京滬高鐵濉河特大橋懸灌梁合攏段施工技術(shù)

1、京滬高鐵濉河特大橋懸灌梁合攏段施工技術(shù)旃工技術(shù)construction京滬高鐵濉河特大橋懸灌梁合攏段施工技術(shù)陳建勇中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司250002摘要:合攏段施工是懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工的非常關(guān)鍵的一道工序,本文結(jié)合京滬高速鐵路濉河特大橋(4om+56m+4om)懸灌粱施工,對(duì)合攏段的施工技術(shù)方案進(jìn)行闡述并對(duì)臨時(shí)鎖定進(jìn)行分析和計(jì)算.關(guān)鍵詞:京滬高鐵懸灌梁合攏段施工技術(shù)臨時(shí)鎖定1.工程概況濉河特大橋(dk754+432.93一dk754+570.59)跨正在修建的泗宿高速公路,線路與高速公路正交,橋跨布置為40m+56m+40m變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁.梁頂寬度為12.om,梁底

2、寬度為6.7m,頂板厚度除梁端附近外均為0.4m,底板厚度0.40.8m,按直線形變化,腹板厚度o.48m一0.8m,按折線變化.該梁設(shè)計(jì)分為31個(gè)施工節(jié)段,梁高自0撐塊底部線形按二次拋物線變化,其中o塊長(zhǎng)度為9m.高度為4.35m,中跨和邊跨的合攏段長(zhǎng)度為2m,邊跨直線現(xiàn)澆段梁長(zhǎng)l1.75m.梁高為3.05m.2.合攏段施工程序根據(jù)設(shè)計(jì)要求本橋梁合攏順序?yàn)橄群蠑ni986#墩邊跨,后合攏1989#墩邊跨,再合攏中跨(如圖1所示),即先將t構(gòu)轉(zhuǎn)化為懸臂的簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)再完成橋梁的最終體系轉(zhuǎn)換,由靜定的簡(jiǎn)支懸臂結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槌o定的連續(xù)梁結(jié)構(gòu).合攏段采用掛籃合攏的方法合攏,中跨合攏時(shí)用平衡水箱進(jìn)行平衡,重

3、量為合攏段梁體重量和施工人員重量之和.邊跨合攏后,卸除主墩處臨時(shí)支墩,邊跨現(xiàn)澆段支架以及梁頂?shù)膬啥藪旎@,使梁體處于完全簡(jiǎn)支狀態(tài)同時(shí)盡量減小中跨合攏前梁體在外力作用下產(chǎn)生的附加內(nèi)力.中跨合攏采用吊架施工.將底模架及內(nèi)外側(cè)模對(duì)稱吊在合攏段兩端的6梁段上進(jìn)行合攏施工;在中跨合攏時(shí),對(duì)待合攏的兩懸臂端進(jìn)行平衡配重.而后.即可對(duì)待合攏兩端梁體進(jìn)行臨時(shí)鎖定施工.臨時(shí)鎖定完成后即可進(jìn)行鋼筋綁扎,混凝土澆筑施工.邊施工邊對(duì)平衡配重進(jìn)行調(diào)整.當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%,彈性模量達(dá)到】00%,齡期5天以上進(jìn)行底板預(yù)應(yīng)力束張拉調(diào)壯蝕內(nèi)窨府柝避鈦磊鰭帳一敬挫戤掛i掛圖1合攏段示意圖3.合攏段施工準(zhǔn)備t構(gòu)懸澆施工

4、至4撐節(jié)段以后對(duì)兩t構(gòu)頂?shù)装甯叱?軸線進(jìn)行聯(lián)測(cè),實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控分析,根據(jù)分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整最后3段的現(xiàn)澆預(yù)抬值以保證合攏線形精度.對(duì)5(5),6(6)節(jié)段砼輸送泵車泵送砼速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),為確定中跨合攏段兩端在砼澆筑時(shí)配重卸載速度提供參考依據(jù).4.合攏段模板工程4.1邊跨合攏段邊跨合攏段模板由底模,外側(cè)模,內(nèi)模等幾部分組成底模:采用8cm的槽鋼加6mm厚面板的定型鋼模板,模板一端支撐在支架平臺(tái)方木上,另外一端支撐在掛籃上.外側(cè)模:外側(cè)模利用現(xiàn)澆段模板,順橋向長(zhǎng)度為3.6m.腹板及翼緣板部分一次支立并調(diào)整至正確位置.外?？蚣茏鳛橐砭壈迨┕r(shí)的支架.內(nèi)模:內(nèi)模采竹膠板,內(nèi)模設(shè)有內(nèi)模框架.4.

5、2中跨合攏段邊跨合攏后.將中跨端掛籃主桁架即橋面桿件,軌道等全部拆除.對(duì)于下部模板體系,中跨合攏段兩端懸臂端也作相關(guān)拆除,僅留有】套掛籃底模架,1套長(zhǎng)2.5m的內(nèi)模架和】套長(zhǎng)度為2.5m的外模架作為中跨合攏段的施工吊架.將上述模板部件在中跨合攏段兩端懸臂梁段對(duì)稱吊掛,確保合攏施工時(shí)合攏段混凝土重量在兩懸臂端同比例分配,使得兩端梁變形同步,減小剪力差.5.平衡配重該梁中跨合攏段砼(包括跨中隔板)數(shù)量為1o.271m3,重量為26.704t.中跨合攏配重采用水箱蓄水方法,水箱由薄鋼板焊制而成,底部設(shè)置流速可達(dá)20m3/h的出水閥,其總長(zhǎng)度為lom,寬2m,高1.5,置于距6緞梁端0.4m處.】98

6、7#,1988撒t構(gòu)分別在中跨合攏段一端設(shè)水箱蓄水13.35m3(ff13.35t).水箱就位后,使用紅色油漆在水箱內(nèi)立面上自底部至上做出水平標(biāo)記線并以標(biāo)示刻度,線距為5cm,即卸載時(shí)水位每降低一個(gè)線標(biāo)記刻度卸載量為1t.合攏段兩側(cè)6群段上水箱皆蓄滿l3.35m3水后,即進(jìn)行勁性骨架焊接與合攏束張拉豐h結(jié)合的待合攏t構(gòu)臨時(shí)鎖定施工.6.臨時(shí)鎖定6.1臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)合攏段臨時(shí)鎖定分為兩部分:a,勁性骨架連接b,合攏束張拉.本橋合攏口鎖定擬采j2132a槽鋼組合,焊接為勁性骨架支撐(f商時(shí)外支撐)和張拉合攏口一定范圍內(nèi)的頂?shù)装迮R時(shí)預(yù)應(yīng)力束外拉的方式,將合攏段兩端臨時(shí)連接共同鎖定,用剛性支撐抵抗混凝土

7、升溫時(shí)產(chǎn)生的壓力.用預(yù)應(yīng)力抵抗混凝土降溫時(shí)產(chǎn)生的拉力.以保護(hù)合攏段混凝土的完整性.剛性支撐設(shè)置:邊跨現(xiàn)澆段及6撐塊端部頂,底板各預(yù)埋4塊5060x2cm鋼板.鋼板加焊錨固鋼筋進(jìn)行加強(qiáng).沿梁頂,底板縱向設(shè)4根2132a的組合槽鋼支撐.合攏段臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)見圖2.圖2合攏段臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)立面圖施工技術(shù)iconstructionl6.2臨時(shí)鎖定計(jì)算及分析根據(jù)宿州市氣象局提供的2009年年6,7,8,9,10,q氣溫,得到現(xiàn)場(chǎng)溫度統(tǒng)計(jì)表(見表1)表1現(xiàn)場(chǎng)溫度統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目名稱6b7月8月9月l0月最低氣溫25.429.127.221.517.2最高氣溫31,534.635230.126.2平均氣溫28531.

8、931.225.821.7本橋根據(jù)目前施工進(jìn)展,計(jì)劃在9)1;進(jìn)行相應(yīng)的邊,中跨合攏.梁端到主墩27m,按梁體澆筑后灑水降溫,升溫后最大溫差取l8考慮計(jì)算.在橋墩1987#和1988#主墩位置設(shè)置了臨時(shí)固結(jié)裝置,箱梁截面特性統(tǒng)計(jì)表,如表2所示.表240+56+40m連=lg.,己egjb&.將l=56m,dh=10x10-6/.lh=27m.lg=2m,eg=2.2105mpa,ag=15.210m,eli=3.5104mpa.at=i8c代人上式,計(jì)算得n=6028kn.根據(jù)計(jì)算可知,梁因升溫所受的軸向力較大.此時(shí)只有邊跨合攏后對(duì)梁體有約束力,如果約束力小于梁因升溫所受的軸向力,梁體

9、肯定會(huì)產(chǎn)生位移.因?yàn)楹蠑n期短,可不計(jì)砼的徐變,由于溫度升高將會(huì)產(chǎn)生數(shù)千噸的溫度內(nèi)力,剛性支撐無法承受,故為方便施工,在合攏口鎖定后.y0yjijjzl.lb圖4勁性鋼骨架截面組合圖立即釋放一側(cè)的固定約束,使梁一端在合攏口鎖定的連接下能沿支座自由伸縮.邊跨合攏的應(yīng)力分析圖如圖3所示.圖3邊跨合攏應(yīng)力分析圖根據(jù)力學(xué)分析原理和上述分析:令n=qf(n為合攏口剛性支撐所受壓力;q為支座上的梁體重量;f為支座摩擦系數(shù))邊跨合攏時(shí):依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,梁重取q=3333.7kn,f=-0.15則n=qxf=3333.7o.15=500.06kn中跨合攏時(shí),梁重為t構(gòu)重與邊跨現(xiàn)澆段和合攏段重依據(jù)圖紙取q=2465

10、8.8kn,p-0.05則,n=qf=1232.94kn故中(邊)跨合攏段勁性骨架和臨時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力按照中跨受力較大設(shè)計(jì)偏于安全,取n=1232.94kn,ny=1232.94kn(ny為預(yù)應(yīng)力束的張拉力).根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,在底板頂及頂板頂兩邊預(yù)埋2132c槽鋼,在其上焊接2132c沿梁向槽鋼,如圖4所示.勁性鋼骨架容許力計(jì)算槽鋼32c截面特性:a=61.5cmq=48.3kg/mix=8690cm4wx=543cm314mmb=92mmd=l2mmh=32cma=6cmz0=2.09cmz=7.1lcmhl=h一2322x1.4=29.2(cm)iyo=l/3hzolhl(zod)+2/3

11、txz3=643(cm)i1/12bh3-(b?d)hl】=8524(cm)ati-=hl(bd)】x2=121.6(cm2)本橋梁勁性骨架采取外鎖式,槽鋼預(yù)埋在邊跨現(xiàn)澆段與邊跨懸臂端,壓桿長(zhǎng)度取2.4m進(jìn)行兩端焊接,勁性骨架壓桿驗(yàn)算時(shí)按=l進(jìn)行.槽鋼2132c截面組合后最大臨界力為:i=21,o=2x8524=17048(em)ly=2iyo+a(a/2+z)_2643+121.6x(6/2+7.11=13715(cm4)ii;(i/ai1)=(13715/121.6)=10.62(cm)=xl/ry=1240/10.62=22.6,查取4)=0.932則單個(gè)立桿徑性鋼骨架受力婦=巾am【f

12、】=0.932l21.6168=i904kn每個(gè)合攏段共設(shè)置4根組合槽鋼,則支撐力n=41904=7616kn>1232.94kn滿足安全要求,其安全系數(shù)k嚴(yán)6.2.下面對(duì)桿件所受應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算,勁性骨架受溫度應(yīng)力和自重力影響.桿件的應(yīng)力驗(yàn)算模型如圖5所示.llili1lj圖5合攏段臨時(shí)勁性骨架驗(yàn)算模型l=2.4m,q為組合槽鋼自重,q=2x48.3x4=3.864(kn/m)n=1232.94kn根據(jù)分析,桿件在跨中1/3長(zhǎng)度范圍內(nèi)所受彎矩最大,最大彎矩絲立蕉望圈圇i施工技術(shù)lconstruct10n計(jì)算如下:m=ql/24=3.8642.4/24=0.93(kn?m,rz=(i,/a)

13、=(17048/121.6)1/2=11.84(cm)組合槽鋼構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比)l=dl/hxrz/r=】.8*240/32*11.84/io.62=15.o5查表可知4)=09,:1.48=n/am+由/4)2m/wx=1232.94/(121.64)十o.932/(1.4*0.9)0.93(5434)=1.5mpa桿件的容許彎矩為28:o.9140=126mpa.8<2f8】,滿足要求.組合槽鋼預(yù)埋位置受剪力計(jì)算:t啊n/a=1232.94/(121.64)=2.53mpa<85mpa,滿足要求.根據(jù)以上驗(yàn)算可知選擇的槽鋼組合具有較大的安全系數(shù),安全滿足要求.預(yù)應(yīng)力張拉臨時(shí)束張拉力計(jì)

14、算邊跨合攏段臨時(shí)鎖定張拉頂板束t9(16-74)5),底板束b12(15.75),左右各一束,共4束;中跨合攏段臨時(shí)鎖定張拉頂束采t10(16-75),底板束b1(17.75),左右各一束,共4束;張拉力值取:l232.94kn/4=308.235kn.6.3焊接施工優(yōu)選八名專業(yè)焊工,每人配置一臺(tái)電焊機(jī),電焊機(jī)都接上電源線就緒.進(jìn)行骨架焊接時(shí),焊工分工明確,責(zé)任到人;一旦達(dá)到施工條件立即進(jìn)行作業(yè).在臨時(shí)鎖定前先將骨架一端與預(yù)埋鋼板上的槽鋼進(jìn)行牢固焊接,待達(dá)到鎖定時(shí)間后.再按臨時(shí)鎖定設(shè)計(jì)要求將骨架另外一端與預(yù)埋固定鋼板滿焊,施焊時(shí)選用j502焊條.三角焊縫高度12mm.施焊過程中調(diào)整焊機(jī)電流.保

15、證焊點(diǎn)溫度適中,既能形成有效焊縫又不燒傷被連接的鋼板和槽鋼.對(duì)于上層骨架的焊接,由具備較好仰焊技術(shù)的焊工完成.施焊過程應(yīng)連續(xù)快速,同時(shí)焊接應(yīng)符合設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范要求.每完成一條焊縫,現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢工程師對(duì)其進(jìn)行檢查,并認(rèn)真做好完整的焊接記錄;一旦發(fā)現(xiàn)已焊部分(特別是下部鋼板的仰焊部分)不能滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的,必須更換施焊人員對(duì)其重新進(jìn)行補(bǔ)焊.勁性骨架焊接完畢,立即進(jìn)行合攏束的張拉施工.6.4合攏束張拉施工在焊接施工前,將合攏束穿好.對(duì)于邊跨合攏.4ycw4000穿心千斤頂分別下放至合攏段6段底板一lz和邊墩墩頂,再人工分別使其滑移至5段和邊墩頂梁端t9束張拉槽口位置;對(duì)于中跨則將千斤頂安裝至6#s

16、tt10束張拉槽lzt位置.因合攏束是頂板束,需在張拉齒板處搭設(shè)操作平臺(tái),同時(shí)通過前段施工時(shí)的預(yù)留孔將穿心千斤頂從箱室底板吊起,安裝好錨具夾片并將千斤頂油管接好油泵接電,做好一切張拉前準(zhǔn)備工作.合攏束的張拉與梁體頂?shù)装蹇v向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉相同,在鎖定施工中將頂板合攏張拉至3000kn(雙束).根據(jù)回歸方程推算設(shè)計(jì)張拉力的油表讀數(shù),兩側(cè)鋼柬對(duì)稱同步分級(jí)張拉.認(rèn)真,準(zhǔn)確記錄鋼絞線伸長(zhǎng)值,對(duì)張拉過程進(jìn)行雙控.合攏段混凝土澆筑后,砼達(dá)到張拉強(qiáng)度,底板縱向鋼束張拉完畢,對(duì)頂板合攏束t9(t10)進(jìn)行二次張拉,此時(shí)將合攏束張拉至設(shè)計(jì)錨下控制應(yīng)力.t9(t10)束張拉完成后對(duì)管道壓漿.完成合攏段施工.7.鋼筋

17、工程合攏段的鋼筋分兩次綁扎;即先綁扎底,腹板部分鋼筋,內(nèi)模組裝完成后再進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎.8.混凝土工程合攏段砼澆筑時(shí)間選擇為一天溫度最低時(shí),施工氣溫1015oc.合攏段施工前,應(yīng)做好近期天氣情況和氣溫變化記錄.氣溫變化測(cè)量應(yīng)連續(xù)35天,測(cè)量頻率為每一小時(shí)1次.根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯出每日氣溫隨時(shí)間的變化曲線,擬定合攏段施工時(shí)間.施工當(dāng)日繼續(xù)測(cè)量氣溫,頻率為每3omin一次,根據(jù)溫度變化趨勢(shì)再結(jié)合擬定的合攏段施工時(shí)間段確定具體施工時(shí)間.9.預(yù)應(yīng)力施工中跨合攏后,待張拉預(yù)應(yīng)力束除t10柬為頂板外,均為底板束,按設(shè)計(jì)張拉順序進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工.因該梁體為變截面粱,而外輪廓的高度變化主要在于箱梁底板位置的變化較

18、大,即箱梁底板沿橋梁縱向高程變化較大,所以底板鋼束的管道曲率半徑較小,張拉時(shí)鋼束徑向力較大.預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)嚴(yán)格分級(jí)張拉.適當(dāng)降低千斤頂加荷速度,尤其按設(shè)計(jì)要求最后張拉的鋼束.l0.中跨合攏吊架拆除中跨合攏后底板束張拉壓漿完畢,全梁完成由簡(jiǎn)支狀態(tài)變成連續(xù)狀態(tài)的體系轉(zhuǎn)換.對(duì)中跨合攏施工吊架進(jìn)行拆除,拆除吊架時(shí)應(yīng)將施工區(qū)域封閉,使用吊車分別將外側(cè)模和底模拆除.內(nèi)模由人工拆除后從箱室內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至梁體邊跨端部.再由吊車吊裝至地面.11.施工過程注意事項(xiàng)和控制要點(diǎn)施工前測(cè)試合攏段施工時(shí)期的最低溫度和最高溫度,以便確定合攏時(shí)間,并為合攏口鎖定提供依據(jù),合攏口鎖定應(yīng)迅速,對(duì)稱進(jìn)行,剛性支撐安裝,焊接完成后.立即張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束;邊跨現(xiàn)澆段不需配重,中跨合攏口距梁端等距壓載合攏口砼重的一半,并隨砼的澆筑同時(shí)減載,減載量與砼的澆筑量相等.合攏后,張拉前,支座附近l0em范圍內(nèi)砼及其他異物應(yīng)清掉;合攏段施工前.應(yīng)放出合攏段相鄰梁段的梁端線.并用墨線彈好,人工鑿齊,合攏段鎖定3.5天前按lh/次測(cè)出梁端梁腔內(nèi)氣溫,合攏段長(zhǎng)度,標(biāo)高,繪出氣溫,時(shí)間曲線,溫度.長(zhǎng)度,溫度.標(biāo)高曲線,確定鎖定時(shí)間.合攏段砼施工后,應(yīng)采取降溫與通風(fēng)措施確保梁腔內(nèi)溫度不超過35度,混凝土養(yǎng)護(hù)不少于14天.l2.結(jié)束語該技術(shù)方案得到了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的認(rèn)可,合攏段在施工人員的精心組織下順利合攏.并進(jìn)行了