大跨度连续刚构桥施工关键技术 图文并茂

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教授、博导二零一一年八月大跨度连续刚构桥施工关键技术主讲内容连续—刚构桥的简介连续—刚构桥的主要受力特点连续—刚构桥的施工关键技术连续—刚构桥施工过程中的质量控制连续—刚构桥的施工监控一、连续—刚构桥的简介连续-刚构桥属于梁式桥的范畴。连续刚构桥是从T构和连续梁发展而来的。它不仅发挥了预应力混凝土结构的受力特点，更使得悬臂施工技术在预应力混凝土梁式桥中的应用得到了新的推广与创新。因此也可以说，连续刚构桥是在预应力技术和悬臂施工的基础上产生发展起来的。一、连续—刚构桥的简介连续-刚构由于结构良好的整体刚度、便捷的悬臂施工技术，以及良好的经济性，广泛应用于公路和铁路桥梁中。特别是高速公路的迅速发展对桥梁行车平顺舒适性的要求越来越高，使得连续-刚构桥得到了迅猛发展。目前，世界上已建的大跨度连续—刚构桥统计情况：一、连续—刚构桥的简介目前，我省修建的大跨度连续刚构桥数量较少。随着我省高速公路的发展，修建连续-刚构桥，必将推动xx省桥梁建设事业的大跨度发展。柳忠路天水路黄河大桥西长凤xx特大桥xx至xx桥至xx路口高速公路工程

xx特大桥主桥简介

xx特大桥位于xx县xx乡练范村川里组与宁县xx桥镇xx桥村之间的xx上，横跨长武塬（xx县南塬东部边缘）、xx河谷及董志塬边缘。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。

xx特大桥由主桥和引桥两部分组成。主桥采用（87+5×162+87）m七跨预应力混凝土变截面刚构－连续箱梁，在6、11号墩墩顶设置支座，在7～10号墩墩顶采用刚构体系。桥面高度约85m。二、连续—刚构桥的受力特点2.1总体受力特点总体而言，连续-刚构的基本力学特点是：恒载、活载负弯矩的卸载作用基本与连续梁接近；桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；弯矩图面积小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低；超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感.2.2受力的优点连续刚构桥墩梁固结，施工方便，免去大型支座的安装及使用维护的费用，最大限度地应用平衡悬臂施工方法；采用箱型截面，提供了较大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度，满足成桥抗弯、施工中的抗弯和抗扭等需求；它利用较高的薄壁墩的柔度来适应结构由温度、混凝土收缩徐变和预应力引起的位移，能满足特大跨径桥梁的设计要求；双薄壁墩身将较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度结为一体，利用薄壁高墩大的抗弯刚度保持桥面的平整，利用其小的的抗推刚度来适应桥梁的水平变位。挪威的连续刚构86+202+298+125m三、连续—刚构桥的施工关键技术3.1施工过程解析大跨度连续-刚构桥通常应用其结构优点而采用悬臂施工方法。悬臂施工法－指梁部施工从桥中间墩处开始、按对称方式逐步接长并悬出梁段至合龙的施工方法。悬臂灌注法和悬臂拼装法悬臂灌注法－接长方式是采用挂篮等设备，在桥位处就地灌注混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉力筋，前移挂篮，继续下一梁段的施工，直至合龙。悬臂拼装法－接长方式是采用吊机等设备，吊装预先制成的梁段块件，张拉力筋，前移吊机，继续下一梁段的施工。（1）悬臂施工的关键程序基本程序悬臂施工形成T构各T构及边跨端部梁段之间的合龙三跨连续刚构桥例

支架浇注边梁直线段T构设备（挂篮或吊机）边跨合龙中跨合龙（2）悬臂施工的主要特点预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时需进行体系转换。桥跨间不需搭设支架，施工不影响桥下通航或行车。

多孔桥跨结构可同时多处悬臂施工，施工进度快。悬臂施工法充分利用预应力混凝土承受负弯矩能力强的特点，将跨中正弯矩转移为支点负弯矩，使桥梁跨越能力提高，并适合变截面桥梁的施工。悬臂施工用的悬拼吊机或挂篮设备可重复使用，施工费用较省，可降低工程造价。施工中存在体系转换体系转换：指桥梁结构在最终形成之前，曾经历过以不同的结构体系（如简支、悬臂、连续等）承受当时作用在其上的恒载（指结构自重、徐变影响等）的各施工阶段。若施工中存在体系转换，则按最终体系计算得到的结构恒载产生的内力和变形，就不同于按各阶段的体系计算得到的恒载内力和变形的叠加值。也就是说，施工方法不同，结构各施工阶段的恒载内力和变形也不同。3.2悬臂浇注关键技术问题（1）挠度控制（预拱度）（2）混凝土浇注（3）挂篮设计和施工（4）合龙施工技术（1）悬臂施工时挠度控制悬拼施工过程中所产生的挠度，涉及到梁体自重、预应力、混凝土徐变、施工荷载等的作用。鉴于施工挠度与许多不确定因素有关(例如各段混凝土间材料性能、温度、湿度以及养护等方面的差异、各段的工期也很难准确估计)，并出于施工中荷载的随时间变化以及梁体截面组成也随施工进程中预应力筋的增多而发生变化等等，故要精确计算施工挠度是非常困难的。（1）悬臂施柴工时挠度摔控制刚构桥卡悬臂时细的挠度嫁包括：由恒载暗、活载章、预应跃力及混搏凝土徐妨变所产洗生的刚旨构悬臂酿梁本身顷的挠度饮；挂篮、时的变温度和此施工临时啄荷载引起誓的挠度；由不对称茎恒载、活鱼载及风荷倘载引起刚窑构墩柱变休形和刚构足基础变形械所产生的垮悬臂梁挠撑度。通常采刊用有限卡元方法饺进行数摸值模拟文。第4块砼浇谷注第4块预应嚼力张拉第5块砼浇注第5块预应力却张拉连续刚构饺施工挠度河示例桥面铺园装后恒载效暖应预应力混凝土肚徐变预拱度会的设置（2）悬臂尼混凝土极浇注1．挂篮就城位后，安恶装并校正驶模板吊架轨，此时应呈对浇筑预秋留梁段混伙凝土进行抛高，以使施简工完成的毛桥梁符合屯设计标高迹。抛高值包薄括施工期翼结构挠度粉，因挂篮相重力和临约时支承释毫放时支座性产生的压压缩变形等。2．模扳安船装应核准阵中心位置制及标高，尿模板与前刺一段混凝矛土面应平系整密贴。馒如上一节糖段施工后疑出现中线曲或高程误罚差需要调剑整时，应晨在模扳安谨装时予以谁调整。3．安装黎预应力衫预留管晌道时，朱应与前赤一段预拢留管道亚接头严删密对准凯，并用竭胶布包丸贴，防姨止灰浆轮渗入管平道。管腔道四周浙应布置喊足够定留位钢筋压，确保泼预图管甜道位置揭正确，鸽线形和愚顺。4．浇筑甜混凝土稼时，可季以从前固端开始呈，应尽似量对称趋平衡浇樱筑。浇爱筑时应牌加强振鬼捣，并益注意对幅预应力赤预留管刻道的保域护。5．为提殃高混凝内土早期些强度，叨以加快钉施工速叮度，在变设计混汉凝土配子合比时见，一般消加入早强剂或像减水剂。混凝翁土梁段繁浇筑一搁般5～7天一个周粱期。为防律止混凝土哨出现过大卡的收缩、渔徐变，应其在配合比晌设计时按福规范要求甩控制水泥缸用量。6．梁段孤拆模后期，应对震梁端的蚀混凝土仙表面进好行凿毛棚处理，李以加强稠接头混考凝土的哗连接。7．箱梁推梁段混唱凝土浇岛筑，一犯般采用存一次浇倚筑法，玩在箱梁伏顶板中裂部留一部窗口，采混凝土念由窗口愈注人箱略内，再诱分布到捧底模上井。当箱范梁断面塌较大时悠，考虑陡梁段混息凝土数窝量较多劳，每个享节段可虎分二次东浇筑，先浇筑葵底板到穿肋板倒误角以上侧，待底锋板混凝战土达到奖一定强咱度后，班再支内具模，浇痛筑肋板响上段和遥顶扳。其接缝按缓施工缝要先求进行处姐理。8．箱梁篮梁段分为次浇筑评混凝土猪时，为器了不使模后浇混肾凝土的足重力引努起挂篮祝变形，驶导致先外浇混凝唐土开裂队，要有雕消除后取浇混凝砍土引起宽挂篮变锐形的措哗施。悬臂灌筑唱法节段施地工流程混凝土慎浇注及狼养护挂篮前军移就位预应力张爆拉挂篮前悬移就位模板安装钢筋绑扎混凝土浇军注预应力亡管道预颈留养护穿束张拉压浆主要流程1）选择钓挂篮形冻式主要疯考虑结构简单押、自重轻领、受力明挎确、变形表较小、行物走安全、卧装拆方便拐等方面因律素。在一互般情况沸下，尽穴量选择庸本单位辅现有设收备、达辫到保证蛇施工质嗓量，加狮速施工替进度，去投资较李省的目闻的。2）挂篮脊横断面浓布置，毅一般取坡决于桥粗梁宽度赌和箱梁铅横断面慌形式，民当桥梁衡横断面丈为单箱范时，全均断面用纱一个挂舟篮施工哄；当桥搏梁横断乒而为双伸箱时，陪一般采慰用两个吼挂监分顶别施工驼，最后锁在桥面具板处用两现浇混将凝土连抬接。（3）挂篮永设计与它施工3）挂篮设计荷载①模萍板重力纺：包括脱侧模、介内模、绪底模和养端模等殃各部件诵重力。②箱梁肤梁段重力筑按最重梁本段控制挂依篮设计。③挂篮茫自重。④平衡典重重力。⑤振贵捣器重框力及振篮动力。⑦千贝斤顶及壳油泵重套力。⑧施工咱人员重力杂。4）挂篮宁的验算挂篮按照闲钢结构设感计必须满旁足必要的息构造要求遇。挂篮满足钩施工荷载犬下的强度根、刚度和漠稳定性。挂篮行走抄及灌筑梁召段混凝土面时的稳定厦系数，均阀不应小于1.5。挂蓝组拼换后，应全雾面检查安宅装质量，并做载重锁试验，以雷测定其各姓部位的变朱形量，并降设法消除道其永久变加形。挂篮拼装颜时应对称斗进行。挂篮行走阳时，须在经挂篮尾部薄压平衡重仗，以防倾吹覆。浇筑邀混凝土梁蛮段时，必碧须在挂篮预尾部将挂呀篮与梁进达行锚固。5）挂篮小的安装6）消除后苗浇混凝土制引起挂篮区变形的措恋施①水箱法纸：浇筑混凝哭土前先在蛮水箱中注惭入相当于王混凝土重樱量的水，妥在混凝土宫浇筑中逐县渐放水，测使挂篮负屈荷和挠度军基本不变悔。②浇降筑混凝寄土时根蒜据混凝红土重量魂变化，今随时调整吊塌带高度。③将依底模梁钱支承在蕉千斤顶忌上，浇待筑混凝素土时，斑随混凝激土重量慈的变化千斤绵顶，抵消将挠度变盛形。（4）合拢乘段施工合拢段岗施工时驴通常采雀用吊架忆或支架陆。特殊情括况时，染也可在烛挂篮上贡合拢，钢即先拆对除一个赛挂篮，位用另一旦个挂篮乒走行跨胖过合拢亮段至另远一端悬醒臂施工圾梁段上趁，形成恳合拢段汗施工支首架。在合拢牲段施工骗过程中惨，由于哀昼夜温貌差影响数，现浇捐混凝土烈的早期谢收缩、青水化热裙影响，侵已完成筒梁段混属凝土的兴收缩、逮徐变影剧响，结穷构体系仇的转换渴及施工巡寿荷载等弟因素影辩响，因后此，需采取必君要措施，市以保证合巡寿拢段的质督量。合拢段辨施工赶关键技重术1）合拢段阶长度选骂择。合拢段稼长度在满昏足施工操策作要求的痛前提下，集应尽量缩敬短，一般营在2.0枯m左右。酸（设计确定）2）合拢温度妻选择。一般宜在晶当地年平替均气低温捞合拢，合山拢后应用煎草袋等覆故盖，并加诱强接头混状凝土养护携，使混凝精土早期结维硬过程中脖处于升温角受压状态。3）合拢段混帅凝土选择。混凝土湖中宜加入减水剂白、早强古剂，以便及早正达到设计密要求强度帮，及时张芳拉预应酸力束筋玻，防止院合拢段批混凝土铲出现裂围缝。4）合拢段妄采用临铃时锁定条措施，采用劲性株型钢或预脚制的温凝蓬土柱安装岂在合拢段理上下部作猪支撑，然后张傲拉部分端预应力迁束筋，凶待合拢牢段混凝翠土达到眠要求强共度后，处张拉其赌余预应揭力束筋哭，最后局再拆除烂临时锁吉定装置奋。5）为保牧证合拢类段施工涂时温凝巨土始终颗处于稳贸定状态秧，在浇筑之驰前各悬臂挡端应附加舟与混凝土所质量相等商的配重(或称压亦重)，加配墙重要依稍桥轴线多对称加滤裁，按妈浇筑重同量分级暮卸载。如采用多寇跨一次合塌拢的施工行方案，也精应先在边跨合拢，同时需叫经大量计僚算，进行书工艺设计产和设备系顿统的优化烧组合。4、连续—刚构桥施漂工过程中捆的质量控伸制4.1施工时易出现的奏质量问汗题钢筋施工：保护层厚科度控制较求差，钢筋膝下料尤其泊是主筋尺痒寸误差较赤大，钢筋绩焊接焊缝谷不饱满、战焊缝长度猾不够、个壁别用错焊恐条型号等肤。结构物沉思降缝或变禽形缝不能间按照图纸右或设计进凑行施工，柜结构物不制均匀变形倚裂缝时常永出现。预埋钢长筋或预洽埋件位银置准确弦性较差常，梁板俗间铰缝摔钢筋不住能按图林施工。混凝土粉施工跑乓模漏浆捷现象难缓于杜绝慰。混凝拨土振捣欠不规范披，过震史、欠振府现象较艇为普遍真。混凝土湿齿接缝处理妥不规范，穴混凝土界涝面凿毛处目理较差，鞭接缝混凝匠土质量不某符合设计雹要求，一朽方面是拌沾和质量较谎差，另一必方面是现戏场振捣质旗量较差，投混凝土松蹦散、离析撕较为普遍信。预应力结杨构张拉、勾锚固、压叔浆控制不汁严，滑丝称、压浆不服满或漏压衣现象。混凝土馋养护，萍拆模时耀间，养杀护条件序。4.2突出问题——预应力阀施工质泳量预应力溉筋的滑狡丝和断梯丝金属波尘纹管孔纺道漏浆曲线孔道嗽竖向位置懒偏差曲线孔道旋灌浆不密候实预应力张费拉控制——由于预台应力对嗓结构影录响较大且，应严袋格控制抗预应力瞧施工质丽量。4.3施工中呼需特别繁关注的缎几个问罚题桥梁施筐工过程盏体系转臂换问题桥梁施迈工过程爱影响因铃素施工中桨临时结遗构的安肆全问题箱梁裂妹缝及原感因（1）施工催过程的年体系转少换施工必须悼按照设计等预定的程取序进行；施工前盒应制定仍较严格坏的施工表过程——施工步骤既，节段施宿工时间；根据制怜定的施白工过程挨，计算查各阶段光的立模期标高，秃并对施疮工误差望进行技垂术调整榨；合龙的时弊间、措施纤尤为重要兵。——进行桥梁幅施工过程浓监控是必俩要的。（2）桥梁洋施工过漫程影响查因素混凝土幸收缩、化徐变温度挂篮、瓦支架变错形预应力来张拉混凝土收圾缩、徐变收缩、徐爹变是混凝邪土固有的迈特性之一崇。对连续兰刚构，骄徐变伴叮随着施径工中体欧系转换文、临时挣荷载的索变化、奏预应力鲁的张拉兽而对结睛构产生崖重大影院响——内力，变忘形。收缩对连迎续刚构除近由于表明尖混凝土干兰缩而产生训裂缝外，公还会产生喜次内力。连续刚企构的成击桥反拱洪增大也裕是徐变盾的影响西。温度混凝土缺水化热白温度变夸化；环境温度搜变化；温度表骆面干缩另裂缝；温度次内跑力及次应蜂力裂缝合龙温度胳。挂篮和嫌支架变肚形产生结构证附加变形尘，改变结但构受力状斑态，发生役施工事故辨；应作专泻门的设暂计和验问算。２０１０桑年１月３谣日下午１暮４∶２０段时，云南宗省昆明市牲，由云南适建工市政喜公司承建光的昆明新灿机场航站谨楼配套引毯桥工程在锡混凝土浇型筑施工中全，突然发谊生了支架富垮塌事故核，造成７骂人死亡、锯８人重伤齿、２６人业轻伤。2009奥.8.3府0贵阳市花杆溪区，在翻建铁路桥即垮塌，5名工人宗受伤，2名工人被租埋。而工污人们介绍虑，因混凝杰土浇灌速植度过快等言导致事发殖。预应力睛张拉超静定兴结构预博应力对宗结构影系响更大羽；预应力产徒生的次内蒜力影响不绞容忽视；预应力施泥工质量应络引起重视迅。3）预应列力混凝舱土箱梁桶裂缝（1）纵向弯孩曲裂缝。（2）纵向弯这曲剪应力娃裂缝。（3）预应烫力筋未重能覆盖孝截面产孩生的裂谁缝。（4）桥墩两序侧箱梁腹腥板和独立挡支撑处箱石梁横隔板轰中的裂缝（5）温度收穿缩裂缝。（6）箱梁爹底板的矩锚下裂梯缝。（7）大吨晋位预应身力引起伪的裂缝惰。3）预应呢力混凝史土箱梁苍裂缝原因分析（1）主桥总溜体设计中申对箱梁截敌面尺寸的仁拟定不合适理，其中挺包括梁高雄，腹板及障顶板厚度是尺寸，承瘦托布置及员尺寸。（2）设计条抗弯剪宏能力不缩慧足。（3）未合促理考虑弱温度应俭力。（4）对超静公定预应力欧混凝土连触续梁桥设肾计中的次贪内力影响充估计不足款。（5）预应葡力束布按置不合雨理。（6）预应力径张拉未达岂到设计要凑求。（7）材料雅自身强染度不足估。（8）施工尺技术差司错或未舒考虑施赛工精度暑的误差蛮。5、连续—刚构桥的吴施工监控5.1桥梁施工评控制的必车要性为了保壤证施工胸质量，动必须要套对复杂建多桥的整个过有程进行严把格的施工忠控制。也可以这禾样说，桥锋梁施工控恒制是桥梁飘建设质量扭的保证。船衡量一座宋桥梁的质此量标准就秩是要保证伏已成桥的饺线形以及稳受力状态劫符合设计虾要求。对于桥梁症的下部结疼构，只要秋基础埋置窜深度和尺只寸以及墩渐台尺寸准飞确就能达浊到标准，近容易检查债和控制。对采用多污工序、多女阶段自架恒设体系施绵工的大跨挨度桥梁的途上部结构资而言，要砌求结构内独力和标高掘的最终状类态符合设蝇计要求，门就不那么鱼容易了。比如预应示力混凝土秤刚构桥和胳斜拉桥在同悬臂浇筑l号块件时商，如预抛大高设置不学准，可能用影响到以篮后各节段泛和合拢标向高以及全扫桥的线形失。5.2施工控石制的内潮容（1）大跨度味桥梁施工摇控制内容结构变形国控制桥梁结到构尺寸烈的控制岔是施工冬控制的矩基本要哭求。但序结构在骨施工形哲成过程桑中均要流产生变夏形，加辰之施工舒过程中膨各种误拿差的积舰累，因栽此任何斧一个结盲构不可油能达到歌与设计珍尺寸准务确无误宫的吻合宣，故要康尽量减奇少结构云尺寸与差设计尺抓寸的偏乳差，并鸽将其降描低到允赚许的程片度。结构应稳力控制结构应力烈控制好与语否，在外宪观检查时邪不易发现笛。但是，绣如果结构珠实际应力反状态与设促计应力状听态不符，璃将会给结甩构造成危序害，并较椅之结构变活形的影响改为大，所弯以，在对励桥梁进行呈施工控制淡时，尤其胀要注意对径结构应力扯的监控演。结构稳晕定控制桥梁结构鸽的稳定关猎系到桥梁滚的安全，烤它与桥梁袭的强度有悉着同等重蝇要的意义泊。目前，训桥梁的稳附定性已引惹起人们的昆重视，但钱人们只注帖重桥梁的回稳定计算歌，而对施员工过程中袍可能出现如的失稳现痛象还没有剥可靠的监城测手段，倚尤其是随厌着桥梁跨塘径的增大件，受动荷耻载或突发胞情况的影庄响，还没烟有快速反挨应系统。安全控制对桥梁邮施工中比可能发岂生的意订外，临夕时结构刺的变化谷等对桥新梁的安爸全影响毅。5.3施工控制启方法主要有块三种：一是采殊取纠偏详终点控倒制的方场法，即在施确工过程桃中，对向产生主识梁线形怨偏差的扯因素跟富踪控制滨，随时东纠偏，干最终达浅到理想割线形，慕这种方钻法常用Kalm菌an滤波法和判灰色理论果等。二是应粘用现代斩控制理泪论中的扒自适应岔控制方纽奉法，即对施搂工过程闹中的标饼高和内广力的实袜测值与哗预计值心进行比棍较，对均桥梁结薯构的主淋要基本絮设计参会数进行奔识别，喜找出产捏生实测耍值与预鞠计值(设计值)产生偏差辅的原因，倾从而对参语数进行修冶正，达到初双控的目形的。三是在设股计时给予洗主梁标高滚和内力最倒大的宽容妨度，即误论差的容许狗值，如香港某忌斜拉桥主司梁线形设解计的宽容丈度达±15宰cm（悬臂矩长为215阿m），当然抹对于每一孙节段的误君