预应力砼连续梁施工简介

预应力混凝土连续梁桥

施工简介

2013年8月28日

目录1、概述2、构造设计3、连续梁桥常用施工方法4、施工工艺工法5、挂篮设计1概述1.1预应力混凝土桥梁的发展现状1861年，开始预应力混凝土的尝试和研究1920～1940年，高强材料和施工工艺得到提高1953年，联邦德国的胡尔姆斯（Worms）桥，主跨114.2m，三跨T构，悬臂施工1960年，联邦德国的曼法儿（Mangfall）桥，主跨108m，三跨连续桁梁桥桥名主跨m国家年代说明荷载新施托姆桥（NewStolma）301挪1998公拉福特桑德桥（Raftsundet）298挪1998Lofoten公Sundoya桥298挪2003虎门桥辅桥270中1997公元江桥265中2003公门道桥（Gateway）260澳1986Brisbane公瓦洛德桥（Varodde）260挪1994公下白石桥2x260中2003公1.2体系特点由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，恒载、活载均有卸载作用由于弯矩图面积的减小，跨越能力增大超静定结构，对基础变形及温差荷载较敏感行车条件好2构造设计2.1总体布置最大理论跨度250～300m经济跨度100～240m建议：等高梁70m以下变高梁80～200m2.1.1、跨径布置布置原则：减小弯矩、增加刚度、方便施工、 美观要求不等跨布置——大部分大跨度连续梁 边跨为0.5~0.8中跨等跨布置——中小跨度连续梁短边跨布置——特殊使用要求2.1.2截面形式板式截面——实用于小跨径连续梁肋梁式——适合于吊装箱形截面——适合于节段施工箱、室、腹板形式其它2.1.3梁高——与跨径、施工方法有关等高度梁——实用于中、小跨径连续梁，一 般跨径在50~60米变高度梁——实用于大跨径连续梁，100米 以上，90%为变高度连续梁桥型公路桥铁路桥支点梁高(m)跨中梁高(m)支点梁高(m)跨中梁高(m)等高梁(1/15～1/25)l(1/16～1/18)l变高（折线）梁(1/16～1/20)l(1/22～1/28)l(1/12～1/16)l(1/22～1/28)l变高（曲线）梁(1/16～1/25)l(1/30～1/50)l(1/12～1/16)l(1/30～1/50)l2.2预应力钢束大跨度预应力混凝土连续体系一般在纵向、横向均配置预应力钢束，在竖向配置竖向预应力蹬筋。（具体数量和配置计算确定）纵向60～80kg/m3横向、竖向5～10kg/m3纵向钢束构造要求配置原则其它方面悬臂施工阶段配筋主筋没有下弯时布置在腹板加掖中需下弯时平弯至腹板位置一般在锚固前竖弯，以抵抗剪力连续梁后期配筋各跨跨中底板配置连续束横向钢束最好布置成曲线于发挥预应力的偏心效应和提高顶板的抗裂性竖向蹬筋注意施工工艺的二次张拉2.3普通钢筋对于大跨度预应力混凝土连续刚构体系，除合理配置预应力钢束之外，还必须设置数量和位置都较合理的普通钢筋。普通钢筋的设置，可以防止施工阶段因混凝土收缩和温差引起的裂缝，承受施加预应力过程中产生的拉应力，提高使用阶段桥梁结构的抗压能力。更主要的是普通钢筋的用钢量将直接决定桥梁在长期荷载作用下的整体刚度大小和裂缝宽度的控制。如果结构普通钢筋含量偏低，则在长期荷载作用下结构的抗弯刚度会下降，导致截面开裂，而裂缝宽度过大将剧烈地降低结构的整体刚度。对于大跨度预应力混凝土连续梁桥，建议：①普通钢筋的用钢量最好控制在160kg/m3以上；②腹板内宜配置足够数量的箍筋以克服箱梁的主拉应力，防治腹板斜裂缝的产生；③底板横向分布钢筋最好配置直径16以上密间距普通钢筋（如Φ20@100～150），防治箱梁横向受荷作用下底板产生纵向裂缝；④其余水平防裂钢筋宜采用直径为16mm的螺纹钢筋，间距为100～150mm。3

连续梁桥常用施工方法一、支架现浇二、简支变连续三、逐跨施工——现浇、拼装四、顶推施工五、悬臂施工——现浇、拼装（重点）3.1支架现浇优点：（1）施工平稳可靠，不需要大型起吊设备，施工方便（2）桥梁整体性好，施工中无体系转换，不产生恒载徐变二次力缺点：（1）需要大量施工支架，甚至影响通航要求或者下面的交通要求（2）施工周期长，投入高，管理复杂。一般适用跨度不大的等高梁现浇支架情况张拉时支架的弹性回复力分析。3.2简支变连续（整孔架设）预制简直梁——整孔架设——浇注湿接缝——负弯矩钢束张拉优点：（1）避开了复杂的施工环境（2）施工周期短缺点：（1）有可能需要大型起吊设备（2）作业风险大一期恒载作用在简支梁上，二期恒载作用在连续梁上公二院的30mT梁（连续或者刚构，山区架设）大桥局的70m箱梁（海上架设）基本上用于等高梁3.3逐跨施工——现浇、拼装优点：（1）施工平稳可靠，不需要大型起吊设备，施工方便（2）经济性好缺点：（1）模架走行过程的安全性（2）张拉预应力及脱架时主体结构的安全性一般适用跨度不大的等高梁张拉时支架的弹性回复力分析。3.4顶推施工顶推过程中，梁体内力不断发生改变，梁段各截面在经过支点时要承受负弯矩，在经过跨中区段时产生正弯矩施工阶段的内力状态与使用阶段的内力状态不一致配筋必须满足施工阶段内力包络图顶推系统（导梁、临时支墩、顶推平台、门吊等），导梁长度一般为顶推跨度的0.6～0.7倍，控制设计的地方为下弦杆和衔接头。优点：（1）施工平稳可靠，设备简单，尤其是施工环境恶劣。（2）一般应用于曲线等非常规桥（等高梁）缺点：（1）主体配筋多（2）整体要求高3.5悬臂施工（重点）大跨度预应力混凝土连续梁桥的特征是首先将箱梁根部与墩顶部临时（永久）固结，将墩顶箱梁与桥墩连成整体，然后沿桥轴线方向，按箱梁分块长度继续对称浇注箱梁节段混凝土，直至T构浇注完成，最后进行边跨直线段、边跨合拢段（体系转换）、中跨合拢段的施工（体系转换），箱梁合拢顺序为先边跨合拢后中跨合拢。墩顶0＃（1＃）梁段和边跨直线段一般在支架或托架上现浇，然后在墩顶0＃（1＃）梁段上安装挂篮进行对称悬臂现浇施工。悬臂法施工最主要的设备是挂篮，挂篮设备的好坏直接影响到悬臂浇注箱梁施工的安全、质量、工期和造价。挂篮设计要求结构简单、受力明确、自动化程度高、拆装方便、施工安全、满足箱梁施工中各节段的截面尺寸和长度的要求。优点：（1）施工期间不影响通航或者交通（2）不需要大型设备，只需要挂篮（现浇）或者架梁吊机（拼装）的投入（3）各个墩可同时作业，节省工期（4）节段重复作业能保证施工的连续性和施工质量，提高工效缺点：（1）施工期间体系转换次数较多，技术含量较高（2）过程中线型和合拢精度难于控制3.5.1工艺流程3.5.2主墩施工平台主墩施工平台是采用钢管桩支承，用型钢、贝雷梁铺设形成的大型水上施工固定平台，平台上分为四个区：工作区、钻孔桩施工区、生活区、混凝土工厂区。平台上设置有混凝土输送泵和布料机，另外还有塔吊、电梯和塔梯等，为全天候施工提供了必要的条件同时也是船舶的趸位和人员、机具设备材料的通道。3.5.30＃（1＃）梁段托架0＃（1＃）梁段施工的流程一般是：搭设墩旁托架→墩顶临时支墩→整修锚固钢筋→安装正式支座→安装底模→压重→节段施工。一般墩梁固接或者墩旁设临时支架来克服最大悬臂状态下的最大不平衡弯矩，传统的做法是在相应地方设置临时支座，可用混凝土＋硫磺砂浆层的方式。正式支座的安装一般现在的设计都是利用地脚螺栓预埋进行连接。正式支座的安装要注意支座垫石层的调整和支座的预偏。支座预偏量的确定与主梁的合拢温度有关。预偏量的计算原则：一般取最后成桥阶段的支点水平位移累计量的80％。最大悬臂状态的主梁最不利弯矩计算及稳定计算来确定墩顶临时固接的设计。托架是0＃（1＃）梁段施工的操作平台。墩旁托架的形式。3.5.4悬臂浇注（拼装）悬臂浇注的设备为挂篮。结构形状：桁架式（平弦式、菱形、弓弦式）、斜拉式（常见为三角）、型钢式及混合式。如图所示。平衡方式：压重式、锚固式、混合式。走行方式：一次到位、二次到位。移动方式：滚动式、滑动式、组合式。悬臂拼装的设备一般为架梁吊机。悬拼施工要注意预制节段的运输问题和接缝对接问题。不管是悬浇还是悬拼，其施工放样线型要在预拱度的基础上考虑挂篮（架梁吊机）的弹性变形。桥面线型要注意中线偏位的控制，线型与主梁荷载的关系一般有监控单位来进行控制。主要组成部分为：主桁架（主梁）、横梁、后门联、风撑、轨道、后锚下拉系统、走行系统、底模系统、外模系统、内模系统、前上下工作平台、后下工作平台等。现场一般多用菱形结构。挂篮的主要技术参数如下：（1）挂篮自重：自重系数一般控制在0.3～0.5之间（2）最大整体弹性变形要满足施工规范相应要求。（3）混凝土浇注时抗倾覆稳定系数：＞2。 （4）空载行走时抗倾覆稳定系数：＞2。（5）挂篮的设计要考虑施工过程的可调性和今后的通用性。安装顺序：前后支座（下滑道）→主桁→后锚梁→后锚杆→中横梁→后吊杆→前上横梁→前吊杆→底模→外模→底模(包括后工作平台及前下工作平台)→挂篮上工作平台→其他附属结构安装。挂篮加载试验：最大节段重量的120％。挂篮悬浇施工操作程序：（1）翼缘模及外侧模脱模（2）内顶模及内侧模脱模（3）预应力张拉、压浆（4）底模脱模（5）前移主轨道（6）挂篮移动（7）挂篮移动到位后的定位及锚固工作（8）底板、腹板钢筋绑扎，并安装竖向预应力钢筋和纵向预应力波纹管（9）滑移内侧模及内顶模到位（10）绑扎顶板钢筋，安装横向预应力钢筋（11）浇注箱梁混凝土，养护3.5.5现浇边跨直线段（1）直线段托架或者现浇支架（2）支架设计时要有足够的强度和刚度，注意与T构连接、张拉预应力及温度等可能产成的影响，同时要便于拆除。（3）支座安装时，利用支座上的调平和临时锁定装置，将上下支座板调平，并临时锁定。调整好支座顶标高并使支座水平后，灌注SIKA自流平砂浆，使下支座板锚栓预留孔和支座板下灌满密实的浆液。（4）支架底模安装要预留支架变形的抄垫量（通过计算）。3.5.6边跨合拢段施工（1）施工要点

1）掌握气温与梁温的相互关系和变化规律，为锁定方式提供依据。2）设计出合理的锁定方式，如体外刚性支撑锁定。3）锁定后临时束快速张拉。4）浇注合拢口混凝土（注意两端配重）。5）体系转换并张拉底板合拢束。6）合拢口两端的标高调整：

A.利用千斤顶调整直线段支座标高。

B.在超高端压重。（2）直线段与悬臂端临时锁定注意事项应选择在气温起伏不大的一天中最低温度时进行合拢且合拢温度不得超过15度，时间最好选择在凌晨。锁定时，梁端相对高差不得超过10cm，相对轴线偏差不得超过15mm。合拢段顶板、底板的锚固结构在合拢段混凝土浇注完成并达设计强度50％方可拆除。混凝土浇筑时间：选择在夜间12点以后进行，最好在阴天浇筑，混凝土由混凝土泵输送至边跨合拢段，采用在顶板及腹板上开孔并接软管伸入的方式对底板、腹板布料。3.5.7中跨合拢段施工（1）中跨合拢施工用的挂篮的两组轨道前移，使两组轨道两端分别支承于中跨最后两个悬臂节段上。将二组挂篮轨道两端用梁体上的精轧螺纹或者型钢分别锚固在两悬臂端上。（2）临时锁定注意事项锁定应选择在气温起伏不大的一天中最低温度时进行合拢，且合拢温度不得超过15℃，时间最好选择在早晨。锁定时，梁端相对高差不得超过10mm，相对轴线偏差不得超过15mm。合拢段顶锚固结构及底板预顶结构在合拢段混凝土浇注完成并达设计强度50％后方可拆除。（3）混凝土浇筑时间选择在夜间12点以后进行，最好在阴天浇筑，混凝土由混凝土泵输送至中跨合拢段，采用在顶板及腹板上开孔并接软管伸入的方式对底板、腹板布料，顶板采用泵管和软管布料，人工辅助摊平。（4）合拢口两端的高程调整A.在具体合拢口3～5个节段悬臂端的高程来调整。B.在合拢段较少的情况下，采用反向合龙、正向张拉的方案，即边跨和中跨合拢段同时施工，先张拉中跨底板束的1/3，再张拉边跨底板束，最后全部张拉中跨剩余底板束。C.采用调整支座标高的方法（详细的内力计算）。D.压重。（5）全桥体系转换4施工工艺工法

为保证施工质量，针对易出现的问题，如纵向预应力孔道制孔、穿束、张拉、压浆；竖向预应力筋安装、张拉、压浆；混凝土骨料，混凝土配合比，混凝土质量和混凝土灌注，龄期，养护等施工工艺工法提出具体措施。模板普通钢筋预应力布置预埋件、预留孔布置混凝土施工预应力张拉压浆及封锚4.1模板模板制作强度刚度稳定性分块合理适用性和周转性挠跨比：外模1/400，内模1/250

面板变形：1.5mm模板安装底面拼装后整体吊装注意安装误差要求模板存放和维修分类存放注意防绣处理定期维修4.2普通钢筋下料注意下料长度（直钩、弯钩等）安装安装误差钢筋网片与波纹管相碰时的避让4.3预应力布置波纹管定位准确定位钢筋网片（直线500mm，曲线250mm)管道间距满足规范要求管道密封性运输及存放4.4预埋件、预留孔布置浇注混凝土前要作相关准备定位准确竣工后的处理4.5混凝土施工配合比相关试验浇注分次浇注的接缝处理浇注顺序：先下后上、由低向高注意保护预应力管道养护注意水化热的处理，尤其是0＃块拆模及缺陷处理

4.6预应力张拉张拉前的准备工作梁体检查千斤顶油压表钢束下料及穿孔张拉顺序：先长后短先边后中超张拉3％滑丝、断丝的处理

4.7压浆及封锚压浆真空辅助压浆张拉后尽快压浆封锚封锚混凝土与梁体等强压浆后尽快压浆5挂篮设计5.1挂篮的分类目前，挂篮的形式很多，构造上亦有差异，常见的分

类方法有:(1)按使用材料分类：有万能杆件、军用梁、贝雷梁等

制式杆件组拼和型钢加工两种；(2)按主要承重结构形式分类：桁架式、斜拉式等；(3)按受力原理分类：垂直吊杆式、斜拉式和刚性模板

三种；(4)按其抗倾覆平衡方式分类：压重式、锚固式和半压

重半锚固式三种；(5)按其走行方法分类：一次走行到位和两次走行到位

两种；(6)按其移动方式分类：滚动式、滑动式和组合方式三

种。三角形挂篮桁架式挂篮5.2挂篮设计总体要求

编制挂篮施工方案，挂篮必须具有足够的安全性，应满足悬臂浇筑施工各工况的受力要求，同时应保证主体结构的受力满足规范要求，并由此来确定主桁架的总体布置（主桁桁片数量和间距）。

挂篮在保证安全性的同时，还应具有足够的适用性，满足变形小，行走方便，锚固，装卸容易，还要使安装模板，绑扎钢筋，浇筑混凝土等有较好的空间。

挂篮设计应尽量考虑减少自重，可以有效减小挂篮临时荷载对主体结构的收缩、徐变等非线性变形的影响，从而改善主体结构的成桥线形。

5.3挂篮的主要组成部分挂篮系统主要由

①主桁架，②前、后支点，③悬吊系统，④后锚固系统或平衡重，⑤走行系统，⑥前、后上横梁，⑦底模平台系统，⑧外模及外导梁吊挂系统，⑨内模及内导梁吊挂系统⑩主桁横向联结系和工作（张拉）平台等组成。（以万能杆件主桁挂篮为例）

5.4挂篮的细部构造

（1）主桁架：纵桥向布置，为挂篮的主要承载结构，常用的材料有万能杆件、军用梁和贝雷片等制式杆件，较多的是采用型钢或焊接箱梁，多用Q345B材料。主桁架设计以强度控制为主，采用高强材料尽可能减轻自重。主桁架

（2）前、后支点：挂篮前支点主要承受挂篮施工各工况下的竖向压力并传递至前端梁段，挂篮前支点距前端距离一般为500~800mm；挂篮后支点主要作为张拉挂篮后锚固时，临时承受挂篮后锚竖向力。前支点后支点

（3）悬吊系统：其作用是将底模、张拉平台的自重及其以上的荷载传递到主桁架的前、后上横梁和已浇前端梁段。一般由前吊挂、后吊挂及其相应锚固系统组成。吊挂结构通常采用：精轧螺纹钢筋、钢绞线、钢吊带等。前吊挂后吊挂

（4）后锚固系统与平衡重：其目的为防止挂篮在前移和浇筑混凝土时的倾覆稳定。后锚固系统一般由后锚固横梁和后锚固筋组成；平衡重一般由压重横梁和压重物组成。混凝土浇筑和挂篮走行工况稳定系数：不小于2.0。后锚固横梁后锚固筋（5）行走系统：现在大部分挂篮设计较常用的走行方式是滑动式，一般由预设在已浇梁段上的轨道和拖拉（顶推）设备组成。

滑动摩擦系数应视具体情况确定，一般取：0.1-0.5。轨道（6）前、后上横梁：分别设在挂篮主桁架的前端和中部，分别对应底模平台的前、后下横梁，主要用于将底模平台和内、外导梁系统的荷载传递至主桁架，一般由型钢或焊接桁架组成。前上横梁后上横梁（7）底模平台：一般为纵横梁体系，主要作用是作为箱梁底板浇筑的模板和施工平台，并将混凝土重量通过悬吊系统传递到主桁架，主要由底模、纵梁、施工平台和前、后下横梁等组成。底模平台（8）外模及外导梁吊挂系统：外模一般为钢模，根据箱梁实际尺寸布置；外导梁吊挂系统主要用于将外模及其承受的翼缘混凝土荷载传递至主桁架的前、后上横梁或已浇梁段，一般由外导梁、吊带及其锚固系统组成。外导梁前吊带外模外导梁后吊带锚固系统（9）内模及内导梁吊挂系统：内模根据箱梁实际尺寸布置，可采用钢模或散拼内模；内导梁吊挂系统主要用于将内模及其承受的顶板混凝土荷载传递至主桁架的前、后上横梁或已浇梁段，一般由内导梁、吊带及其锚固系统组成。内导梁前吊带内模内导梁后吊带锚固系统（10）主桁横向联结系和工作（张拉）平台：横向联结系用于提高挂篮主桁的横向稳定性，一般由型钢焊接或栓接而成；工作平台作为施工时的人员及机具通道，现场可根据实际需要设置；张拉平台设在挂篮主桁的前端，用于张拉，压浆等工作平台。张拉平台工作平台5.5挂篮的设计荷载（1）模板重量：可按平均重为0.8-1.0kPa计，待尺寸

确定后再按实际荷载检算。

（2）混凝土震动器和千斤顶的重力和冲击力：按自重

的4倍计。

（3）施工人群荷载：2KPa。

（4）最大节段混凝土重量：按设计重量的1.05考虑。

（5）挂篮自重（0.4～0.5G）

（6）风荷载

（7）冲击系数：1.15.6挂篮的计算挂篮节段施工过程一般分为以下步骤：①挂篮空载走行就位。②立模。③浇注混凝土。④混凝土养生后，拆模并张拉预应力。对于挂篮来讲，只有步骤①和步骤③最不利，故挂篮的检算分为这两个工况。荷载组合：（1）、荷载组合Ⅰ：混凝土重量+冲击附加荷载+挂篮自重+人群和施工机具重；（2）、荷载组合Ⅱ：混凝土重量+挂篮自重+风载；（3）、荷载组合Ⅲ：混凝土重量+挂篮自重+人群和施工机具重；（4）、荷载组合Ⅳ：挂篮自重+冲击附加荷载+风载；（5）、荷载组合I～Ⅱ用于挂篮主承重系统强度和稳定性计算；荷载组Ⅲ用于刚度计算，荷载组合Ⅳ用于挂篮空载走行验算。

（1）挂篮总体稳定计算①.空载行走时稳定性计算挂篮稳定性计算的工况：空载行走时的平衡稳定。（根据K≥2.0，检算走行时后锚上拔力及其稳定力矩、焊缝应力）

吊带拉力后拉板提供稳定力矩倾覆力矩稳定力矩②.浇筑混凝土时挂篮的稳定性计算挂篮稳定性计算的工况：浇筑混凝土时的倾覆稳定。（根据K≥2.0，检算后锚最大上拔力及其稳定力矩，确定后锚张拉力）

吊带拉力后锚筋锚固力后锚固张拉（2）挂篮构件计算

底模系统的强度和刚度计算。内、外模系统的强度和刚度计算。底模平台及内、外模的悬吊系统强度和刚度计算。前、后上横梁的强度及刚度计算主桁架的强度和刚度计算。弹性变形和非弹性变形。

以主桁为例：主桁系统一般由两片主桁横向通过连接系连接组成，单片主桁由下弦杆、上弦杆、前斜杆、立柱和后斜杆构成，为固接体系。横向联接系与主桁之间可设为铰接。

主桁计算模型弹性变形：主桁+吊带非弹性变形：模板和连接系统5.7大悬臂状态下挂篮荷载对主梁结构稳定计算大悬臂状态下主梁结构稳定计算主要包括两方面内容：

1、挂篮荷载对主体结构抗倾覆计算（1）荷载取值（2）最大不平衡弯矩计算（3）稳定系数计算（4）抗倾覆稳定设计

2、墩梁固结主墩的抗弯计算

1、挂篮荷载对主体结构抗倾覆计算

（1）、荷载的取值

i、挂篮荷载：悬臂施工时挂篮、模板等临时荷载按图纸计，作用点距

悬臂最前端0.5m。Ii、混凝土块段重量：混凝土方量误差计5%，节段重按1.05G计算。W1—挂篮等自重W2—不平衡荷载，包括少一个节间重量、混凝土方量误差、少一只挂篮、桥面临时荷载等。①悬臂现浇iii、主梁承受的升举极风载：参考《公路斜拉桥设计规范（试行）》（JTJ027-96）附录A,在横向风力作用下，结构体系抗风验算计算如图示：P1、P2分别为两侧主梁所承受的均布风荷载（主梁升举力），计算公式为：CL——升举系数；S——阵风系数V——设计风速，按最大风速取值B—主梁宽度P1=PP2=P/2i、起吊冲击荷载：1+μ≤1.1ii、混凝土块段重量：超重按1.025计算。作用点距悬臂最前端0.5m（根

据设计确定）。

iii、风载：按起吊设计风速考虑（一般为六级风）。②悬臂吊装N1N2（2）最大不平衡弯矩计算

大悬臂状态下主体结构的抗倾覆计算主要是要计算出大悬臂状态下主梁结构的不平衡弯矩。

考虑的不平衡荷载主要包括挂篮不平衡荷载、梁段滞后一个节段不平衡荷载、不平衡风荷载（升举平衡风和横向风）三个方面，计算时，按照实际可能出现的各种最不利状况对三种不平衡荷载进行组合。

按照实际可能出现的各种最不利状况对三种不平衡荷载进行组合

后，一般考虑以下几种计算工况：工况1：T构两边施工至大悬臂，此时一边有挂篮，一边无挂篮；工况2：梁升举不平衡风载，T