大跨度连续刚构桥施工关键技术（PPT70）

王根会教授、博导二零一一年八八月兰州交交通大大学学大跨度连连续刚刚构桥施工关键键技术术主讲内容连续—刚构桥的简介介连续—刚构桥的主要要受力特点连续—刚构桥的施工工关键技术连续—刚构桥施工过过程中的质量量控制连续—刚构桥的施工工监控一、连续—刚构桥的简介介连续-刚构桥属于梁梁式桥的范畴畴。连续刚构桥是是从T构和连续梁发发展而来的。。它不仅发挥了了预应力混凝凝土结构的受受力特点，更更使得悬臂施施工技术在预预应力混凝土土梁式桥中的的应用得到了了新的推广与与创新。因此也可以说说，连续刚构构桥是在预应应力技术和悬悬臂施工的基基础上产生发发展起来的。。一、连续—刚构桥的简介介连续-刚构由于结构构良好的整体体刚度、便捷捷的悬臂施工工技术，以及及良好的经济济性，广泛应应用于公路和和铁路桥梁中中。特别是高速公公路的迅速发发展对桥梁行行车平顺舒适适性的要求越越来越高，使使得连续-刚构桥得到了了迅猛发展。。目前，世界上上已建的大跨跨度连续—刚构桥统计情情况：一、连续—刚构桥的简介介目前，我省修修建的大跨度度连续刚构桥桥数量较少。。随着我省高速速公路的发展展，修建连续续-刚构桥，必将将推动甘肃省省桥梁建设事事业的大跨度度发展。柳忠路天水路路黄河大桥西长凤泾河特特大桥西峰至长庆桥桥至凤翔路口口高速公路工工程泾河特大桥主主桥简介泾河特大桥位位于泾川县窑窑店乡练范村村川里组与宁宁县长庆桥镇镇长庆桥村之之间的泾河上上，横跨长武武塬（泾川县县南塬东部边边缘）、泾河河河谷及董志志塬边缘。跨跨径组成为（（35+4×50）m+（87+5×162+87）m+（4×50）m+（2×50）m+（30+2×35）m+（2×35+30）m，全长1726m。泾河特大桥由由主桥和引桥桥两部分组成成。主桥采用用（87+5×162+87）m七跨预应力混凝土土变截面刚构构－连续箱梁梁，在6、11号墩墩顶设置置支座，在7～10号墩墩顶采用用刚构体系。。桥面高度约约85m。二、连续—刚构桥的受力力特点2.1总体受力特点点总体而言，连连续-刚构的基本力力学特点是：：恒载、活载负负弯矩的卸载载作用基本与与连续梁接近近；桥墩参加受弯弯作用，使主主梁弯矩进一一步减小；弯矩图面积小小，跨越能力力大，在小跨跨径时梁高较较低；超静定次数高高，对常年温温差、基础变变形、日照温温均较敏感.2.2受力的优点连续刚构桥墩墩梁固结，施施工方便，免免去大型支座座的安装及使使用维护的费费用，最大限限度地应用平平衡悬臂施工工方法；采用箱型截面面，提供了较较大的顺桥向向抗弯刚度和和横桥向抗扭扭刚度，满足足成桥抗弯、、施工中的抗抗弯和抗扭等等需求；它利用较高的的薄壁墩的柔柔度来适应结结构由温度、、混凝土收缩缩徐变和预应应力引起的位位移，能满足足特大跨径桥桥梁的设计要要求；双薄壁墩身将将较大的抗弯弯刚度和较小小的抗推刚度度结为一体，，利用薄壁高高墩大的抗弯弯刚度保持桥桥面的平整，，利用其小的的的抗推刚度度来适应桥梁梁的水平变位位。挪威的连续刚刚构86+202+298+125m三、连续—刚构桥的施工工关键技术3.1施工过程解析析大跨度连续-刚构桥通常应应用其结构优优点而采用悬臂施工方法法。悬臂施工法－指梁部施工工从桥中间墩墩处开始、按按对称方式逐逐步接长并悬悬出梁段至合合龙的施工方方法。悬臂灌注法和和悬臂拼装法法悬臂灌注法－接长方式是是采用挂篮等等设备，在桥桥位处就地灌灌注混凝土，，待混凝土达达到一定强度度后，张拉力力筋，前移挂挂篮，继续下下一梁段的施施工，直至合合龙。悬臂拼装法－接长方式是是采用吊机等等设备，吊装装预先制成的的梁段块件，，张拉力筋，，前移吊机，，继续下一梁梁段的施工。。（1）悬臂施工的的关键程序基本程序悬臂施工形成成T构各T构及边跨端部部梁段之间的的合龙三跨连续刚构构桥例支架浇注边梁梁直线段T构设备（挂篮或或吊机）边跨合龙中跨合龙（2）悬臂施工的的主要特点预应力混凝土土连续刚构桥桥采用悬臂施施工时需进行行体系转换。桥跨间不需搭搭设支架，施施工不影响桥桥下通航或行行车。多孔桥跨结构构可同时多处处悬臂施工，，施工进度快快。悬臂施工法充充分利用预应力混凝土土承受负弯矩矩能力强的特特点，将跨中中正弯矩转移移为支点负弯弯矩，使桥梁跨越能能力提高，并并适合变截面面桥梁的施工工。悬臂施工用的的悬拼吊机或挂挂篮设备可重复使用，，施工费用较较省，可降低低工程造价。。施工中存在体体系转换体系转换：指桥梁结构在在最终形成之之前，曾经历历过以不同的的结构体系（（如简支、悬悬臂、连续等等）承受当时时作用在其上上的恒载（指指结构自重、、徐变影响等等）的各施工工阶段。若施工中存在在体系转换，，则按最终体体系计算得到到的结构恒载载产生的内力力和变形，就就不同于按各各阶段的体系系计算得到的的恒载内力和和变形的叠加加值。也就是说，施施工方法不同同，结构各施施工阶段的恒恒载内力和变变形也不同。。3.2悬臂浇注关键键技术问题（1）挠度控制（（预拱度）（2）混凝土浇注注（3）挂篮设计和和施工（4）合龙施工技技术（1）悬臂施工时时挠度控制悬拼施工过程程中所产生的的挠度，涉及到梁体自自重、预应力力、混凝土徐徐变、施工荷荷载等的作用用。鉴于施工挠度度与许多不确确定因素有关关(例如各段混凝凝土间材料性性能、温度、、湿度以及养养护等方面的的差异、各段段的工期也很很难准确估计计)，并出于施工中荷载的的随时间变化化以及梁体截截面组成也随随施工进程中中预应力筋的的增多而发生生变化等等，故要精确计计算施工挠度度是非常困难的。（1）悬臂施工时时挠度控制刚构桥悬臂时时的挠度包括括：由恒载、活载载、预应力及及混凝土徐变变所产生的刚刚构悬臂梁本本身的挠度；；挂篮、时变温温度和施工临临时荷载引起起的挠度；由不对称恒载载、活载及风风荷载引起刚刚构墩柱变形形和刚构基础础变形所产生生的悬臂梁挠挠度。通常采用有限限元方法进行行数值模拟。。第4块砼浇注第4块预预应应力力张张拉拉第5块砼砼浇浇注注第5块预预应应力力张张拉拉连续续刚刚构构施施工工挠挠度度示示例例桥面面铺铺装装后后恒载载效效应应预应应力力混凝凝土土徐徐变变预拱拱度度的的设设置置（2）悬悬臂臂混混凝凝土土浇浇注注1．挂挂篮篮就就位位后后，，安安装装并并校校正正模模板板吊吊架架，，此此时时应应对对浇浇筑筑预预留留梁梁段段混混凝凝土土进行行抛抛高高，以以使使施施工工完完成成的的桥桥梁梁符符合合设设计计标标高高。。抛高高值值包包括括施施工工期期结结构构挠挠度度，，因因挂挂篮篮重重力力和和临临时时支支承承释释放放时时支支座座产产生生的的压压缩缩变变形形等等。2．模模扳扳安安装装应应核核准准中中心心位位置置及及标标高高，，模模板板与与前前一一段段混混凝凝土土面面应应平平整整密密贴贴。。如如上上一一节节段段施施工工后后出出现现中中线线或或高高程程误误差差需需要要调调整整时时，，应应在在模模扳扳安安装装时时予予以以调调整整。。3．安安装装预预应应力力预预留留管管道道时时，，应应与与前前一一段段预预留留管管道道接接头头严严密密对对准准，，并并用用胶胶布布包包贴贴，，防防止止灰灰浆浆渗渗入入管管道道。。管管道道四四周周应应布布置置足足够够定定位位钢钢筋筋，，确确保保预预图图管管道道位位置置正正确确，，线线形形和和顺顺。。4．浇浇筑筑混混凝凝土土时时，，可可以以从从前前端端开开始始，，应应尽尽量量对对称称平平衡衡浇浇筑筑。。浇浇筑筑时时应应加加强强振振捣捣，，并并注注意意对对预预应应力力预预留留管管道道的的保保护护。5．为为提提高高混混凝凝土土早早期期强强度度，，以以加加快快施施工工速速度度，，在在设设计计混混凝凝土土配配合合比比时时，，一一般般加加入入早强强剂剂或或减减水水剂剂。混混凝凝土土梁梁段段浇浇筑筑一一般般5～7天一一个个周周期期。。为为防防止止混混凝凝土土出出现现过过大大的的收收缩缩、、徐徐变变，，应应在在配配合合比比设设计计时时按按规规范范要要求求控控制制水水泥泥用用量量。。6．梁梁段段拆拆模模后后，，应应对对梁梁端端的的混混凝凝土土表表面面进进行行凿凿毛毛处处理理，，以以加加强强接接头头混混凝凝土土的的连连接接。。7．箱箱梁梁梁梁段段混混凝凝土土浇浇筑筑，，一一般般采采用用一一次次浇浇筑筑法法，，在在箱箱梁梁顶顶板板中中部部留留一一窗窗口口，，混混凝凝土土由由窗窗口口注注人人箱箱内内，，再再分分布布到到底底模模上上。。当当箱箱梁梁断断面面较较大大时时，，考考虑虑梁梁段段混混凝凝土土数数量量较较多多，，每每个个节节段段可可分分二二次次浇浇筑筑，，先浇浇筑筑底底板板到到肋肋板板倒倒角角以以上上，，待待底底板板混混凝凝土土达达到到一一定定强强度度后后，，再再支支内内模模，，浇浇筑筑肋肋板板上上段段和和顶顶扳扳。。其接接缝缝按按施施工工缝缝要要求求进进行行处处理理。。8．箱箱梁梁梁梁段段分分次次浇浇筑筑混混凝凝土土时时，，为为了了不不使使后后浇浇混混凝凝土土的的重重力力引引起起挂挂篮篮变变形形，，导导致致先先浇浇混混凝凝土土开开裂裂，，要要有有消消除除后后浇浇混混凝凝土土引引起起挂挂篮篮变变形形的的措措施施。。悬臂臂灌灌筑筑法法节节段段施施工工流流程程混凝凝土土浇浇注注及及养养护护挂篮篮前前移移就就位位预应应力力张张拉拉挂篮篮前前移移就就位位模板板安安装装钢筋筋绑绑扎扎混凝凝土土浇浇注注预应应力力管管道道预预留留养护护穿束束张拉拉压浆浆主要要流流程程1）选选择择挂挂篮篮形形式式主主要要考考虑虑结构构简简单单、、自自重重轻轻、、受受力力明明确确、、变变形形较较小小、、行行走走安安全全、、装装拆拆方方便便等等方方面面因因素素。在在一一般般情情况况下下，，尽尽量量选选择择本本单单位位现现有有设设备备、、达达到到保保证证施施工工质质量量，，加加速速施施工工进进度度，，投投资资较较省省的的目目的的。。2）挂挂篮篮横横断断面面布布置置，，一一般般取取决决于于桥桥梁梁宽宽度度和和箱箱梁梁横横断断面面形形式式，，当当桥桥梁梁横横断断面面为为单单箱箱时时，，全全断断面面用用一一个个挂挂篮篮施施工工；；当当桥桥梁梁横横断断而而为为双双箱箱时时，，一一般般采采用用两两个个挂挂监监分分别别施施工工，，最最后后在在桥桥面面板板处处用用现现浇浇混混凝凝土土连连接接。。（3）挂挂篮篮设设计计与与施施工工3）挂挂篮设计计荷荷载载①模模板板重重力力：：包包括括侧侧模模、、内内模模、、底底模模和和端端模模等等各各部部件件重重力力。。②箱箱梁梁梁梁段段重重力力按按最最重重梁梁段段控控制制挂挂篮篮设设计计。。③挂挂篮篮自自重重。。④平平衡衡重重重重力力。。⑤振振捣捣器器重重力力及及振振动动力力。。⑦千千斤斤顶顶及及油油泵泵重重力力。。⑧施施工工人人员员重重力力。。4）挂挂篮篮的的验验算算挂篮篮按按照照钢钢结结构构设设计计必必须须满满足足必必要要的的构构造造要要求求。。挂篮篮满满足足施施工工荷荷载载下下的的强强度度、、刚刚度度和和稳稳定定性性。。挂篮篮行行走走及及灌灌筑筑梁梁段段混混凝凝土土时时的的稳稳定定系系数数，，均均不不应应小小于于1.5。挂蓝蓝组组拼拼后后，，应应全全面面检检查查安安装装质质量量，，并做做载载重重试试验验，，以以测测定定其其各各部部位位的的变变形形量量，，并并设设法法消消除除其其永永久久变变形形。挂篮篮拼拼装装时时应应对对称称进进行行。。挂篮篮行行走走时时，，须须在在挂挂篮篮尾尾部部压压平平衡衡重重，，以以防防倾倾覆覆。。浇浇筑筑混混凝凝土土梁梁段段时时，，必必须须在在挂挂篮篮尾尾部部将将挂挂篮篮与与梁梁进进行行锚锚固固。。5）挂挂篮篮的的安安装装6）消除除后浇浇混凝凝土引引起挂挂篮变变形的的措施施①水箱法法：浇筑混混凝土土前先先在水水箱中中注入入相当当于混混凝土土重量量的水水，在在混凝凝土浇浇筑中中逐渐渐放水水，使使挂篮篮负荷荷和挠挠度基基本不不变。。②浇浇筑混混凝土土时根根据混混凝土土重量量变化化，随随时调整吊吊带高度。。③将将底模模梁支支承在在千斤斤顶上上，浇浇筑混混凝土土时，，随混混凝土土重量量的变化千千斤顶顶，抵消消挠度度变形形。（4）合拢拢段施施工合拢段段施工工时通通常采采用吊吊架或或支架架。特殊情情况时时，也也可在在挂篮篮上合合拢，，即先先拆除除一个个挂篮篮，用用另一一个挂挂篮走走行跨跨过合合拢段段至另另一端端悬臂臂施工工梁段段上，，形成成合拢拢段施施工支支架。。在合拢拢段施施工过过程中中，由由于昼昼夜温温差影影响，，现浇浇混凝凝土的的早期期收缩缩、水水化热热影响响，已已完成成梁段段混凝凝土的的收缩缩、徐徐变影影响，，结构构体系系的转转换及及施工工荷载载等因因素影影响，，因此此，需采取取必要要措施施，以以保证证合拢拢段的的质量量。合拢段段施工工关关键技技术1）合拢段段长度度选择择。合拢拢段长长度在在满足足施工工操作作要求求的前前提下下，应应尽量量缩短短，一一般在在2.0m左右。。（设计确确定）2）合拢温温度选选择。一般宜宜在当当地年年平均均气低低温合合拢，，合拢拢后应应用草草袋等等覆盖盖，并并加强强接头头混凝凝土养养护，，使混混凝土土早期期结硬硬过程程中处处于升升温受受压状状态。3）合拢段段混凝凝土选选择。混凝凝土中中宜加加入减水剂剂、早早强剂剂，以便及及早达达到设设计要要求强强度，，及时张张拉预预应力力束筋筋，防防止合合拢段段混凝凝土出出现裂裂缝。。4）合拢段段采用用临时时锁定定措施施，采用劲劲性型型钢或或预制制的温温凝土土柱安安装在在合拢拢段上上下部部作支支撑，，然后张张拉部部分预预应力力束筋筋，待待合拢拢段混混凝土土达到到要求求强度度后，，张拉拉其余余预应应力束束筋，，最后后再拆拆除临临时锁锁定装装置。。5）为保保证合合拢段段施工工时温温凝土土始终终处于于稳定定状态态，在浇筑筑之前前各悬悬臂端端应附附加与与混凝凝土质质量相相等的的配重重(或称压压重)，加配配重要要依桥桥轴线线对称称加裁裁，按按浇筑筑重量量分级级卸载载。如采用用多跨跨一次次合拢拢的施施工方方案，，也应应先在在边跨合合拢，同时时需经经大量量计算算，进进行工工艺设设计和和设备备系统统的优优化组组合。。4、连续续—刚构桥桥施工工过程程中的的质量量控制制4.1施工时时易出现的的质量量问题题钢筋施施工：保护层厚度度控制较差差，钢筋下下料尤其是是主筋尺寸寸误差较大大，钢筋焊焊接焊缝不不饱满、焊焊缝长度不不够、个别别用错焊条条型号等。。结构物沉降降缝或变形形缝不能按按照图纸或或设计进行行施工，结结构物不均均匀变形裂裂缝时常出出现。预埋钢筋或或预埋件位位置准确性性较差，梁梁板间铰缝缝钢筋不能能按图施工工。混凝土施工工跑模漏浆浆现象难于于杜绝。混混凝土振捣捣不规范，，过震、欠欠振现象较较为普遍。。混凝土湿接接缝处理不不规范，混混凝土界面面凿毛处理理较差，接接缝混凝土土质量不符符合设计要要求，一方方面是拌和和质量较差差，另一方方面是现场场振捣质量量较差，混混凝土松散散、离析较较为普遍。。预应力结构构张拉、锚锚固、压浆浆控制不严严，滑丝、、压浆不满满或漏压现现象。混凝土养护护，拆模时时间，养护护条件。4.2突出问题——预应力施工工质量预应力筋的的滑丝和断断丝金属波纹管管孔道漏浆浆曲线孔道竖竖向位置偏偏差曲线孔道灌灌浆不密实实预应力张拉拉控制——由于预应力力对结构影影响较大，，应严格控控制预应力力施工质量量。4.3施工中需特特别关注的的几个问题题桥梁施工过过程体系转转换问题桥梁施工过过程影响因因素施工中临时时结构的安安全问题箱梁裂缝及及原因（1）施工过程程的体系转转换施工必须按按照设计预预定的程序序进行；施工前应制制定较严格格的施工过过程——施工步骤，，节段施工工时间；根据制定的的施工过程程，计算各各阶段的立立模标高，，并对施工工误差进行行技术调整整；合龙的时间间、措施尤尤为重要。。——进行桥梁施施工过程监监控是必要要的。（2）桥梁施工工过程影响响因素混凝土收缩缩、徐变温度挂篮、支架架变形预应力张拉拉混凝土收缩缩、徐变收缩、徐变变是混凝土土固有的特特性之一。。对连续刚构构，徐变伴伴随着施工工中体系转转换、临时时荷载的变变化、预应应力的张拉拉而对结构构产生重大大影响——内力，变形形。收缩对连续续刚构除由由于表明混混凝土干缩缩而产生裂裂缝外，还还会产生次次内力。连续刚构的的成桥反拱拱增大也是是徐变的影影响。温度混凝土水化化热温度变变化；环境温度变变化；温度表面干干缩裂缝；；温度次内力力及次应力力裂缝合龙温度。。挂篮和支架架变形产生结构附附加变形，，改变结构构受力状态态，发生施施工事故；；应作专门的的设计和验验算。２０１０年年１月３日日下午１４４∶２０时时，云南省省昆明市，，由云南建建工市政公公司承建的的昆明新机机场航站楼楼配套引桥桥工程在混混凝土浇筑筑施工中，，突然发生生了支架垮垮塌事故，，造成７人人死亡、８８人重伤、、２６人轻轻伤。2009.8.30贵阳市花溪溪区，在建建铁路桥垮垮塌，5名工人受伤伤，2名工人被埋埋。而工人人们介绍，，因混凝土土浇灌速度度过快等导导致事发。。预应力张拉拉超静定结构构预应力对对结构影响响更大；预应力产生生的次内力力影响不容容忽视；预应力施工工质量应引引起重视。。3）预应力混混凝土箱梁梁裂缝（1）纵向弯曲曲裂缝。（2）纵向弯曲曲剪应力裂裂缝。（3）预应力筋筋未能覆盖盖截面产生生的裂缝。。（4）桥墩两侧侧箱梁腹板板和独立支支撑处箱梁梁横隔板中中的裂缝（5）温度收缩缩裂缝。（6）箱梁底板板的锚下裂裂缝。（7）大吨位预预应力引起起的裂缝。。3）预应力混混凝土箱梁梁裂缝原因分析（1）主桥总体体设计中对对箱梁截面面尺寸的拟拟定不合理理，其中包包括梁高，，腹板及顶顶板厚度尺尺寸，承托托布置及尺尺寸。（2）设计抗弯弯剪能力不不足。（3）未合理考考虑温度应应力。（4）对超静定定预应力混混凝土连续续梁桥设计计中的次内内力影响估估计不足。。（5）预应力束束布置不合合理。（6）预应力张张拉未达到到设计要求求。（7）材料自身身强度不足足。（8）施工技术术差错或未未考虑施工工精度的误误差。5、连续—刚构桥的施施工监控5.1桥梁施工控控制的必要要性为了保证施施工质量，，必须要对对复杂建桥的整个过程程进行严格格的施工控控制。也可以这样样说，桥梁梁施工控制制是桥梁建建设质量的的保证。衡衡量一座桥桥梁的质量量标准就是是要保证已已成桥的线线形以及受受力状态符符合设计要要求。对于桥梁的的下部结构构，只要基基础埋置深深度和尺寸寸以及墩台台尺寸准确确就能达到到标准，容容易检查和和控制。对采用多工工序、多阶阶段自架设设体系施工工的大跨度度桥梁的上上部结构而而言，要求求结构内力力和标高的的最终状态态符合设计计要求，就就不那么容容易了。比如预应力力混凝土刚刚构桥和斜斜拉桥在悬悬臂浇筑l号块件时，，如预抛高高设置不准准，可能影影响到以后后各节段和和合拢标高高以及全桥桥的线形。。5.2施工控制的的内容（1）大跨度桥桥梁施工控控制内容结构变形控控制桥梁结构尺尺寸的控制制是施工控控制的基本本要求。但但结构在施施工形成过过程中均要要产生变形形，加之施施工过程中中各种误差差的积累，，因此任何何一个结构构不可能达达到与设计计尺寸准确确无误的吻吻合，故要要尽量减少少结构尺寸寸与设计尺尺寸的偏差差，并将其其降低到允允许的程度度。结构应力控控制结构应力控控制好与否否，在外观观检查时不不易发现。。但是，如如果结构实实际应力状状态与设计计应力状态态不符，将将会给结构构造成危害害，并较之之结构变形形的影响为为大，所以以，在对桥桥梁进行施施工控制时时，尤其要要注意对结结构应力的的监控。。结构稳定控控制桥梁结构的的稳定关系系到桥梁的的安全，它它与桥梁的的强度有着着同等重要要的意义。。目前，桥桥梁的稳定定性已引起起人们的重重视，但人人们只注重重桥梁的稳稳定计算，，而对施工工过程中可可能出现的的失稳现象象还没有可可靠的监测测手段，尤尤其是随着着桥梁跨径径的增大，，受动荷载载或突发情情况的影响响，还没有有快速反应应系统。安全控制对桥梁施工工中可能发发生的意外外，临时结结构的变化化等对桥梁梁的安全影影响。5.3施工控制制方法主要有三三种：一是采取取纠偏终终点控制制的方法法，即在施工工过程中中，对产产生主梁梁线形偏偏差的因因素跟踪踪控制，，随时纠纠偏，最最终达到到理想线线形，这这种方法法常用Kalman滤波法和和灰色理理论等。。二是应用用现代控控制理论论中的自自适应控控制方法法，即对施工工过程中