连续梁施工工艺及安全质量控制要点.ppt

连续梁施工工艺及安全质量 控制要点 二0一0年五月,连续梁施工工艺及安全质量控制要点,一、简介（一）当前国内外发展状况 国内所建的桥梁形式已从早期的以简支梁桥、拱桥、钢桁架桥等为主发展到涵盖了梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥等五大桥梁体系。悬臂施工法用于建造预应力混凝土桥，是1950年由前联邦德国首创。20世纪80年代中期，我国开始借鉴国外的预,应力砼连续刚构桥。1988年，建成了我国第一座主跨180m的大跨度预应力混凝土连续刚构桥广州洛溪大桥。从此，这一桥型在我国得到了广泛的应用和大量的推广。1997年，我国建成了主跨270m的连续刚构桥虎门大桥辅航道桥，建成时该桥型跨径居世界之最。近十几年来已建成几十座大跨度连续桥，取得了良好的社会和经济效益。,表1-2 铁路预应力混凝土梁式桥（L80m）,（二）连续梁主要特点 连续桥除桥面连续、行车平顺外，更重要的是梁体内的内力分布更加合理，能充分发挥高强材料的作用，有利于增大跨径。随着桥梁施工技术水平的提高，对混凝土收缩、徐变、温度变化、预应力作用、墩台不均匀沉陷等因素引起的附加内力研究的深入和问题的不断解决，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为目前在200300m跨度范围内采用的主要桥梁结构体系。,连续梁式桥技术含量高、施工难度大，施工方案的选定、施工机具的配备以及科学的施工组织是安全、优质、快速、高效建设桥梁的关键，要加强施工质量的过程控制，实行施工监控，以保证桥梁的建造质量。二、连续梁施工工艺 预应力混凝土连续梁式桥可采用搭设支架就地浇筑的施工方法及悬臂施工方法。悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝,土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力束，移动挂篮，继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关，一般每个节段的长度为34m。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮，因桥墩根部块的重量较大，且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度，经常先用托架浇筑0梁段。1、桥下不搭设支架，对在深水、大跨、通航、峡谷、高墩的条件下建桥而言，其为最优的施工方案；,2、工序较简单，施工设备少；3、多孔桥跨可平行作业，施工速度快；4、悬臂施工使跨中正弯矩转移到支点负弯矩，大大提高了桥梁的跨越能力；5、节省施工费用，降低工程造价。（一）挂篮1、挂篮用悬臂浇筑法浇筑斜拉、刚构、连续梁等混凝土梁时，用于承受施工荷载及梁体自重，能逐段向前移动经特殊设计的主要工艺设备。是一个能自动行,走的空中活动脚手架，悬挂在已张拉的箱梁节段上，现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后，挂篮可前移一个梁段，循环悬臂浇完所有梁段。2、挂篮按构造形式可分为桁架式（包括平弦无平衡式、菱形、弓弦式等）、斜拉式（包括三角斜拉式和预应力斜拉式）、型钢式及混合式四种；按抗倾覆平衡方式可分为压重式、锚固式和半压重半锚固式三种。,3、主要结构一般包括承重系统、平衡系统、模板系统、走行系统、操作平台。1）承重系统，包括主桁梁和悬吊系统。主桁梁是挂篮的主要受力结构，可用型钢、万能杆件、贝雷桁架等拼制成型。悬吊系统的作用，是将底模和侧模吊架、操作平台的自重及其上的荷载传递到主桁梁上，一般是用分节段连续并钻有锁孔的16Mn钢带或精轧螺纹钢筋等组成。2)平衡系统，位于主桁梁后部，分为压重式、,全锚式和半压重半锚固式，主要作用是平衡挂篮前移和浇筑梁体混凝土时产生的倾覆力矩，保证施工安全。3)模板系统，包括底模及侧模吊架和梁段模板等，是直接承受悬浇梁体重量及施工荷载结构，也是钢筋及预应力管道安装、混凝土浇筑等施工作业平台。4)走行系统，包括移动装置和动力设施，是支承主桁梁通过滚、滑移设施使挂篮沿桥梁纵向移动设备。,5)操作平台，主要用作张拉梁体纵向和横向预应力筋、压浆、封锚等作业。4、悬臂浇筑挂篮设计应符合下列规定：1)挂篮结构必须经过设计计算，具有足够的强度、刚度和稳定性。因0号梁段设计较短须采用联体挂篮进行首批悬臂梁段施工时，除应对挂篮联体结构强度及刚度进行设计计算外，尚应检算联体挂篮解联加长等施工工况的稳定性，并须编制施工工艺和安全操作细则。2)挂篮模板的结构形式、几何尺寸，应能,适应梁段长度及高度、腹（隔）板厚度等变化和与已浇筑梁段紧密搭接要求。3)挂篮应设有纵向走行设备和抗倾覆稳定设施。挂篮安装、走行及浇筑梁段混凝土等各种工况的抗倾覆安全系数不得小于2。挂篮锚固系统、限位系统等结构安全系数均不得小于2。4)挂篮重量必须符合设计要求，当设计无要求时，挂篮重与梁段混凝土重之比值宜为0.30.5。,5)挂篮应设有调控前吊杆高低设备和调整模板前端高程设备。6）梁体混凝土采用蒸气养护时，蒸气养护设备应与挂篮同时设计并计入挂篮总重量。5、挂篮应根据实际可能发生的荷载及其最不利组合进行设计，应考虑的主要荷载如下：1）最大现浇节段梁段重量；2）挂篮自重；3）最大梁段模板重量；4）施工机具重量及振捣器振动力；,5）施工人群荷载；6）平衡重重量；7）冬期施工防寒设施重量。,说明图3.3.1-1 常用挂篮结构型式示意图,说明图3.3.1-2 斜拉式挂篮结构示意图,（二）托架 依据墩身高度、承台形式和地形条件，分别利用墩身、承台或地面设立支承托架。托架可采用万能杆件拼制，它的高度和长度应视挂篮施工的需要和现浇段的长度而定，横桥向的宽度一般比箱梁底宽出1.52.0m，以便于设立箱梁腹板的外侧模板。托架顶面与箱梁底面在桥纵向的线形应保持一致。常用的施工托架有两种：一是斜撑式，二是斜拉式。为了消除托架在浇注梁段混凝土产生的变形，常用千斤顶法、水箱（砂袋法）法,对托架进行预压。0号梁段托架设计应符合下列规定：1、托架设计计算时，应按下列荷载的最不利组合确定最大荷载：现浇梁体、模板及支架的重量，施工荷载（含振动力），风荷载，水中施工时的流水压力，冬期施工时的雪荷载及保温养护设施荷载；2、托架强度检算时，构件应力安全系数不小于1.3；3、托架刚度检算时，应考虑单个构件刚度与整体刚度的协调，梁体腹板处的纵梁或杆件间距应适当加密，防止梁体局部平整度不能满足相关验收标准的规定；,4、托架稳定性检算时，应重点检算横向稳定性，并应考虑洪水及漂流物的冲击作用，稳定安全系数应大于1.5；5、托架与桥墩的连接方法，应经设计计算确定，并应绘制连接件（孔）在桥墩上预埋（留）布置详图，以便桥墩施工时按设计要求准确预埋（留）连接件（孔）；6、采用墩旁扇形托架并利用桥墩基础（承台）作支承时，应检算桥墩基础（承台）的局部强度及基底应力，必要时应采取措施对桥墩基础（承台）进行加固；,7、采用门式托架时，支墩基础类型、埋深、结构、尺寸等，应根据托架结构形式、跨度、地基承载力等工况，经设计计算确定；在旱地采用浅埋式扩大基础时，尚应考虑地面浸水时对地基承载力的影响。支墩基础必须具有足够承载力，不得发生下沉，必要时应同时做好地面防、排地表水设施设计；8、托架结构应根据选用的常备式钢脚手架或型钢的种类、规格、力学性能等，经设计计算确定；托架上的分配梁，应适当加密、合理搭接，以保证在梁体混凝土浇筑和施工荷,载不均匀作用下不发生突变；9、托架在浇筑0号梁段混凝土前须进行预压，预压荷载应不小于最大施工荷载的1.2倍，以检验托架的整体承载能力和消除托架的非弹性变形，并观测弹性变形量。（三）、悬浇施工工艺流程 用挂篮悬臂浇筑施工，除0号块等少数梁段用托架施工外，其余利用挂篮施工。每个梁段的混凝土宜一次浇筑，其循环作业工序为：挂篮前移、模板就位加固、钢筋绑扎及管道安装、混凝土浇筑、混凝土养生、张拉,压浆，施工周期一般为一周左右。0号梁段混凝土应连续浇筑一次成型，如因梁体高度大、混凝土数量多或梁体结构复杂，必须竖向分二次浇筑混凝土时，施工缝位置应经设计单位同意，宜采取外模一次安装就位，内模可按混凝土浇筑要求分段安装，先浇筑底板及腹、隔板下部混凝土。两次浇筑时间应尽量缩短，第二次浇筑上部腹、隔板及顶板混凝土。连续梁（刚构）悬臂浇筑施工流程如图所示。,施工准备,a 连续梁 b 连续刚构,连续梁（刚构）悬臂浇筑施工流程图,（四）、合拢段施工 合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序，但应注意不同的合拢程序，引起的结构恒载内力不同，体系转换时由徐变引起的内力分布也不同，所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力，对此在设计和施工中应引起足够的重视。合拢段施工是悬浇施工中的关键，当悬臂较长时，结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度，这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外，合拢时需详细调整。为了控制合拢段的位置，可在合拢段内设置刚性支撑定位，采用早强水泥、控制合拢温度等措施提高施工质量。设置刚性支撑锁,定措施有：箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉临时束或仅设内或外刚性支撑等。（五）、支架施工1、满堂式支架法一般适用于地基条件较好、跨越旱地或浅水河流且桥墩高度较低的边跨非对称梁段现浇施工。在高墩、深水、深谷以及地质不良等不适合搭设满堂式支架。2、支架结构所用材料应为钢结构，钢构件应符合国家有关标准的规定。3、满堂式或门式支架基础，必须具有足够承载力，不得出现不均匀沉降。支架基础类型、,面积和厚度应根据支架结构型式、受力情况、地基承载力等条件确定。旱地采用浅埋基础时，应同时做好地面的防、排水设施。4、支架结构应经过设计计算具有足够的强度、刚度和稳定性。支架设计时，构件应力安全系数应不小于1.3，稳定安全系数应大于1.5。支架的长度和宽度，应满足模板安装等施工作业要求。5、支架应预留施工拱度，在确定施工拱度值时，应考虑下列因素：,1）支架承受全部荷载时的弹性变形；2）加载后由于构件接头挤压所产生的非弹性变形挤压值。3）由于恒载及静活载作用结构所产生的挠度。4）由于支架基础下沉而产生的非弹性变形。6、为便于支架的拆卸，应根据结构型式、承受的荷载大小拆除底模及需要的卸落量，在支架适当部位设置相应的楔块、砂筒或千斤顶等落模设备。,7、支架安装完毕，经检查验收符合设计要求后，方可进行模板安装。8、底模安装完成后应对支架进行预压，以检验支架及地基的强度和稳定性，消除支架的非弹性变形和地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。9、支架预压荷载应符合设计要求，当设计无要求时，应不小于最大施工荷载的1.1倍。预压加载部位及顺序应与边跨梁段施工时支架实际受力状况相一致10、预压荷载卸除时，应按预压加载时的分级逐步卸载，并在卸载的过程中进行沉降量观测，分级卸载观测点应与加载时观测点相,同。根据加、卸载实测数据，绘制各测量点位的加、卸载过程变形曲线，计算支架的弹性变形。（六）、施工控制 桥梁施工控制是桥梁建设质量的保证。混凝土桥除了本身材料是非匀质材料和材质特性不稳定外，它还要受温度、湿度、时间等因素的影响，加上采用悬臂施工方法，各节段混凝土或各层混凝土相互影响，且这种相互影响又有差异，由此，这些影响因素必然造成各节段或各层的内力,和位移随着混凝土浇筑或块件拼装过程变化而偏离设计值。为了保证施工质量，必须要对建桥的整个过程进行严格的施工控制。应用计算机可以对多阶段、多工序的悬臂施工方法进行模拟，对各阶段可预先计算出内力和位移，称之为预计值。将施工中的实测值与预计值进行比较，若有误差可进行调整，直到达到最满意的设计状态。悬臂施工控制的主要对象是施工挠度（线形）控制和应力控制。1、混凝土连续梁（刚构）悬臂浇筑施工，,在施工全过程应对每一施工梁段的中线、高程及预拱度等，进行严格监测和控制,以保证成桥线形与内力状态符合设计要求。2、梁体悬臂浇筑施工前，应根据结构设计参数和每一梁段计划施工进度、施工时环境温度、混凝土龄期和所用挂篮的结构类型及重量等施工技术参数，进行悬臂浇筑梁段施工预拱度计算，作为每一梁段立模高程计算依据和全桥桥梁线形控制依据。3、确定施工预拱度时应考虑下列因素：1）设计预拱度；,2)在荷载作用下已施工梁段的变形；3)挂篮在荷载作用下的弹性变形；4)由混凝土预施应力和收缩、徐变引起的挠度；5)由施工时温度变化引起的挠度。4、梁体施工前，应制定线形控制工作计划和措施，以便及时进行每一梁段的施工监测和全桥施工联测工作，并根据梁段施工线形误差，及时进行预拱度计算和采取跟踪调整预拱度措施，保证全桥施工线形符,合设计要求和有关施工质量验收标准的规定。5、在每一梁段悬臂浇筑施工过程中，应跟踪监测挂篮走行前后、混凝土浇筑前后和预应力筋张拉前后六种工况时已施工及在施工梁段的高程（挠度）变化情况，与理论计算值进行比较分析，合理调整确定下一施工梁段的施工立模高程。施工控制是一项复杂的系统工程，需要设计、施工、监理有关各方共同努力才能顺利实施。,三、施工中安全质量卡控要点（一）质量卡控要点1、钢筋安装注意事项1）锚垫板应与螺旋筋中轴线垂直，并预先焊好，防止在混凝土振捣过程中造成锚垫板偏斜。2)在底板、腹板钢筋绑扎完毕，进行内模安装应时设脚手板，防止操作人员踩踏底板钢筋。3)钢筋下应设垫块。保证钢筋保护层厚度。,2、预应力孔道1）波纹管必须具备足够的承压强度和刚度，使用前要仔细检查，不得有破损；2）选用合适的接头套管，清除波纹管口飞边、毛刺，连接时将两端波纹管拧至相碰为止，然后用胶布将接头包裹严密；3）施工中注意保护波纹管道，不得碰伤、挤压、踩踏、灼烧管道，发现破损立即修补；4）在浇筑梁段的纵向波纹管内穿入塑料管,以提高波纹管的刚度，并保证管道曲线圆顺，混凝土浇筑完成后立即拔出橡塑料管，并用通孔器检查管道是否通畅，发现漏浆时应及时用高压水冲洗管道。定位钢筋间距要合理，在管道曲线及接头处应加密定位筋；按设计线形准确放样，设置定位钢筋，固定管道空间位置；定位钢筋要有足够的强度和刚度，并有可靠的支撑连接，保证不变形、不移位。,3、张拉及压浆1）预应力材料和机具的进场检验钢绞线和预应力粗钢筋：外观检查和力学性能试验。波纹管：外观形状、密水性试验、强度和刚度检验。锚具：外观检查，硬度试验，静载锚固试验。张拉机具：千斤顶的校验、电动油泵的校验、压力表的校验以及千斤顶、油泵、压,力表的配套标定。2）预应力张拉 张拉前检查梁段砼强度，检查锚垫板下砼是否有蜂窝和空洞。锚垫板安装应仔细对中，垫板面应与预应力索的力线垂直；施工时采用两端同时张拉法，两端配对讲机联系，互对压力表读数和钢绞线伸长量，保持油压上升速度接近。张拉顺序按设计要求的张拉顺序上下、左右对称张拉。张拉采用张拉力与伸长量双控制以油,表读数为主，伸长值作校核，伸长量误差不超过6%。千斤顶与压力表等张拉机具按规定定期进行校验。3）压浆 预应力张拉完毕后应立即将锚塞周围预应力钢筋间隙用水泥浆封锚，封锚水泥浆抗压强度不足10MPa时不得压浆，压浆宜在张拉完毕不超过24小时内进行，最迟不得超过3天，以免预应力钢筋锈蚀或松驰。孔道压浆采用“一次压注法”，压浆后48小,时内，必须保证梁体温度不低于5oC，如气温过低，则应采取保温措施以防冻害。4、混凝土浇筑1）浇筑顺序 混凝土浇筑时首先由前往后对称浇筑两腹板混凝土至下倒角，然后再由前往后浇筑底板，由于箱梁较高，混凝土需经串筒入模，防止混凝土发生离析，底板浇筑完成后继续对称分层浇筑腹板混凝土，分层厚度为30cm。顶板的浇筑遵循由两侧向,中央浇筑的顺序。T构两端不平衡重应控制在设计允许的范围之内。2）混凝土振捣 混凝土振捣采用附着式振捣器和插入式振捣器相结合的形式，底板和顶板以插入式振捣器为主，腹板以附着式振捣器为主并辅以插入式振捣器，箱梁梗腋处两种振捣器相互补充，加强振捣。插入振捣厚度为30cm，插入下一层混凝土510cm，插入间距控制在振捣棒作用半径1.5倍之内，振捣到砼不再下沉，表面泛浆有光泽,并不再有气泡逸出时将振捣棒缓慢抽出，防止砼内留有空隙，附着振捣器按行列布置，随砼浇筑高度的升高分级振捣。3）砼养生 顶板砼浇筑完成后，立即用草袋盖好并往草袋上浇水进行自然养护，气温低于5时，混凝土应严密覆盖，保温保湿，且不得浇水。养护洒水次数以能保持砼湿润为准。浇水天数一般情况下为15天。梁体张拉检查试件，要存放在梁顶上与梁体同环境养护。,（二）安全卡控要点1、挂篮加工所使用的材料必须是可靠的，必要时应进行材料力学试验。2、挂篮使用前，应对制作及安装质量进行全面检验，并应进行走行性能试验和按设计要求进行静载试验，消除挂篮在加载状态的非弹性变形和测量挂篮的弹性变形值，以便合理设置悬臂浇筑梁段的立模高程。3、悬臂浇筑施工过程中，必须安排专人,经常检查挂篮后端锚固螺杆、前后吊杆（带）、前支点等关键承力杆件的良好情况，并加强起重千斤顶、倒链、钢丝绳等机具设备的维修养护，发现异常应及时修理或更换。应有专人负责监控T构两侧施工荷载的平衡度，保证悬臂浇筑施工安全4、位于同一T构上的两套挂篮移位，必须同步对称进行，行走速度不应大于0.1m/min,中线偏差不应大于5mm，两套挂篮位移距离差不应大于40cm，移动挂篮时后部应有稳定及防溜保护措施。,5、梁体混凝土施工前，应按有关规定对施工托、支架和挂篮进行加载预压，消除其塑性变形和测定其弹性变形值，并检验承载力；合理设置各悬臂浇筑梁段施工预拱度，保证梁体结构线形符合设计要求。6、梁段应对称浇筑，不平衡重不得大于设计容许值。,谢 谢 大 家！,