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桥梁工程连续梁挂篮施工技术应用

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摘要:在大跨度预应力桥梁工程中,作为一种经济合理的桥梁施工方案,连续梁挂篮施工技术应用日益广泛,取得了良好的应用效果。以实际工程为例,探讨了连续梁挂篮施工技术在桥梁工程中的应用,以期促进连续梁挂篮施工技术应用与推广,提高桥梁工程施工质量。

关键词:连续梁;挂篮施工技术;桥梁工程

引言

在道路桥梁工程中,连续梁桥是目前最为常见的桥梁结构,具有刚度大、结构变形小、运营维护维修简单、车辆通行平稳、抗震性能好等优点。在连续桥施工方法中,主要包括支架法、顶推法、旋转法、悬臂浇筑法和拼装法等,其中,最为常用的施工方法是悬臂浇筑和悬臂拼装两种方法,尤其是是悬臂浇筑施工方法出现后,促进了预应力混凝土连续桥的快速发展。以东牙溪大桥连续钢构箱梁为例,探讨连续梁挂篮施工技术要点,阐述连续梁施工技术注意事项,以期促进连续梁挂篮施工技术的应用与推广,提高桥梁工程施工质量。

1工程概况

本工程位于福建省三明市三元区360省道改线配套工程三期主桥,桥梁为跨跃河道而设,起止墩8#墩~14#台,下部采用群桩基础,大体积承台,除8#墩及14#台以外,均采用双肢薄壁实体墩,孔跨布置为50m+4×80m+50m预应力连续梁钢构梁结构,梁体采用单箱双室、变截面结构,支点高度5m,跨中高度2.4m,箱梁顶宽21m,箱梁底宽13m,顶板厚度28cm,悬浇底板厚度26~60cm,腹板厚度70~50cm,按折线变化,梁高为1.6次抛物线变化。0#段及边跨采用托(支)架现浇,2#~10#段为对称悬臂浇筑。梁体混凝土标号为C50,桥纵向预应力钢筋采用高强低松弛Φs=15.24mm,Ry=1860MPa钢绞线,竖向预应力筋采用Φ25精轧螺纹级钢筋,顶板横桥向采用BM3-Φs15.24预应力扁锚体系。桥梁设计速度为60km/h,道路等级为城市主干道,标准桥宽为21m,半路半桥段桥宽为10.5m。桥梁抗震等级为7度,桥梁设防类别为丙类。

2施工方案

本工程连续梁0#块及边跨直线段采用支架现浇施工,合拢段采用吊篮现浇施工方法,其余两端采用三角挂篮悬臂对称施工。连续梁设计采用先合拢中跨,再合拢边跨,最后合拢次边跨的工序步骤进行。挂篮预压采用在梁体腹板设置倒置三角支架,千斤顶内力平衡法预压,挂篮转移采用手动葫芦配合千斤顶移动。连续钢构箱梁采用悬臂施工法,在结构体系转换时,为保证施工阶段的稳定,相邻段连续梁施工至合拢节段时即进行合拢,形成连续梁受力状态。

3连续梁挂篮施工技术应用探讨

0#块梁段预应力施工完成后,在其上部拼装挂篮,进行连续梁悬臂浇注法施工。挂篮是一个能够沿轨道行走的活动作业台车,能够在已完成的悬臂梁段上继续下一梁段的施工,待新浇筑梁段施工预应力及管道压浆后,挂篮即前移至下一梁段,如此循环直至完成整个悬浇梁段施工。

3.1挂篮设计

根据工程设计要求及施工要求,结合挂篮施工特点、用钢量、钢材种类等比选,确定采用三角挂篮进行连续梁悬臂梁段施工,确定挂篮行走方式为轮滑式、行走稳定系数大于2.0。挂篮构造由主桁承重系统、底篮、悬吊系统、锚固系统、行走系统、平台系统、模板系统等部分组成。挂篮断面及侧立面构造如图1、图2所示。挂篮设计符合强度、刚度和稳定性要求,几何尺寸应适应梁段高度变化和梁段搭接需求和行走需求,悬臂吊架设有行走设备,其稳定系数大于2.0,挂篮即附属设备小于最重梁段40%。浇筑悬臂梁段时,挂篮后端临时锚固在已浇筑完成的梁段上。

3.2挂篮拼装

挂篮在预制场内试拼装无误后,将构件运至施工现场,利用塔吊设备吊至已浇筑的梁段顶部,在0#梁段顶面完成拼装,严格按照拼装顺序,先测设轨道中心线,清理轨道梁范围内的杂物,安装轨道梁并进行锚固,安装前滑板和后钩板,依次安装主桁片、后锚固系统、上横梁、底模平台,收紧导链并调整前下横梁高度,安装底模吊带,完成与打梢钢丝绳的受力转换。安装底模平台并调整到位,安装行走系统。

3.3挂篮预压

挂篮拼装完成后,应先进行荷载预压试验,以检验挂篮加工和安装质量。同时,检测挂篮实际承载能力和梁段荷载作用下变形情况,消除挂篮产生的非弹性变形应力。在预压时,挂篮弹性变形量计入梁段施工预拱度计算中,并按最大荷载作用下进行等效加载,从而检测出挂篮的实际承载能力,确保挂篮使用安全。本工程中,按50%、80%、100%、120%荷载进行测试,荷载布置图如图3所示,分别测试1h,最终测定挂篮荷载能力及变形情况。

4挂篮施工方法

悬臂灌注施工流程包括挂篮前移、挂篮调整及锚固、钢筋及孔道制安、混凝土灌注及养护、预应力张拉和孔道压浆六道工序,悬灌梁段施工长度3~4m,周期12d。

4.1挂篮调整及锚固

挂篮就位后,施工人员先将主桁梁上锚固转换到梁体锚筋上,并将底篮后锚转换到梁体上,测量挂篮中线、高程,并通过千斤顶调整模板水平位置和标高,经检查和复测合格后,方可进行全面锚固。挂篮锚固质量直接关系施工安全,影响施工进度,因此,必须加以重视,认真检查锚固系统牢靠程度。本工程中,采用4根Ф32精轧螺纹钢锚固每片桁架,前后横梁对应位置采用6根Ф32精轧螺纹钢进行锚固。

4.2钢筋及预应力管道制作安装

(1)非预应力钢筋制作、安装。钢筋进场时,应加强对钢筋质量证明文件、外观的检查,并按批次进行试验检查,确定钢筋质量符合施工规范要求。钢筋验收合格后,应分类堆放并标识清楚,由工程技术人员根据材料规格、型号、施工规范及设计图纸制定下料计划,合理安排钢筋加工计划,经施工单位自检合格后报监理工程人员验收,经验收合格后方可实施钢筋连接。钢筋半成品应分类存放,防止锈蚀。梁体钢筋应整体绑扎,依次进行底板、腹板和顶板钢筋绑扎,如梁体钢筋与预应力钢筋出现碰撞时,可适当移动梁体钢筋或进行适当的弯折。钢筋接头应设置在承受应力较小位置,并分散布置,确保同一截面内受力钢筋截面面积低于受力钢筋总截面面积50%。钢筋安装时,施工技术人员测设并标注钢筋的间距,明确主筋、分布筋间距,并按工程设计要求,先摆放主筋,再摆放分布筋。钢筋绑扎时,钢筋交叉点应按双对角线方法进行绑扎,确保钢筋绑扎结点具备足够的刚度与稳定性,从而使钢筋位置在混凝土浇筑时不致变动。当钢筋长度不足需要接长时,可采用焊接或绑扎连接方法,绑扎搭接长度应大于35d,单面搭接焊接焊缝长度应大于10d,接头位置应相互错开。(2)预应力钢筋及预应力管道制作安装。预应力钢材及管道制作安装前,应确保钢材存放环境清洁、干燥,避免机械损伤和锈蚀,并根据工程设计要求,及时进行张拉和灌浆施工,将钢绞线按要求进行切割。钢绞线编束时,应每隔1~1.5m绑扎一道铁丝,铁丝扣应向里,绑好的钢绞线束应编号挂牌堆放。本工程中,采用金属波纹管作为纵向预应力管道,以减少管道摩擦系数,确保管道压浆饱满。采用内径为(70×19mm)的扁形镀锌金属波纹管作为横向预应力束。竖向预应力筋采用JL25精轧螺纹钢筋,采用Φ40波纹管预埋。为避免损坏预应力管道,管道焊接施工工序在管道埋置前完成。

4.3混凝土施工

由于悬浇段混凝土体积较大,为了避免混凝土浇筑时出现温度裂缝,选用分层浇筑方法。混凝土浇筑前,应全面进行检查,包括模板标高、截面尺寸、接缝、支撑,钢筋直径、数量和预埋件等,如发现问题应及时调整,并将模板和钢筋上的污垢清理干净,并在模板上涂刷脱模剂。在混凝土浇筑过程中,应确保混凝土水灰比并搅拌均匀,降低混凝土收缩徐变发生几率,在混凝土浇筑完成后,应根据施工要求处理施工接缝。

4.4预应力张拉及灌浆施工

根据施工技术要求与设计要求,针对竖向预应力筋,采用单端张拉方法,横、纵向预应力筋应采用两端张拉方法。张拉强度及弹性模量应达到设计值的90%。张拉前,应确保混凝土龄期大于5d,以确保混凝土强度满足张拉要求。混凝土浇筑前,应确保横、竖向波纹管及预应力筋安装就位,先安装纵向预应力筋,然后以人工方式进行传束。传束时,施工人员可借助一根Φ5长钢丝作为引线,以卷扬机进行穿束。预应力张拉时,应采用先纵向、后横向、最后竖向的施工顺序。为确保预应力张拉效果,应以应力控制为主,伸长量控制为辅的双控张拉措施。张拉完成后,应在48h小完成压浆封闭。

4.5挂篮前移

当梁段混凝土强度达到2.5MPa时,应清理梁段顶面,并使用水灰比1∶2的水泥砂浆找平滑道铺设部位,并在砂浆找平层画出滑道放样定位线后,安装锚固滑道。当梁段张拉压浆完成后,将底模架后横梁用倒链悬挂在后上横梁,放松底模架前后吊带,使底模脱模并脱离梁体地面10cm,然后拆下底模架后锚杆,放松外模前后吊带,从而落下外模。然后,外模系、底模系、内模系等部件,由吊杆与挂篮桥面结构连接起来,通过顶升立杆内侧后横梁,将滚轮放在纵梁下面。通过上述工作,确保外模系、底模系、内模系等部件与梁体脱离,然后,打开油泵,开始挂篮行走至预定位置,再将挂篮顶起,放下挂篮并锚固,依次锚固外模系,内模系,及底模系,锚固完成后,重复上述施工工艺流程。

4.6挂篮拆除

当最后一段悬臂梁张拉工序完成后,即可拆卸挂篮。拆卸时,应先将工作平台拆除,并遵循底模、外模、托架、吊带、后前横梁、主梁的顺序进行拆卸,拆卸过程中应确保施工安全。

5挂篮施工注意事项

(1)挂篮行走控制。挂篮行走时,施工人员应确保整体平移,保持左、右两侧主梁步调一致,左右晃动距离应小于1cm,避免一侧受力过大,影响挂篮平衡。同时,挂篮移动速度不宜过快,速度应控制在1.5m/h以内。同时,挂篮移动前,施工人员应检查滑道锚固情况,以倒链保护两侧吊杆,防止挂篮移动时倾覆风险。(2)挂篮后锚预留孔锚固。挂篮后锚预留孔锚固时,应认真检查,确保预留孔位置准确无误,并使用铁楔块垫平吊带下端、扁担底面与箱梁接触处,并使用千斤顶调整上端横梁位置,同时,安排专人在箱内同时操作,确保锚固绝对可靠。(3)挂篮施工安全。挂篮悬浇前,应认真检查梁段中线、高程、块段高度,检查结构螺栓、后锚设备连接状态,并对前后吊带及横梁受力情况进行复验,逐次收紧吊带,全面上紧吊带限位螺栓,并使用硬质垫块抄垫千斤顶空隙,确保挂篮稳固,避免出现施工安全事件。

6结语

连续梁挂篮施工技术是桥梁工程中应用最为广泛的施工技术,施工单位应认真研究施工技术要点,根据施工设计和施工技术规范,加强关键工序的检查与监督,提高桥梁工程施工效率,缩短施工周期,防止施工安全事件的发生,确保路基强度和稳固性,提高桥梁施工质量。

参考文献

[1]马宏浩.重载铁路连续梁挂篮悬臂施工受力分析与控制[D].成都:西南交通大学,2017.

[2]林强.连续梁桥悬臂现浇施工关键技术与控制方法研究[D].南京:东南大学,2016.

[3]张洋.铁路桥梁连续梁施工中挂篮控制要点分析[J].江西建材,2016(02):194+197.

[4]苟炜玮.铁路桥梁连续梁挂篮施工技术[J].中华民居(下旬刊),2012(10):235-236.

作者:陈志华 单位:厦门高诚信工程技术有限公司

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