主梁边、中跨合拢施工技术.doc
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1、2001年度技术交流会论文选集重庆马桑溪长江大桥主梁边、中跨合拢施工技术王跃年 夏唤文1 工程概况国道主干线重庆湛江公路(重庆境)上桥至界石段工程项目C合同段路桥长1540.5m,正桥为179m+360m+179m三跨双塔空间索面漂浮体斜拉桥,桥面宽30.6m。引桥为940m预应力钢筋砼简支T梁桥,桥面宽28.6m。上部结构主梁采用预应力钢筋砼分离式三角箱形断面,梁中心高度3.0m。主梁标准块件每6m为一节段,重约300T。主桥边跨和中跨分别设置二个半立方曲线预拱度,其值分别为50cm(中跨)和25cm(边跨)。主梁从索塔处开始分块,0号块长10m,中跨1号29号、边跨1号28号块为长6m的块
2、件,边跨29号块长9.26m。边跨合拢段块件长1.5m,中跨合拢段30号块件长2.0m。斜拉索由单根独立包裹PE材料的钢绞线,经下料 安装 张拉 锚固调索紧缩 总体防护 锚头注油而形成。全桥斜拉索计220根。1.1边跨合拢段1)结构形式及外形尺寸根据设计变更图,边跨合拢增设湿接缝1.5m,即边跨29#块由原设计10.76m改为9.26m(29#现浇块)+1.5m(边跨合拢段),其中29#块直接在0#台上布设分配梁和临时支座立模现浇。由于边跨合拢段是由29#块梁端取出的1.5m,其部位为标准号块至29#块实体段的过渡段中的一部分,另一部分为29#块梁端2.5m过渡段,结构均为变截面。合拢段(1.
3、5m)砼为C55,采用微膨胀硅粉砼,其砼方数为43m3。29#块(9.76m)砼为C55,采用硅粉砼,其砼方数为932.6m3。2)劲性骨架合拢段劲性骨架主要布置在边箱底板、边箱翼板及顶板,其中每个边箱底板布置2根320、翼板布置2根400、顶板布置1根400,中箱顶板按间距225cm布置5根200,通过L140、L100角钢布置斜撑以提高骨架刚度,。3)预应力29#块(含边跨合拢段)预应力布置无横向预应力,纵向预应力布置有高强钢丝和钢绞线,其中: 245高强钢丝34索;15.24钢绞线16索;上述预应力均通过边跨合拢段,分别在边跨19#块、20#块、23#块、25#块和29#块张拉锚固。4)
4、斜拉索导管29#块斜拉索导管布置在块件翼板至桥面范围内,下锚点通过钢板设置锚箱,斜拉索导管长约4m,在29#块现浇砼时一次整体安装预埋。1.2 中跨合拢段30#块1)结构形式及外形尺寸中跨合拢段长2.0m,结构形式及外形尺寸同标准号块,合拢后形成由1#、2#塔两29#块横隔墙间距2.6m的箱形结构。合拢段30#块砼为C55,采用微膨胀硅粉砼,其砼方数为32.0m3。2)劲性骨架合拢段30#块劲性骨架主要布置在边箱底板、边箱翼板及顶板,其中每个边箱底板布置2根320、翼板布置2根400、顶板布置1根400,中箱顶板按间距225cm布置5根200,通过L125、L100角钢布置斜撑以提高骨架刚度。
5、3)预应力30#块预应力布置无横向预应力,纵向预应力布置有钢绞线24索。上述预应力均通过中跨合拢段,分别在22#块、25#块、26#块、27#块、28#块张拉锚固。2 施工方案选定上桥至界石段(重庆境)马桑溪长江大桥主梁边跨29#块合拢段及中跨30#合拢段是主梁施工难度最大、要求最高的关键部位,其施工过程中涉及的技术要求、控制措施、施工方法及施工步骤等直接影响到成桥的安全、质量和外观线形。因此,选择合适的施工方案对降低工作强度、提高合拢质量、减少设备投入、便于现场操作起着决定性的作用。2.1边跨合拢段施工方案选定根据设计院关于主梁边跨合拢段施工要求及合拢方案构思,考虑到边跨28#块为大悬臂端,
6、其标高随温度变化、荷载变化而变化,而边跨29#块为实体现浇块,其标高维持不变。为保证锁梁前通过外部约束固定28#块悬臂端标高维持不变,拟在28#块悬臂端下设置支架,通过支架提供支承反力和上拔力。根据设计院计算结果,因温度变化(合拢温度20,温差20时)28#块悬臂端需提供的支承反力和上拔力均为200吨。具体施工方案见示意图一。 采用该方案,需解决以下问题:(a)28#块下拼装万能杆件支架,支架必须具备提供200吨的支承反力和上拔力。由于桥台前端位于悬岩峭壁之处,主梁下地势为不规则阶梯形峭壁,且覆盖层为回填土,承载力较差,其支架基础需采取深挖砼基础或扩大砼基础,通过基础提供200吨支承力和主梁桥
7、面压重提供上拔力。(图一)(b)由于主梁边跨随温度的变化沿桥纵向伸缩,根据设计院计算结构,温差10时,主梁纵向伸缩位移3.6cm。为保证主梁在支架上自由伸缩,需在支架支点处设置不锈钢板和四氟滑板支座。(c)主梁随温度的变化沿桥纵向伸缩并通过合拢段劲性骨架推动29#块实体段沿正式支座移动,其合拢段模板支承体系不能利用支架设置,否则因合拢段位移造成模板支承失效。因此合拢段模板必须随梁体共同移动,其解决的方法是合拢段模板应悬挂固定在29#块和28#块梁端,支架仅作为28#块承力结构。(d)因支架拼装,挂蓝底平台在完成边跨28#块施工后应后退让出支架位置,同时为保证中、边跨平衡,中跨挂蓝底平台应相应后
8、退。(e)因温度的变化塔梁变形使承力架支承力大小的变化无法完全消除支架及基础的弹性变形值,支架锁梁效果差。综上所叙,本方案工序复杂,因支架的设置造成支架基础施工、支架拼装、支点处理、挂蓝底平台移动等大量的设备、材料、劳动力的投入,同时增加合拢段施工作业时间,影响工期进度。为优化施工方案、降低工作强度、提高合拢质量、减少设备投入、便于现场操作,实际合拢施工取消支架,增设加强劲性骨架代替支架约束。加强劲性骨架布置在翼板、直腹板、边箱顶板处桥面上,采用六组I560工钢组通过边跨28#块和29#块桥面预埋板焊连,与边箱底板2320组成临时锁梁系统。见示意图二:(图二)设置加强劲性骨架的作用如下:(a)
9、通过加强劲性骨架临时锁梁,为正式锁梁提供一个相对稳定不变的工况。由于加强劲性骨架采用大型工字钢,刚度大,且布置于桥面,焊接工作量小,操作方便,临时锁梁焊接仅需2个小时即可完成。(b)补强正式锁梁劲性骨架的刚度和强度,确保锁梁质量。(c)加强劲性骨架同时作为边跨合拢段模板体系的悬挂扁担,承受合拢段模板体系、砼及施工临时荷载的大部分重量。在主梁28#、28#、29#块施工完成后,主梁28#、28#块挂篮后退至27#、27#块位置,设置平衡重和合拢段替换重,根据监控指令调整索力及线形,同时进行温度变形、塔梁变形测量、布设加强劲性骨架及模板悬吊系统、安装合拢段底模等工作。根据设计院边跨合拢施工要求,锁
10、梁标准温度20,温差不得大于20,相应20时主梁变形约束力拉压200t,由于边跨合拢在9月份,大气温度一般为1525,温差小,且温度稳定时间长,一般在2:00 10:00温度基本维持不变,相应约束力远远小于200t,对合拢极为有利。在接近20气温的条件下,通过设置平衡重调整主梁28#块梁端与实体段29#块梁端标高吻合,在具有足够稳定的时间内焊接加强劲性骨架,临时锁梁,并立即在要求的时间内完成劲性骨架的焊接成型作业,同时进行温度变形观测,确认锁梁效果达到设计、规范要求后,即可进行模板、钢筋、预应力及斜拉索导管安装作业。根据温度变形观测,在相应的锁梁温度和时间内,完成合拢段砼浇注。边跨合拢段锁梁前
11、应拆除主梁29#块分配梁、支架等约束,使29#块支承在两个正式支座和两个临时支座上,四个支点形成稳定的支承体系。 模板支承体系分为两部分,一部分通过钢带、拉杆悬挂在加强劲性骨架分配梁上,另一部分通过梁端预留的拉杆孔设置拉杆将模板固定在梁端砼上,使模板与28#、29#块梁端砼密贴。见图二。边跨合拢施工工艺流程:替换重相应卸载、温度变形观测边跨合拢段砼浇注边跨29#块承力支架转换成两个永久支座和两个临时支座的稳定支承29块临时支座砼浇注砼浇注前准备工作模板调整、砼浇注前检查钢筋、预应力加工制造安装模板、钢筋、预应力、索导管劲性骨架焊接,锁梁温度变形观测28#块梁端加强劲性骨架焊接,临时锁梁温度变形
12、观测、标高调整设置主梁平衡重和边跨合拢段替换重主梁索力、线型调整布设加强劲性骨架,29#梁端焊接边跨挂篮后退至27#块位置边跨29块支架、分配梁拆除边跨29块支架立模现浇,养护预应力张拉斜拉索施工前29#临时支座卸载29#、29#斜拉索挂设张拉砼试件压强度达90中跨平衡重卸载养 护2.2 中跨合拢段施工方案选定由于两个主塔墩中跨均为悬臂状态,理认上温度变形一致,因此中跨合拢变形相对边跨易于控制,且模板、悬挂体系可利用既有挂蓝底平台改装。根据施工步骤,边跨合拢后,进行中跨29#块挂蓝悬浇施工,至29#斜拉索挂设张拉完成,即可进行中跨合拢段30#块施工。具体施工方法如下:29#斜拉索挂设张拉完成后
13、,两挂蓝三角架均后退至各自28#块位置,2#塔挂蓝底平台卸载拆除,1#塔挂蓝底平台通过设置在合拢段的临时滑道走行至合拢段位置,利用前后四个吊带分别悬挂在两个29#块上,两塔形成平衡状态。见示意图三。通过设置平衡重调整两个29#块标高,调整主梁线型和索力,并进行温度变形观测,在保证索力和线型及控制温度的前提下,焊接锁定劲性骨架。由于中跨合拢无外力约束,除利用平衡重调整平衡外,不可预见的温度、恒载、施工荷载等造成的变形差异需由足够刚度的劲性骨架承受,因此,锁梁前应加强温度变形观测,摸清温度、标高变化规律,并设置钢筋、预应力、砼替换重,清理并维持桥面荷载保持不变,在模拟合拢的条件下,焊接劲性骨架,锁
14、定合拢。挂篮底平台就位,安装模板、钢筋、预应力。根据温度、标高变化规律,选择合适的砼浇注时间,使合拢段砼初凝后处于较平稳的温度变化期。砼采用等量卸载法浇注。中跨合拢前应完成斜拉桥体系漂浮,在中跨29#块施工完成且29#、29#索挂设张拉完成后,即可进行主梁体系转换作业,挂设、张拉0#索。体系转换过程如下:0#索第一期张拉(索力为解除临时支座约束)安装主梁0#块横向限位支座凿除临时支座砼、割除支座钢筋0#索第二期张拉索力、线形调整。采用本方案进行中跨合拢,施工简便、受力明确。由于既有挂蓝底平台和模板的利用,节省了大量的模板及悬挂设施,减少了准备工作量,提高了施工速度。3 边、中跨合拢施工简介边跨
15、合拢段于2001年9月15日浇注砼,中跨合拢段于2001年10月31日浇注砼,全桥合拢施工流程如下:主梁中跨29#块完成(含斜拉索)中跨合拢施工工艺流程:砼浇注前检查温度变形观测温度变形观测相应替换重卸载模板、钢筋、预应力检查调整立模标高、安装钢筋、预应力中跨锁梁、劲性骨架焊接主梁索力、线型调整设置主梁平衡重和中跨合拢段替换重前后吊带提升底平台就位2#塔底平台拆除卸载1#塔底平台前移走行至合拢段位置挂篮三脚架后退至28#块安装横向限位支座0#索挂设张拉、拆除0#块临时支座全桥索力、线形调整底平台卸载、挂篮拆除卸载养护、预应力张拉砼试件压强度、达80相应替换重卸载中跨合拢段砼浇注2#塔体系转换形



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