淺談?lì)A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁橋懸臂澆筑法(掛籃施工)
摘要:預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁橋能充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的特性,使結(jié)構(gòu)輕型化,具有很大的跨越能力,而且它可以有效地避免混凝土的開裂,特別是處于負(fù)彎矩區(qū)的橋面板的開裂。除此之外,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋還能節(jié)省材料、變形和緩、伸縮縫少,剛度大、行車平穩(wěn),養(yǎng)護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn),所以在近代橋梁建筑中已得到越來越多的應(yīng)用。本文著重就預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁橋在采用懸臂澆筑(掛籃施工)時(shí)在懸臂施工的程序、墩梁臨時(shí)固結(jié)和措施、施工過程中變形的控制、合攏段的施工、結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換等方面淺談一下自己在實(shí)踐中的體會(huì)和應(yīng)注意解決的問題。
一、前言
本人于2002-2004年曾參于建設(shè)當(dāng)高水陽江橋大橋,該橋主橋采用25+45+25米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,全長95m,橫截面為單箱單室。三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁,根據(jù)變力情況采用單向預(yù)應(yīng)力,其縱向預(yù)應(yīng)力筋采用符合ASTM416-900270級標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。主橋按懸臂澆筑法施工,以2號墩、3號墩為兩個(gè)T構(gòu),單T劃分9個(gè)梁段,施工時(shí)最大懸臂長度21.5m,懸臂澆筑最大長度3m,最大重量473KN,單T澆筑最大不平衡力控制在300KN以內(nèi)。本文即結(jié)合此工程實(shí)例,淺顯地談一談?lì)A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土懸臂澆筑(掛籃施工)的方法和在施工中應(yīng)注意的問題。
二、懸臂澆筑法施工(掛籃施工)
懸臂施工法是在橋墩兩側(cè)對稱逐段就地澆筑混凝土,待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,張拉預(yù)應(yīng)力筋,移動(dòng)機(jī)具、模板繼續(xù)施工。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用懸臂施工的方法需在施工中進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換,即在懸臂施工時(shí),結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)呈T形剛構(gòu),懸臂梁,待施工合攏后形成連續(xù)梁。因此,在橋梁設(shè)計(jì)中在考慮施工過程的應(yīng)力狀態(tài);要考慮由于體系轉(zhuǎn)換及其他因素引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力。內(nèi)時(shí)為使施工受力與運(yùn)營狀態(tài)結(jié)構(gòu)的受力盡量吻合,通常用懸臂施工的連續(xù)梁橋選取變截面梁。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在懸臂施工時(shí),由于墩梁鉸接而不能承受彎矩,因此,施工時(shí)要采取措施臨時(shí)將墩、梁固結(jié)。待懸臂施工至少一端合攏后恢復(fù)原結(jié)構(gòu)狀態(tài),這是連續(xù)梁采用懸臂施工法的一個(gè)特點(diǎn)。
懸臂施工法不需大量施工支架和臨時(shí)設(shè)備,不影響橋下通航、通車,施工不受季節(jié),河道水位的影響,并能大跨徑橋上采用,因此得到廣泛的使用。懸臂澆筑的施工方法是大跨連續(xù)梁橋的主要施工方法。
1、0#梁段施工
0#梁段施工,首先通過預(yù)埋在主墩墩身里的特制點(diǎn)板,用“N”型萬能桿件拼組桁架式扇形托架,四片主桁聯(lián)結(jié)形式桁架式結(jié)構(gòu),其上鋪設(shè)兩層型鋼墊梁。支架預(yù)壓采用液壓千斤頂施加集中力進(jìn)行等效預(yù)壓,以消除支架的非彈性變形,然后立模、澆筑0#。0#梁段外模采用大塊鋼模板,以確保梁體的外觀質(zhì)量。
2、掛籃懸臂施工
0#梁段施工完成后,在其上部拼裝掛籃,懸臂對稱逐段澆筑各標(biāo)準(zhǔn)段。其工藝流程如下:掛籃是懸臂澆筑法施工的主要設(shè)備,它可沒軌道走行,支承在已完成的梁段上,用以進(jìn)行下一個(gè)梁段的施工。
?。?)掛籃的結(jié)構(gòu)形式:
菱形掛籃由菱形桁架,懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、底模平面、內(nèi)外模板及走行系統(tǒng)組成。
?。?)主要特點(diǎn)
?、倭庑螔旎@外形美觀,結(jié)構(gòu)簡單,桿件受力明確。②作業(yè)面寬闊,便于鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝,能加快施工速度,縮短梁段施工循環(huán)周期。根據(jù)其它箱梁使用情況,梁段最短施工周期5.2天,平均6-8天。③利用桁架前后支座,使桁架在軌道上走行,無需平衡重,操作方便,移動(dòng)靈活、平衡,外模,底模隨桁架一次到位。掛籃移動(dòng)時(shí)間短,一般只需2-4小時(shí)即可就位。④掛籃自重輕,利用系數(shù)高,是目前我國利用系數(shù)最高的掛籃。⑤掛籃剛度大,彈性變形小,立模時(shí)只需一次調(diào)整標(biāo)高,灌注混凝土過程中不需再調(diào)整。⑥掛籃使用材料均為常用材料,加工制造簡單,一般橋梁工地均可現(xiàn)場加工。
?。?)掛籃的拼裝
掛籃的拼裝在0#塊進(jìn)行,桿件由浮吊吊裝,拼裝按如下順序進(jìn)行:a.安裝軌道。b.水平拼裝主構(gòu)架的菱形桁片,兩個(gè)桁片可疊放拼裝。c.安裝前支座。d.由浮吊分別將兩桁片豎起,置于軌道上并支撐牢靠。e.安裝反扣輪。f.拼裝聯(lián)結(jié)系。g.用手拉葫蘆牽引主構(gòu)架就拉。h.安裝前上橫梁。i.安裝懸吊系統(tǒng)。j.安裝底模平臺(tái)。k.安裝外側(cè)模和外模走行梁。l.鋼筋綁扎完成后安裝內(nèi)模和內(nèi)模走行梁。m.重復(fù)a-1拼裝另一側(cè)的掛籃。掛籃的拆卸按相反順序進(jìn)行。
?。?)鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道制作安裝
①鋼筋安裝順序
底模下層底模管道定位底板上層鋼筋網(wǎng)一肋板鋼筋骨架一頂板和翼板下層鋼筋一頂模上導(dǎo)鋼筋網(wǎng)。
?、陬A(yù)應(yīng)力管道加工制作及安裝
?。?)混凝土澆筑
?。?)預(yù)應(yīng)力工藝
預(yù)應(yīng)力筋按設(shè)計(jì)要求的張拉程序進(jìn)行張拉,預(yù)應(yīng)力筋張拉順序按先下后上,先中間后兩邊的順序?qū)ΨQ張拉。
張拉程序
0——初應(yīng)力——σk——σk錨固
?。?)孔道壓漿
第一梁段張拉完畢即進(jìn)行孔道壓漿,壓漿時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的配合比配制灰漿,以保證能順利入孔道?;覞{的上升不宜太快,待頂部出漿槽口流出濃漿,堵死槽口,然后關(guān)閉壓漿閥。
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(8)掛籃前移
壓漿后待水泥漿強(qiáng)度達(dá)到20Mpa后即可移動(dòng)掛籃。
①安裝軌道;②將底模平臺(tái)后橫梁用兩臺(tái)5t手拉葫蘆懸于外模走行梁上;③拆除底模平臺(tái)后吊帶;④同時(shí)安裝前吊帶、外模走行梁前吊繩和懸吊滾輪,使底模平臺(tái)和外側(cè)模在自重作用下脫模;⑤拆除掛籃后錨;⑥軌道前端安裝手拉葫蘆,牽引主構(gòu)架前移,并帶動(dòng)底模平臺(tái)和外側(cè)模一同前移。 ⑦注意事項(xiàng):
a.T構(gòu)兩端的掛籃應(yīng)同時(shí)移動(dòng);b.拆除后錨前要認(rèn)真檢查反扣輪各部聯(lián)結(jié)是否可靠,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決;c.掛籃移動(dòng)前要調(diào)整底模平臺(tái)和外側(cè)模水平,仔細(xì)檢查掛籃各部分聯(lián)結(jié)情況,檢查掛籃上的安全網(wǎng),鋼筋頭或其字繩索有無與箱梁鉤掛的情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理:d.掛籃移動(dòng)要統(tǒng)一指揮,兩臺(tái)手拉葫蘆盡量同步,并防止脈沖式行走;e.掛籃移動(dòng)過程要用兩臺(tái)手拉葫蘆拉住掛籃的節(jié)點(diǎn),防止溜車事故發(fā)生。
3、邊跨的施工
邊跨不對稱的現(xiàn)澆梁段采用在已澆懸臂段和過渡墩上架設(shè)吊籃進(jìn)行施工。其現(xiàn)澆梁段利用掛籃施工,施工方法同主跨。邊跨施工等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,分批張拉預(yù)應(yīng)力筋,然后壓漿封錨。
4、合攏段的施工
在各T構(gòu)懸澆完成后,即可進(jìn)行全橋的工作,合攏的順序是:先合攏兩邊孔,合攏完畢后進(jìn)行主墩處臨時(shí)墩梁固接的解除,然后合攏主孔,從而完成主橋的合攏和體系轉(zhuǎn)換。各合攏段都使用微膨脹混凝土,膨脹劑摻量由實(shí)驗(yàn)確定,除中間合攏段外,其余各合攏段在灌注混凝土過程均需加平衡重,平衡重采用水箱加壓法,在混凝土灌注的同時(shí)向水箱內(nèi)注水。
合攏段的施工是結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換前一道重要工序,應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)程序和施工工藝要求,科學(xué)組織施工,確保工程質(zhì)量。
?。?)合攏段施工順序
?、侔惭b兩邊跨現(xiàn)澆支架,立模澆筑、邊跨。②澆筑兩邊跨合攏段混凝土。③拆除墩頂臨時(shí)支座,拆除前將墩上永久支座鎖定,防止支座滑移,臨時(shí)支座拆除時(shí)注意一個(gè)墩上的臨時(shí)支座同時(shí)拆除。
最后施工完成中間合攏段施工。
各合攏段預(yù)應(yīng)力束張拉的順序是:先頂板后底板,稱短束后長束,每次對稱張拉2束,頂板、底板交錯(cuò)進(jìn)行,直至全部張拉完成,每一合攏段張拉完成后再壓漿。
?。?)合攏段施工的方法及措施
?、賿旎@的拆除和模板安裝
T構(gòu)施工完畢后,拆除T構(gòu)上的掛籃,邊跨合攏段的施工,可利用直線段模板及支架吊起一段。其它中間跨合攏段直接應(yīng)用掛籃上的模板進(jìn)行施工。將掛籃底模平臺(tái)錨于合攏段外側(cè)梁段底板上,外側(cè)模懸吊與于該梁段翼板上,內(nèi)模置于底板頂面,內(nèi)外模間用對拉螺栓拉緊。
②合攏梁段混凝土臨時(shí)鎖定措施
由于氣溫的變化以及各種因素的影響,會(huì)導(dǎo)致合攏段混凝土拉裂或壓壞,我們用剛性支承臨時(shí)鎖定合攏兩端,使其成為可以承受一定彎矩剪力的牢固結(jié)點(diǎn)。鎖定溫度應(yīng)符合?