连续梁菱形挂篮施工工法(部级)

连续梁菱形挂篮施工工法(部级)连续梁菱形挂篮施工工法(部级)连续梁菱形挂篮施工工法中铁七局集团有限公司中铁五局(集团)有限公司陈思肖炳忠苟祖宽张振强周远杰工法编号：GGG（中企）C3-20081．前言近年来，科学技术的发展大大推动了桥梁设计施工的进步，其中预应力混凝土连续梁桥、刚构桥是采用较多的的桥梁型式。预应力混凝土连续梁桥、连续刚构桥一般跨度大而且跨江河、河谷，所以主要采用悬臂浇筑法施工。以往挂篮一般采用万能杆件、贝雷桁架、军便梁组拼而成，往往结构复杂、质量大、操作不方便；现在的连续梁、连续刚构桥箱梁截面多采用单箱双室或单箱多室截面，桥面宽度大，节段重量较重，要求每个节段全断面一次浇筑，对悬臂浇筑法施工提出了更高的要求，为满足施工需要，出现了各种新的悬臂浇筑法施工方法，其中菱形挂篮悬臂浇筑施工具有设备结构简单、节点少、变形小、操作方便等优点得到了较快的发展。2001年至2003年，中铁五局（集团）有限公司在贵阳市中心环北线小关水库特大桥施工中，在充分总结以往连续梁、连续刚构悬臂浇筑施工经验的基础上，针对该桥单箱双室宽幅（桥面宽21.5m）箱梁悬臂浇筑施工技术难点，进一步优化挂篮结构设计及其施工工艺，成功研制了适用于宽幅箱梁悬臂施工且仅用两片主桁架的菱形挂篮。2007年1月至2008年5月，中铁七局集团有限公司施工的湖北恩施施州大桥主桥为独塔单索面斜拉桥，刚构体系，墩塔梁固结。主跨145米，边跨100米，主桥刚构体系采用菱形挂蓝悬臂现浇施工，为解决平衡问题，在100m边跨在箱室内填充铁砂混凝土压重。挂蓝结构施工安全、方便，移动快速，并有效地控制了成桥线形。2007年8月至2008年8月，中铁七局集团有限公司在和平至左岭高速公路武东特大桥主桥（63＋115＋63m预应力混凝土连续梁）施工中。根据混凝土悬臂浇注工艺及对挂篮设计的技术要求，采用菱形挂篮施工，走行方式为无平衡重走行方式，使桁架走行时的稳定系数大于2.0，满足规范要求，同时满足挂篮下通车净高不小于8.5m的要求。2006年，结合工程开展研究的科技项目《贵阳小关水库特大桥施工技术研究》通过贵州省科技成果鉴定，专家评价连续梁菱形挂篮施工技术达到国内先进水平。通过在几个工程项目的实践，逐步完善形成本工法。2．工法特点3．适用范围本工法适用于预应力混凝土连续梁、连续刚构桥悬臂浇筑施工，尤其是单箱双室或单箱多室的宽幅箱形连续梁、连续刚构桥悬臂浇筑施工。4．工艺原理4.1菱形挂篮的工艺原理：4.2挂篮设计前上横梁螺旋千斤顶菱形架后锚滑道外导梁吊带侧模底纵梁0#后下横梁1主桁架系统挂篮主桁采用外形呈菱形的桁架，在其横向设置前、后横梁组成一空间桁架，并在前、后横梁桁片上设置上下两层平面联结杆件。2走行及锚固系统菱形组合梁走行系统：在每片梁前端设滑动点，后部设平衡导向滑轮，箱梁顶面上设3个滑道，向前滑移。挂篮行走时，通过后锚千斤顶将后锚反力转换为后锚小车承受，锚固小车可在工字钢轨道上翼缘底面滚动前移，轨道通过锚梁与箱梁竖向预应力筋连接而锚固。挂篮就位后，再将后锚小车上的力转换给后锚杆。外导梁走行：外导梁前端悬吊在前上横梁，后端悬挂在锚固于已浇注梁段的滑车中。后下横梁与外模板悬挂在外导梁上，菱形架走行时带动外导梁走行。内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，内导梁走行于外导梁情况相同。锚固系统：锚固系统作用是将挂篮承受的荷载传至箱梁上，防止挂篮倾覆。浇筑箱梁混凝土时，挂篮尾部通过竖向后锚拉杆连接，后锚拉杆穿过预留孔采用螺栓连接紧固，锚杆上方设置千斤顶进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端的标高。每片桁架后锚采用两组相互独立的后锚系统，并采用铰接式分配梁保证了每根后锚拉杆的拉力基本一致，能较好的适应预留孔的误差。3提吊系统为了便于工人操作，在前后横梁下方悬吊分配梁，通过吊杆悬挂底篮及内外模板。前吊杆是底模平台前吊点，吊杆之间采用销轴连接，以适应不同梁高的变化。底篮后横梁采用锚杆锚固在前段已完梁段上，锚杆上方设置千斤顶，进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。4底篮及模板系统底篮由前下横梁、后下横梁、纵梁及分配梁组成。底篮前横梁通过吊杆悬吊在主桁的分配梁上，底篮后横梁在挂篮前移时悬吊在主桁的分配梁上，挂篮就位后转换到底篮后锚杆锚固于箱梁底板。模板包括底模、外模、内模。外模采用大块钢模，内模采用组合钢模，内外模利用对拉螺杆（精轧螺纹钢）连接紧固，外加钢管支撑固定。腹板内用同标号混凝土预制块作内支撑，保证腹板结构尺寸。外模上部支承在外滑梁上，前端悬吊于主桁外侧分配梁，后端悬吊于已浇箱梁翼板上。外模吊杆均采用精轧螺纹钢，同样，内模支承在箱室的内滑梁上，前端悬吊于主桁前分配梁，后端悬吊于已浇箱梁内顶板上。内模横梁上设置活动销来调节内模宽度以适应腹板厚度的变化。5操作平台操作平台包括底篮前、后端平台，底篮两侧平台，内、外模悬吊平台，翼板两侧平台，张拉操作平台。操作平台设计应满足堆放施工机具及工人作业空间要求。平台可用手动葫芦调整其高度。1设计荷载：钢筋混凝土自重26kN/m3，混凝土侧压力60kPa，混凝土与模板吸附力100kPa，施工机具及人群荷载2.5kPa，基本风压值766kPa。2箱梁混凝土超灌系数1.03。3动力系数采用1.2。4行走时抗倾覆稳定系数≥2；浇筑时抗倾覆稳定系数≥2。5杆件容许最大挠度值≤L/750，挂篮允许最大变形（包括吊带变形的总和）≤20mm。6挂篮总重量(含施工荷载)/悬臂浇筑箱梁节段重量在0.3～0.5之间。7水平限位安全系数≥2；5．施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程5.2操作要点1支座安装和定位：在支座安装前，首先是在支座垫石上确定支座安装中心线，根据中心线和需要安装的支座型号和规格、外形几何尺寸在支座垫石上放大样。2活动支座安装完毕后对0＃梁段予以临时锁定。1挂篮拼装1)挂篮加工完毕，在工厂检查各杆件尺寸、连接，重要焊缝采用超声波探伤检查，检测合格后在加工现场进行预拼装，经试验满足设计和施工要求后运达施工现场。2)在施工现场拼装时，根据吊装设备的起吊能力将挂篮分块拼装，减少在梁顶高空拼装时间和工作强度。3)挂篮拼装要注意各杆件的拼装顺序。先拼装走行系统、主桁结构及主桁后锚部分，然后拼装吊带及底模平台部分，再拼装挂篮模板及工作平台。2挂篮静载试验挂篮试验加载按照最不利荷载模拟加载，检验挂蓝的稳定性及整体安全，实测出挂篮的变形。挂篮预压采用堆码砂袋的方法进行，也可以利用千斤顶反压加载，千斤顶加载时由承台锚固钢筋提供反力，中间通过钢绞线及分配梁连接。数据分析整理。通过预压测量出挂篮不可恢复变形和弹性变形；弹性变形与挂篮设计值比较，检验是否满足设计和规范要求要求；绘制出荷载与挂篮弹性变形关系曲线，为线形控制提供依据。3挂篮锚固和移动（见图5-2-2-1）挂篮静止时后锚由精轧螺纹钢锚固在已浇注梁段顶板，锚固精轧螺纹钢尽可能利用梁体竖向精轧螺纹钢，以减少用钢数量。每施工完一个节段，悬臂两端挂篮均要对称前移施工下一个节段。1)在前方梁段顶面测量好滑道位置，找平铺设滑道并固定。2)将承重的各吊杆慢慢松开,后下横梁吊点用精轧螺纹钢和倒链转移至外导梁上。此时，模板系统与混凝土脱离，挂篮处于空载状态。3)将菱形梁后锚松开，人工采用倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动外导梁、底模及内导梁整体滑移到位。4)挂篮移动到位后，把底模重新固定在各吊杆上，将内、外导梁也和上一梁段预留吊杆及前吊带固定好。标高调整采用螺旋千斤顶调节吊带可以精确的达到施工要求。4节段循环施工（见图5-2-2-2）图5-2-2-2节段循环施工1)钢筋施工。先绑扎底板钢筋；腹板钢筋主要为箍筋，与底板钢筋一共安装并将腹板筋下端固定在底板钢筋上，形成腹板钢筋骨架；安装腹板钢筋水平、联系筋；绑扎顶板钢筋。2)预应力施工。在钢筋施工时穿插进行预应力筋和预应力管道安装，将其固定在钢筋网上，预应力管道每隔50cm安装定位网固定；预应力管道内临时穿塑料衬管，防止管道变形、漏浆。3)混凝土浇注施工。浇注顺序为底板→腹板→顶板。通过腹板浇注底板混凝土，合理控制各腹板浇注顺序、浇注强度，在内箱倒角处安装部分底板内模，避免底板浇注完毕腹板混凝土仍然往箱梁内翻浆。4)预应力张拉。养生混凝土7天，且同条件混凝土抗压试块强度和弹性模量达到90％，进行纵向预应力筋张拉，然后张拉横向预应力筋，竖向预应力筋滞后2个节段张拉。钢绞线预应力管道通过管道摩阻试验测定实际管道摩阻损失。5线形控制影响箱梁悬臂端产生挠度的主要因素有：梁体结构自重、施工荷载、施加预应力、混凝土徐变、挂篮弹性变形、使用荷载。挠度计算公式如下：Hm?Hs??fl??fy?f1?f2?f3?f4Hs—梁段设计标高?f?f?fyl—各梁段自重在本梁段产生的挠度总和—各梁段预应力张拉在本梁段产生的挠度总和—砼收缩、徐变在本梁段产生的挠度1?f?f?f2—施工临时荷载在本梁段产生的挠度—使用荷载在本梁段产生的挠度—挂篮变形值341)测定混凝土容重，按照混凝土试验方法测定。2)挂篮变形值由静载试验确定的荷载与挂篮弹性变形关系曲线得出。3)临时荷载中挂篮自重已知，人员和机具荷载按2.5kPa/m2考虑。4)制作试块测定混凝土7、28、60、90弹性模量，制作E－t曲线。5)应力测试试和温度测试。应力测试采用钢弦式应变计在全桥8个断面共设96个测点；温度测试：环境温度的测量采用电子温度计，全桥共设置2个温度、湿度监测站，主梁温度场的测量采用数字式测温传感器进行。6)偏位测量。采用全站仪用坐标法测量，测量基点设在桥梁两端稳定的地方。7)主梁标高测量。每节段施工完成后，测量该节段的标高及相邻3个节段的标高变化，在3个工况进行测量：混凝土浇注前、混凝土浇注后、张拉预应力后。8)成桥线形测量。成桥后(合拢后，二期恒载铺装前)测量全桥线形，每5m布置两个测点（上下游各一个），测量主梁成桥线形。6悬臂浇筑施工平衡控制桥墩两端梁段悬臂施工进度应对称、平衡，实际最大不平衡偏差不得超过设计要求值。1)挂篮推移平衡控制两端挂篮每一个主桁片配置一个顶推千斤顶。顶推挂篮时，四台液压千斤顶同时顶推，保证挂篮四片主桁匀速、平行、同步前移。挂篮的内模骨架、外模骨架通过倒链葫芦拖拉，使其与主桁同步前进。2)钢筋安装不平衡重控制各种材料均堆放在0#段顶部，并且前后、左右对称堆放，不得堆放在悬臂部位。在各个节段钢筋施工过程中，计算出每个节段钢筋及工作面需要的材料总重量，对称进行钢筋的绑扎和运输。3)浇筑混凝土不平衡重控制浇筑混凝土前，两悬臂端钢筋及模板均已安装完毕，基本处于对称平衡状态。混凝土浇筑时两悬臂端对称平衡地进行，严格控制两悬臂端混凝土的不平衡重，避免不平衡重超过设计允许值。4)预应力施工控制悬臂浇筑箱梁节段预应力张拉，严格按照先纵向、后横向、再竖向顺序进行；纵向预应力张拉从上到下、左右对称同时张拉，若出现意外情况不对称张拉最多只能一束，防止箱梁横向偏压失稳或翘曲；横向预应力左右同时对称跳槽张拉。5.3合拢段施工及体系转换1)合拢施工顺序先边跨，后中跨，边跨合拢时临时支墩不能拆除。2)合拢前，测量箱梁顶面标高和轴线，连续测试温度影响偏移值，观测合拢段在温度影响下梁体长度及竖向的变化。3)合拢前，应在两悬臂端预加与需要承担的合拢段混凝土重量相等的配重。加配重时要按中轴线对称加载，并在浇注混凝土过程中逐级卸载，使悬臂端挠度保持稳定。4)合拢宜在设计温度范围内合拢，若设计无要求，合拢段混凝土浇注时间应在日气温较低、温度变化幅度小时施工，凌晨以后，日出之前最佳。6．材料与设备6.1所使用的主要材料见表6.1表6.16.2悬臂浇筑施工主要机械设备见表6.2。表6.2注：本表所列设备为1个T构施工设备。7．质量控制7.1混凝土浇筑质量控制标准下悬臂的挠度变化。每节段施工后，整理出挠度曲线进行分析，及时调整施工中发生的偏差值，准确地控制线形。7.2挂篮及模板质量控制标准按表7.2规定执行。表7.28．安全措施除遵守建设部、中华全总、劳动人事部联合发布的《建筑安装工人安全技术操作规程》外，还要注意下列事项：工作面周边挂安全网，墩下通道搭设防护棚。1挂篮移动时必须专人指挥，在准备工作就绪后方可开始走行，走行过程中，施工人员必须相互配合，听从指挥，使挂篮顺利快速前移到位。2挂篮每次走行时，连接部位螺栓、千斤顶、吊带及倒链等部位必须经过检查方可进行走行施工，确保走行安全。3挂篮移动过程中，锚固滑道的精轧螺纹必须拧紧，滑道与滑道之间连接必须保证水平。滑移过程中，侧模板要保证平稳，必要时可与底模暂时连接。4在挂篮推移、节段施工过程中，严格控制两悬臂端的不平衡偏差，不得超过设计允许值，两端、左右对称平行作业，并安排专人检查。5挂篮移动时，在其挂篮尾部设置后缆安全绳并随主桁前移逐渐放松。挂篮移动过程中，如有构件移动不同步，则先查明原因，解决问题后，然后利用千斤顶或倒链葫芦拉推就位，再继续前移。挂篮就位后，须在滑船前后设置楔档止动块，以确保挂篮前移及浇筑箱梁混凝土过程中的安全。确保施工杂物掉落砸到车辆或行人。9．环保措施10．资源节约11．效益分析11.0．1采用悬臂挂篮施工方法施工大跨度预应力混凝土连续梁或刚构梁，除挂篮安装、拆除需要使用大型吊装设备外，循环节段施工时不需要其它大型机具设备，达到减少工程投资的目的。12．应用实例×160+112m三向预应力混凝土连续刚构。该桥为双向四车道城市桥梁，整幅箱梁采用单箱双室截面，箱梁顶宽21.5m，底宽12.5m，悬臂板长4.5m；边腹板厚0.4~1.0m、中腹板厚0.4~0.6m；顶板厚0.28~0.5m，箱梁根部高10.5m，跨中及边跨支架现浇段梁高3.0m，底板厚0.32~1.5m，箱梁底板下缘按圆曲线变化。箱梁采用悬臂浇筑法施工，每个T构共分20对梁段，分段长度为5×3.0m、5×3.5m、10×4.0m，最大梁段重量约为2700kN。该桥结构设计要求挂篮自重及全部施工荷载≤1700kN，承载力3000kN，挂篮的设计和