连续梁施工的关键技术控制(论文)

毕业设计（论文）用纸第1页共17页砼连续梁施工的关键技术控制04年秋季班张辽摘要：砼连续梁一般用于跨径较大的桥梁，多采用现浇及预制安装方法施工，其中预制安装法需大型起重及运输设备，对预制场地和运输线路也有较高要求，而高速公路建设所经之处多为交通不便地区，受场地影响不宜使用预制安装法施工，而多采用现浇法。现浇法目前使用较多的是支架现浇和悬臂现浇，支架现浇需大量的钢或木支架和模板，设备一次性投入大，适合地型好的中小跨径桥梁。悬臂现浇虽然施工工艺复杂，但因其一次性设备投入少，不受场地限制，特别适合地型差、跨径大的桥梁。本文从悬臂施工中的关键工序着手，结合实际，对施工过程中如何消除支架、挂篮的变形、梁体标高控制、挂篮受力分析及如何解决预应力孔道压浆不饱满问题、体系转换过程中梁体错台的解决方案等展开论述，为今后类似桥梁的施工提供一点借鉴。关键词：连续梁施工关键技术控制青弋江特大桥为马芜高速公路上双幅三跨三向预应力连续箱梁，单箱单室结构，其主跨为：70m+120m+70m，其中边跨有9m的现浇段；主墩悬浇分为18个节段，其中0#为5m；5×2.5m；5×3m；4×3.5m；4×3.75m；9m现浇分为3个节段，另有19#块长2m作为现浇接缝段；箱梁顶板宽13.5m，底板宽7m；梁高：在主墩处为6.5m，过渡段为2.6m，并按二次抛物线变化；顶面单幅设有2%的单向横坡的不等高腹板，砼为C50，最大节段重114吨；翼板悬臂长3.75m；主纵束为19孔、横向束为扁4孔的φ15.24高强低松驰钢铰毕业设计（论文）用纸第2页共17页线，竖向预应力为Φ25精轧螺纹钢。该桥施工难度大，为保证其顺利施工，严格其施工的关键技术，特编写“连续梁施工的关键技术控制”。一.临时支座制安悬浇是从0#块往两边对称浇注，施工荷载大体相当，在0#块上又采用了26根Φ32精轧螺纹钢作为临时固结将箱梁与墩身锚固在一起，防止施工中因两端意外失衡而发生倾覆。但为了更好的保证施工安全，还需在墩身上设置临时支座加以支撑。设计中是用硫磺砂浆作为临时支座，但按以往施工经验，硫磺砂浆不易调配，电阻丝通电后极易烧断，使硫磺无法溶解，有时甚至因受热不均导致硫磺发生爆炸，给支座的拆除带来很大的麻烦，所以本桥改用竹胶板替代硫磺砂浆。竹胶板出厂前已经过高压处理，其耐压性在广泛应用中得到了验证。为安全起见，在加工临时支座前还应对选用的竹胶板进行取样试验，以验证其可靠性。方法是随机截取2块150×150×12mm的竹胶板，叠加在一起对其施加1.2倍的设计硫磺砂浆抗压强度，量测其压缩值（本桥试验测得不足1mm），经计算压缩值在不影响施工安全的前提下方可使用。为便于今后拆除，临时支座宜做成1m左右宽，竹胶板安于临时支座的中部，上下采用砼块，接触面用塑料薄膜隔开。拆除时只需用火将竹胶板烧毁即可，因上下都有砼块将箱梁与墩身隔开，所以不必担心高温对桥体产生不利影响。竹胶板较之硫磺砂浆，材料便宜，施工简单，大大降低了施工成本。二.消除支架、挂篮的弹、塑性变形支架主要承受1#块重量，而最大的应力处为腹板，此处只计算腹板处工字钢的受力情况。1#块腹板处砼方量约为13.2m3(按平均80cm厚度计算)，则钢筋砼自重为毕业设计（论文）用纸第3页共17页2.7T/m3×13.2m3=35.6T，模板三角支架约10T，人员、机械按1.5T考虑。所以1#块施工总重量为35.6+10+1.5=47.1T。而支架在腹板处有4根横梁，按平均荷载分布，每根横梁承受的重量为11.8T。则横梁的受力情况如下图（一）所示（按最不利情况）：支反力RA=RB=1/2P=11.8T/2=58.9KN则危险截面跨中的最大弯矩Mmax=1/4PL=58.9×3.3/4=48.6KN.m横梁(25b工字钢)横截面：截面系数Wx=422.717cm3惯性矩Ix=5283.965cm4最大应力σmax=Mmax/Wx=48.6/422.717=118Mpa工字钢交界点距中性轴的距离为yc=(250-26)/2=112mm该处的正应力σc=Mmaxyc/Ix=118×0.112/5.284×10-4=250.11Mpa而工字钢的容许应力为170Mpa,所以必须对支架进行加固处理。我部在腹板位置用ф48mm钢管搭设满堂式支架，间距40×40cm，则腹板处的钢管数量为18根，其有效截面积为8.2×10-3m2，主要承受轴向压缩力，则其容许承受压力为8.2×10-3m2×170Mpa=1394KN而腹板处对其最大压力为471KN，远小于钢管的容许压力，支架设计为钢管与工字钢共同受力，所以支架强度足够。挂篮施工时存在几种荷载，如图（七）挂篮所受荷载为：挂篮自重P挂、3.3mRARBP=11.8TCD杆截面图（一）毕业设计（论文）用纸第4页共17页模板重P模、预浇节段砼重P砼：挂篮自重：根据本桥挂篮设计图计算，单头挂篮重25T；模板自重：由于主桥最长的节段为3.75m，因此最大模板为4m长，含有内、外、底模及支架，共重18.9T；设备荷载：设备主要有张拉主索的450T油顶、油泵，必要的施工操作人员及设备，电焊机，手动葫芦及临时荷载等共5T；所浇注节段的钢筋砼的自重：取最重的6#块113.6T。有较大自重和承重能力的挂篮，一定要有较粗大的型钢，挂篮主支架全部采用[30型槽钢，加强钢板均为δ=10mm，如图（二），取挂篮中受力最大的CD杆进行分析，由该杆件的截面，可求得该截面的最大容许拉、压力，计算如下：2根[30槽钢截面为：43.90cm2×2=87.8cm24块钢板的截面为：33×2×1+28×2×1=122cm2S=209.8cm2取普钢的[σμ]=1.7T/cm2则Fmax=209.8×1.7=356.66T，为该杆系的拉、压力。由此可知单个挂篮两根CD杆2Fmax=713T，与其所受最大荷载P=162.5T的比值为4.4，大于1.5的安全系数。支架、挂篮的容许承载力，远大于其需要支承的荷载重量，本不应有太大的弹、塑性变形，但支架及挂篮在安装时，由于结构本身存在着间隙，如螺杆受力的情况下，螺孔存在间隙，承重下移，产生塑性变化等结构物缝隙。所以为了更好的控制梁体高程，满足施工精度，在砼施工前必须对支架和挂篮进行330350320300CD杆截面图（二）毕业设计（论文）用纸第5页共17页加载，以消除其弹塑性变形。1.消除支架弹性变形9m现浇段支架基础支撑在处理后的地基上，为确保其不下沉，地基必须碾压密实并进行硬化，具体方案如下：先将表土清除30cm并整平、压实，然后平铺30~50cm厚片石，宽度按桥面宽度两侧各加1m，并用砂砾混合料填隙，20T的压路机来回压直至其密实不再下沉，然后在上面浇注一层10cmC20砼，宽度按桥面宽度两侧各加0.5m。为了保证万无一失，还必须对此地基及支架进行荷载试验，消除非弹性变形。方法如下：待支架、底模搭设安装完成后，在底模范围内进行加载静压，配重时尽量分布均匀，重量为箱梁底、腹、顶板（不包括翼板）重量的1.2倍。静载试验关键是要做好观测记录，记录必须详细，能真实有效的反应地基及支架下沉及变形情况。首先，在压重前在支架顶端及砼地面每隔1m，左中右各分布1个观测点，并测出其点高程，配重完成后立刻测出各高程，并计算出沉降量，然后每天对各点进行观测并计算出每天的沉降量，当连续三天平均沉降值小于1mm时，即可进行卸载，卸载完毕再次测出各观测点的高程，并算出回弹值，然后调整底模标高，高程应为设计高程+回弹值，翼板部分因砼方量少，重量轻，可参考底板部分的沉降情况少留或不留预拱值。采用堆载压重的办法消除支架弹、塑性变形，其缺点是配重所用材料多，费工费时。0#、1#块的支架基础直接支撑在砼承台上，不会存在基础下沉现象，其弹、塑性变形主要考虑为钢管、底模及纵、横梁的钢结构变形。因此本工地采用P锚固定下端，用张拉方式来消除，如图（三）示。0#、1#支架共有Φ240型16根钢管，采用16根钢绞线来张拉。张拉力的大小为：0#和1#块砼重量及张拉图（三）毕业设计（论文）用纸第6页共17页平台、模板重量之和来平均分配。根据现场施工的具体情况，确定每股束张拉力为11T。全部张拉完成后，再持荷4小时。在拆除前稍进行超张拉，并注意相邻锚的松动情况。施工时应注意安全，避免产生飞锚现象。2.消除挂篮的弹、塑性变形采用悬挂水箱的方法来消除，如图（四）所示。具体操作是：砼浇注前往水箱加水加载，其水箱水的重量等于连续梁节段减负后，需进行砼处理的重量，并且在砼浇注的过程中，对应浇注速度，慢慢放水，使得砼的重量等同放水产生的重量，平衡其浇注时的挠度变化。当水箱在位置①时可消除弹、塑性变形，一般加载持荷4小时。当水箱在位置②时可消除砼的下挠变化。从位置①到②的变化能减少水箱内水的体积，却能达到增加荷载的作用。在岸边施工的连续梁，将水箱低至地面附近约50cm，但在河中的连续梁施工应高悬，以免影响通航和安全。为减小水箱的体积，计算出底板砼的重量，只预留底板砼重产生的下挠高度，而顶、腹板砼的重量作为减负后需处理的重量，这样大大缩小了水箱的体积，方便施工。水箱上设刻度标志，当砼浇注完成底板后，浇注腹、顶板时，每浇注一车砼，即放相当的水量，使得挠度不产生变化。对于主孔和边孔18#块的预压施工需作调整。由于是对称施工，17#块和边孔现浇段已完成施工，造成预压处理L的长度不够，水箱位置要作调整，即水BDCA位置②为挂篮情况观测点位置①水箱位置图L（四）毕业设计（论文）用纸第7页共17页箱只能在①的位置浇注砼。而调整后的位置不能满足配水压重，因此需增水箱，而解决此问题。另一种浇注砼的消除挂篮变形的措施，即抬高挂篮的后支点法：浇注砼前将模板前端设计标高抬高acm，预留第一次浇筑底板砼的下沉量。用螺旋式千斤顶顶起挂篮后支点，使之高于钢轨顶面。在第一次浇注底板砼时，千斤顶不动，浇筑砼的重力使挂篮的下沉量与模板抬高量acm相抵消。在紧接着第二次砼浇注即腹、顶板时，将千斤顶分次下降，并随即收紧后锚的螺栓，使挂篮后支点逐步贴近钢轨面bcm。随着后支点的下降，以前支点为轴的挂篮前端必然上升一数值。因此数值正好与第二次砼重力产生的挂篮挠度相抵消，保证了箱梁挂篮不发生下沉变形。施工时应严格控制测量数值，并根据实测值来确定b值。a值通过悬挂水箱时实际测出。三.连续梁标高控制连续梁要进行体系转换，整个连续梁将有一个向下移动的标高，因此宜用不可移动的稳定标高基准点，如设在主墩墩身的防滑块上。观测点布置在0#块上，墩顶中心的腹板部位设左、右水准点，要确保水准点稳固，避免和挂篮在施工时相碰撞，并编好序号，以便进行系统测量；一般采用磨圆的Φ12钢筋头，外露2cm，并用红漆作记号。在距节段梁腹板外边20cm处布点，见图（五），以测出该节段梁在各种荷载作用时最大变位值。成立主墩施工测量队，每浇注一节段进行几次全面的测量，并通过计算，验证其桥轴线水准测量观察点布置（五）墩中心线322’‘1’‘10毕业设计（论文）用纸第8页共17页精确性，为下一段浇筑提供标高控制数据。对挂篮受力情况的观测：点位设置见图（四）中“”标记，依据不同加载的顺序，对挂篮实施监测，根据实测数据得出挂篮的变形值，以便指导施工。1）荷载挠度分析：砼自重下挠值：指砼在悬浇过程中其自重及前节段徐变和温度对其影响的下挠度值。挂篮自重下挠值：挂篮自重较大，单头挂篮重25T，对悬臂下挠有较大的影响。由于挂篮在行走时产生一定的震动下挠，有弹、塑性变形。模板及钢筋等荷载对其节段有下挠影响：单边模板重18.9T，钢筋重按施工图纸来确定。张拉产生上挠：尤其是1#到10#节段有较大的上挠影响。在靠1#，2#，3#等刚开始节段梁刚性比较大，故上挠数较小；在8#，9#，10#有较大的集中预应力，跨径又相当增加，故上挠较大；在10#以后的1#~18#块上挠值又比较小，张拉束基本为直束。2）如何减少挠度影响各种荷载根据自重，由设计院计算提供预留模板标高值，能准确地预测预留标高是指导施工的关键，也是最终解决挠度值的快捷方式。合拢前砼的挠度值（为体系转换前的），根据设计院提供的数据及