混凝土预制箱梁、移动模架法.doc
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1、混凝土预制箱梁、移动模架法1.导言箱形梁因其整体性好、刚度大和强大的抗扭性能,在偏心荷载作用下其整体受力情况比多片主梁的T梁或工字梁有利,可以节省大量材料等优点,是中等、大跨度预应力混凝土公、铁路桥以及城市桥常用的结构形式。按施工类别分,箱梁可分预制和现浇两种。混凝土预制箱梁的优点是:能实现梁厂批量式的生产,避免了高空作业,有利于控制生产质量、缩短周期;但是,却增加了预制梁体的运输与安装工作。移动模架制梁施工具有占地少,对道路依赖性小,投入大型专用设备少,机动灵活,适应性强等优点。但存在着野外作业、高空作业和流动作业等不利条件。移动模架法适合于中等跨度桥梁的施工。2. 工艺原理移动模架原位整孔
2、制造预应力混凝土箱梁,是在预先安装于桥墩两侧的钢托架上,拼装带有模板的钢主梁及导梁,利用钢主梁承重,在预应力混凝土箱梁的设计位置上整孔现浇箱梁混凝土。经养护待初张拉箱梁能安全承受自重后,移动模架整体下降,脱底模、外模。然后主梁携带模架在墩旁托架上向前方移动一孔,逐孔完成多跨预应力混凝土箱梁的制造。终张拉可按施工组织的合理安排适时进行。而内模是在下一孔待制箱梁底腹板钢筋就位后再用专用小车从已制箱梁内分段运出安装。更换相应的模板,可以原位制造跨度为20 m32 m 的预应力混凝土箱梁。施工的关键在于移动模架的移动和模板的拆装移动。目前国内桥梁施工用移动模架结构形式多种多样(如上承式和下承式) ,其
3、用途与功能亦千差万别(如用于浇筑连续梁和简支梁) ;但其结构主要组成、工作原理和承载理念、施工组织与布置、施工工艺流程、安全质量控制等均大同小异。 某工程用下承式移动模架施工简支箱梁桥,模架主要由支承结构(墩旁托架) 、主梁及联结系、导梁、横移结构、纵移结构、模板系统及机电系统等基本部分组成(见图1) 图1. 某下承式移动模架布置混凝土预制箱梁的工艺原理较简单,它采用的是集中预制、大型机械运送与整体装配。3. 工艺流程3.1 移动模架现浇梁工艺移动模架制作箱梁与普通的原位现浇箱梁的不同处在于移动模架的落架脱模、横移、纵移等。移动模架现浇箱梁的施工过程包括许多步骤。在首跨位置安装模架并校正位置和
4、标高,拼装底模并调整好预拱度,使模架处于工作状态;在墩帽上准确安装支座,绑扎钢筋、埋设预应力孔道、安放预应力钢束和锚具、吊装安设内模并保证正确定位;浇注梁体混凝土、养护;混凝土达支强度后进行预应力张拉、注浆;模架整体下落脱模;解体散模,顶推前方底模;模架通过液压移动至下一工作位置。工艺流程见图2。图2. 移动模架施工工艺流程图3.2 混凝土预制箱梁工艺预制施工工艺流程为:清理底模、调整底模高程安装外侧模吊装底板、腹板钢筋安装预埋板、端模等安装内模吊装桥面钢筋、安装端模板及预埋板等浇筑梁体混凝土养护拆外模、内模、安装预应力钢绞线张拉纵向预应力筋移梁至相邻存梁台座张拉横向束、竖向筋,压浆,封锚。4
5、. 移动模架法施工的主要问题及其分析、解决措施4.1引言移动模架为一走行系统,为确保移动模架施工过程中的安全可靠性、成桥后的线型,有必要对移动模架的设计方案,施工过程进行研究。并且对移动模架浇注混凝土过程中的强度、刚度和稳定性进行分析;移动模架现浇箱梁悬臂端在空间效应下纵向裂缝的分析;收缩和徐变的分析。此外,施工过程中还有一些要特别注意的事项。对集中预制的混凝土箱梁,必须严格控制预制施工过程中的质量。4.2 移动模架强度、刚度和稳定性进行分析移动模架在纵移过孔的过程中,需要将部分底模向一侧开启,此时的移动模架左右两侧不对称,受到一偏心荷载的作用,容易发生倾覆现象。在纵移过程中,移动模架的支座以
6、及支座数量不断变化,底模陆续开启关闭,这使得移动模架存在无数种力学状态,这对移动模架移动中的稳定性也提出了更高的要求。一般需要选出几种特殊位置的工况进行验算,保证移动过程中,整个移动模架都处于安全范围内。4.3 移动模架现浇箱梁悬臂端裂缝分析与防治4.3.1 裂缝分析移动模架法进行PC 连续箱梁逐段现浇施工时, 给移动模架提供后吊点的箱梁悬臂段在多种荷载的共同作用下, 会产生显著的空间效应, 这种空间效应经常会使悬臂端底板的横向拉应力过大而出现纵向裂缝。图3 悬臂端底板裂缝分布示意图考虑到成桥后桥梁结构的受力要求, 通常将施工接缝(即预应力锚固端面) 设置在恒载正负弯矩的交界处, 该处弯矩值接
7、近于零。悬臂段是指从最近的桥梁支座到施工接缝之间的梁段(如图4) 。而文中的“悬臂端”则特指施工接缝附近的局部区域。图4 PC 箱梁悬臂段当PC 箱梁某一现浇施工段经过钢筋绑扎、混凝土浇注、预应力张拉及孔道压浆等一系列工序后, 需将移动模架沿桥梁纵轴线移动, 进行下一施工段的施工。此时, 已施工完毕的箱梁悬臂段可为移动模架提供后吊点, 如图5 所示。当下一施工段混凝土浇注完毕时, 移动模架所承受的荷载最大, 此时, 箱梁悬臂段所受荷载也最大, 处于最危险工况,悬臂段受力状态如图6 所示。图5 箱梁悬臂段的最危险工况图6 悬臂段受力图虽然箱梁的裂缝形式和成因很多,但归根结底是因为混凝土的抗拉能力
8、满足不了拉力的要求而产生的开裂现象。预应力混凝土受弯构件由作用(或荷载) 短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力,按下列公式计算:式中:tp 为混凝土主拉应力; c x 为,由预加力和按作用(或荷载) 短期效应组合计算的弯矩Ms 产生的混凝土法向应力; c y 为由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力; 为由预应力弯起钢筋的预加力和按作用(或荷载) 短期效应组合计算的剪力产生的混凝土剪应力; 当计算截面作用有扭矩时,尚应计入由扭矩引起的剪应力;对后张预应力混凝土超静定结构,在计算剪应力时,尚宜考虑预加力引起的次剪力。4.3.2 裂缝防治底板纵向裂缝对箱梁的外观、耐久性会带来危害, 必
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