大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点

1、南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点 资讯类型：业界动态 加入时间：2009年11月9日16:56南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工质量控制要点   孟钢1,叶建良2,徐国亮1   (1.中铁大桥局第二工程有限公司南京市210015; 2.中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司武汉市430050)   摘要:从工程实践出发,通过对南通市城闸大桥主梁挂篮悬臂施工的经验总结,研究和探讨混凝土斜拉桥主梁挂篮悬浇的施工技术和质量控制要点,以便同行在同类桥型施工中参考。   关键

2、词:倒梯形展翅箱梁;后支点挂篮;悬臂施工;线形控制   1工程概况   南通市城闸大桥主桥为142 m+110 m+2×45 m独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,塔、墩和梁固结。主塔设于分水岛上,南侧水道设2个桥墩,主桥两端边墩设于河岸上。斜拉索为扇形布置,每侧19对,共76根索,桥跨布置见图1所示。   主梁为倒梯形展翅箱梁,单箱五室结构,梁顶全宽34 m,底宽14 m,悬臂板长4.25 m,桥面设双向1.5%的横坡,主梁高3.0

3、60;m,在中央索区段主梁顶加厚12 cm。梁上索距为6.2 m。有索区主梁标准断面尺寸为:顶板厚24 cm,底板厚30 cm,竖腹板厚35 cm和25 cm,斜腹板厚24 cm,横隔墙厚50 cm,每6.2 m设一道(一个索距)。主梁标准断面见图2所示。   主梁02号块为支架现浇,3号块开始挂篮悬臂施工。由于主梁截面宽度较大,再加上单箱五室,结构较为复杂,因此挂篮悬臂施工有一定的难度。施工技术难点主要有:(1)主梁截面宽度较大(宽34 m),一个浇注节段长(长6

4、.2 m),一次性浇注方量大(约400 t),这对挂篮的设计提出了很高的要求;(2)单箱五室结构,一次性浇注,所有内模必须通过横隔墙上的狭小人孔进出,因此内模必须被分成小块,致使现场工作量很大;(3)斜腹板长6.22 m,厚度只有24 cm,除有上下两层钢筋外,斜腹板中央还设了3根预应力粗钢筋,其混凝土下料和振捣难度相当大。      2悬臂施工前准备阶段的质量控制   2.1挂篮设计   采用悬臂浇注施工必须配备挂篮,目前常用的挂篮形

5、式有:利用斜拉索作前支点的牵索式挂篮和无平衡重的后支点挂篮。本桥为独塔中央索面预应力混凝土斜拉桥,根据主梁的特点,对挂篮进行了专门的设计,采用后支点挂篮。它主要包括:主桁系统、锚吊系统、底篮系统、内模系统、行走系统5部分组成。具体构造见图3所示。      挂篮结构设计合理与否,是悬臂施工成败的关键所在。设计的要点如下。   (1)挂篮总重。   规范规定:挂篮总重控制在设计限重之内。本桥施工图要求主梁悬浇用挂篮应具有足够的强度与刚度,一副挂篮重量(含模架)不宜超过140&#

6、160;t。但研制成功的满足本桥施工的挂篮自身及模板重150.74 t,挂篮重量大于设计要求。为此,请设计单位对挂篮自身受力、挂篮前后支点反力对结构受力的影响,以及桥梁结构在挂篮满载作用下的受力,重新进行了详细的空间实体有限元分析,并根据计算结果,对局部主梁预应力布置进行了调整。   (2)挂篮质量与梁段混凝土的质量比值。   规范规定:挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.30.5之间。本桥挂篮总重量150.74 t,标准节段混凝土重量为400.4 t,荷重比为0.376。  &

7、#160;(3)施工时锚固系统的安全系数。   规范规定:施工时挂篮的自锚固系统的安全系数不小于2。本桥单片主桁在混凝土浇注时需要提供的锚固力为80 t,每片主桁由4根32精轧螺纹钢筋通过扁担梁后锚,故锚固安全系数为:K=4×60.3 t/80 t=3>2。   (4)行走时的抗倾覆安全系数。   规范规定:挂篮行走时的抗倾覆安全系数不小于2。本挂篮底篮系统总重量为82 t,按照1.2的不均匀扩大系数,则总重量为98.4 t。行走时主要靠后

8、横梁C形钩及前吊杆来承担。以C形钩为支点求得前吊杆承担的力F=49.2 t,由4片主桁分别承担,每片主桁前吊点受力F=F/4=12.3 t,由此产生的倾覆力矩主要靠后锚点小车来抵抗。小车销轴直径为50 mm,面积为=1 963 mm2。销轴采用40 Cr,=125 MPa,两面受剪,故能承担的剪力Q=49.1 t。抗倾覆力矩安全系数K=49.1/12.3=4>2。   2.2挂篮试验   为验证挂篮各构件的受力特性、整体刚度及稳定性,确保挂篮施工安全

9、,并为施工控制提供实测参数,规范规定:挂篮拼装完毕后,必须对挂篮进行荷载试验。试验分两期进行。   (1)前期挂篮主桁试拼及承载力模拟试验。为了检验挂篮主桁的承载能力是否能达到设计要求,特设计如下模拟试验:组拼两片三角主桁,相对放置。在主桁前后节点板分别通过扁担梁、4根32精轧螺纹钢筋锚固,然后在主桁中央节点的滑船处,采用250 t千斤顶进行分级顶推,见图4所示。      为了确保试验数据的准确性,试验之前需对千斤顶进行标定。本试验最大顶推荷载为160 t,分级加载,试验结果见表1。

10、      由表1试验数据可以得出,前吊点与中支点最大相对变形量为(44-12)/2=16 mm,满足规范最大变形不大于20 mm的刚度设计要求。   (2)后期荷载预压试验。   挂篮提升。   挂篮提升之前,应对拼装完成后的挂篮进行全面检查,重点检查挂篮前吊点、后吊点、后锚点的螺母锁紧情况。为保险起见,前后吊杆下端均要求采用双螺母。提升时,现场不仅要求有人统一指挥,同时还要求现场操作人员严格控制各个千斤顶的行程(一般一个行

11、程控制在1020 cm左右),务必保持各个千斤顶加压和回油的同步性。挂篮提升到位后,应对吊杆上端的锚固情况进行检查,使各吊杆受力均匀。   现场荷载预压试验。   根据设计和监控单位的指令,本挂篮按最大块件重量的110%进行后期荷载预压试验。挂篮加载预压前,首先要编制挂篮荷载预压试验方案,其次要在现场选择有代表性的砂袋进行称重(一般选择10袋左右),求出砂袋的平均值,进而得出预压砂袋总数,及各个阶段预压砂袋的数量;并且还要在适当位置设置标高检测点。   加载时,要求两侧对称进行,两端的最大不平衡

12、荷载差值不超过设计要求的限值20 t,砂袋要尽量模拟箱梁截面混凝土的分布情况码放,见图5所示。在预压过程中,要经常对前后吊点、后锚点、各节点板等重要部位进行检查观测,做好现场记录。同时在预压前、预压后以及卸载后,对挂篮标高、斜拉索索力、塔顶位移、结构应力等进行跟踪观测,以掌握挂篮弹性和非弹性变形的具体数据。      这里特别要提出的是,预压时要随时注意天气的变化情况。本次预压试验,当预压接近50%重量时,突降大雨,砂袋重量增加很多,现场抽取部分浸水后的砂袋进行称重,推算现场预压在支架上的实际重量已达预压总重量的60%,当即

13、将此情况向监控单位反映后,根据监控口头指令对C2斜拉索进行了张拉,同时,及时调整了砂袋的总数量,确保了挂篮施工安全及检测数据的准确性。   3挂篮悬臂施工阶段的质量控制   主梁挂篮悬浇施工工艺流程为:挂篮行走就位外模系统提升、锚固及标高调整底板、腹板钢筋绑扎、预应力束(筋)及索道管安装内模安装顶板钢筋及预应力束(筋)安装混凝土浇注混凝土养护等强内模拆除预应力束(筋)张拉、压浆及封锚斜拉索安装及张拉外模卸载落篮挂篮行走下一个节段循环施工。   为了确保挂篮悬臂施工质量,从以下几个方面进行了质量控制。

14、60;  3.1施工中的线形控制   挂篮行走提升到位后,应按照监控指令要求,对底模的标高、轴线进行调整。由于梁段混凝土自重、日照温差、已成梁段的施工误差、塔柱的压缩变形、挂篮的弹性和非弹性变形等因素都会使悬臂段的标高发生变化,因此立模标高的准确与否将直接影响到桥梁的线形,进而影响最后能否顺利合龙。为了最大限度地使合龙后的桥梁线形符合设计要求,监控单位除了提供考虑各种因素影响下的准确的立模标高外,还必须对各悬臂施工节段各工况下的线形进行监控,以便在施工过程中及时调整偏差,为下一节段的立模标高提供依据。由于悬臂施工时梁体的线形变化是一个不可逆的过

15、程,若监控不及时或数据不准确,将很难通过二次施工或测量加以补救,因此,为了使线形控制达到预期目的,除了在主梁施工前对测点的布设、测量的方法和精度等进行认真研究外,施工中还特别注意了以下事项。   (1)严格控制悬浇梁段的混凝土方量,尽量不要超方,以减少实际值与计算采用值之间的误差。   (2)立模必须在当日22:00次日凌晨日出之前完成,以避开不均匀温度场的影响。同时定期观测温度对悬臂段标高的影响,并对观测成果进行分析,为全桥的立模标高和线形调整提供依据。   (3)保证挂篮预留孔位置准确。因为当预留孔位

16、置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置。同时,为了防止混凝土振捣时预留孔的跑位,预留孔要用钢筋固定牢固。   (4)悬臂施工时,箱梁顶面所堆放的材料、设备等临时荷载的数量和堆放位置,必须严格控制,严禁超载、偏载。   (5)为确保顺利合龙,从合龙段前2个梁段起,对合龙段两侧各梁段的标高和线形进行联测,并在这2个梁段内逐步调整,以控制合龙精度。   (6)监控点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。   3.2悬臂浇注混凝土时的质量控制 

17、0; 为了保证悬臂浇注梁段的施工质量,减少施工接缝,设计要求所有悬臂浇注梁段一次成型。由于标准梁段采用单箱五室结构,钢筋布置密集,钢筋绑扎完成后,整个梁段几乎处于一个全封闭状态,加上预应力管道多,一次成型,施工难度较大。特别是斜腹板除有上下两层钢筋外,斜腹板中央还设有3束预应力束,其混凝土下料和振捣控制难度相当大,控制不好,会发生胀模或混凝土不密实现象。为保证箱梁悬浇施工质量,施工中应注意以下问题。   (1)施工前,必须进行全面细致的技术、安全交底。对振捣工人划分区域,明确责任,以防漏振,并设置专职指挥员,负责混凝土分配、坍落度调整等事宜,以确保混凝土

18、浇注按计划有序进行。   (2)浇注前,要对挂篮进行全面检查,做好书面记录。浇注时,应随时观测挠度和应力情况,发现异常应及时调整、分析,处理后再继续施工。   (3)混凝土由挂篮前端开始浇注,浇注顺序为:底板横隔墙及腹板斜腹板顶板。浇注时应注意两侧对称平衡浇注,最大不平衡荷载不能大于设计限值20 t。   (4)试验人员要经常检查混凝土的坍落度,如有不当之处,要及时通知现场指挥人员或商品混凝土场及时调整。现场除了制作标养试块外,每个梁段还需制作35组同条件养护的试块,用以控制拆模及张拉时间。&#

19、160;  (5)为了确保斜腹板混凝土密实,安装内模时,在斜腹板中部先留一排模板暂时不安装,待下半部混凝土振捣密实后再安装封闭,同时在斜腹板外模安装了3台附着式平板震动器辅助振捣。   3.3挂篮行走锚固的质量控制   本桥挂篮行走由主桁行走、后横梁行走两部分组成,见图6所示。首先将轨道锚固在箱梁上,轨道前端安装反力架,然后采用YCW60C千斤顶,通过32精轧螺纹钢筋筋牵引划船,在轨道上滑动以达到主桁前移的目的。轨道顶面的标高通过枕梁来调整。挂篮底模系统前横梁通过32精轧螺纹钢筋悬挂于主桁上,随主桁一起前移。同时后横梁则通过其两端的C形钩,悬挂在箱梁两侧的翼缘板上,C形钩下端支承在ZWY-60移运器上,通过链条葫芦牵引向前滚动。挂篮行走是挂篮施工过程