置处的荷载变化较大, 箱梁自重计算横向上按以下五个区域分析:翼板、边腹板、中腹板、箱室, 纵向每3-4米一段, 采用纵向分段、段内平均取值的方法。根据上述计算原则, 计算出纵向各段、横向各区的自重荷载。综合其它荷载后, 根据各横向区域内荷载由贝雷梁平均分担的原则布置相应的贝雷梁, 并且为确保各片贝雷梁的变形基本一致, 各贝雷梁所受荷载应基本一致。根据该荷载可计算出各贝雷梁的剪力、弯矩和位移, 同时考虑到计算模型中的荷载分布与实际的荷载分布可能有所不同, 因此在用料节省的同时还应保证有一定的安全储备, 以西半幅桥为例计算结果 (见表1) :
综上所述, 翼板、边腹板、中腹板区域布置的贝雷梁其强度、刚度是满足要求的, 并具有一定的安全储备。由弯矩和剪力的储备能力可知, 贝雷梁支架为剪力控制, 弯矩有较大的储备, 采用双层单排贝雷梁是合适的。由于老桥盖梁以抗弯为主, 因此贝雷梁纵向布置时要求贝雷梁的支承中心线偏离桥墩中心线的距离不大于5cm, 以减少盖梁扭矩。考虑到本工程荷载较大, 原有的盖梁承载能力可能不足, 因此拟在老桥两个墩柱中间架设一根609钢管, 下端固定在承台上, 上端顶在盖梁下面, 为抵抗贝雷梁偏心所引起的盖梁扭矩, 钢管拟向跨中方向偏离墩柱中心线30cm。主桥和人行桥之间区域上端通过三角形钢垫块支撑盖梁, 下端通过双拼H型钢支撑在承台上, 钢垫块与盖梁之间的空隙通过高标号水泥砂浆填实, 贝雷梁间通过10号槽钢等进行横向连接以行成整体。上述设计详见下图:
2.3老桥下部结构承载能力计算根据贝雷梁的支撑反力、老桥竣工图纸中有关盖梁、墩柱的相关数据以及贝雷梁布置位置进行建模分析, 经分析, 东半幅桥、赵家沟北侧的老桥盖梁、墩台所受外荷载最大, 因此以其为分析对象。
2.3.1有限元模型有限元模型中墩柱的尺寸取1.0米, 盖梁横截面根据设计图纸并考虑到两侧高差, 取两端横截面的平均值。贝雷梁反力按照实际位置横桥向采用集中荷载施加, 纵桥向考虑其偏离桥墩中心线5cm所产生的扭矩。盖梁与墩柱之间为刚接, 609钢管底部为铰接, 顶部与盖梁之间采用仅受压刚性连接, 其他按常规考虑。模型如下:
2.3.2计算分析由于609钢管在盖梁成型后施加, 其不承担盖梁重力产生的荷载, 因此根据实际情况有限元模型的计算分两步分析:A、工况1:盖梁、墩柱受其自身重力作用;B、工况2:安装609钢管后施加贝雷梁反力。其中工况2是本工程的主要工况。工况2的主要结果如下:
根据上述有限元计算结果, 可得到主桥与人行桥盖梁、立柱的内力, 然后根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JT-GD62-2004) 对钢筋混凝土盖梁的正截面抗弯极限承载能力、钢筋混凝土盖梁的斜截面抗剪承载能力、盖梁抗扭承载能力、老桥墩柱承载能力、承台承载能力、单桩承载能力进行计算, 考虑到该桥已使用了15年, 实际承载能力按理论计算值的0.8倍考虑。计算结果表明在上述施工荷载作用下老桥下部结构的承载能力是满足要求的。
3支架实施与预压
大跨度现浇箱梁 第2篇
一直以来,我国铁路大跨度预应力混凝土连续梁基本采用悬灌法施工,近年各种新型挂篮的研制和应用,使得悬灌法施工大跨度预应力混凝土连续梁更加广泛和实用,但该施工方法的工期相对较长,尤其随着近年来我国经济的迅猛崛起,铁路大发展日新月异,客运专线,高速铁路的.建设进入到一个全新的时代,在这样一个大背景下,桥梁工程的数量急剧增加,很多情况都要求着桥梁施工的进度必须加快,缩短施工工期,从而满足总体的需要.对于大跨度预应力混凝土连续梁采用悬灌法施工,显然时常会影响到工程的进度,而改用分大节段现浇法施工便能很有效的解决这个问题.
作 者：袁帅 作者单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司桥梁设计院,北京,102600 刊 名：中国水运（下半月） 英文刊名：CHINA WATER TRANSPORT 年，卷(期)： 9(5) 分类号：U448.35 关键词：分段现浇 大跨度预应力混凝土连续梁 施工步骤 纵向预应力布置
大跨度曲线钢箱梁施工技术研究 第3篇
关键词：钢箱梁；吊装施工；线形控制
1 工程概况
苏州中环快速路工程高新区段五标段钢箱梁位于G312和大同路交叉路口，上跨312国道，分为A匝道和F匝道，如图1-1所示。每个匝道均为三跨连续钢箱梁，跨径组合分别为48+58+35m和39.5+59+34.5m。全桥均布置在曲线上，桥梁中心线半径分别为101m 和180.5m，主墩墩顶设计高度最高达30.5m。钢箱梁横断面采用单箱双室，梁高2m，顶板宽14.5m，底板宽9.5m。顶板和底板均设置纵向U形加劲肋，腹板和横隔板设置板式加劲肋。
图1-1 桥梁整体布置图
2 施工计算分析
根据钢箱梁结构特点和现场场地条件，采用整体吊装施工方法进行施工。先吊装下层A匝道钢箱梁各块体，后吊装上层F匝道钢箱梁各块体。吊装各联匝道时，先吊装墩顶横梁节段，后吊装中间段各块体。在跨中下方的312国道车流量较大，且暂时不能中断交通，因此，先吊装两侧边跨钢箱梁块体，等312国道封闭交通后，再吊装中间跨钢箱梁块体。吊装中间跨钢箱梁块体时，在312国道上搭设临时支架，采用桥面满铺H型钢或工字钢作为临时支架基础，以分散支架对312国道桥面产生的应力。
由于本项目钢箱梁块大、体重，且吊装高度很高，为了确保钢箱梁吊装施工过程安全稳定、顺利合拢，采用大型有限元软Midas FEA V3.3.1建立三跨连续曲线钢箱梁三维实体模型和临时支架有限元模型，对钢箱梁吊装施工进行全过程数值仿真计算分析。
2.1 钢箱梁吊装施工模拟
依据三跨连续钢箱梁的施工流程示意图，数值计算基本完全模拟了钢箱梁吊装施工全过程，施工阶段模型如图2-1和2-2所示。
图2-1 施工过程数值计算模型
图2-2 钢管支架计算模型
2.2 计算结果
图2-3 钢箱梁竖向变形 图2-4 钢箱梁的Vonmises 应力云图
图2-5 支撑反力设计值
图2-6 钢箱梁局部梁段Vonmises 应力云图
图2-7 支架位移云图
经计算，各大节段钢箱梁的竖向变位、Vonmises 应力均满足规范要求；
钢管支架的最大竖向位移也满足规范要求。
2.3 吊耳、钢丝绳的选择与计算
根据最大最重构件吊装位置选择吊装吊耳和钢丝绳，本工程钢箱梁节段最大重量为45.2吨。每个吊装节段均在顶板上布置4个吊装吊耳，单个吊装节段重量为45.2t，考虑吊装安全因素，实际单个吊耳承受竖向力为：F=45.2*1.5/4=17t。因此，选用20～30t的D型标准吊耳。
吊装时采用4点吊装（4根钢丝绳相互独立），每根钢丝绳与吊装物体的水平吊装夹角需大于60o。
根据钢丝绳安全系数，取值8；吊装夹角为60度。
考虑钢丝绳受力不均匀系数，取值0.85，得到：
。
根据吊耳设计规范GB8918-2006，选择6*37系列钢丝绳，
3 主要施工技术
3.1 钢箱梁制造与运输
综合考虑构件工厂制作、运输、现场吊装等因素，本着尽可能将节段尺寸作大，减少高空拼接工作量等原则，对钢箱梁进行节段划分。为了安装简便，永久支墩顶节段按3m、4.8m和5m制造。以结构中心线为基准，在水平面内按水平投影线型径向划分，在竖直平面内，基准端按垂直于顶底板进行划分梁段，非基准端按施加预拱度后长度划分。分段接头处的所有纵向、横向构件的连接焊缝，留出200mm不焊，待现场拼装时再焊接。
钢箱梁分段制造完成后，通过80吨斯太尔平板车运输至工地。
3.2 钢箱梁吊装
钢箱梁运输至工地后，采用图3-1所示的中联QUY350履带吊进行吊装。
图3-1 中联QUY350履带吊
钢箱梁吊装采用四点起吊，吊耳由生产厂家在钢箱梁制造时焊接。吊装后的钢箱梁节段通过块头转动进行粗调整和千斤顶与与双向滑块组成的整体模块进行微调整，节段梁体固定后，再进行钢箱梁对接焊接。
（1）节段块体提升
钢箱梁节段运输至吊装位置，吊车就位后，根据每个块体的工况位置，将吊车扒杆变幅至实际安装姿态，为确保整个提升过程中的安全间隙，扒杆的变幅量不超过最不利工况时的设置。连接吊车吊钩与吊点，并调匀每个吊点的钢丝绳，使得每个吊点及每根钢丝绳受力基本均匀，然后开始缓慢提升。当块体脱离运梁车10cm左右时，持荷10分钟，对吊车、吊点等作一次全面检查，一切正常后进行连续提升。提升过程中跟踪块体提升状态，确保块体水平，保证吊装的安全。
（2）吊装就位与调整
块体吊装时，以桥梁中心线为基准进行钢箱梁的粗定位。粗定位时，吊装设备保持吊装状态，通过人员调节块体转动，将箱梁上标记的中心线基准线与桥位现场通过测量确立的桥位中心线进行对齐，粗定位精度要求达到40mm以内。
粗定位后采用千斤顶与双向滑块组成的整体模块进行微调。
采用4个螺旋千斤顶将钢箱梁微微顶起（约30mm），然后通过手拉葫芦移动千斤顶下部的双向滑块，以实现梁段的纵横向移动。竖向调整时，用螺旋千斤顶将钢箱梁顶起，通过调整钢墩的高度将梁段顶起或落下，每次约10～20mm，反复此过程，直至达到监控数据的要求。
（3）节段对接焊接
钢箱梁节段纵向线型和竖向线型调整后，按照腹板→顶板→底板的顺序进行对接缝的码平，然后再进行焊接。码平时宜先码平箱口刚性较大的拐角部位，然后固定中间，采用定位板和火焰矫正的方法进行局部调整，保证对接缝板面错位不大于1.0mm。
4 钢箱梁线型控制
为了控制钢箱梁线型，先测量确定支撑胎架的位置标高，然后在胎架上放置沙袋进行试压，消除空隙；根据设计桥面曲线确定钢箱梁节段安装的平面位置，根据设计预供度及竖曲线确定各个支撑点的高程，桥梁段安装到位后，对胎架的沉降进行监控，防止出现大的竖向位移；对接焊接过程中，对于桥段的平曲位置（主要是焊接收缩）进行监控，以便于及时调整焊接工艺；卸载时测量桥梁每个支点位置的卸载高度变化及各个控制点的标高变化。
为了消除温度对线型测量结果的影响，尽量选择温度变化小的时段进行测量。对钢箱梁高程起控制作用的工序测量，均选择在温度较均匀的凌晨进行。
5 结语
本文通过有限元数值计算和合理的施工方案，实现了高墩大跨度曲线钢箱梁整体施工安装，提出了曲线钢箱梁吊装施工线型控制技术，可为类似钢箱梁的施工安装提供参考。
参考文献
[1] 周水兴，金志展，邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2] 钢结构设计规范GB50017-2003 [S].北京：人民交通出版社，2003.
[3] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000 [S].北京：人民交通出版社，2000.
[4] 高纪兵，朱浩.崇启大桥大节段钢箱梁施工技术研究[C].第十九届全国桥梁学术会议论文集.北京：人民交通出版社，2010：477-486.
[5] 杜广严.公路钢箱梁焊接变形控制技术研究[J].科技视界，2013，（11）：170-171.
大跨度现浇箱梁 第4篇
永定河特大桥在跨长韩路处, 设计为60+100+60三跨连续钢构箱梁, 主墩为301#墩、302#墩位于公路两侧, 连续梁位于曲线上。基础为钻孔桩基础, 墩柱为双线圆端实体墩, 墩高16.5~18 m。受客观条件影响, 此段开工较晚, 为确保施工工期, 此段大跨度连续梁中的19座采用支架法现浇施工。全联长度221.5 m, 主跨为100 m, 箱梁为单箱单室、变高度、变截面结构, 顶板宽12.0m, 底板宽6.8 m;中支点梁高7.85 m, 端支座处及中跨跨中截面梁高为4.85 m, 梁底下缘按圆曲线变化。节段施工顺序为:A0、A2→A1→B1→B2, 主要节段划分见图1。
2 对比选择支架
2.1 碗扣式脚手架的施工方案
最常用的脚手架就是碗扣式脚手架, 其具有很多优点, 然而该工程做的第一件事是以设计图纸和现场的实际情况为依据, 设计检算了碗扣脚手架的支架, 将贝雷梁门洞用在跨路上, 17.5 m是搭设的最高的碗扣脚手架。跨的主要位置是跨长韩路贝雷梁上面和两侧边, 满堂红碗扣支架体系是使用的主要体系, 将厚15 cm的C20混凝土用作支架基础, 用粗1 m厚的粗圆砾土加强基础地基, 完成换填工作后, 地基的承载力可以达到310 k Pa。将15 cm×15 cm的方木或枕木铺设在基础上面, 按0.6 m的步距布置脚手架的纵向步距, 保持0.3 m为腹板底下支架的横向间距, 在底板和缘板下分别0.6 m和0.9 m的地方以及梁高5 m以上的部分用0.3 m的步距加密腹板下的纵向步距[1]。在A2段两端的3 m处进行加密布置, 采用的是0.3 m×0.3 m的步距加密其纵横向脚手架步距, 按照60 cm布置所有加密区的水平步距, 剩下的加密布置按照120 cm进行。支架的纵向和横向设置扣件钢管, 每隔4.5 m设置一道, 设置剪平剪刀撑的间距在4.8 m以下, 保持剪刀撑与地面的夹角为45°~60°之间;将扫地杆水平设置在底部水平, 水平剪刀撑的设置要保持水平方向隔4.4 m设置。根据支架设计对碗扣脚手架的检算结果为:
1) 单根脚手架在梁段腹板处最大受力为38.620 k N, 在中跨腹板最大受力32.269 k N, 小于40 k N, 满足要求。
2) 梁段的腹板处有最大应力302.348 k Pa, 所以要求地耐力大于302.348 k Pa, 地基处理后310 k Pa地耐力满足设计要求。
2.2 进行碗扣、钢支墩、贝雷梁组合式支架施工的具体方案
该工程结合了现场的具体实际情况, 将支架支墩设计为贝雷梁和钢支墩, 支架纵梁是贝雷梁, 梁体线型的组合支架体系由碗扣脚手架进行调节, 因为在跨路的时候道路与铁路桥梁出现斜交的情况, 因此, 采用的方案是保持门洞纵梁与线路平行, 同时保证其与道路斜交, 支架的安全得到保证, 同时支架的数量被减少。设计支架的具体情况如下:将4个10~15.8 m的门洞设置在每侧边跨60.8 m处, 将6个门洞设置在中跨100 m处;在长韩路上, 门洞支墩基础采用的是扩大基础, 5根1.25 m钻孔桩基础使用在其余的跨中基础上, 设置的系梁为2 m×0.6 m×14.4m;7根609 mm钢支墩应用在墩柱两侧的支墩, 将5个贝雷梁支墩应用在其余的门洞支墩上, 将2根45b工字钢设置在支墩上面作为分配梁;将321军用贝雷梁应用在支架纵梁上, 45 cm是贝雷梁在底板范围内保持的间距, 22.5cm是腹板加密保持的间距, 将一组90 cm间距设置在两侧, 已达到翼缘板和防护的作用;将3~6 m的碗扣支架支撑体系搭设在贝雷纵梁上面, 以利于对梁型进行调节和对支架进行搭拆。
槽钢剪刀撑设置的位置是在钢支墩支架间隔6 m的地方设置, 焊接牢固剪刀撑与钢支墩连接的地方。根据支架设计对组合支架架的检算结果为:
1) 贝雷纵梁:最大弯矩为789.86 k N·m, 小于容许弯矩958 k N·m;最大剪力为199.965 k N·m, 小于容许剪力245 k N;最大挠度为5.5 mm小于L/400=17200/400=42.9mm, 满足要求。
2) 45b工字钢分配梁:建立Midas/civil有限元模型, 其最大应力143.8 MPa<允许应力170 MPa, 满足要求。
3) 贝雷支墩:贝雷临时支墩底部最大受力为:855.8+9.45=865.25 k N<1 000 k N, 满足要求。
4) 钢管支墩:钢管支墩底压应力:, 强度满足要求。长细比:l=ml/i=1 12/0.21 57, 查表得:F=0.894 S=85.382MPa<F[S]=0.894 140 125.16MPa, 满足要求。
2.3 对比两种支架施工方案
上述两种支架体系在经过验算后达到了施工要求, 现对两种支架方案的优缺点进行对比。
2.3.1 碗扣脚手架的优缺点及施工成本
1) 优点: (1) 拼拆较为容易; (2) 拼拆的速度较快; (3) 不需要使用大型施工设备; (4) 容易运输和搬运;
2) 缺点: (1) 构架的尺寸受到一定的限制, 横杆使用的定型杆; (2) 需要搭设的节点比较多, 需要加大质量管控力度; (3) 承台和支架基础不可以平行施工。
3) 工程施工总投资金额为443.53万元。
2.3.2 组合式支架的优缺点
1) 优点: (1) 拼装速度比较快; (2) 结构受力比较明确, 可以按照受力情况对支架进行组装, 具有良好的稳定性; (3) 为厂家生产的标准性构架, 质量比较可靠; (4) 不容易被损坏, 也不容易丢失。 (5) 承台和支墩基础可以平行施工。
2) 缺点: (1) 需要使用大型的施工设备进行搭拆; (2) 由于设置有剪刀撑, 因此, 拆除过程中的整体速度比较慢。
3) 工程施工总投资金额435.9万元, 经济效益优于碗扣脚手架。
综合对比后, 本工程最终使用更具优势的组合支架体系进行大跨度连续梁的现浇施工。
3 连续梁支架法的施工技术分析
3.1 组合支架的施工技术
贝雷支架体系是按照由上而下的顺序逐级排列的。若干个贝雷桁架单元组成了贝雷支墩和贝雷纵梁, 上下弦杆、竖杆以及斜撑焊接形成了桁架单元。上、下弦杆氛围两端, 分别为阴头和阳头, 销子孔都在阴、阳头上出现, 用销子将单片与单片连接接长, 将保险卡插入销子端头, 以避免发生销子脱出的情况[2]。标准桁架单元的长和宽分别为3m和1.5 m, 重量为270 kg, 需要4个人进行肩抬作业, 需要8人手抬进行拼装, 因此, 需要人工配合机械完成贝雷支架的拼装工作。图2为桁架单元及桁架销子尺寸。
以设计为依据整体组装贝雷支墩和贝雷纵梁, 人工配合吊车进行安装工作, 进行吊装工作前, 全面检查各连接杆件、螺栓, 检验合格后才可以进行下一步操作。
3.2 连续梁节段现浇的施工技术分析
3.2.1 制作安装模板
选用模板工作:选择1.2 cm厚的制作箱梁外模及内模, 骨架选择10 cm×10 cm的方木, 将钢管脚手架作为上下左右的支撑。利用人工配合机械的方式完成模板的安装, 为使底板混凝土浇筑工作的便捷性, 将40 cm×40 cm的预留浇筑孔设置在内模顶板在预应力管道间, 保持纵向的间距为6 m。
3.2.2 制作安装钢筋
在模板内现场对钢筋进行整体绑扎, 进行钢筋的施工时, 首先钢筋下料、弯曲、成型和必要的焊接要在钢筋加工场完成, 再将其运送到需要的地点, 钢筋卸至作业面进行的安装工作要采用人工配合机械的方法。因为需要一次性完成浇筑, 因此, 需要一次完成节段钢筋的绑扎工作[3]。由于腹板钢筋的高度为7.8 m, 在安装时容易出现倾覆的情况, 所以要想使钢筋安装质量得到保证, 钢筋的倾覆风险被降低, 安装腹板钢筋时, 用钢管与支架体系将竖向主筋接固定, 但是保持间隔为3m, 用钢管支撑内侧。
3.2.3 混凝土浇筑施工
每一节段浇筑混凝土都要遵循一定的顺序。进行浇筑混凝土工作时, 要遵守一定的原则, 即由低到高, 由变形小到变形大。采取分层浇筑的方式且要进行连续性的浇筑, 在浇筑过程中由专门人员对支架、模板的稳固情况进行检查。利用顶板预留孔下混凝土浇筑底板, 切忌从腹板下混凝土, 底板混凝土稳定一段时间后, 再进行腹板浇筑工作。为了避免出现混凝土不密实产生麻面及空洞情况, 在浇筑时派专人对内模下倒角及腹板进行认真检查。
4 施工总结
综上所述, 本工程通过使用组合支架法现浇施工技术, 极大地提升了工程的施工效率, 施工经济效益和社会效益显著, 整个连续梁的线型控制起来比较方便, 连续梁的线性控制和外观质量都达到了设计要求, 节约了施工成本, 受到了业主的好评。
摘要：以永定河特大桥为载体, 对普通碗扣式支架及组合支架法从施工控制及施工成本等方面进行了对比分析, 综合分析最终采用了组合支架法施工, 经过对实际应用情况的分析总结, 该方法在永定河特大桥的应用满足了工期、安全、质量的要求, 并取得了一定的经济效益。
关键词：大跨度,连续箱梁,组合支架法,现浇施工
参考文献
[1]李松报, 李陆平.滠水特大桥连续梁支架现浇法施工技术[J].铁道标准设计, 2008, 52 (4) :51-53.
[2]陈安伍, 赵忠.武广客运专线群力特大桥跨京广铁路连续箱梁支架施工技术[J].铁道标准设计, 2008, 52 (11) :42-44.
大跨度拱形连续箱梁桥设计 第5篇
预应力混凝土拱形连续梁桥将梁与拱完美结合, 是一种拱与梁刚性连接、共同承担荷载的新型桥梁体系。本桥型充分、合理地利用了梁的抗弯性能及拱的抗压性能, 在桥墩顶部形成空心三角区, 大大减轻了桥身的自重, 结构轻盈且视野通透, 在提高美观性的同时降低了工程造价。
漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥地处漳州市角美镇沙洲村, 跨越九龙江北溪, 桥下通航净空为24m×2.5m。全桥布置如图1所示。
全桥由2孔60m主跨和两侧37m边跨组成, 桥梁纵坡1.3%, 全长194m。单幅桥宽21m, 桥面布置为1.5m人行道+3.5m非机动车道+15.5m机动车道+0.5m护栏=21m。
本桥梁方案结构新颖, 桥型舒展优美, 以蓝色的河面为背景, 白色为主色调, 桥梁造型犹如张开翅膀的大鸟飞翔于九龙江上, 将本桥型的美在当地环境的衬托下得到了充分的展示。
2 结构设计
2.1 桥梁基础
根据地质勘查揭露, 主桥桥墩处岩层埋深较深, 主墩基础按摩擦桩设计, 采用三排直径D150cm钻孔灌注桩基础。
2.2 桥墩结构
主墩墩身采用等截面矩形实心墩, 截面尺寸13.0m×2.2m, 高约8m。主墩承台采用矩形承台, 截面尺寸14.0m×10.1m, 厚3m。
2.3 上部结构
本桥上部构造采用跨径37+60+60+37m预应力混凝土拱形连续箱梁, 梁拱结合处梁高4.35m, 跨中梁高2.1m;顶板厚30cm, 梁拱结合处箱梁顶板加厚至65cm, 底板厚从跨中至根部由28cm变化为100cm;腹板从跨中至根部由50cm变化为70cm;箱梁梁底线形采用半径R=57.8m的圆曲线。箱梁顶板横向宽21m, 底宽13m, 翼缘悬臂长4m。
箱梁0号节段长37m, 每个悬浇“T”纵向对称划分为3个节段, 边、中跨合龙段长均为2m, 边跨现浇段长为5.92m。梁拱结合部设厚2m的横隔板, 中跨跨中设一道厚0.3m的横隔板, 边跨梁端设一道厚1.5m的横隔板。
主桥上部构造采用预应力结构, 纵向按全预应力混凝土构件设计。顶板横向按部分预应力构件设计, 钢束采用扁锚体系。
3 施工方案及要点
3.1 施工方案
由于本桥上跨九龙江北溪, 地质条件较差, 为减小施工风险及不影响通航, 除墩顶0#节段及边跨现浇段采用满堂支架施工外, 跨中部分节段采用挂篮悬浇施工。本桥设计采用的施工过程为:
(1) 场地平整及桩基础施工;
(2) 插打钢板桩围堰, 施工桥墩承台及墩身;
(3) 搭设墩顶0#节段 (空心三角区域) 施工用支架并预压;
(4) 墩顶0#节段施工, 并与桥墩临时固结;
(5) 挂篮悬浇1#~3#节段;
(6) 先后施工边跨合拢段、中跨合拢段;
(7) 拆除临时固结, 施工桥面铺装及护栏等附属设施。
3.2 施工要点
考虑到施工过程对桥梁内力分配的影响较大, 为了保证桥梁施工安全和质量, 施工控制至关重要, 施工过程中要合理选择施工方法和落架顺序, 必要时应对其进行监测:
(1) 落架时应尽量采用间隔拆除、分阶段施工的方法, 并在受力较大的关键部位采用循环落架的方法, 确保结构的安全。
(2) 在条件允许的前提下, 尽量使用屈服强度较大的支架, 可加快施工进度。
(3) 在拆除支架和循环落架的过程中, 应对关键截面的应力和位移进行监测, 若发现应力及变形过大, 则应及时停止支架卸落或拆除, 并恢复支撑系统。
4 结构计算
本桥结构仿真分析采用有限元分析软件Midas Civil建立桥梁的三维有限元分析模型, 如图2所示。
上部结构共划分158个单元, 192个节点。其中1~80单元为桥面板单元, 81~158单元为拱腿单元。
根据计算模型, 在各个施工阶段分别加入结构自重、二期恒载、混凝土不同龄期的收缩和徐变、温度荷载、施工荷载、支座强迫位移、活载及结构体系转变等的作用及影响。
4.1 桥面系主梁验算结果
主梁按全预应力混凝土构件设计。根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表1。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。
结构在短期效应作用组合作用下, 对于采用全预应力混凝土构件的桥面单元, 最大主拉应力为0.74N/mm2, 小于规范限值。
4.2 拱腿验算结果
拱腿按钢筋混凝土构件设计, 根据计算结果, 按照荷载最不利原则进行效应组合, 荷载效应S及截面抗力R的计算结果见表2。
由承载能力验算可知, 上部结构的抗力值均大于其对应的内力值, 极限强度满足规范要求。拱腿中最大裂缝宽度0.16mm, 小于规范限值0.2mm。
5 结语
城市桥梁的设计, 要求设计者不仅要具有扎实的结构知识, 而且要对建桥环境有深刻理解, 北溪主桥的设计在这方面做了有益的实践。同时, 拱形连续梁作为一种新颖的结构形式, 桥式舒展优美, 造价经济合理, 目前在国内建成的同类桥梁不多。通过北溪主桥的建设和本文的介绍, 希望能推动该桥型在国内的发展。
摘要：城市桥梁对景观的要求日益增高。以漳州市沙洲岛特大桥北溪主桥-拱形连续梁为研究对象, 结合该桥的结构特点, 阐述了本桥的景观特色, 并着重介绍了本桥的结构设计、施工方案和受力分析, 对同类桥梁的设计具有一定的参考价值。
关键词：大跨度,拱形箱梁桥,结构设计
参考文献
[1]罗世东, 严爱国, 刘振东.大跨度连续刚构柔性拱组合桥式研究[A].2004年武汉市首届学术年会[C].2004.
[2]李传习, 夏桂云.大跨度桥梁结构计算理论[M].北京:人民交通出版社, 2002.
[3]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁:设计研究与实践[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[4]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
大跨度连续箱梁挂篮施工力学分析 第6篇
为了使结构在最终成桥状态时达到设计要求的各项性能指标, 确定各施工阶段结构的线形是桥梁悬臂施工中最重要的任务之一, 而决定上部结构每一待浇块件的预拱度尤其重要。因为: (1) 合拢前, 一个单跨的两个悬臂端部应该尽可能在同一水平上和同一中轴线上; (2) 桥梁在施工和营运状态下, 上部结构的标高频繁发生上挠或下挠, 因此, 在上部结构各个截面的施工中应该预留容许偏差, 以期保证在“无限长时间” (约15~20年) 以后结构能够保证在设计所规定的标高范围内。在大桥的施工中, 可从前进分析、倒退分析、实时跟踪分析三方面入手, 相互结合, 实现成桥结构在线形、内力各方面满足设计要求的目标。本文采用数值计算的方法对大跨度连续箱梁挂篮施工进行了分析。
1 工程概况
某铁路客运专线某立交特大桥, 主桥为60m+4×100m+60m现浇预应力混凝土铁路连续梁桥 (双线) 。设计时速为350km/h。连续梁全长521.57m (含两侧梁端至边支座中心各0.75m) 。采用无碴轨道。梁顶面宽12.0m, 桥梁建筑总宽度12.28m;防护墙内侧净宽8.8m, 桥上人行道钢栏杆内侧净宽11.9m。
箱梁横截面为单箱单室、变高度、变截面、直腹板结构。边跨直线段和跨中处梁截面高为4.85m, 中支点梁截面高为7.85m, 梁底下缘按二次抛物线变化, 顶板厚度除梁端附近外均为0.4~0.45m, 局部加厚。全桥共设5道横隔梁, 分别设于中支点和中跨跨中。
全桥共分87个梁段, 0号块梁段长14m, 合拢段长2.0m, 边跨直线段长9.75m, 一般梁段长2.0m~3.5m。大桥预应力混凝土连续箱梁总体布置如图1所示。
2 计算模型
2.1 计算参数的选取
混凝土参数:C55混凝土容重为26.5kN/m3, 弹性模量为35500Mpa, 混凝土平均加载龄期7天。预应力钢筋参数:标准强度fpk=1860MPa, 锚下张拉控制应力采用设计图纸提供的数值, 预应力筋弹性模量E=195GPa。预应力损失参数:管道摩阻系数为μ=0.23, 局部偏差系数k=0.0025, 松弛率为2.5%, 锚具变形及钢筋回缩值 (一端) 取6mm。荷载:二期恒载为151.3kN/m (曲线有声屏障) 。
2.2 建立施工阶段计算模型
为了达到施工控制的目标, 必须首先通过计算确定桥梁结构施工过程中每个阶段在受力和变形的理想状态, 据此控制施工中每个阶段的结构行为, 使其最终成桥线形和受力状态满足设计要求。
根据设计资料和施工方法将主桥主梁分为226个单元, 60个施工工序, 成桥后的半桥有限元模型如图2。在施工控制过程中, 计算桥梁施工的控制参数, 同时对计算结果与实测结果进行比对, 施工过程中对各个基本参数进行识别, 并不断调整, 以期达到最优效果。
3 计算结果
竖向支反力汇总见表1;主梁各施工阶段的累计挠度、静活载挠度、施工预拱度及主梁各施工阶段的线形见图3~6。
结语
4.1 本文计算得到的恒载作用下竖向支座反力与设计院提供的竖向支座反力相差不大, 能够为类似工程计算提供参考。
4.2 本文计算得到的最大静活载挠度为42.11mm, 为跨度的1/2375, 满足相应规范要求, 为相关设计提供较重要的参考依据。
4.3 系梁立模标高=设计标高+预拱度+挂篮变形, 预拱度=1/2静活载产生的挠度值加上成桥并考虑10年徐变后的挠度值取负值。
4.4 合拢成桥状态下主梁线形顺畅, 结构受力符合设计要求, 主梁结构安全可靠。
摘要：本文采用数值分析的方法, 按某铁路客运专线某立交特大桥主桥施工顺序和施工工艺, 对大跨度连续箱梁挂篮施工过程进行了分析。数值计算结果表明, 施工过程中连续箱梁的受力和变形均满足规范要求, 施工方案合理可行。
关键词：大跨度,连续箱梁,挂篮
参考文献
[1]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M].北京:人民交通出版社, 1999.
大跨度现浇箱梁 第7篇
1 工程概况
某桥为大跨度预应力混凝土连续梁桥,全桥长360m,跨径组合为45+80+110+80+45m,如图1所示。主梁为单箱双室预应力混凝土箱梁,顶宽17.82m,底宽10.82m,箱梁底部下缘线型按二次抛物线变化,箱梁中心0号块梁高5.8m,跨中合拢段及边跨现浇段梁高为2.75m。本桥为大跨度连续梁桥,考虑到施工渡汛的需要,采用分段悬臂施工的施工工艺。全桥共分为19段,其中0号块2段,1号块4段,2号块4段,3号块4段,边跨段2段,边跨合拢段2段,主跨合拢段1段,施工段划分如图2。施工工序为:0号块施工、1号块施工、边跨施工、2号块施工、3号块施工、边跨合拢段施工和主跨合拢段施工。在悬臂施工0号块、1号块、2号块和3号块时,为了克服施工期间的不平衡力矩,在距2号和3号桥墩两侧各4m处,设置了临时辅助墩。
2 施工控制理论计算
在桥梁实施控制之前,应对桥梁的位移、应力等进行计算,从而为桥梁施工监控提供基础的理想状态数据。对连续梁进行正装分析[1,2],可以得到各施工状态以及成桥状态下的结构变形和应力等控制数据,作为连续梁桥施工监控的理论基础数据。本文使用桥梁结构分析程序MIDAS[3]和桥梁博士进行计算,采用空间杆系单元,按照设计所确定的施工工序,对施工全过程进行仿真分析。对每一梁段分为浇注混凝土、张拉预应力钢筋和卸除支架3个工况。有限元分析模型如图3:
3 理想状态下立模标高的确定
采用分段施工的连续梁桥,需要根据设计院提供的桥梁施工流程建立结构分析模型,通过有限元软件的正装分析,得到各施工梁段的预拱度。预拱度设置的目的有两个:
(1)确保分段施工的连续梁桥能够按计划合拢;
(2)分段施工的连续梁桥的成桥线形平顺流畅,达到设计线形。
监控方应向施工方提高包含预拱度的立模标高,立模标高的公式为:
H
其中,H
本工程采用桥梁结构分析程序MIDAS和桥梁博士进行计算。经计算,施工阶段立模预拱度H
从图4～图7可以看出:
(1)预拱度是以成桥状态为零点,根据第i节段从该段施工到成桥各工况的累计挠度并反号而设置的,因此在理想状态下,能保证成桥线形为设计线形。
(2)预拱度是针对施工阶段而言的,预拱度是随施工阶段而变化的,施工阶段不同,预拱度的数值也不同。从图5可看出,某节段的立模标高由初始预拱度控制;该节段经过张拉预应力钢束和卸除支架后,该点的高程由当前阶段结束时该点的剩余预拱度控制。
(3)当施工新的梁段时,新施工梁段的预拱度和前一段施工梁段经变形后的剩余预拱度是连续的。此时从图6可看出,2号块浇筑时,其预拱度按照图4给出, 2号块设置的预拱度与1号块经受力后的剩余预拱度是连续的。
(4)从图7可看出,连续梁桥在合拢时,合拢前两侧的节点预拱度数值相同,从而保证了分段施工的连续梁桥能够按计划合拢。
4 线形监控
4.1 标高测量方法
桥梁线形测量需要进行当前施工段的测量和已施工段的联测。当前施工段的测量主要控制当前施工梁段的变位,为下一梁段的施工提供依据,同时核对桥梁挠度与设计的偏差;对当前施工段和已施工梁段的联测可以核对桥梁挠度与设计的偏差,从而确定桥梁的实际受力状态与设计是否一致。桥梁实际挠度与设计挠度比较时,应注意桥梁挠度应剔除墩顶位移的影响。
连续梁采用分段支架浇注时,每段箱梁线形测量分4个施工阶段:浇注混凝土前,浇注混凝土后,张拉预应力钢筋后和支架卸架后。测量采用水准测量。在每一箱梁断面上布置3个测点,分别为箱梁外侧、箱梁内侧和箱梁中点。
4.2 温度观测
在白天阳光照射下,箱梁顶板温度高、底板温度低,该温差会使悬臂施工的箱梁有下挠的趋势。因此,大跨连续梁在悬臂施工中,在环境温度的影响下,梁体悬臂端处于不断变形中。桥梁悬臂段越长,温差越大,桥梁悬臂端的变位越大。因此挠度的观测最好在清晨6:00～8:00梁体温差较小时测量。在实际施工中,由于工期限制,某些工序的标高测量需要立即进行,将这样的测量数据用于施工监控中,需要考虑温度的修正量。
4.3 支架变位
在连续梁施工时,支架变形较大,因此必须精心对待支架变位。支架变位包括支架的非弹性变形、地基变形和支架弹性变形,施工单位通过支架预压实验确定。实际工程中,可以采取以下措施减小支架变位:在支架下铺设一定厚度(10cm)的混凝土来减小地基沉降和增强地基的承载力;搭设支架时,在箱梁梁肋下支架比底板下支架密些,从而保证箱梁结构在自重下的均匀下沉。在分段施工连续梁中,后浇筑梁段与前一梁段的结合很重要,施工单位应将结合面凿毛,涂胶,做好结合面普通钢筋的设置,从而保证结合面混凝土不开裂。
5 结语
(1)对于分段施工的大跨连续梁桥,采用正装分析可以确定预拱度。
(2)预拱度是以成桥状态为零点而设置的,因此在理想状态下,按照设置的预拱度进行,能保证成桥线形为设计线形。
(3)预拱度是针对施工阶段而言的,预拱度随施工阶段而变化,施工阶段不同,预拱度的数值也不同。
(4)当施工新的梁段时,新施工梁段的预拱度和前一段施工梁段经变形后的剩余预拱度是连续的。
(5)连续梁桥在合拢时,合拢前两侧的节点预拱度数值相同,从而保证了分段施工的连续梁桥能够按计划顺利合拢。
(6)在桥梁线形监控中,应注意墩顶沉降、温度变化和支架变位对桥梁标高测量结果的影响。
摘要：以采用分段施工的某大跨度预应力混凝土连续梁桥为例,分析了该类型桥梁线性控制的内容和方法。给出了预拱度设置的具体方法,详细说明了立模标高的计算和挠度检测等重要内容。
关键词：分段施工,连续梁桥,线形监控
参考文献
[1]葛耀君.分段施工桥梁分析与控制[M].北京:人民交通出版社,2003.
[2]向中富.桥梁施工监控技术[M].北京:人民交通出版社,2003
[3]M IDAS使用手册.北京迈达斯技术有限公司.
大跨度现浇箱梁 第8篇
1 工程概况
1.1 桥型结构
东胜大桥位于鄂尔多斯市东胜区,跨越昆独仑河,桥梁总长1 170 m。主桥为跨径40 m+90 m+230 m+90 m+40 m的自锚式悬索桥,主梁为钢箱梁,边跨采用预应力钢筋混凝土箱梁结构配重,主塔采用门式结构。主桥桥型布置如图1所示。
钢箱梁全长384 m,桥面全宽50 m(含风嘴总宽51.162 m),梁高3.0 m。采用流线型正交异性板结构,由顶板、底板(包括斜底板)、横隔板、纵隔板、吊索锚箱、外侧腹板等组成。
全桥钢箱梁分为6种类型43个梁段,分为标准梁段、端梁锚固段、合龙段及塔下梁段等,其中标准梁段共34个,长9 m,其他梁段共9个,长度从7.5 m至10.4 m不等。
1.2 工程难点、特点
(1)鄂尔多斯市属于大陆性半干旱气候,冬季严寒、夏季干热、冬春多风沙。本工程工期自2009-09~2011-10,需跨越2个冬季施工,实际有效工期仅为16个月。根据总体施工安排,钢箱梁现场施工时间为2011-06~10,工期非常紧张。
(2)主桥钢箱梁宽度为50 m,为国内同类型桥梁宽度之最。设计分段长度标准节段为9 m,重量为255 t,安装高度约30 m。由于鄂尔多斯地处内陆无水运条件,大节段运输受公路条件所限亦无法实现,且施工现场受地形限制不利于大型吊装设备进场及开展吊装作业,钢箱梁制作安装难度大。
2 钢箱梁施工方案比选
方案1:工厂分段制作并进行预拼装,分段运至现场进行支架吊装。这也是钢箱梁施工的常规方案,优点是现场焊接工作量小,钢箱梁工厂制作可先期进行,现场所需工期短;缺点是工程所在地无水路运输条件,陆路运输距离为1 500 km,大件超限公路运输无法实现且现场需要配置大型吊装设备。
方案2:钢箱梁板单元在厂内制作,陆路运输至现场后在现场附近设置临时加工厂进行分段制作、吊装。优点同上,缺点是受现场条件限制,制作场地选择困难,现场同样需要配置大型吊装设备。
方案3:钢箱梁制造采用“板→板单元→涂装→桥位预拼装、焊接”方式生产,即厂内完成零件及板单元后运输至桥位现场,桥位处以支架作为胎架逐块进行板单元吊装、匹配预拼装、焊接成整体。优点是运输、安装均能满足现场条件要求,缺点是现场焊接工作量大,施工质量控制难度大,所需工期较长。
采用何种施工方案,应根据结构特点、运输条件、场地要求、施工水平、工程进度要求、经济性等方面进行综合考虑确定。由于受运输条件和施工现场场地限制,上述备选方案中方案1、方案2组织实施难度很大;经过认真比选,在征得设计单位和专家组同意后,最终选用方案3,即钢箱梁板单元在厂内制作,陆路运输至现场在支架上进行拼装的施工方案。为保证工程质量、安全和施工工期,对板单元划分、临时支架设计、吊装设备、吊装顺序等进行了分析研究,制定了相应的技术措施。
3 板单元划分
板单元划分以设计图纸分段为对象进行。划分时除了要考虑结构特点外,还必须充分考虑钢厂板材的供货能力、厂家现有板单元制造设备及工装条件、公路运输条件、安装支架情况以及吊装工艺等因素。工厂内板单元划分如图2所示。
4 临时支架体系
4.1 支架体系选型原则
支架体系选型应结合钢箱梁单元板划分方式和现场条件确定,同时遵循支架体系牢固可靠、施工速度快、尽可能降低成本的原则。通过对贝雷支撑系统与钢管柱支撑系统方案进行对比分析,选用钢管柱支撑系统。
4.2 支架的总体布置
依据吊装工艺及安装顺序,钢箱梁支架自塔区向两边划分为塔区段支架、正常段支架、钢混结合段支架3个部分。均采用Φ500 mm×8 mm螺旋焊管钢管柱支架,管柱支架顶纵向采用50b工字钢作重力分配梁,横向采用45b工字钢作为支撑体系,钢管柱间隔采用槽钢剪刀撑连接系加固。根据受力计算,各区段支架采用不同的间距和布置形式。
根据计算结果(过程略),正常段支架纵桥向按照每间隔1道横隔梁下设置1排钢管支点,然后采用50b#工字钢将每根钢管纵向连接起来,每2道横隔梁有1道横隔梁支点设置在工字钢上。横桥向共布置7排钢管,上部采用20#槽钢连接,兼做人员脚手平台。纵横向分别使用槽钢剪刀撑连接系固定,如图3所示。
4.3 支架基础
根据当地的地质条件,钢管支承柱下采用混凝土扩大基础。基础厚度均为60 cm,平面尺寸为1.8 m×1.8 m,采用C25混凝土,中区1.5 m×1.5 m范围内铺设1层15 cm×15 cm的Φ12 mm钢筋网片,在基础顶面预埋20 mm厚的钢板,钢板尺寸为0.7 m×0.7 m。
支架从钢箱梁施工开始至体系转换前均处于受力状态,时间长达16个月(包括5个月左右的冬季停工期),必须高度重视支架基础的施工。基础施工前,应按方案要求对地基进行处理;必须完善基础排水设施,防止雨水浸泡地基。
4.4 支架预压
根据支架结构特点,采用支点预压法。在支架混凝土基础达到设计强度后用混凝土预制块按照1.2倍设计荷载进行预压,沉降观测稳定后进行钢管立柱搭设施工。
5 吊装
5.1 吊装设备
根据桥位处地势较为平坦的地形特点,采用10 t行走式龙门吊机进行钢箱梁板单元桥位吊装。龙门吊具有作业灵活、视野开阔的优点,运输车辆可直接运送钢箱梁板单元至安装位置处,可避免龙门吊在吊重物状态下纵向位移,安全性高。
根据工期安排,共配备4台龙门吊机(主跨2台,边跨各1台),4个作业面同时进行吊装施工。考虑安全作业净空尺寸,确定起升高度为36 m,龙门吊跨度为58 m。
5.2 吊装顺序
总体吊装顺序:先安装塔区节段及边跨区结合段,然后由塔区向两侧分4个作业面同时展开工作。在边跨和主跨分别设置合龙节段,如图4所示。
节段板单元吊装顺序:每个标准梁段分割成50块板单元,按照底板、斜底板→横、纵隔板、锚箱→中间顶板→边顶板→风嘴的吊装顺序,实现立体阶梯形推进方式逐段组装与焊接。组装采用“正装法”,以胎架为外胎,以横、纵隔板为内胎,各板单元按纵、横基线就位,辅以加固设施以确保精度和安全,重点控制钢箱梁几何形状和尺寸精度、相邻接口的精确匹配等。以标准段为例,具体步骤如下:
(1)组装底板
先将中间一块底板单元置于胎架上,使其横、纵基线在无日照影响的条件下与胎架上的基线精确对正并固定。然后依次对称组装两侧底板,焊接同一块体中相邻的2块底板,焊接相邻节段的底板间焊缝。组装时应按设计宽度精确预留焊接收缩量,使用经纬仪控制底板基准头在同一直线上。
(2)组装中间横隔板
组装前底板上划好横隔板中心线。因钢箱梁位于一定的竖曲线上,横隔板不与大地铅垂,这时应采用吊铅垂的方法控制横隔板倾斜角度,以保证横隔板与底板垂直,吊铅垂测量时应取隔板两端及中间3点。两侧隔板点焊时应检查隔板对中情况,对中合格时方可点焊固定。
(3)组装中间纵隔板
以底板横、纵基线为基准,组装中间纵腹板。组装时纵腹板侧面加临时斜撑,通过斜撑上的丝杠来调整纵腹板垂直度。组装时确保中间纵隔板在桥梁中心线上。
(4)组焊边横隔板及边纵隔板、锚箱单元件
依次组装边纵腹板及边横隔板、锚箱单元件,确保各边横隔板及中间横隔板在同一平面上。焊接时应严格执行焊接工艺规程,保证焊接顺序无误,防止箱梁变形过大。
(5)组装中间顶板
横向以胎架两端标志塔上标志线为中心,定位中间顶板。纵向根据实际放样的数据,采用吊铅垂的方法,确保顶底板纵向相对位置。同时应使用水准仪检测顶板标高。
(6)组焊边顶板
以中间顶板为基准,依次组装边顶板。使用经纬仪控制所有顶板横基线在同一直线上,使用卷尺控制顶板间的间距,注意预留焊接收缩量。组装时应注意检查顶板与横隔板间的间隙在公差范围以内。焊接时严格执行焊接工艺,防止箱梁变形过大。顶板焊接完毕后焊接其他结构及附属结构。
6 施工中应注意的问题
(1)划分板单元时,应结合现场作业条件同步设计现场焊接接头的位置和形式。顶板、底板、外纵腹板下料时除考虑焊接、修整收缩量外,还应考虑桥梁竖曲线的影响。
(2)支架搭设除应确保牢固可靠、受力满足要求外,还应满足其作为拼装胎架的结构要求。支架顶应按监控和制作要求设置预拱度,安装开始后直至体系转换前均应加强沉降和变形的观测。
(3)胎架上应按要求设置纵、横、基线和基准点,在架设吊装过程中应定人、定仪器、定时间对钢箱梁进行跟踪测量,确保钢箱梁的位置、标高和线形符合设计要求。
(4)应合理安排焊缝的焊接顺序,遵循结构对称、接点对称、全方位对称的焊接原则。焊接前对构件的组对质量及坡口进行认真检查,焊接过程对焊接参数进行监控并做好焊接记录。焊缝焊接完经外观检查合格后,应根据设计要求进行无损探伤检验,不合格的焊缝应进行返修处理,直至验收合格。
(5)根据当地早晚温差大、春冬多风沙的气候特点,现场焊接除应严格执行焊接工艺要求外,还应在现场焊接作业处设置移动式防风防雨棚,确保焊接质量。气温5℃以下的时段严禁进行焊接施工。
7 结语
目前本桥主体结构施工已全部完成,钢箱梁制作安装满足施工规范和设计图纸要求。钢箱梁采用板单元现场支架拼装的施工工艺,克服了运输条件的限制,无需大型吊装设备,符合东胜大桥地处内陆无水运条件、施工现场受地形限制不利于大型吊装设备进场以及开展吊装作业的工程特点。实践证明该施工工艺是成功、可靠的,可供今后类似条件的钢箱梁施工借鉴。
参考文献
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[2]GB50205—2001钢结构工程施工质量验收规范[S].
大跨度预应力连续梁支架现浇施工 第9篇
通常情况下, 大跨度预应力混凝土连续梁的施工方法有很多, 如支架现浇、悬臂浇筑、悬臂拼装等等。其中, 悬臂浇筑法由于不影响既有交通、对场地及地基要求不高等优点应用较为广泛, 但此方法施工工期较长, 当施工工期紧、施工场地及地基条件允许时, 支架法现浇是较为适合的施工方法, 此方法施工工期相对较短, 易操作。支架法现浇施工包括两种方法, 分别是满堂支架和贝雷梁 (工字钢) 钢管柱式支架。在需要预留交通处设置贝雷梁 (工字钢) 钢管柱式支架门洞, 其余段略采用满堂支架施工, 本文以大连轻轨三号线续建工程为例, 连续梁规格为60m+100m+60m箱梁, 跨城市主干道, 由于工期较紧, 采用了支架分段浇筑方式进行施工。
2 浇注段划分及浇注顺序
浇注段划分时, 主要考虑如下几个方面的因素;第一、分析了连续梁各种编号的纵向预应力钢筋锚固端布置位置, 除全通长预应力筋外, 尽量避免由于浇注分段而使同一根预应力管道分段安装, 同时便于浇注完成一段 (强度和弹性模量达到要求时) 预应力筋张拉一段;第二、由于连续梁桥面宽度 (8.8m) 较小, 一次浇注时混凝土供应及机械设备能够满足浇注要求, 从工期方面考虑, 主跨跨中浇注段适当加长;第三、考虑支架的变形对已浇筑混凝土的质量影响, 即避免已浇混凝土因后续混凝土浇筑造成开裂, 合理设置合拢段。以上因素并结合施工工期要求, 此联连续梁划分9段浇注, 段落划分如下图:
施工顺序为: (1) 主墩位置A0段及跨中A2段, 混凝土强度及弹性模量达到设计要求时, 张拉本阶段预应力筋; (2) 拆除部分支架, 施工B2段; (3) 施工边跨合拢段B1, 张拉本阶段预应力筋, 拆除部分支架; (4) 施工中跨合拢段A1段, 张拉本阶段预应力筋; (5) 张拉连续梁通长预应力筋。
3 地基处理和支架设计
3.1 地基处理
由于此联梁跨主干道, 既有道路经检算满足承载力要求, 除承台位置需要处理外其余地段不需要作特殊处理。对承台基坑进行回填, 按照既有道路填料及压实度要求, 恢复路面。
3.2 支架设计及周转情况
连续梁支点处梁高6.2m, 跨中处梁高2.8m, 满堂支架采用φ48×3.5腕扣件搭设, A0、A1、B1梁段底板及腹板立杆纵 (顺桥向) 向间距均为30cm, 底板及腹板横 (横桥向) 向间距均为30cm, 翼板处立杆横向间距为90cm, A2、B2梁段立杆纵向间距为60cm, 腹板处立杆横向间距为30cm, 底板及翼板立杆横向间距为60cm。顶托上先纵向铺设12cm*12cm方木, 再横向铺设12cm*12cm方木, 横向方木间距为35cm, 然后铺设15mm竹胶板。由于跨主干道维持通车预留双向两个门洞, 门洞宽度为3.5m, 门洞支墩采用间距为30cm*30cm腕扣件的搭设, 每侧为5排, 支墩上铺40工字钢搭设门架作为现浇支架, 支墩基础采用钢筋混凝土基础作为防撞条形基础。
支架及模板均进行了检算, 强度、刚度及稳定性均满足要求。
由于连续梁分段浇注、预应力分阶段张拉, 先浇段预应力张拉后, 经检算支架受力情况, 可拆除部分支架, 利用此部分支架进行下一浇注段施工, 如A0段预应力张拉后可拆除此段部分支架至B2段使用, 节省支架的投入。
3.3 支架预压
为了将支架以及地基的非弹性变形给消除掉, 并且对支架的弹性变形值进行获取, 结合设计要求, 需要预压每一梁段;完成支架搭设之后, 并且对方木进行铺设, 没有对底模铺设之前, 需要预压支架, 这样就不会损伤到箱梁底模板, 利用支架顶面堆码钢筋的方式来进行预压, 要严格控制钢筋的重量, 荷载分布完全等同于箱梁荷载分布, 重量为钢筋混凝土重量的1.2倍, 完成加载之后, 进行沉降观测, 保持五天左右的时间。在梁体预压之前, 需要按照设计高程来调整支架, 保证支架各个杆件受力足够均匀, 预压之后, 梁体将各种作用下的基础非弹性变形都可以被消除掉。通过预压, 来对支架弹性变形数值进行观测和计算, 对梁底高程进行调整, 确保施工后的连续梁标高及预拱度满足设计要求。
4 模板设计
为保证连续梁外观质量及考虑成本投入, 底模采用竹胶板, 内模支撑采用腕扣件, 内模采用组合钢模拼装, 翼板外模由6*9cm方木及3cm厚木板加工而成, 为保证外观质量木板外铺设1mm厚绝缘板作面板, 然后吊装至支架上安装。由于梁高较高, 为保证腹板模板在混凝土浇注过程中的稳定性, 腹板模板需按50cm*50cm间距设置拉杆。
5 混凝土浇筑
浇筑梁体混凝土顺序严格按分段方案要求进行, 先浇注A0、A2段、然后浇注B2、B1段, 最后浇注A1段。同一段混凝土浇注时, 按从低处向高处水平分层浇筑, 浇筑时先腹板底部及倒角, 浇至倒角顶面时改浇底板中间, 然后浇注腹板, 最后浇注顶板。浇注腹板混凝土需严格控制浇注速度确保腹板混凝土浇注不出现冷缝, 同时避免腹板混凝土从倒角流入底板。混凝土浇注需连续进行、两侧对称以及水平分层, 需要严格依据现场试验结果, 分别控制底板和腹板坍落度以及顶板的坍落度, 振捣时做到不漏振、不过振, 在锚固端由于钢筋较密需人工配合振捣。对于箱梁底板和顶板表面, 需要保证收面平整, 保证有着平整的表面, 避免有高低不平问题出现于混凝土表面。对于顶板表面, 需要进行二次收浆抹面, 二次收浆抹面完成之后, 需要将土工布及时覆盖并洒水养护, 避免有裂纹产生于混凝土的表面。
在分段处新旧混凝土接合面作如下处理:清除旧混凝土表面松动的石子以及软弱的混凝土层, 并用水冲洗干净且不得留有积水, 然后在浇筑混凝土前先在接触面敷一层与混凝土成分相同的水泥砂浆, 另一方面在浇筑混凝土时, 仔细振捣密实, 使新旧混凝土结合紧密。
由于A0段混凝土体积较大, 在进行此段混凝土施工时为保证质量采取了如下措施: (1) 优化配合比, 在保证强度的情况下减少水泥用量; (2) 在保证和易性的同时, 降低水灰比, 减小混凝土的干缩。 (3) 浇注时段选在气温较低的时段进行; (4) 在混凝土中预埋冷却管, 在通冷水降低混凝土内部温度; (5) 混凝土表面覆盖保温养护, 减小混凝土内外部温差。
在浇注合拢段时, 选在日照温差较小, 气温较低时进行, 以确保箱梁相邻梁标高误差满足设计要求。
混凝土浇注过程中设专业测量人员测量支架下沉及模板的变形, 并按排专人检查模板及支架的稳定性情况, 一旦发现存在不稳定迹象, 立即停止浇注, 采取固措施, 确保安全后再进行继续浇注。
6 预应力张拉
预应力施工是连续梁施工的特殊和关键工序, 预 (下转第179页) (上接第177页) 应力的施工质量直接关系到连续梁的线型及工程的使用寿命。
预应力孔道定位须准确, 管道质量要满足设计要求, 且保持圆顺, 张拉时以控制应力为主, 伸长量作为校核, 在预应力张拉之前, 须进行管道摩阻试验, 结合试验得到的摩阻系数, 来对实际张拉伸长值进行计算。混凝土强度及弹性模量均达到设计要求后方可进行张拉。预应力张拉顺序须严格按设计进行, 同时做到均匀、对称、分批张拉。
由于是大跨度连续梁, 在张拉时需根据预应力束的长度不同、线型不同, 因为长束孔道长、摩阻大、预应力损失大, 作为测量伸长值0点的初应力必须保证此时预应力束处于弹性变形状态, 对于长预应力束, 初应力值需适当加大。
由于连续梁是分段浇注, 对于长度较长的预应力束, 需采用二次张拉程序, 因为孔道有可能在分段处不平顺或在浇注混凝土时存在上浮, 造成在张拉时应力传递慢。以两次张拉的实测伸长值之和作为预应力束的实测伸长值。
7 模板、支架拆除
侧模须在混凝土强度达到2.5MPa以上, 且保证其棱角不因拆模而受损;在混凝土强度达到设计强度的75%后, 方可拆除内模及翼板外侧模;底模须待梁体混凝土强度和弹性模量达到设计的100%且进行张拉后, 方可拆除。支架拆除前对梁体受力情况进行分析, 制定拆除方案, 严格按方案拆除, 同时做到对称、同步, 避免拆除时支架集中受力或梁体不均匀受力, 造成安全事故或梁体开裂。
8 结束语
通过上文的叙述分析可以得知, 将大跨度预应力连续梁支架现浇施工技术应用到工程建设中, 具有一定的特点:
(1) 施工工期相对较短。 (60+100+60) m连续梁采用挂篮悬臂浇注施工, 共分为15个节段, 按0#段施工40天, 其余节段每个节段施工10天计算, 施工时间近6个月, 改为支架法分段现浇施工节约工期近2个月。
(2) 支架法分段浇注大跨度连续梁需要综合考虑因素较多。重点是现场条件是否允许, 如支架地基是否需要处理、支架搭设较高时投入较大、安全风险较大, 另一方面对地基、支架、模板等均需要认真检算, 设计方案需经济合理。在选用支架法分段施工时需要与挂篮悬浇从经济、技术以及安全上进行对比, 采取最优施工方案。
(3) 针对大跨度连续梁, 挂篮悬浇是一种比较成熟的施工方法, 而采用支架法是相对较为复杂, 科学制定施工方案, 严格依据相关的规范要求来进行操作, 严格控制每一个环节的质量, 才能确保施工质量。
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