合拢段加劲型钢支撑施工方案资料上课讲义

1、嘻嘻嘻段扩能改造工程fly江特大桥（62+2X100+62 m刚构连续梁合拢段临时加劲型钢支撑约束专项施工技术方案中铁 x 局集团有限公司2012 年 5 月 20 日一、工程概况1桥梁概况XX段扩能改造工程，在 DK29+411.56DK30+010.975 处跨越fly 江，设特大桥一座。桥址位于mjfnuhgf 镇飞龙上游，新建桥位于既有桥的左侧，与既有线间距30m,横跨fly江。特大桥桥跨全长599.415m ,孔跨布置为 7X 32m简支T梁+ (62+2 x 100+62)m连续刚 构+ 1 x 32m简支T梁，单线铁路桥梁。其中第8第11孔桥梁为(62+2 x 100+62 )

2、m预应力钢筋混凝 土连续刚构梁。其余孔跨采为预制后张简支钢筋混凝土T梁。连续刚构悬臂梁采用挂篮法悬臂浇筑施工工艺，O号梁段及边跨梁段采用支架现浇法施工工艺。简支T梁采用预制架设法施工工艺。连续刚构主跨几何特征如图1所示。10000连续刚构的第 8 #、9#、10 #桥墩为主跨桥墩。主桥墩墩身采用矩形实体双板式桥墩，墩高均为10.5m。板式墩横截面尺寸为宽4.8m、长1.4m，两板柱间间距 3.6m，双板柱外形长6.4m，板柱墩身设计为 C55钢筋混凝土。主墩结构示意图如图2所示。箱梁顶宽7.2m，底宽4.8m，梁高由墩顶处最高7.4m，渐变至跨中3.6m高，直腹板型单箱单室箱梁。连续刚构梁各节

3、段特征如表1所示。表1:连续刚构梁各节段特征概述表节段号01234567节段长640280300300300300350350描述O号梁段悬浇段:悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段砼方量16650.3850.7147.1143.1239.4541.9738.14节段号89101112131415节段长:4004004004004004002001170描述悬浇段:悬浇段:悬浇段悬浇段悬浇段悬浇段合拢段边跨段砼方量39.5136.5135.2234.7734.5534.50中 26.57 /17.25 125.33圖眾主墩結構尺寸示意圖112、当地自然气候条件bb市地区夏长冬暖有微寒。全年平均

4、气温为 22C，每年1月（农历12 月）份虽是全年气温最低的月份，但平均气温仍在10C以上，比较暖和。每年农历10月一 12月偶有强烈寒潮入侵，市内偶尔出现连续几天 10C以 下的低温，最冷时气温降至0C以下，偶尔轻霜，但为数甚少。合拢段施工期限预计最高最低温差在 15 C之内。3、合拢施工顺序该连续刚构施工合拢顺序为先边跨后中跨的合拢顺序。该连续刚构中 跨、边跨合拢，均利用悬浇段既有挂篮和模板作为合拢吊架，从悬浇段前 移至合拢段进行合拢。 合拢劲性骨架的安装与锁定、 预张拉临时预应力束、 T 构顶推、平衡配重的设置、合拢段砼浇注时间及温度的控制、合拢钢束 的张拉与压浆等关键步骤， 均按照设计

5、和监控要求执行。 其他如钢筋绑扎、 预应力安装、张拉及压浆、模型安装及加固等通用工序，均和正常悬浇段 相同。4、合拢步骤及方法4.1 合拢吊架平台搭设 边跨合拢吊架。边跨合拢时，先将边跨现浇段梁底及内箱的前端支架拆除影响合拢吊架安装部分，再将边跨 8#悬浇段两幅挂篮整体前移 200cm 进行边跨合拢。边跨合拢过程中，保持中跨 2 副挂篮锚固不动。中跨合拢吊架。中跨合拢时，先将 8#墩、 10 墩中跨 13#悬浇段挂篮整 体后退 450cm 锚固，再将 9#墩中跨 13#悬浇段挂篮整体前移 200cm 进行中 跨合拢。中跨合拢过程中，保持边跨 2 副挂篮锚固在边跨不动。4.2 钢筋绑扎、预应力安

6、装、模型安装及加固挂篮前移并锚固， 形成合拢吊架平台后， 同普通悬浇段一样清洗模型、 绑扎钢筋、安装预应力、安装模型并加固。4.3 T 构顶推力施加根据设计要求，中跨合拢临时锁定前，需在20 C -25 C的温度条件下，在中跨合拢段两侧的T构端部施加顶推力F= 2400KN，以调整墩梁内力。 顶推时，以顶力为控制指标，以合拢段两端水平位移量为校核指标，顶力 总量2400KN，由四台千斤顶均匀承担。在悬浇13#段砼时，在中跨合拢口两端的 13#段底板及顶板与腹板交 界处，提前预埋4块500X500Xl0mm钢板，作为4个顶推着力点。顶推时 间选择在凌晨2: 004: 00,此时段当地气温25C左

7、右，满足设计要求的 温度条件。顶推时，采用4台300t液压千斤顶，配合加工好的4根© 300 体内支撑柱，在4个顶推着力点同时均匀施加，每个千斤顶及每根分配梁 均摊125t顶力。施加顶力过程中，安排测量人员对合拢口两端梁体水平位 移进行精密测量与记录。4.4合拢劲性骨架安装、锁定及拆除合拢劲性骨架用于连接和支撑合拢段两端梁体，保证合拢段净空，防 止合拢段两端梁体在浇筑合拢段砼过程中，以及合拢段砼尚未达到设计强 度之前发生错动，同时抵抗合拢段两端梁体因温度升高膨胀而在合拢段砼 中产生的压应力，并抵抗合拢段两端梁体可能错动而引起的竖向剪应力。劲性骨架拆除安排在合拢段砼养生等强至设计强度之

8、后，合拢钢束张 拉开始之前。由于合拢劲性骨架采用焊缝连接，抗拉能力较低，故通过预 张拉临时预应力束，用来抵抗合拢段两端梁体因温度降低收缩而在合拢段 砼中产生的拉应力。4.5配重加设及卸除通过加设和同步卸除配重，使合拢口两端悬臂在合拢段砼浇注过程中受力始终保持一致，从而使合拢口两端悬臂高差始终保持不变，可以避免 合拢段砼开裂；同时尽最大可能避免因施工原因造成结构产生附加应力， 从而实现 “无应力”合拢。配重加设安排在浇注合拢段砼前，合拢口两端对称施加。中跨合拢段 配重共计 691KN ，边跨合拢段配重共计 448KN 。配重采用塔吊吊装沙袋设置。在浇注合拢段砼时，根据砼的浇注速度 及数量，边浇筑

9、砼边卸除配重，卸除速度与砼浇注速度基本保持一致，其 重量差不得超过 5 吨。4.6 砼浇注及养生 因砼抗压能力强，抗拉能力低，为避免因温度降低梁体收缩导致合拢 段砼受拉破坏，合拢段砼浇注时间安排在全天气温最低且温差变化最小的 时段（凌晨2:006:00）进行，浇筑温度要求在 2025C之间。合拢段砼 采用水平分层、左右对称一次浇注完成。合拢段砼浇注后，加强覆盖和洒 水养护，防止合拢段砼因内外温差过大开裂。4.7 合拢施工注意事项（1）在合拢前 4 个节段的施工过程中， 加强合拢口两端梁体的线型控 制及梁端截面控制，确保合拢口两端梁体轴线、标高、节段长度等指标满 足合拢精度要求。（ 2）确保 T

10、 构顶推力及合拢口水平位移符合设计要求， 确保合拢劲性 骨架预埋及焊接质量，确保临时张拉力锁定效果。（ 3）合拢劲性骨架焊接锁定、合拢段砼浇注，尽量快速、对称，尽量 缩短合拢施工时间。（4）合拢前，清除梁上多余的材料、机具，尽量使合拢口两端的施工 荷载平衡。合拢段砼浇筑后至合拢钢束张拉前，禁止施工荷载的超平衡变 化。二、临时加劲型钢支撑约束结构概况连续刚构的边跨合拢段， 边跨边墩为活动支座， 滑动摩擦力很小， 刚构 的温差应力因活动支座滑动得到释放，合拢段温差应力影响较小；连续刚 构的主跨合拢段，刚构的温差应力只能靠刚构变形相适应，合拢段的温差 应力影响很大。因此，边跨合拢段不作为控制重点，

11、参考主跨临时约束结构施工。 以温 差应力影响较大的主跨合拢段为控制对象。主跨合拢段的临时加劲型钢约 束方案，采用体内刚性支撑、体外刚性约束预拉应力索相结合的三维约 束结构。体内刚性支撑采用外径© 300mm、壁厚10mm钢管混凝土支撑柱， 体外刚性约束采用水平面型钢桁架 +挂篮竖向撑拉约束， 合拢端临时预拉应 力索临时锁定的组合措施。临时锁定束利用合拢口永久预应力束进行临时 锁定，暂定顶板、底板共计10束，每束临时锁定张拉力为 700KN，合计 锁定张拉力7000KN，要在合拢段混凝土浇筑前施加锁定。合拢段临时加劲型刚约束结构如下图1、边跨合拢体内刚性支撑及临时锁定张拉束如下，临时张

12、拉束为顶板 的Q1、Q2及底板的B2、B3、B4,每编号对称张拉2束。体内刚性支撑 如图中所示。14-14断面钢索布置图如囱他C£ QEQe (!£4 W吿：利靈科事弭|T时2、中跨合拢体内刚性支撑及临时锁定张拉束如下，临时张拉束为顶板的C1、C2及底板的D2、D3、D4，每编号对称张拉2束。体内刚性支撑 如图中所示。3、体外约束桁架如下图,柱和临时张拉束共同作用，支撑柱与腹板浇筑在一起，不再拆除；横向约 束采用116工字钢桁架，分别在顶板上安装 2组、箱内底板上安装1组 每组桁架使用1根I16型工字钢柱及I16工字钢斜拉杆组拼。三、临时加劲型钢支撑约束结构设计1、设计参数

13、 、钢材弹性模量：E=2.1X105Mpa; 、C55混凝土弹性模量：Ec=3.55X 104 Mpa; 、Q235钢材允许拉压应力：f=210Mpa。 、箱梁混凝土材料线膨胀系数为a= 1 x 10-5m/co m; 、按当地温度差厶T = 15 co计算。 、墩身高度h=1050cm,横截面惯性矩1=2.1952 x 108cm4。 、合拢段长度2m。结构安全系数K=1.32、临时加劲型钢支撑约束结构受力分析合拢段混凝土在刚构升温阶段，会受刚构温升应力的挤压作用；在刚构 降温阶段，会受刚构收缩的拉应力作用。为使得合拢段混凝土在养护阶段不受到刚构温度应力的影响，设置临时加劲型钢支撑约束结构承

14、担刚构温度应力。在合拢段混凝土养护阶段，当 温度升高时，刚构的温升挤压应力由临时钢支撑承担；当温度降低时，刚 构的收缩拉应力由临时预应力索来承担。合拢段临时加劲型钢支撑结构承担刚构温度伸缩应力的双重作用。3、结构计算基本条件 、由于合拢段施工时各梁段混凝土所经历的时间较短，混凝土收缩、徐变产生的变形值相对较小，计算时只考虑温差影响； 、为简化计算，把变高度梁简化为平均断面的等截面梁处理； 、为简便计算，刚构主跨温升长度按 L=100m计算，忽略合拢段2m 长的影响；、为简化计算，忽略临时预应力索预拉力对钢支撑和主跨T构的压缩影响；4、结构荷载计算 、T 构最大温差伸缩量： =a L T = 1

15、X 10-5m/co -mx 100X 15 c。=15mm；12EI L 、T构的最大温度内力：F3=6056KN ；h5、临时约束结构设计 、临时预应力索的设计当气温下降时，假定T构收缩内力完全由临时张拉束来承担。临时张 拉束暂定10束，每束临时锁定张拉力不超过 700KN。考虑临时锁定张拉 的对称性，按顶板和底板预应力束均匀分配。 、体内临时支撑柱当气温上升时，T构的伸张内力完全由临时支撑柱来承担。箱梁全断 面共计布置4根钢管混凝土支撑柱，每根支撑荷载为1516KN，其中底板和顶板各两根。体内临时钢管混凝土支撑柱采用直径© 300mm、壁厚10mm、C50混 凝土支撑柱。按轴心

16、受压杆件设计。钢管混凝土支撑柱横截面积 A = 707cm2,含钢截面积As = 75cm2,钢管 混凝土柱含钢率卩=0.106，混凝土强度标准值fck=32.4MPa。管支撑高度 h=200cm,长细比入=26.7，折减系数©= 0.948。钢管混凝土提高系数 K1 =1.54。钢管混凝土轴心受压杆件的承载力：N(fgAg心口代)=4483KN。大于最大荷载N = 1516KN，储备系数K=2.95。 、约束桁架设计横向桁架杆件均按受压杆件设计。按钢结构一般规定取入W 150为控制 目标。连接节点按受拉、受剪设计，抗拉抗剪能力F> 邑 150KN。30(m 1)桁架顺桥支撑2

17、m,剪刀撑斜拉杆按45。设置，斜拉杆长度为2.83m。拟采用116工字钢，最弱轴iy=1.89cm,横截面积A=26.1cm2。撑杆：入=105,小于150;斜拉杆：入=150,不大于150。杆件受拉能力：F=548KN，大于150KN。6、合拢口临时约束桁撑结构设计合拢口顶板面桁撑结构布置图如图 4所示预埋12叩谆飯图4、顶板而桁撑结构布百图结构尺扌曲,埠缝吞均木小亍1二其它验算满足要求，计算过程略四、施工工艺及施工方法1. 施工工艺流程图in劲钢支撑制作|安装孩霰1I焊接钢省支鲁柱.焊接桁撑II压拄钢智混辭弔 S_ I张拉临睛锁定束I浇筑合摊段泯凝王II张拉补京硕应刃I拆除底外桁搦2. 施

18、工方法(1) 合拢段体内钢管混凝土支撑柱的制作安装在合拢段刚性支撑安装前做好钢构件及其配件。 在悬臂端最后一节的 端面上按设计位置预埋锚垫板。钢管支撑柱采用直径©300m m、壁厚10mmQ235钢管，端头垫钣采用340X 340x 20mm钢板，每块预埋板锚固 4根直径© 25mm锚栓，锚栓锚固深度不小于 250mm。焊缝高度不小于 10m m,支撑钢管柱先就位焊接，后压注混凝土。支撑管长度以实测为准。(2) 预埋连接板在合拢段相邻两个节段混凝土浇筑时，在箱梁顶板及底板设计位置预埋 桁撑连接的锚固钢板。预埋板结构大样图如图6所示，其安装位置如图如图4、5所示。预埋板与锚栓

19、采用焊接，焊缝高度不应小于15mm。为保证预埋板下混凝土灌注密实，预先在预埋板上钻孔漏气，以利于 混凝土充实。挖孔位置应躲开支撑柱焊缝位置和锚筋位置。预埋板埋置高 度与梁面持平，以利于提高抗剪能力。3&120o yr 如1 帖汛锚0 62351加n畀缝P、作酋旺序板2伽皿厚直径涉曲0钢曽图Ml杆件结构示荒图尺寸单阳晌计挖孔和I栓日出锚板丄2阿岸图百三*桁撑连接预埋板尺寸单位，临计b憤棍齬團号为搞Q. 300及4*>0m)5r三种.焊缰昌度讣rm(3) 加劲钢支撑安装桁撑均采用116工字钢，桁撑预埋连接板采用厚度 12mm钢板、© 25mm锚栓，锚栓锚固深度不小于250m

20、m。所用钢材材质均为Q235钢材, 桁撑的斜拉杆应以实测尺寸为准。按图 4和图5的结构和位置布置图，组 装桁撑。桁撑均为焊接，焊缝高度不小于 10mm。（4）张拉临时预应力束在钢管混凝土支撑柱及桁撑安装完毕后、 混凝土灌注前张拉临时预应力 束，实现刚构锁定效应。按最大温差 20 度内力计算，每个合拢口临时锁定 张拉力不小于 10500KN 。当设计院有明确要求时，按设计文件要求顺序施工。 若设计文件无要求， 可按每束张拉1000KN，需要临时张拉11束。根据合拢段预应力束配置情 况，底板张拉 6 束、顶板张拉 5 束。张拉时要遵循对称同步作业顺序，确保合拢段对称受载。（5）合拢段混凝土浇筑 合

21、拢段混凝土的浇筑时段要选择在一天中的降温接近平均气温时开始最好，使得临时加劲杆支撑受力和墩身受弯曲最小。合拢段混凝土应采用微膨胀混凝土浇注， 减少收缩变形。 应快速浇筑， 争取在最短时间内完成，以利于混凝土尽早达到设计强度。混凝土浇筑完成后，及时覆盖、保湿润养护，梁面、箱内洒水保湿降 温。覆盖和养护范围超过两端各一米以上。以减少温差应力。（6）合拢段预应力张拉 合拢段混凝土养护达到设计要求后，开始张拉预应力束。对锁定束补助设计张拉力，达到连续刚构结构。（7）、拆除临时钢支撑 在合拢段纵向预应力施加后，即可拆除体外临时桁撑，体内支撑柱留在结构内，永久受力拆除方法采用乙炔切割法，先顶板后底板顺序拆除。五、施工注意事项1、选用早强、高强混凝土，使得合拢段混凝土尽早达到设计强度，减 少刚构温度变化对合拢段混凝土的质量影响，并严格控制用水量，以减少 混凝土的收缩变形。2、为避免新浇混凝土早期受到较大拉力作用。 合拢段混凝土浇筑时间， 应选在当天平均温度时刻，且开始升温起步阶段，使混