某桥双层连续箱梁悬臂浇筑施工技术方案

某桥双层连续箱梁悬臂浇筑施工技术方案一、箱梁简介某大桥主桥为55+5×72+55m等截面双层预应力砼连续箱梁，上层桥宽为0.5m（防撞栏）＋17m（机动车道）＋0.5m（防撞栏）=18.0m，下层为分离的两幅，单幅桥宽为4m（非机动车道）＋1.5m（人行道、含栏杆）=5.5m。梁高4.0m，高跨比为1/18，断面为18m宽单箱双室，箱宽9.2m，顶板悬臂长4.4m，底板悬臂长5.5m，跨中腹板厚0.4m、底板厚0.25m，墩顶附近腹板厚0.7m、底板厚0.45m，直线变化段12m。主桥连续箱梁按悬臂浇筑法设计，在主桥墩上搭设扇形支架，现浇0#段和1#段，墩身与箱梁临时固结，采用挂篮分段对称悬臂浇筑。各单“T”构除0#段外分为11对梁段，纵向3.0m一个节段，0#段长3.0m，中跨合拢段长度为3.0m，边跨合拢段长度为2.0m，边跨现浇段长度为19.33m，最大悬浇节段重量为159.9t，标准节段重量为122t。箱梁砼设计为C50级，采用纵、横、竖三向预应力体系。纵向预应力束采用12-Φj15.24、9-Φj15.24钢绞线，JM系列锚具；横向预应力束采用5-Φj15.24钢绞线，BM－5型扁锚；竖向预应力筋采用ΦL32精轧螺纹粗钢筋，A、B型螺母锚具。二、梁体施工顺序梁体悬灌采用两套挂篮同时进行施工，先施工9#和14#“T”构，然后施工10#和13#“T”构，最后施工11#和12#“T”构。合拢段施工顺序为：⑻、⒁跨→⑼、⒀跨→⑽、⑿跨→⑾跨。主桥梁体施工顺序见附图（根据设计画出）。三、0#段和1#段现浇施工主桥的桥墩和辅助墩（Φ0.8m钻孔灌注桩）施工完毕后，在墩顶四周搭设扇形托架，安装模板。在辅助墩的盖梁与1#梁段辅板间设临时锚固系统，确保箱梁悬灌时的纵向稳定性，然后现浇完成0#段和1#段。（一）扇形托架设计主桥墩高为6.6～10.9m，在墩顶以下一定距离的桥墩上预埋托架螺栓和牛腿，利用万能杆件与型钢拼成悬臂式托架桁架，其上分布型钢作为纵横分配梁，再安装底模和侧模，二者之间以木楔等调整底模标高与梁底设计线型一致。扇形托架结构设计示意见附图。扇形托架可在现场整体拼装，也可分部在邻近场地或船上拼装成小单元再运吊就位整体组装。0#段模板安装前在永久支座两侧设临时支座，固结桥墩和梁体，承受施工时由墩两侧传来的悬浇梁段荷载。临时支座采用C40砼，并用塑料包裹的锚固钢筋穿过砼预埋在梁底和墩顶中，在砼夹层中设10～20cm厚夹有电阻丝的硫磺砂浆层，便于拆除时加热熔化，其纵剖面布置示意见附图。4.5m4.5m4.0m1号段0号段1号段底模方木工字钢万能杆件预埋锚固件扇形托架构造示意图辅助墩墩梁固结锚固钢筋临时锚固支座辅墩助腹板箱梁垫石及永久支座墩梁固结锚固钢筋临时锚固支座桥墩箱梁通道连续梁悬浇墩顶临时锚固纵剖示意图（二）托架的预压为防止灌注的梁段因托架下沉而砼出现裂缝，保证梁段的线型与设计一致，为此除应提高托架的刚度，拧紧各节点螺栓减小托架上部结构变形外，在托架安装完毕后，还必须对其进行预压，以消除其非弹性变形，测出弹性变形值，为底模和侧模预留高度提供参数，并检验托架是否安全，预压方法采用水箱注水多次加压。（三）模板0#、1#段的底模采用在组合钢模板上铺竹胶板，0#段的侧模采用大块钢框竹胶板，内模采用组合钢模与木模相结合，1#段的侧模和内模均分别采用挂篮的相应模板。模板的支撑加固采用普通钢管架。（四）施工工艺流程0#、1#段施工工艺流程见附表1。（五）砼生产与运输砼集中在曹娥江两岸边的拌和站拌制，砼输送泵水平垂直运输。输送泵选择输送量在50m3/h以上的高压输送泵，输送管道在江中铺设于临时固定平台上至墩位处。（六）砼灌注为防止砼堵管和输送过程中能耗加大，必须保证砼的和易性、骨料级配、砂率满足泵送技术要求，并添加泵送剂等外加剂。墩顶0#段及1#段现浇采用一次灌注成型的方法，砼由0#段中心分别向1#段分层浇筑，先底板、再腹板、后顶板。灌注时要注意均匀对称地灌注，避免墩身承受过大的偏载，先灌注底板，底板两端及两侧砼直接泵送入模，中部由顶板开天窗，通过串筒入模。在腹板中部开设“观察窗”，腹板砼通过“观察窗”泵送入模和捣固，在灌注到一定高度后，封闭“观察窗”，通过顶板泵送砼入模。最后按常规方法灌注顶板砼。必须严格控制砼分层灌注厚度和捣固质量，严禁直接捣固预应力波纹管，以防管道走位及漏浆进去。砼灌注完后及时养护，当砼强度及弹性模量达到设计指标后，按设计要求及对称同步原则张拉纵向及横向预应力筋，竖向预应力筋暂不张拉，用作挂篮的后锚。三、挂篮结构设计（一）挂篮选型挂篮是施工梁段的承重结构，又是施工梁段的作业（悬灌，张拉等）现场，挂篮设计应按其悬灌所承受的最大梁段重量及施工荷载等，按最不利荷载设计加工。根据我单位多年来施工相应类型公路桥梁悬灌的经验，选用自锚平衡式菱形挂篮，该形式的挂篮具有节点少、刚度大、变形小、质量轻、结构完整、施工灵活和适应性强等优点。挂篮选材采用便于购置的普通型钢和易于加工的工艺设计。（二）主要技术性能根据本桥连续箱梁设计分段长度、施工荷载、梁段重量、外形尺寸、断面形式等因素，确定该菱形挂篮的技术参数及性能为：适用最大梁段重：160t，最长梁段长度：3.0m，梁顶宽度：18.0m，梁底宽度：20.2m，梁高4.0m，走行方式为无平衡重牵引式，每单付挂篮自重80t左右，墩顶现浇段长度为9m，在9m长的起步长度内，加工一套特制杆件，可以满足同时安装两付挂篮的需要，待浇筑完毕2#段后，换成标准杆件，进行正常悬灌。（三）挂篮的结构形式菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统，模板系统及走行锚固系统共四大部分组成，菱形挂篮结构示意见附图。1．菱形桁架菱形桁架是挂篮的主要承重结构，桁架由型钢加工而成，分三片立于箱梁腹板位置，其间用I字钢组成平面联结系，每片桁架均用40号槽钢组焊而成，节点处用δ20结点板和M30螺栓联接。在菱形桁架的前上节点和后上节点处各设一片由槽钢钢组拼而成的桁架式横梁，前后两片桁架横梁之间用角钢联结。前上横梁上设14个吊点，其中2个吊外侧模，4个吊内模，8个吊底模。后上横梁上设2个吊点，位于后上横梁两端，供吊底模纵向移动使用。2．提吊系统（1）前吊带前吊带的作用是将悬臂灌注的底板、腹板、顶板砼及底模板重量传至桁架上。前吊带由200×32和200×20两种16Mn钢带用Φ60钢销组合而成。前吊带下端与底模架前横梁连接，上端吊在前上横梁上，每组吊带用2个32t螺旋千斤顶及扁担梁调节底模标高。（2）后吊带后吊带的作用是将底模模板荷载传至已成箱梁底板。后吊带用200×32的16Mn钢带加工而成。上部设置若干调节孔，以适应梁底板厚度的变化，下端与底模架后横梁连接，上端穿过箱梁底板（预留孔），每个吊带用2个螺旋千斤顶及扁担支撑在已成箱梁的底板上。3．模板系统(1)外模外模框架由槽钢与角钢组焊而成，模板围带采用槽钢，模板面板采用6mm厚钢板制作。外侧模分上下两部分，以箱梁外侧下倒角以上30cm处为分界线，外上侧模为架桁整体式，外下侧模为定型钢模组合式。外侧模支承在外模走行梁上，走行梁前端通过倒链挂在前上横梁上，后端通过吊杆悬吊在已灌好的箱梁顶板上（在灌注顶板时设预留孔），吊杆与走行梁间设有吊架，吊架上装有滚动轴承。挂篮行走时，先将外下侧模拆除，外上侧模落放于外侧模走行梁上，外模走行梁与外上侧模一起沿吊架向前滑行。42004200120027001234657桥梁中心线4300460014111213910菱形挂蓝结构示意图1-菱形桁架10-内模桁架2-前吊带11-外上侧模3-外模走行梁12-外下侧模4-底模13-外模拉杆5-后锚系统14-倒链6-轨道系统15-后上横梁7-后吊带16-外模走行梁吊杆8-前上横梁17-内模走行梁吊杆9-内模走行梁18-底模走行吊带说明：1、本图尺寸均以mm计。2、挂蓝主要技术参数：（1）适应最大节段梁重：160t；（2）适应最大梁段长：3m；（3）适应梁宽：顶板18m，底板20.2m；（4）适应梁高：4m；（5）挂蓝自重：约80t；（6）走行方式：无平衡重牵引走行。AABB164300桥梁中心线1762001/2B-B剖面1/2A-A剖面81518(2)内模内模由内模桁架、竖带、斜支撑以及组合钢模等组成。内模安置在由内模桁架、竖带和斜支撑组成的内模框架上，内模框架支承在内模走行梁上，走行梁前端通过倒链悬吊在前上横梁上，后端通过吊杆吊在已灌好的箱梁顶板上（在灌注顶板时设预留孔），吊杆与走行梁间设有后吊架，吊架上装有滚动轴承，挂篮行走时，内模走行梁与内模一起沿吊架向前滑行。(3)底模底模直接承受悬浇梁段的施工重力，由底模架和底模板组成。底模纵梁由槽钢和角钢组焊成桁架式，底模横梁分前后横梁，采用槽钢制作,底模面板采用6mm厚钢板。底模的后横梁通过后吊杆吊在已灌好的箱梁底板上（在灌注底板时设预留孔），前横梁通过前吊带吊于菱形桁架的前上横梁上。底模架前端连有角钢可组成操作平台，供梁段张拉及其他操作。挂篮行走时，底模通过前后吊装置吊挂于菱形桁架上，与桁架同时向前移动。4．走行及锚固系统（1）走行系统在每片菱形桁架下的箱梁顶面各铺设一根轨道（轨道用钢板组焊），轨道锚固在梁体的竖向预应力筋上，主桁前端设有前支座，沿轨道滑行（支座与轨道间垫四氟乙烯滑板），主桁后端设有后支座，后支座用反扣轮沿轨道下缘滚动，不需加平衡重，用三个5t倒链牵引，挂篮即可前移。轨道分节长度按梁段长度制作。（2）锚固系统挂篮的锚固是借用箱梁的竖向ΦL32预应力精扎螺纹粗钢筋把轨道锚固在已成箱体上，再通过后锚扁担梁把菱形桁架后节点锚固在轨道上。需锚固的竖向预应力粗钢筋每片桁架用4根，整套挂篮共用12根。四、挂篮制作、拼装及试压（一）挂篮制作挂篮设计要有较大的安全系数，加工制作应选择质量过关的专业工厂。对底模前后横梁上的吊带、菱形桁架等重要部位的焊接质量，必须逐一进行探伤检查并加载试验，合格后方可出厂。（二）挂篮拼装在墩顶0#段和1#段现浇段施工完成后（含预应力施工及压浆），桁架纵桁梁、横桁梁和底模先在地面或船上拼装为整体，然后用汽车吊或浮吊进行挂篮吊装工作。安装时注意桥墩两侧的挂篮应对称同步安装，不均衡荷载控制在10t以内。挂篮拼装工艺流程见附表2。（三）挂篮试压新加工的挂篮采用试验台加压法检测桁架受力性能和状况，未经试压的挂篮不得吊装上墩进行悬灌施工。试压可采用在桥位附近（或在工厂）试验台加压法进行。在现场利用在承台中预埋拉力筋锚住主桁梁后端，前端按最大施工荷载计算加载，并记录千斤顶逐级加压变形情况，测出挂篮弹性和非弹性变形参数，作为控制悬浇标高的依据。同时对挂篮主要受力构件进行布点，测定在不同受力状态下构件的应力、应变情况，以确保悬灌施工安全。对拼装就位待浇砼的挂篮，采用水箱试压法检查挂篮的性能和状况。加压水箱设于菱形桁梁的前上横梁吊点处，后吊杆穿过已浇箱梁中的预留孔，锚于梁体，在后吊杆的上端装设带压力表的千斤顶，反压菱形桁梁的后上横梁，计算前后施加力后，分级分别进行灌水和顶压，记录全过程挂篮变化情况即可求得控制数据。五、悬灌施工（一）菱形挂篮的工作原理拆除挂篮的外下侧模,解除挂篮与梁段的锚固系统，并解除底模与箱梁底板的后锚系统，菱形桁架在牵引系统（倒链）牵引下向前移动到待浇位置，底模与外上侧模随菱形桁架同步滑移到待浇梁段位置。利用梁顶竖向预应力筋锚固菱形桁架，同时将底模后端锚固于已浇梁段底部，调整底模前端标高至设计位置，并调整外上侧模就位，安装外下侧模。绑扎底、腹板钢筋并安装预应力管道，支立并调整内模就位，绑扎顶板钢筋并安装预应力管道后，进行梁段砼现浇施工。待砼达到设计强度后，张拉预应力筋并压浆后，拆除模板，重复以上工序，如此循环推进，直至完成全部梁段施工。（二）悬灌施工工艺流程箱梁悬灌施工工艺流程见附表3。（三）挂篮的前移待已浇筑梁段砼强度和弹性模量达到设计要求指标后，对纵向预应力筋张拉并压浆，铺设垫梁和轨道。轨道锚固后，放松底模架前后吊带并将底模架后横梁用2个10t倒链悬挂在菱形桁架后上横梁上；拆除后吊带与底模架的联接，先放松所有后吊带再放松