主桥箱梁挂篮施工总结.docx
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主桥箱梁挂篮施工总结.docx
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主桥箱梁挂篮施工总结
中江高速公路西江特大桥
主桥T构箱梁施工技术总结
摘要:
文中简要介绍了西江特大桥主桥T构箱梁悬臂施工挂篮设计及箱梁混凝土、预应力的施工。
关键词:
T构箱梁,三角挂篮,混凝土浇注,预应力施工,施工监控
一、工程概况
西江特大桥主桥上部构造为1X70+4X120+1X70m预应力砼刚构—连续混合结构。
其中34#、35#、36#墩为三个T型连续刚构,33#、37#墩为二个T型连续梁。
上部构造按上下行两座分离式桥设计,每半幅桥为单箱单室的箱梁截面,箱梁顶宽13.5m,底宽7.0m,箱下缘及底板上缘均按二次抛物线变化,梁高横向为变值,箱梁中心线处0#块高6.5m,跨中合拢段及现浇梁高2.8m,箱梁底板厚为变值,由0#块的板厚100cm向合拢段逐渐变为底板厚25cm。
腹板厚0#块为90cm,1#~6#块为60cm,7#块由60cm变为50cm,其余均为50cm。
箱梁顶板厚0#块为50cm,其余均为25cm。
箱梁设三向预应力束纵向预应力分别设置顶板束、底板束和腹板束。
顶板束由15φj15.24和12φj15.24钢绞线组成。
腹板束由15φj15.24钢绞线组成,底板束由12φj15.24钢绞线组成。
横向预应力束,布置在桥面板内,由3φj15.24钢绞线组成沿纵向每米一束。
竖向预应力筋采用φj25高强精扎螺纹钢筋。
箱梁砼等级为C50,主桥双幅5孔共计16076m3。
二、挂篮的设计
2.1挂篮形式的选择
根据施工图要求以及权衡现比较常用的几种挂篮形式:
棱形、弓形和三角形,选用三角形,其特点拼装节点少,安拆方便,受力明确,构件周转使用率高等特点,决定采用三角拉板式的挂篮。
2.2挂篮设计荷载
挂篮现浇2#~13#,其中2#和7#最重,皆为160t。
2#节段长为3.5m,7#节段长为5m。
挂篮的设计荷载将以这两个号块作为控制荷载。
另考虑到以后施工有可能遇到的桥跨,设计时以160m跨的荷载计算,最重块按180t计算,尽量减少材料的周转和使用。
2#节段较短,对挂篮的后横梁来说是最不利的,将2#重量作为挂篮后横梁设计的控制荷载。
7#节段较长,则对前横梁是最不利荷载,将7#作为挂篮前横梁和三角架的控制荷载。
同时再考虑挂篮的自重及其它施工荷载。
2.3挂篮主承重三角架的受力分析
受力分析图如下:
利用平面刚构原理对单片三角桁架进行计算,计算结果如上图,对三角架的各组成部分进局部受力计算,以选取材料型号和规格。
其中三角架大梁选用2[36c焊成,其截面形式为格构式柱(如右)。
按轴心受压格构式构件来计算。
按公式
计算其整体稳定性。
其中
为轴心受压构件稳定系数,
根据大梁的长细比
查表而得。
三角大梁在平面外处于大悬臂状态,其稳定性由平面外稳定控制,其长细比λ最大,其中L为计算长度等于悬臂长的两倍,i为截面回转半径。
根据《钢结构设计手册》,其缀板的承受的剪力
,弯矩
,其中A为大梁截面积,
为钢材的设计弯应力,
为钢材的屈服应力,
为缀板中心间距,
为两[36中心间距。
缀板按受剪力T、受弯矩M的受弯构件来计算。
立柱按两端简支的轴心受压格构式构件来计算,其计算方法同三角大梁相同,其长细比
中L取其销轴中心间距。
经计算选用了2[30b,截面形式和三角大梁相同。
斜拉板则选用2[22。
两片三角架间用桁架联系在一起,保证三角架的稳定。
2.4挂篮后锚设置
挂篮后锚力计算按60t考虑,按规范要求,安全系数为K=2.0,即后锚要按120t来设计。
本桥箱梁腹板竖向预应力采用f=750Mpa的φj25高强精扎螺纹钢筋,按计算需锚4根。
且1-7#为双排,8#以后为单排,预应力筋的间距也发生变化,如采用结构本身的竖向预应力筋作为锚固,将使挂篮后锚装置比较复杂,且难以保证4根锚筋能同时均匀受力。
最后采用预埋f=930Mpa的φj32高强精扎螺纹钢筋的方法,只需预埋两根,长度都在0.6~1.0m,既能保证受力位置明确,又节约材料。
。
2.5挂篮的前后大梁及底平台
利用平面刚架程序计算,得到横梁的内力,根据受弯构件来计算,弯应力
,剪应力
。
经计算,前上、下横梁取I45b,后下横梁取I56a。
底平台分配梁按简支梁来计算箱梁腹板下的分配梁的受力较大,采用两组2[40的分配梁,其它皆采用2[25。
设计时,考虑到分配梁与底模连为整体,故不在保证其整体稳定性上进行计算。
但从现场施工情况看,横向联系不够,[25的变形较大,施工时注意考虑底平台变形的影响,做好标高调整,以保证施工标高符合设计要求。
2.6挂篮悬吊装置
挂篮主受力点皆采用16Mn钢的吊带,两侧附吊点受力较小,采用φj32高强精扎螺纹钢筋。
吊带的计算除考虑销子的抗剪、孔壁的承压外,还按规范要求设置销孔间距。
销孔孔边离板边、销孔孔间净截面面积不小于吊带的计算截面积。
挂篮的起落靠千斤顶来调节,吊带也可通过调节销子的位置来调整长短。
2.7挂篮的走行
挂篮不采用压重的方法走行,这样大大减轻了挂篮的自重。
将挂篮后端反扣在滑道上,用来抵抗挂篮走行时的倾覆力,前移挂篮使用20t穿心式千斤顶顶推方法,简单安全快捷,操作方便。
三、箱梁悬浇施工
箱梁悬臂施工关键是砼浇筑和预应力筋的施工。
3.1混凝土施工工艺
3.1.1砼的施工配合比分两个,一个是掺FDN-440高效缓凝减水剂,一个是掺FDN-5高效减水剂,都是同一个厂生产。
在进行0#、1#块施工时就采用掺FDN-440减水剂的施工配合比。
0#、1#块是分两次浇注的,每次砼浇注时间较长,采用FDN-440减水剂可以获得较长的初、终凝时间,保证每次砼施工都在终凝前结束。
而其它的号块砼方量少,采用FDN-5减水剂可以获得早强,保证张拉周期。
3.1.2降低砼的入模温度
3.1.2-1在夏季气温较高时为保证入模温度满足施工和设计要求,采取了一些简单有效的办法。
首先在开盘前对所有要使用的砂石料进行洒水降温,有两个好处:
一是对外露的砂石料进行降温,二是对砂石料进行更彻底的冲洗,使骨料中的杂质更少,有利于保证砼的强度和弹性模量。
3.1.2-2降低搅拌用水的温度。
用一个72m3的浮箱内装好每次搅拌用水量,首先在其内加入冰块降温,使拌和用水的温度控制在21℃左右,然后再抽水到搅拌用水的蓄水池,再用蓄水池抽到搅拌机中。
这样既避免了有冰粒跑到砼中,又降低了水温。
3.1.1-3降低模板温度。
在开盘前,将模板彻底洒水降温,并且在混凝土入仓前将模内水吹干,在模板外侧从开盘到砼的前3天都用江水进行降温,只有待砼强度达到90%以上方可停止。
经过以上方法处理,使在炎热的夏日气温38℃时施工砼,砼的入模温度也只有28~29℃,而且在整个养生过程中也作好覆盖和洒水养护,使砼的内外温差减小,避免了水化热温峰与施工温峰的叠加,保证砼结构安全。
3.2预应力施工
3.2.1成功的第一步是管道预留,现场除了采购质量较好的金属波纹管外,还在波纹管内加设了强度较好而且有一定柔韧性的PVC管以利形成曲线弯道。
在浇注砼时对砼的冲击具有一定的抗压抗变形能力,而且砼浇注完成后在终凝前及时抽拉PVC管,保证成型后的管道直径和曲线满足设计要求。
3.2.2张拉
纵向束都是采用YCP-3000的千斤顶两端同时张拉。
张拉应力是主要指标,伸长量作为校核。
3.2.3压浆
管道压浆是预应力完成的最后关键的一道工序,压浆饱满既可保护纲绞线,也保证了预应力的有效传递。
为保证压浆饱满,现场采用真空压浆新施工工艺,真空度一般在-0.05~-0.1MPa之间。
真空压浆经现场施工及试验梁开孔观测,效果很好,另在长管道和有变坡点处均设出浆口,保证残余空气砌底排出管外,保证管道压浆饱满。
四、施工监控
主要分两大部分:
4.1测量控制
在0#~8#块采用的是绝对标高法放样控制,9#~15#块采用的是相对标高法。
由于在短悬臂状态下T构受温度影响较小。
标高观测主要对箱梁底的观测,标高数值采用三种值:
设计值、施工控制理论值(经桥梁结构结合施工况计算后所得)、预应力张拉后实测值。
经对已完成的37#主墩T构施工的监控结果,施工控制理论值与预应力张拉后实测值最大差±10mm,满足施工监控要求。
4.2内力监控
在每T构箱梁的8号块和9号块间的截面预埋应力感应片,对每个号块施工工况进行监控,经对观测数据分析,符施工过程的理论计算结果。
五、结束语
通过已完成的37#主墩的连续梁和边跨合拢情况看,结构无论在线型外观或结构内力监测结果等都非常良好,整个结构都是在良性状态下合拢,也就是无附加应力合拢。
实践证明,三角桁架挂篮进行大跨度T构连续箱梁悬臂施工的工艺简便,便于控制,为今后的施工提供了经验。
参考文献:
[1]交通部第一公程局(公路施工手册)桥涵,上册[M].北京:
人民交通出版社
[2]《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)路桥集团第一公路工程局
[3]《路桥施工计算手册》人民交通出版社周水兴何兆益邹毅松
[4]《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社,(GBJ17-88版)
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