预应力混凝土斜拉桥主梁悬浇施工工艺.doc
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1、第一篇预应力混凝土斜拉桥主梁牵索挂篮悬浇施工第一章 总则1.0.1 编制依据1. 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000);2. 铁路桥涵施工规范(TB10203-2002);3. 铁路钢桥制造规范(TB10212-98);4. 公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98);5. 铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB10415-2003);6. 已建桥梁相关部分的经验,设计单位的预应力混凝土主梁结构设计图、所采用的牵索挂篮设计图、监控单位的主桥施工控制实施细则以及现行的其它相关的国家、省部颁规范、标准等。1.0.2 适用范围本工艺针对采用牵索挂篮悬浇施工预应力混凝土斜拉桥主梁而编制,其它
2、形式桥梁的施工可参考使用。第二章 牵索挂篮简介及工作步骤2.1 牵索挂篮简介预应力混凝土斜拉桥主梁一般以斜拉缆索在梁上的间距为单位分节,以平衡悬臂法现浇施工。但一个节间的梁体总体尺寸及混凝土量均较大,普通挂篮法施工困难。采用牵索挂篮能较好解决这一难题。牵索挂篮应根据预应力混凝土斜拉桥主梁的结构不同,索面在纵横方向的坡度变化,以及斜索在主梁上固定交点的规律,斜索的张拉牵引条件,以及挂篮在下降前移时其下方的净空大小等各方面的因素进行选型及具体设计。牵索挂篮一般由挂篮承重平台、牵索及其锚锭系统、吊挂、升降及走行系统、抗剪系统及锁定微调系统以及必要的压重、安全脚手等基本系统组成,其总重(包括模板及支架
3、、压重等全部重量)通常控制在灌注节段重量的0.30.5倍。1挂篮承重平台挂篮承重平台由两侧的主纵梁及其间的纵横梁组成,平台前端悬出已浇注梁体前端一个节间长度,其上安装模板及模板支架;平台后端与已浇注梁体前端拉紧固接来传递力矩,以保证下一节段的梁体与已浇梁体间的连续性,在新老混凝土间不得产生折角及错位,使灌注后的梁体园顺并不漏浆。平台的纵横两个方向均应有足够的刚度,满足模板设计的要求。模板应考虑每前移一个节间时尽量重复使用,使需要修改的范围最小,并应注意每次前移一个节间时下降的幅度及转移的方式,以减少已灌注节段中的横梁对带有凸出底模的挂篮平台前移的障碍。因挂篮承重平台与已灌注梁体的固接形式不同,
4、一般可分为两大类:第一类为长平台牵索挂篮,挂篮两侧的主纵梁在已灌注的梁体下侧向后延长一个节间,并使其与已灌注梁体的前后两个横梁以拉紧的方式嵌固,保持与已灌注梁体园顺。在拉紧处可设有垫片,用以调整模板前端的高程,使之适应竖曲线的变化。由于后端不宜过长,挂篮在前进时前挂钩除应尽量向前设置外,在后端有必要时应予以压重,或将后挂钩改为在梁底承压滑动(或滚动)的反顶设施,以承受此不平衡的力矩。第二类为短平台牵索挂篮,挂篮在已灌注的梁体上安装有两个节间以上长度的三角架或桁架。架体后方锚固在已灌注的梁体横梁上,向前悬出一个节间,挂篮平台即悬吊在此节间下。挂篮平台的后端托在已灌注梁体的前端下缘,应与其拉紧,以
5、免在灌注混凝土时因平台变形而漏浆。2牵索锚锭系统利用各节间前端的斜拉缆索(如每侧有两根平行的缆索时,可仅利用其中一根缆索),以特制的加长连接装置锚固在挂篮前端上成为牵索。该加长连接装置即为牵索锚锭系统。由于在扇形索面时,设计上每个节间不同斜度的斜索均将通过在主梁上的一个定点,进行角度的渐变。因此可利用以原点及渐变的规律,在挂篮平台两侧主纵梁的前端设计一个可以变化角度的承压支座,以适应不同直径的斜索。一般情况下在主纵梁前端可设计为一个弧形的叉型钢结构,使此承压支座可在弧面上滑动,以适应每前进一个节间时的渐变。牵索的下端应特殊设计一套接长杆,使此临时牵索可以锚固在挂篮前的这一承压支座上。3吊挂、升
6、降及走行系统在第一类挂篮后部的已灌注箱梁顶面分别设有前后吊挂系统,利用它可进行挂篮的固接、下降脱模及上升等功能。吊挂系统可采用有横向销轴的钢板吊带或钢绞线束两端有P锚组成的拉索,均须通过在已灌注箱梁上预留的孔眼,由长行程液压千斤顶收放进行挂篮的升降及与箱梁的嵌固。挂篮后部的主纵梁外侧设有前后挂钩。在走行时以吊挂系统将挂篮的前后挂钩落于箱梁顶面两侧的走行梁上。此梁仅有两个节间的长度,随节段的灌注向前移一个节间。在预应力梁为边主梁的结构或箱型梁的底面为有横梁连接的分离式箱室时,挂篮平台上将有凸出的底模。挂篮平台前移时,为了将此底模绕过横梁,必须将凸出的底模下落到横梁以下,此时以采用有长行程的整根钢
7、板吊带为宜。也可将凸出的底模在平台中另行局部下放,使其低于横梁,而挂篮平台仅需下降很小的幅度达到脱模的目的,此时采用钢绞线束的拉索更为有利。在前移一个节间的过程中挂篮主要由前后挂钩受力,此时吊挂系统应抽出到桥面,并前移到前一个节间的预留孔位处,当挂篮到位后,再穿入使用。在第二类挂篮中,前吊挂系统应设在三角架的前端,以便做为吊挂挂篮平台的前支点。在灌注完毕一个节间,临时牵索也已解除后,挂篮平台的前移工作应采用二次走行的方式进行,即先下降挂篮平台,使挂篮平台的前方支承在三角架下弦上安装的活动吊杆上,其后方支承在主纵梁外侧设有走行梁的后挂钩上,此时解除三角架的尾端锚固装置,将三角架以水平千斤顶前移一
8、个节间。重新锚固妥当后将挂篮平台在活动吊杆及后挂钩的支承下前移一个节间。当挂篮到位后再穿入升降系统进行挂篮的提升工作,使挂篮平台前端再吊挂在三角架上,后端支承在后吊挂系统上。4抗剪系统及锁定微调系统由于临时牵索在提供前端垂直反力时同时也提供了无效的水平力。在角度小于45的斜索中水平分力均将大于垂直分力,因此在挂篮的主纵梁或承重平台后方必须设有抗剪设备将此水平分力直接传至已灌注的梁体上。控制的水平力应按斜索坡度最小的临时斜索产生的分力进行设计,因此在挂篮工作的全桥施工过程中,对扇形索面而言,挂篮承受的水平力随两侧平衡悬臂的加长,受力逐渐增大。这是在挂篮施工安全上应注意的问题。此抗剪设备应设计成可
9、以一次锁定并可精确微调挂篮纵向位置的装置,不可因水平分力逐渐增大时产生压缩变形影响挂篮坐标的走动。一般宜采用有斜面的钢质抗剪柱及可微调的楔形插片结构来完成的。在已灌注梁体的两侧还安装有横向水平千斤顶,可调整及固定挂篮横向的位置。在挂篮前进一个节间后,必须利用此系统精确地调整模板及牵索吊点的线型,标高及平面位置的正确,并应将垫片塞紧,以保证在灌注混凝土承重后不再走动。5其他设备如必要的压重、安全脚手,均应在设计中考虑周详。2.2 牵索挂篮的工作步骤牵索挂篮工作步骤见图1、图2。本工艺按第一类牵索挂篮的施工工艺进行叙述,其立面布置见图3。图1 第一类挂篮的工作步骤图2 第二类挂篮的工作步骤图3 第
10、一类挂篮立面图第三章 牵索挂篮安装与静载试验3.1 牵索挂篮的施工顺序以牵索挂篮进行预应力混凝土斜拉桥主梁施工总体顺序为:塔下现浇段施工牵索挂篮安装主梁分段对称悬浇边跨现浇段施工边跨合拢段施工中跨合拢段施工。3.2 牵索挂篮的安装3.2.1 安装前的准备工作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,挂拉缆索。为减少支架变形,避免梁体产生裂纹,在支架安装就位后,根据梁体荷载分布位置,按(梁体混凝土重模板及支架重)1.1来模拟梁体加载,消除构架受力后非弹性变形,确定弹性变形量,便于预抬梁体标高。施工期间为了保证主梁在悬臂浇
11、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。该约束在塔下现浇段施工时安装,在中跨合拢段钢支承结构安装完毕后拆除,并作好约束解除前后主梁位移变化观测记录。3.2.2 安装步骤及要求1. 挂篮安装前,各重要构(部)件应按设计图纸要求进行探伤检查和试拼组装。2. 挂篮在施工支架上安装,支架上应铺设工作平台,保证拼装件抄垫平直。在平台上应准确定出中、后横梁及牵索纵梁的中心线。3. 挂篮平台严格按照附录1“牵索挂篮拼装工艺流程图”的安装步骤进行。长大构件,可根据运输和起吊设备能力,先在岸上分段组拼,然后在支架上进行连接。平台安装后应检测几何尺寸,补满并拧紧全部螺栓。4. 挂篮平台全面
12、调整、检查验收后,在挂篮平台上安装支架和底模。5. 安装吊挂、升降系统,挂篮提升到位,拆除工作平台。6. 挂篮定位锁定。挂篮提升到位后,使用中、后横梁的吊挂系统和后横梁上的竖向微调千斤顶调整立模高差;用横向水平千斤顶调整挂篮的纵向位置;当挂篮平台调整至设计要求后,将抗剪柱与梁体间抄实,中、后横梁吊带收紧顶死,同时将后横梁上竖向压力支座与梁体顶紧抄死。使挂篮与梁体牢固连成一体。7. 安装第一个悬浇节段缆索管,挂设缆索,通过接长杆将缆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。8. 牵索挂篮模拟荷载试验。9. 试验完毕后,拆除压重,继续完成模板的安装、绑扎钢筋、预应力体系安装,浇筑主梁
13、第一个悬浇节段混凝土(同步调整牵索索力);梁体混凝土达到张拉强度后,张拉主梁预应力束(筋),索力转换至主梁锚块上,挂篮卸载。拆除抗剪柱,放松纵横微调装置。10. 在主梁顶面铺设走道枕木和钢枕、安装走道梁及其支撑和锚固装置等走行系统。11. 同步缓慢放松吊带的千斤顶,同时顶升后横梁反顶装置处的千斤顶,使整个挂篮平稳下降、挂钩滑座落至走道梁上。12. 使用液压千斤顶对称同步顶推挂篮挂钩滑座,使挂篮前移至第二个悬浇节段位置,进行下一个节段的施工。3.2.3 安装质量、安全保证和纠偏措施1. 挂篮的加工、成品验收参照“TB10212-98”铁路钢桥制造规范执行。挂篮构件所使用的材质必须符合设计图纸要求
14、。挂篮的制造应制定合理的工艺、尽量减小焊接变形和残余应力。构件加工完毕应涂刷两度防锈底漆。2. 挂篮构件在拆装和运输过程中如有变形者,必须进行矫正合格后才能使用,矫正方法不得对构件的材质和使用性能产生危害。3. 构件的螺栓孔在拼装时严禁用火焰切割。拼装螺栓规格、型号正确,全部上满拧紧。4. 构件拼装时,禁止猛烈锤击,对位时使用撬棍、倒链或千斤顶协助使构件到位。5. 牵索张拉和挂篮提升所使用的液压千斤顶、压力表和油泵管路须配套校验,并建立油压表与千斤顶的张拉力(起重力)标定曲线。牵索张拉用的压力表精度不得低于1.5级。6. 后横梁的反顶保险装置下宜安装测力装置,以掌握和控制后横梁的反顶力。7.
15、起重装吊作业应严格执行起重工安全操作规程的有关规定。8. 挂篮拼装必须保证其几何尺寸符合设计要求,参考容许偏差如下:序号检查项目误差要求备注1左右牵索纵梁的中心距3mm2纵横梁对角线5mm3同一平面构件的相对高差5mm4挂钩走道至桥中线的距离3mm5左右两走道的相对高差5mm3.3 挂篮静载试验为模拟主梁悬浇节段施工步骤,得出牵索挂篮结构施工主梁节段部分阶段下的索力、线型和主梁应力实测值,同时检验牵索挂篮结构安全度以及测量挂篮纵梁和横梁弹性变形值,宜在第一个悬浇段位置按悬浇节段施工步骤实施静载试验。同时进行挂篮称重及挂篮提升试验,给主梁施工控制提供挂篮结构的准确重量。3.3.1 挂篮称重挂篮拼
16、装完成后,对挂篮称一次重。每套挂篮采用一定量的传感器,分别装在中、后横梁吊带的千斤顶支承分配梁上进行,根据中、后横梁吊带上的传感器读数叠加计算出挂篮自重。3.3.2 挂篮提升试验通过液压千斤顶与螺旋支顶交替作业顶升挂篮吊带进行挂篮提升试验。一套挂篮4根吊带同步进行提升,高差控制在10cm以内;后横梁的反顶装置与梁底保持约1020cm间隙,如提升高度较大时,要采取提升吊带和降低后横梁反顶装置交替进行。挂篮提升到位后将挂篮定位锁定。3.3.3 挂篮静载试验步骤及要求1. 测量主梁线形、塔变位、挂篮纵梁、前横梁线型及温度;2. 将挂篮吊带施加预紧力,对称加载模拟模板及支架的重量,测量温度,塔变位,主
17、梁线形,以及挂篮纵梁和横梁的弹性变形值。然后根据设计院提供参数设定挂篮前端标高;3. 牵索张拉到设计牵索索力,测索力、温度、塔变位、挂篮变位及主梁线型;4. 对称加载到主梁第一个悬浇节段混凝土灌注总量的1/3重量,测量挂篮纵横梁的弹性变形值,进行安全检查:吊带、后反顶力装置,各连接处的焊缝和螺栓,牵索头处各受力部件;5. 对称加载到主梁第一个悬浇节段混凝土灌注总量的2/3重量,观测项目同上;6. 对称加载到主梁第一个悬浇节段混凝土灌注总量1.1倍的重量,测量温度、塔变位、挂篮变位、主梁线型及索力。同时监测塔下现浇段的主梁应力。观测项目同上。至此,模拟第一个悬浇节段混凝土灌注状态下静载试验完成,
18、要求静压时间12小时;7. 继续对称加载到主梁最重节段混凝土灌注总量的重量,要求在加载时观测挂篮纵梁、前横梁的变位,检查挂篮主要受力部件及拼接处的螺栓和焊缝的安全状态。要求满载12小时;8. 按加载步骤反向对称卸载,直至卸载完成后放索力至零,然后根据试验结果调整底模标高。第四章 主梁节段悬浇工艺措施4.1 挂篮悬浇施工工艺流程4.1.1挂篮在第一个悬浇块段组拼完成,进行挂篮称重和静载试验。根据称重和静载试验测试结果,进行调整挂篮底模标高。再将第一个悬浇块段缆索张拉到牵索索力,然后绑扎钢筋,对称灌注第一个悬浇块混凝土,混凝土养护并张拉主梁各向预应力,进行体系转换,将牵索索力由挂篮转至主梁上,挂篮
19、下降后,将第一个悬浇块段缆索索力张拉到设计索力。4.1.2悬臂施工的两组挂篮同步前移一个梁上索距,提升到位,对称施工第二个悬浇块段,同理对称施工后续悬浇块,直至边跨最后一个悬浇块段索力张拉到设计索力。边跨现浇段在边跨最后一个悬浇块段完成前施工完毕。4.1.3进行全桥调索,然后施工斜拉桥主梁边跨合拢段。注意按照设计要求处理好斜拉桥与相邻桥跨之间的关系。边跨合拢段施工时可采用中跨挂篮前移进行平衡压重。4.1.3边跨挂篮拆除,中跨挂篮前移施工中跨单悬臂块段,4.1.4最后悬浇块段施工完成后,进行全桥调索,线形符合要求后,浇注斜拉桥中跨合拢段,全桥合拢后拆除挂篮。采用挂篮悬浇主梁节段主要工序见附录2“
20、主梁悬浇节段循环施工流程图”。4.2 挂篮走行到位,进入监控状态4.2.1 走道安装1. 当节段混凝土达到设计允许张拉强度后张拉主梁各向预应力,进行压浆并封端,解除牵索与挂篮间的连接,完成牵索体系工作,松掉挂篮的抗剪柱及纵、横向微调装置。2. 在主梁顶面铺设走道枕木,安装走道梁及其支撑和锚固装置。挂钩走道分为两段,拆开后段前移对接并固定。要求走道梁纵、横向位置偏差控制在5mm以内,滑槽内清理干净,涂上一薄层黄油作润滑剂,以减小挂篮走行时的摩阻力。 3. 将挂篮缓慢平衡下降,使前后挂钩落入到走道梁滑槽上。4.2.2 挂篮走行1. 在挂篮的前挂钩后侧各安装1台1m行程的油压千斤顶,千斤顶前端顶在前
21、挂钩滑座上、后端顶在走道梁上的锚座上,顶推挂篮走行。2. 挂篮走行过程中必须控制好上、下游挂钩走行速度,保证挂篮同步走行,使挂篮在走行中线偏位最小。挂篮在走行中应同步观测挂篮中线变化情况,若中线产生偏移现象,应及时调整上、下游挂钩走行速度进行纠偏。3. 挂篮走行时应在后端设置保险绳,在挂篮走道前端设置挡块限位,防止挂篮走过头,挂篮提升及走行时稳定系数不小于2,确保在提升及走行过程中挂篮结构的安全。4. 挂篮走行到位后,按监控要求进行索力、主梁线型、塔变位及温度测量。4.3 挂篮提升到位并精确定位4.3.1 挂篮提升1. 在待浇节段的相邻节段上吊带孔处铺设吊带分配梁。要求分配梁下面必须用抄垫死,
22、保证其顶面水平,使吊带垂直受力。2. 安装挂篮吊带处的承力螺旋支顶及其扁担梁和顶升油压千斤顶及其分配梁,用销轴与挂篮吊带连接起来。必须注意:螺旋支顶下面设置砂箱,砂箱内应装满干燥砂子,砂箱上面排砂用的螺栓孔的螺栓必须上满丝扣,确保砂箱在受力状态下安全可靠;吊带安装应处于垂直状态;螺旋支顶丝扣露出长度不得大于2/3全丝长度,保留1/3丝扣以策安全(保留丝扣不应少于8丝)。3. 利用挂篮吊带提升挂篮。由于每套挂篮由多台1m行程油压千斤顶交替作业进行提升,因此每个提升循环高度应与吊带的销孔相应,一般为0.8m左右。挂篮提升过程中平台高差宜控制在10cm以内(具体由计算确定)。4.3.2 挂篮精确定位
23、1. 在挂篮平台上纵、横向微调装置处,安装小型手动千斤顶,调整挂篮平台底模的中线、里程、使模板精确定位。定位偏差见4.5节,精确定位后将千斤顶固定在挂篮上。2. 为确保挂篮底模与已浇节段混凝土底面密贴,两者之间加垫宽200mm,厚46mm的泡沫橡胶带,避免该处露浆。4.4 挂篮前端底模标高设定4.4.1根据施工监控给定的各节段挂篮到位的底模标高,利用挂篮吊带和牵索纵梁后端的竖向微调装置来设定。利用待浇节段前后端的相对高差及已浇节段之间夹角来设定标高。4.4.2标高设定完毕后用牵索纵梁尾部反顶装置将挂篮与主梁实体段之间顶紧,将后吊带与主梁锁定;调整后吊带使挂篮前端达到设定的标高,将挂篮与主梁之间
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