某高速公路大桥主梁中边跨合拢段施工方案

PAGEPAGE22某高速公路大桥主梁中、边跨合拢段施工方案一、工程概况：某大桥长1390.5m，设22墩(含2个辅助墩)2台。主桥为双塔斜拉桥，主桥桥跨组合为156.5+324+156.5m，主桥长637m；结构形式采用双塔、双索面、密索、对称扇形布置，预应力砼分离式三角形箱型断面主梁、塔梁分离的半漂浮体系。主梁中心高3m，箱梁全宽25.4m，主梁从索塔处开始分块，0#块长9m；主梁标准块件每6m为一节段，节段重约280吨，全桥共（2×26+2×24个标准段）+（3个合拢段）+（2个现浇段）。斜拉索采用Φj15.24高强度低松弛度锌钢绞线成品索，全桥共2×2×26+2对斜拉索。索塔采用“H”形索塔、空心薄壁箱形截面，主塔高158.65m。南引桥采用10×40m的T形预制简支梁，桥宽22.5m～38.94m，桥长408m。北引桥桥宽22.5m，桥长338米，桥跨组合为5×40m＋3×46m的T形预制简支梁。二、合拢顺序：三、合拢段设计简介：1、中跨合拢段：中跨合拢段长3.0m，横断面上设30根合拢预应力钢束（27φj15.24,预应力布置见图a）,混凝土48.8m³，重127t，合拢前安装槽钢劲性骨架(如图b)。（图a）中跨合拢段预应力布置图（cm）（图b）中跨合拢段劲性骨架布置图2、边跨合拢段边跨合拢段长3.0m，横断面上设50根预应力钢束（见图c），混凝土80.5m³，重209.3t，设计采用与中跨相同的劲性骨架合拢。（图c）边跨合拢段预应力布置图（cm）四、中跨合拢施工方案及方法1、合拢支架中跨合拢段采用挂篮底模平台作吊架施工。挂篮底模平台翼缘模板和支架不作改动，只需拆除挂篮主桁平台前端横隔板和3.0m长的内模板及支架。26#段施工完成后，采用桥南的挂篮作主挂篮、桥北的挂篮作副挂篮进行合拢，施工方法及顺序如下图（图d）示。（图d）中跨合拢施工顺序图（cm）2、调索、加设配重当合拢段挂篮吊架走行到位后，在既定的合拢时间、合拢温度下(最低温度)，先观测合拢段两边悬臂端高差是否达到合拢条件，若达不到合拢条件，可通过调索或加设水箱配重调节主梁标高，使其达到合拢要求（设计要求合拢段合拢时两端竖向误差≤1cm、轴向偏位≤1cm），调索及加设配重量由监控单位提供数据。3、劲性骨架及临时锁定合拢临时锁定有两个步骤：首先是焊接锁定劲性骨架，然后张拉临时预应力束。劲性骨架用来连接两端梁，保证合拢段净空，防止在浇筑合拢段砼的过程中及合拢段砼未达到设计强度的养护过程中梁两端错动，同时用来抵抗合拢段因温度升高而产生的压应力及梁体可能错动而起的竖向剪应力。劲性骨架按设计布置，先将劲性骨架一端与预埋型钢焊接牢实，再在另一端将楔块（楔块由2-3块2cm厚钢板焊成）打入顶紧，并将楔块与预埋型钢及劲性骨架焊接牢实。劲性骨架锁定时间内，温度要求相对稳定，劲性骨架焊接时间选择在晚上的12点～第二天清晨6点。由于劲性骨架采用焊缝连接，焊缝抗拉能力低，故采用临时预应力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。临时张拉采用原设计的N26、N27合拢钢束，共6根，临时张拉束布置见图（e）。根据砼因温度降低而产生的拉应力确定每根束临时张拉预应力，临时预应力束张拉力未达到设计张拉力，待合拢施工完成、合拢段砼强度达到设计强度后，再将其补拉至设计吨位。（图e）中跨合拢段临时预应力布置图（cm）4、加设换重在其他所有工序完成后，开始灌注砼前，在南北岸26#段梁梁端各加设水箱配重与合拢段砼换重（每端水箱装水重量与吊点承受的重量一致，水箱重心位置与吊杆合力作用点重合）。在浇灌合拢段砼时,根据砼浇筑量,边浇筑砼边放水，放水速度根据砼浇筑速度而定，原则是使同一时段内浇筑的砼重量尽可能与放出的水重量相等（灌注砼前先要在水箱上作好标志，以便控制放水量，放水量与合拢段混凝土浇筑量相差不超过5吨）。通过水箱放水使合拢段两端悬臂在砼浇灌过程中受力保持一致,从而使合拢段两边悬臂高差始终保持不变，尽可能避免因施工原因而使结构引起附加应力,实现“无应力”合拢。5、砼灌注因混凝土抗压能力强，抗拉能力低，为避免因温度降低而使砼受拉，混凝土浇筑时间定在全天最低温度、温差变化小的时段进行，一般选择在晚上的12点～第二天清晨6点。6、施工注意事项⑴合拢前全桥进行一次索力和线型的调整(根据监控单位确定)。⑵合拢前几天连续观测昼夜温度变化、合拢口高程变化、合拢口长度变化、拉索索力变化，确定温度变化与高程、长度、索力及梁温的关系，选定适当的施工时间。⑶确保劲性骨架焊缝质量。⑷劲性骨架锁定及砼灌注快速、对称，尽量缩短施工时间。⑸合拢段砼加强养护和覆盖。⑹合拢段砼达到规定的时间及强度后应尽快张拉预应力。⑺合拢前，清除梁上多余的材料、机具，尽量使南北两岸梁上的施工荷载相差不大。合拢梁段浇筑砼后至纵向预应力索张拉前应禁止施工荷载的超平衡变化。五、边跨合拢施工方案及方法1、合拢支架在边跨24#段悬灌施工完成后，将挂篮前移，采用挂篮悬灌边跨25#合拢段。施工方法及顺序如下图（f）示。（图f）边跨合拢段施工顺序图（cm）2、边跨现浇段施工及脱模卸架边跨现浇段长4.54m、砼226.7m³、重590t墩顶设计为拉压支座，支座可以纵向自由移动（最大变位±32cm）。现浇段施工时，墩侧悬壁部分支撑在三角架牛褪上，墩顶部分直接支撑在墩及支座上，边跨现浇段支架如图（g）示。在现浇段施工完成后，为保证边跨合拢段不裂,使现浇段梁体能随温度变化而纵向自由移动，在边跨合拢段劲性骨架锁定、临时预应力束张拉完成后，将现浇段支架前端多余部分支架拆除并脱掉端模及底模，采用千斤顶抽换的办法将现浇段悬臂部分重量逐个落在可以纵向移动的型钢支撑架上（6个支撑架分别支撑在6个三角架牛褪上，型钢支撑搁放位置及构造如图（h）（i）示）。（图g）边跨现浇段支架图（图h）型钢支撑位置图(cm)（图i）型钢支撑构造图（cm）3、调索、加设配重同中跨合拢段，配重重量由监控单位提供数据。4、劲性骨架及临时锁定边跨合拢临时锁定同样有两个步骤：首先是焊接锁定劲性骨架，然后张拉临时预应力束。劲性骨架设计及安装同中跨合拢段。边跨合拢段在锁定劲性骨架后也采用临时预应力束张拉，临时张拉采用原设计的N12、N18、N20、N21合拢钢束，共8根，临时张拉束布置见图（j）。根据砼因温度降低而产生的拉应力确定每根束临时张拉预应力，临时预应力束张拉力未达到设计张拉力，待合拢施工完成、合拢段砼强度达到设计强度后，再将其补拉至设计吨位。（图j）边跨合拢段临时预应力布置图（cm）5、加设换重同中跨合拢段。6、砼灌注同中跨合拢段。7、施工注意事项⑴型钢支撑处的梁底面预埋1cm厚钢板及钢筋网片。⑵施工时将支撑架的顶面钢板与梁顶预埋钢板点焊，钢筋滚筒下的钢板与三角架牛褪槽槽焊接。⑶挂篮底模后吊点处的梁顶面加设钢板及双层钢筋网片。边跨合拢时挂篮三角架受力计算取一集中荷载P=90t（前面已计算结果为90.8t，此处近似按90t计算）作用于主桁三角架纵梁上，距三角架立柱中心距离2.3m。纵梁惯性矩I=1.5×109mm4，经软件计算，纵梁最大弯矩Mmax=884.8KN.m，最大组合应力σmax=168.7MPa＜210MPa，f=10mm=L/555＜L/400,可以!详见下图示。（a）弯矩图（b）应力图（c）位移图主梁边跨现浇段支架(复核)计算书1、荷载计算作用于支架的荷载包括砼自重、施工人员及机具重量、模板及支架重量这三部分组成，砼自重按现浇支架所承受梁的最大截面来计算，砼密度按26kN/m3、模板重量取0.75kpa（包括组合钢模、连接件及钢楞）；施工人员及机具重量按2.5kpa计算。荷载横向分部见下图：B-B截面砼自重（KN/m2B-B截面砼自重（KN/m2）模板重量（KN/m2）施工人员及机械重量（KN/m2）2、建立模型建立支架模型时，牛腿斜杆采用杆单元，其余采用梁单元，荷载作用于后面三根横梁，通过横梁传递到纵梁、斜杆。纵梁计算模型横梁斜杆纵梁计算模型横梁斜杆3、受力及变形检算算3.1荷载工况况工况一：砼自重重＋模板及及支架＋施施工人员及及机具。工况二：砼自重重＋模板及及支架。受力检算时采用用工况一，变变形计算时时按工况二二采用。3.2受力检算算支架的牛腿斜杆杆、纵梁采采用32aa][、横梁采采用32aaⅠ。弯距图弯距图由弯距分布图可可知，横梁梁的跨度即即牛腿的间间距不太合合理，导致致横梁负弯弯距过大，而而正弯距很很小。正应力图正应力图横梁正应力最大大值发生在在第二根横横梁与纵梁梁交接处，最最大值为，该该值远远大大于规范规规定的允许许应力。剪应力图剪应力图剪应力最大值发发生在第二二根横梁与与纵梁交接接处，最大大值为，该该值满足规规范要求。横梁正应力图横梁正应力图纵梁正应力最大大值发生在在第二根横横梁与纵梁梁交接处，最最大值为，该该值大于规规范规定的的允许应力力，但小于Q235钢材的屈屈服应力。斜杆应力图斜杆应力图牛腿斜杆为受压压杆件，按按受力检算算最大压应应力为,按稳定检检算时，查查表ψ＝0.7669,按稳定计计算时的最最大应力为为,满足规范范要求。3.2变形计算算变形图变形图由变形图可知，除除第二根横横梁两端的的悬臂端变变形较大，变变形值为44.9cmm，其余部部分变形都都很小，满满足要求。4、支座反力及焊缝缝检算4.1支座反力力由上图可知，牛牛腿上面预预埋件所受受的最大外外力为253kkN↓，394kN→；下面的的预埋件所所受最大外外力为349kkN↓，251kN←。4.2焊缝受力力检算预埋件的布置见见下图，焊焊脚尺寸取取，焊缝的的强度设计计值取为。上部预埋件下部预埋件下部预埋件（1）上部预埋件焊焊缝受力检检算受拉时，能承受受的最大拉拉力为：安去系数为：因为设置了预埋埋垫板，故故不需检算算焊缝的受受剪承载力力。（2）上部预埋件焊焊缝受力检检算受压时，能承受受的最大压压力为：安去系数为：4.3连接板受受力检算（1）上部预埋件的的连接板受受力检算：：（1）下部预埋件的的连接板受受力检算：：由上面的计算分分析可知，该该预埋件部部分满足规规范要求。5、结论本计算中所采用用的砼自重重为按支架架上最大的的梁截面计计算所得，结结果稍偏大大；如果取取支架上现现浇梁段的的中间截面面，结果值值约为按最最大截面的的0.84倍。通过过以上的分分析可知，横横梁及纵、梁梁受力不满满足要求，尤尤其是横梁梁，建议要要么增大截截面，或者者减小横梁梁间距来解解决，预埋埋件满足受受力要求。注：公司科技技部复核检检算时，荷荷载按横梁梁间距0..5米取值计算算的。主梁边跨现浇段段施工时(交界墩偏偏心检算)主桥现浇段采用用支架施工工时，北引引桥T梁已架设设，不存在在偏心受压压，南引桥桥侧预制梁梁还未架设设，使墩身身处于偏心心受压状态态。一、浇注边垮现现浇段时，此此时合拢段段砼未施工工，未考虑虑合拢段重重量，其重重量由挂篮篮承受；托架重量及托架架段砼偏心心取托架反反力作用点点距墩中心心的距离。压压力N及弯距M的检算