MSS62_5移动模架分块浇筑大跨径箱梁桥的施工创新(62.5m)

1、浙江建筑, 第 26卷, 第 1期, 2009年 1月Zhejiang Construction, V ol. 26, No. 1,Jan. 2009M SS62. 5移动模架分块浇筑大跨径箱梁桥的施工创新The cons truc tion innova tion o f la rge span conc re te box g irde rmak ing use o fMSS62. 5 mob ile temp la te she lf a nd pa rtition ing cas ting项贻强1, 上官兴2, 3, 黄成造3, 柏华军1, 晁春峰1, 赵阳1XIANG Yi2qian

2、g, SHANG Guan2xing, HUANG Cheng2zao, BAI Hua2jun, CHAO Chun2feng, ZHAO Yang( 1. 浙江大学土木工程系, 浙江杭州 310027; 2. 华东交通大学土木建筑学院, 江西南昌 330013;3. 广州珠江黄埔大桥有限公司, 广东广州 510735 )摘 要: 针对 80 m 跨径等高连续箱梁的特点, 提出了采用已有 M SS62. 5 m 移动模架进行分块浇筑 80 m 跨径等高连续箱梁的创新思路、施工工艺及步骤, 并进行了 80 m 跨径等高连续箱梁施工工法的概念设计及配筋估算, 结果表明所提出的工法技术可行,施工经

3、济, 现行的 MSS62. 5 m 移动模架施工跨径可推广至 80 m 跨径的等高混凝土连续箱梁的施工, 且模架的主梁结构几乎不需多大的改造。关键词: 混凝土等高连续箱梁桥; 移动模架; 分块浇筑; 施工方法; 设计中图分类号: TU745. 2文献标识码: B文章编号: 1008 - 3707( 2009 ) 01- 0042 - 041 概 述( 80m)和苏通长江大桥 ( 75m); 国外为委内瑞拉卡罗尼河大桥( 96m)。不完全统计, 近年来在长江入海口的超长预应力混凝土连续梁桥在恒载作用下因支点截面桥(如上海东海大桥、浙江杭州湾大桥、苏通长江大桥和的负弯矩大于跨中截面的正弯矩约一倍,

4、 所以大部分广州黄埔珠江大桥等等 )。跨径在大于50m以上的预应跨径在 50m以上时都选用变高度梁; 跨径范围绝大部力混凝土连续梁采用等高的桥有 15座, 总长约 50 km。分在 50m以下往往选择等高连续梁, 它具有结构构造随着大跨径等高连续梁逐渐推广, 特别是 80 m简单、线性简洁美观、施工方便、跨中挠度小等诸多优跨径等高连续梁应用, 有必要结合跨径大于 50 m 的点。但是随着桥梁的设计和施工技术的进步和发展,等高度梁的宝贵施工经验, 优化结构设计和施工工变截面连续梁桥结构复杂、工期长等缺点显露出来, 在艺, 把移动模架工法的施工跨径从原来 60m 增加到很多情况下, 由于工艺复杂所

5、增加的费用往往超过结80 m, 具有十分重要的现实意义。构体积的节省, 同时变截面连续梁桥因跨中梁高偏矮2 传统 M SS移动模架工法(仅有支座梁高 1/3), 截面抗弯刚度不足, 跨中出现持续下挠和开裂的现象。因此从变形控制角度出发, 在移模工艺施工的经济跨径在 50 m以内, 用钢量80m跨径以内, 推荐等高连续梁。在不少特大规模桥400 600 t, 否则主梁因受力过大不但用钢量倍增梁中经过综合比较, 80m跨径以内都采用了等高连续(见图 1), 而且拆卸、运输和安装均十分困难, 不利梁。目前中国等高连续梁最大跨径为南昌赣江大桥推广。以珠江黄埔大桥两套 MSS62. 5 移动模架为收稿日

6、期: 2008 - 08- 06作者简介: 项贻强 ( 1959) ), 男, 浙江杭州人, 教授、博士生导师, 主要研究方向为大跨度桥梁的分析理论、健康监测与控制、损伤识别、评估管理系统。第 1期项贻强等: M SS62. 5移动模架分块浇筑大跨径箱梁桥的施工创新43例 , 施工跨径 62. 5 m, 主梁重 550 t, 每套设备总重1 400 t。因此该工艺推广到 65 m 以上跨径, 尤其达到 80m 跨径连续梁桥移动模架施工, 还需在移动模架设计观念、箱梁施工工艺上继续创新。图 1移动模架用钢量统计曲线3 M SS移动模架分块浇筑等高连续梁的提出3. 1 贝雷移动支架分块逐孔浇筑工艺

7、及应用1991年湖南安乡大琼港大桥 ( 8 30 m)首创贝雷移动支架分块逐孔浇筑新工艺。迄今不完全统计,仅湖南广东两省推广这种工艺建成的连续梁桥七座,总长 7 527m, 表 1给出了采用贝雷移动支架分块逐孔浇筑连续混凝土桥梁的应用实例及经济指标。3. 2 MSS移动模架分块浇筑等高连续梁的创新思路MSS移动模架分块逐跨浇筑工法是在传统移动模架工法的基础上, 将 / 分块悬臂施工 0和 / 逐孔浇筑 0两种工艺巧妙地相结合, 它的特点系利用连续恒载有两个/ 弯矩零点0, 将主梁分成 A、B 两块, 见图 2。对于 MSS62. 5 移动模架, 要施工浇筑 80 m的等高度连续梁, 宜将主梁分

8、成 A、B 两块, 每块约20 m长, 先利用该模架浇筑 19m 长的 A 块后, 借助张拉箱梁的部分预应力束使 A 块自动脱离模架支承; 再利用 A 块预应力作支撑 (设计的连续箱梁的配筋应考虑承受该施工荷载 ), 使 MSS62. 5模架的受力跨径控制在原设计的浇筑跨径范围内, 这样依靠先浇预应力混凝土箱梁本身的支撑, 提高了 MSS62. 5移动模架的施工跨径。表 1贝雷移动支架分块逐孔浇筑连续混凝土桥梁经济指标序列桥名 /长度 /m跨径 L /桥宽 B /m支架用量移动模架用钢量指标 GTG = t /孔G = kg/m2G = kg/m3混凝土1231浏阳河桥, ( 760 m20

9、/2423016. 434.295三套, 280 m 一套 )湖南石龟山大桥副230 /1029013. 846.096桥 ( 630 m )3肇庆大桥北引桥,20 /172468. 224.150( 600 m )广东4肇庆大桥北引桥, ( 710 m )30 /1739816. 633.0615韶关五里亭大桥20 /3021513. 422.859引桥, ( 315 m )江苏6苏通大桥北引桥,30 /1734614. 428.352( 2 360 = 720 m )图 2 M SS分块逐跨浇筑工法结构原理示意图3. 3 工艺流程移动模架分块逐跨浇筑工法作为一种标准化循环施工的桥梁施工设备

10、, 其施工工艺具有重复性。标准的移动模架施工工艺为:( 1)移动模架的现场拼装、吊装提升及行走、荷载试验;( 2)移动模架首跨 A 块混凝土浇筑施工, 浇筑长度对称 40m;( 3)混凝土养护, 拆除内模;( 4)待混凝土达到设计强度 90% 以上, 张拉腹板束、顶板束;( 5)在 A 块悬臂端支撑数控液压千斤顶, 辅助移动模架主梁;( 6)两边对称浇筑 B 块混凝土, 养护达到强度后张拉预应力钢筋;( 7)移动模架落主梁脱模, 纵移后退 40m 浇筑首跨 40m 合拢段;( 8)移动模架前移 120 m, 进行标准跨浇筑, 重复 ( 2) ( 6), 与前一跨合拢;44浙江 建 筑2009年

11、第 26卷( 9)移动模架前移 80m, 循环施工标准跨;( 10)待标准跨施工完成, 移动模架前移 40 m, 浇筑尾跨 40 m合拢段, 完成移动模架施工。3. 4移动模架分块逐跨浇筑工法施工步骤( 1)模架拼装完毕, 调整模架, 准备浇筑混凝土;( 2)浇筑首跨 A 块混凝土, 张拉预应力钢筋;( 3)在已浇段 A 块端支撑数控液压千斤顶, 辅助移动模架;( 4)首跨浇筑 B 块, 张拉预应力钢筋;( 5)移动模架后退 40m, 准备浇筑首跨合拢段;( 6)浇筑首跨 40m 合拢端混凝土梁;( 7)移动模架前移 120 m, 准备浇筑标准跨箱梁;( 8)标准跨 A 块浇筑, 张拉预应力钢

12、筋;( 9)在已浇筑 A 块悬臂端支撑数控液压千斤顶 , 准备浇筑 B 块;( 10)标准跨 B块浇筑, 张拉预应力钢筋与上一跨合拢;( 11)循环浇筑完标准跨, 移动模架前移 40 m, 准备浇筑尾跨;( 12)尾跨 40m 浇筑, 张拉预应力合拢。3. 5 MSS移动模架分块逐跨浇筑工法工艺特点 MSS 移动模架分块逐跨浇筑工法, 同一个移动模架采用不同的施工顺序, 减少移动模架受力跨径,从而使主梁承载弯矩减少, 钢量大幅度下降, 克服移动模架向大跨径发展的壁垒。此外, 如果采用闲置的军用桁架设备 (贝雷桁架 )做移动模架主梁, 结构装拆、运输均十分方便, 使贝雷移模分块逐孔浇筑工艺的施工

13、费用比 MSS 法节约 40%, 同时也为小跨径移动模架施工大跨径混凝土连续梁提高一种新的思路。如果应用于广州珠江黄埔大桥 62. 5 m移模, 可使其施工跨径扩大到 80 m, 而用钢量保持原先 P = 1 450 t。可见在大于 60m 跨径的移动模架中, 创新地运用 / 分块浇筑0新工艺, 具有十分显著的经济效益。4 MSS移动模架分块逐跨浇筑工法的概念设计4. 1 移动模架主梁 - 钢框架承载力估算移动模架的主要承力结构为钢框架的主梁, 广州珠江黄埔大桥 MSS62. 5 m 主梁的截面尺寸见图 3, 根据规范, 考虑允许应力值 R = 160MPa, 则相应的主梁允许弯矩值 M =

14、R W = 1. 6 105 1. 132= 1. 811 2 105 kN# m。等截面混凝土跨径 80 m 的梁高取 4. 5 m, 约为跨径的 1 /17. 8。图 4给出了该混凝土梁高截面的尺寸及预应力束的初步布置图。由图 4, 知该混凝土截面箱梁的几何特性, 对跨中截面 A= 14. 8m2, 单位长度自重约为 g = 390 kN /m, 支座截面 A= 17. 2m2, 单位长度自重约 g = 450 kN /m。因此, 根据钢框架的自重分布, 按悬臂梁分别计算现浇混凝土 A 块及 B 块时钢梁所承受的弯矩,图 5给出了现浇 A 块时钢梁自重及相关尺寸和模架弯矩图, 图 6给出了

15、现浇 B 块时钢梁自重及相关尺寸和模架弯矩图。通过计算分析 MSS62. 5 移动模架钢梁按所提的浇筑顺序和施工工艺施工 80 m 跨径混凝土截面箱梁时同样能满足其承载的要求。图 5 双悬臂移模自重及 A块浇筑第 1期项贻强等: M SS62. 5移动模架分块浇筑大跨径箱梁桥的施工创新45图 6 A 块张拉预应力后, 现浇 B 块4. 2 移动模架施工的等高 80 m跨混凝土箱梁的预应力筋设计4. 2. 1 预应力筋配置的原则 对于移动模架施工的等高 80m 跨混凝土箱梁的预应力筋设计应采用如下原则:( 1) A 块、B块的腹板斜向预应力束的竖向分力应与浇筑的 A 块、B 块的混凝土自重所平衡;( 2) A 块、B块的顶板预应力束的数量应与浇筑 A 块、B 块的混凝土自重产生的弯矩相平衡;4. 2. 2 混凝土箱截面的预应力束配置 图 7 图 9为按照上述配束原则计算的等高 80 m 跨混凝土箱梁的腹板和顶板预应力束的配置示意图; 图 10为底板索布置示意图, 其中四孔为跨中合龙束, 其余二孔为预留孔道。5结 语本文针对 80 m 跨径等高连续箱梁的特点, 提出了采用 MSS62. 5 m移动模架进行分块浇筑 80 m 跨径等高连续箱梁的创新思路及施工工艺及步骤, 并进行了 80 m跨径等高连续箱梁施工工法的概念设计及配筋估算, 结果表明所