老庄河特大桥连续刚构挂篮设计与施工

老庄河特大桥连续刚构

挂篮设计与施工中铁四局黄延高速公路项目经理部二○○五年六月十五日一、前言连续刚构桥采用的主要施工方法为悬臂施工法，特别是其中的悬臂浇筑法在特大桥梁中应用尤为普遍，已成为修建大中跨径桥梁的一种有效的施工手段。它是以已经完成的墩顶节段(0#)为起点，通过挂篮的前移对称地向两侧逐段灌注混凝土，并施加预应力的悬出循环作业方法。悬臂灌注施工法的特点是：逐段施工不需要大型起吊设备，仅用挂篮循环推进即可完成梁段施工；每墩有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，有利于缩短工期；梁段施工都在挂篮上完成，能保证施工的连续性和施工质量；节段施工都是循环重复作业，所需人员相对集中，能较快熟练掌握施工技术、提高工效。悬臂施工工艺设计的关键在于挂篮的设计，挂篮设计的好坏直接影响到施工进度，它是特大桥梁施工的一项关键技术问题。因此，结合老庄河特大桥挂篮使用的情况对各种类型挂篮的设计与施工进行总结、比较，将对今后该类型项目的施工应用及其发展有着重要的意义。二、老庄河特大桥工程概况老庄河特大桥为95+4×170+95m六跨预应力砼连续刚构桥，全桥长878.8m。本桥梁部截面为单箱单室、左右线分离双幅并置结构，共22个悬灌段加１个合拢段，节段长度从3.0m～4.0m逐渐调整，梁段高度从9m～3.2m逐渐变化；箱梁底板宽6.5m，顶板宽12m，翼缘板悬臂长2.75m；梁底曲线按二次抛物线变化；该桥梁部设有三向预应力；全桥位于圆曲线、缓和曲线和直线段上，存在箱梁变坡问题。三、挂篮设计程序结构形式选择挂篮结构简化模型→→荷载加载模拟检算→简化模型分析计算→调整构件应力应变值→设计走行、辅助机构→绘制挂篮设计图纸→编制挂篮操作手册老庄河大桥挂篮设计总图及构件说明四、本桥挂篮设计理念挂篮设计已经是一种相对比较成熟的技术，但在每一个不同的大桥上因其结构形式、细部几何尺寸及桥梁所处环境的差异造成了挂篮设计的不同。老庄河特大桥墩高达105m，梁顶高度达114m，在这种高度下进行挂篮施工首先要考虑高空作业的安全及挂篮操作的便利性，因此本挂篮设计中尤为突出了人性化的设计理念，突出表现在以下几个方面：⑴有专项人员通行通道设计；⑵高空作业操作区域均按照规范要求设置安全防护围栏；⑶简化挂篮节点拼装工序，降低拼装难度；⑷模板采取模块化设计，提高了高空拼装及调整模板的工作效率；⑸走行机构选用自锚式走行方式，同时设计了临时锁定机构；五、挂篮设计关键技术综述挂篮设计技术日益成熟，设计模式种类繁多,如何判断一套挂篮设计是否成熟的关键在于其是否能够满足该项目施工的全部技术指标要求，同时达到拼装、操作程序简单，成本较低的适用要求。⑴挂篮结构体系均衡性设计挂篮做为一种施工机械设备，其结构设计必须满足均衡性要求，即挂篮各个构件受力、变形情况要分布均衡，避免造成刚度过大或过小的构件出现，通过设计过程调整可以有效的降低挂篮制作成本；⑵挂篮走行系统设计挂篮施工过程中危险性最大的操作程序就是挂篮前移，尤其是在高墩施工时，其大高度作业对操作人员的心理压力很大，增加了施工安全的风险。经分析比对，确定采取自锚式挂篮设计，挂篮前移程序如下：①前一节段施工完毕，准备前移②滑道梁后挂架前移一节段③解除侧、内滑道梁中间吊杆④底模后点设置辅助吊杆，吊挂在侧滑道梁中吊杆位置⑤解除底模后吊带，将底侧模重量集中在侧滑道及主桁前上横梁上⑥铺设走行轨，解除挂篮后锚固⑦挂篮整体走行就位⑧安装底模后吊带；解除底模吊挂在侧滑道梁上的辅助吊带；重新安装侧滑道梁中间吊杆；锚固挂篮后锚点。⑨至此挂篮走行结束！⑶、挂篮模板系统设计挂篮模板系统在整个挂篮设计中具有很重要的地位，在设计过程中需要结合梁段截面实际情况以及施工工况划分等要求进行综合设计。模板系统设计包括以下几部分内容：①底模系统底模系统包含前后下横梁、底模纵梁、底模面板、前后悬挂系统、辅助联结系统、安全通道系统等几大部分。底模设计需要满足以下几个条件即：模板刚度满足要求；底模横梁与悬挂系统的联结机构必须保证受力轴心一致；底模与侧模接触区域应便于对拉装置的安装及拆卸；底模施工区域人员通道设计必须满足施工需要。②侧模系统侧模系统包含：侧模骨架、侧模面板、侧模导梁、前后悬挂系统、导梁滑轴系统、变坡调整系统、侧模顶口及底口对拉系统等几部分。侧模设计应注意结合0#段施工需要，宜采取模块化设计理念，在施工过程中逐渐减少挂篮自身重量。根据挂篮走行程序，侧模与底模同步走行，这样侧模导梁设计刚度需要在满足受力要求的前提下增大结构刚度。鉴于老庄河桥存在横坡变坡的情况，需要进行侧模变幅机构设计，该变幅装置应满足：变幅范围符合设计要求、变幅过程可无级调整、结构联结牢固、锁定机构可靠、变幅过程不需要对面板系统进行改造等要求。其余部分系统设计应本着适用原则进行细部设计。③内模系统本桥内模系统设计一改以往的桁架式结构，采用了纵横导梁系统，大大降低了内模的变幅、安装及调整的难度，使内模系统结构受力更加明晰，其整体布置如下图所示：横导梁横向滑梁铰式变幅机构斜撑调整杆⑷挂篮主桁系统设计挂篮主桁系统设计除遵循均衡性原则外，还需要满足总体刚度要求，本线业主要求挂篮在最大施工荷载下总体下挠度≤20mm（含非弹性变形）。根据以往经验分析挂篮总体变形的2/3发生在主桁系统上，因此主桁系统设计在挂篮设计中占据着主导地位，其设计控制关键如下：①主桁节点设计应本着联结牢固、简便的原则进行，宜采用销接；②主桁走行系统设计应考虑到现场施工中容差的要求，且要安装简便；③主桁设计中应考虑到三向预应力施工的需要；④主桁前支点设计应加强其支点刚度，后锚点设计应增设预紧力，以期有效控制主桁总体下挠度。⑸拴挂篮射悬挂钢系统夏设计挂篮援悬挂绵系统印设计读内容厅包含开前后律吊带谈、吊瞧挂调夹整装就置、键锁定辫装置裹、微芽调装果置、浪安全沈防护秩装置雾等几先大部筛分；⑹尘挂篮致下挠踩度控焦制设黑计经过雹理论丸计算简及以杏往实柏际经蓬验分辛析挂佳篮下肆挠度夕包含常以下预几个页部分催：①贩挂篮泉主桁踪蝶下挠姜度（鞠含弹周性变鸭形及篇非弹无性变辈形）秆；②搭挂篮融吊带棋变形诱（以犬弹性羽变形转为主茂）；③贵挂篮蜘前后浓支点絮引起瞧的非宫弹性因变形箱；④阁模板区系统飞下挠吩曲变酷形（画含换鼻算系冬数）访。在本宜挂篮览设计语中以丛上四齿项内仿容的库理论面分析饼数据再及实银测数域据如身下：F总脂＝8烘.2柏mm舞＋2烘.8纤mm枕＋3枪mm且＋2美mm呼＝1轿6m朴m（腹理论元计算最）F总赵＝1膀6.勿9m戴m（地实测码平均霸值）六、略老庄袍河特岂大桥蒸挂篮减施工慌简介老庄倒河特揉大桥介挂篮狐施工糠从2胜00交4年忽8月分开始寒，计报划在猫20跨05卧年8担月完嘴成全哗部梁坐部施锅工任关务，忙挂篮保设计待完毕悼后工验作程离序如寇下：⑴城挂篮怕委外善加工在证拉实挂扯篮设螺计图众纸出科图完吼毕后商，应劲由钢火结构蛮加工喝厂根额据其倡设计程图纸婚进行饲二次壶设计段，绘倍制完坝整构份件加柴工大截样图牺纸，板挂篮元构件袜加工蓝过程紧中需楼要设慈计人石员定况期进码行质懂量控俗制，岭将设样计意清图贯国彻到虚加工礼现场联；⑵禽挂篮净构件逗进场晴检验挂篮千构件期出厂私前需默要组肝织整助体质把量检辫查，躁将所凶有问匙题消鸭灭在双萌芽父状态歼，构哗件进俩场后职应组涨织验村收，京确认蓝无误尝后按培照墩夜位、倡构件制类型尺分类章堆放悔；⑶低挂篮牵静载辆试验根据田业主立要求蛙所有悟进场季挂篮粪必须展进行按静载走试验塞，以冷确定防结构娇安全冲及是木否满辩足最到大下题挠度鞭小于沸20伸mm照的挂社篮设勇计技智术指在标要喝求。静载怕试验趣方法唯一般房诚分两抹种，遭其一氧：原瘦位试粗验，虎即将弹挂篮街拼装旱到桥胁位后功，进柜行堆尖载。包这种脑试验竖方法装存在秆：周块期长帐，投铸入大峡、加勾载吨氧位控喝制准婶确度知偏低驰、测证量数弃据准卡确度闲偏低狠、试财验风笛险较帐大等词不利撕因素萝；其肺二：结地面伟静载弯试验牌，该率方法叠采用啦在地毕面静放载试然验台碧座上父安装斜反力树梁及乘挂篮道主桁碰系统露，使页用液糖压千鞠斤顶院进行总加载嘱。这环种方棵案具番备周像期短受、投所入小各、加锡载吨绢位准溉确、萄测量递控制懂精度求高、雹试验腿风险斗小的芳优点销，但轻也存侍在这比试验柔数据方需要凉进行辞后期念处理译的复稀杂程患序，闹并需巾要以爱往类架似挂须篮施霉工的四经验傅数据敢做为叉技术涂支持友方可垂进行签。经过具试验茎所有序挂篮鲁均满滥足相炒关技谋术文咏件的瓜要求挺。试验世装置疗布置记图如兰下：静载言试验便现场及如下冶图：静载艺试验血数据子现场仁处理碰：⑷榴挂篮摘拼装挂篮钩拼装歉程序务如下公：铺设累锚固阅梁面牙走行小轨道缠梁安装痛底纵武梁及叙托船安装奴主桁毅立杆姜及斜性杆锚固挠挂篮步后锚诱点，仗安装驰平联安装鸦前横椒梁及桐吊挂孙系统安装五侧导逗梁、辟内导慢梁将底瓶模吊铅挂在摇侧模反下端泉吊耳拖拉免0#摩段模由板就肚位重新橡锁定怨挂篮美模板尾系统→→→→→→→→⑸别挂篮圆悬灌牌施工挂篮弹悬臂哭灌注谋施工方程序凶如下拣：调整重底模笛后锚梯位置钉并临睬时锁党定→测量棕调整尸底模智中线普、标近高→测量钉调整赶侧模狂中线塞、标踩高→绑扎睁底腹激板钢顺筋→拖拉搅内模谱，调稻整中用线、踏标高→安装盐顶板旁钢筋枪、波撞纹管→重新急精确箭调整卸模板勺标高→对称芝灌注烫梁段枯混凝管土→养护唇、等枯强、科预应英力张陈拉七、爪老庄扑河大布桥挂循篮设著计优毁点及触改进掩总结⑴矛优点①迹主桁皱构造赌简单挑，拼沸装方详便快剃捷；②损走行行系统置在使率用过净程中剂稳定翻、可延靠；③夫模板肿系统浊设计购结构骄新颖吉、实投用、轧便于纸操作杜，能疗够有剃效的捧实施存变幅继姿态舰调整敢；④乐操作赵通道哀设计仙合理利，能露够满朋足全馋部施句工要员求；⑤诊采用希模块愿化设窗计，画构件拣通用尘性较照强；⑥招采用屠吊带觉系统载有效蝴的增侮大了直挂篮声移动榆过程践中的澡安全杀性；⑦去底模之采用绕桁架晕式结劲构降笔低自霞身重张量、艇提高仓自身籍刚度吗、降取低了派安装因的技金术难匙度。⑵积改进突意见①软平联码系统港设计宅不利合于安涉装，晃需要别改进拉为可汉调机恢构，金保持弯更好移的