人力資源掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆組合施工大跨連續(xù)梁的線形控制周思鋒

1、掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆組合施工大跨度連續(xù)梁的線形控制橋隧工程有限公司京滬高鐵項(xiàng)目 周思鋒摘 要： 滬寧城際鐵路跨婁江（85+135+85）m三孔一聯(lián)連續(xù)梁為全線最大跨度連續(xù)梁橋，采用掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆組合施工，此類大跨度連續(xù)梁采用兩種不同工藝的組合施工，主梁的線形控制非常關(guān)鍵，本文結(jié)合該橋主梁線形控制的施工實(shí)際，介紹連續(xù)梁的施工方案、線形控制的目的和要點(diǎn)、線形控制的計(jì)算分析方法，為同類橋梁的施工提供參考。關(guān)鍵詞：掛籃懸澆 支架現(xiàn)澆 大跨度 連續(xù)梁 線形控制隨著工程技術(shù)的發(fā)展，掛籃懸澆和支架現(xiàn)澆施工已成為現(xiàn)代橋梁建造的主要施工方法，但掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆相結(jié)合施工同一大跨度連續(xù)梁在國內(nèi)還尚屬罕見，此兩

2、種不同支撐體系的施工，在橋梁的合攏精度以及成橋線形控制方面，難度較大，運(yùn)營一定時(shí)間后能否達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的標(biāo)高，施工時(shí)預(yù)測上部結(jié)構(gòu)在每一施工階段的撓度，并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測值來分析、指導(dǎo)施工過程中每個(gè)階段的行為，就非常重要。本文結(jié)合滬寧城際跨婁江特大橋的施工情況，介紹掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆組合施工大跨度連續(xù)梁的線形控制，為同類型橋梁的施工提供參考、借鑒。1 工程概述滬寧城際鐵路跨婁江特大橋?yàn)椋?5+135+85）m三孔一聯(lián)連續(xù)梁，采用掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆組合施工，2#主墩“T”構(gòu)共劃分13個(gè)節(jié)段，其中1-8#塊采用掛籃懸澆施工，9-13#塊采用支架現(xiàn)澆施工，3#主墩“T”構(gòu)采用支架現(xiàn)澆施工，箱梁為單箱單室直

3、腹板結(jié)構(gòu)，箱梁頂板寬12.2m，底板寬7.0m，腹板厚度110-45cm，中支點(diǎn)最大梁高10.2m，邊跨支點(diǎn)及跨中梁高5.83m，梁高按圓曲線變化，圓曲線半徑R=497.368m。主梁采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系，0#塊長13m，梁高10.2m，混凝土共580m3，懸臂澆筑節(jié)塊長度在4.0-5.0m，懸臂澆筑最大節(jié)段混凝土方量為115m3,最大懸澆重力3000KN,支架現(xiàn)澆段長度為16m、19m、25m，邊跨現(xiàn)澆段為17.25m。2 主梁施工方案2.1總體施工方案2#墩“T”構(gòu)1-8#塊采用掛籃懸澆施工，9-13#塊（25m）采用支架現(xiàn)澆施工，3#墩“T”構(gòu)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，待2#墩、3#

4、墩兩個(gè)“T”施工完成后，拆除支架支撐體系，形成兩個(gè)懸臂“T”構(gòu)，然后進(jìn)行邊跨合攏，最后拆除0#塊臨時(shí)固結(jié)，進(jìn)行中跨合攏。圖2-1 掛籃懸澆+支架現(xiàn)澆總體布置圖2.2掛籃懸澆施工2#墩0#塊采用梁柱式支架方法施工，承重立柱在墩身兩側(cè)采用8根直徑800mm，壁厚16mm的鋼管樁和2根直徑900mm，壁厚16mm的鋼管樁做承重支撐，其中兩側(cè)直徑900mm的鋼管樁用做臨時(shí)固結(jié)支撐。掛籃采用菱形掛籃，主桁架采用雙拼【40b，前上橫梁采用雙拼工56工字鋼，前后下橫梁采用雙拼【40b槽鋼，吊帶采用直徑32mm精軋螺紋鋼，底籃采用桁架式縱梁，掛籃預(yù)壓后彈性變形為20mm。2.3支架現(xiàn)澆施工3#墩“T”構(gòu)采用滿

5、堂支架現(xiàn)澆施工，中跨跨婁江支架采用水中插打直徑630*8mm鋼管樁，然后鋼管樁頂上布置2工45型鋼橫梁，橫梁上面鋪設(shè)貝雷片縱梁（腹板位置加密，布置4排），貝雷片上設(shè)工20分配梁，然后在其上搭設(shè)碗扣支架的施工方案。邊跨陸地現(xiàn)澆支架采用碗扣滿堂支架，對(duì)地表層土質(zhì)進(jìn)行換填100cm8%的灰土，并碾壓密實(shí)，承載力須達(dá)到250KPa，然后澆注20cm厚C30混凝土基礎(chǔ)，然后在其上搭設(shè)碗扣支架，碗扣支架的間距按梁高荷載的變化布置，中支點(diǎn)兩側(cè)各36.5m梁高由10.2m漸變至6.73m，因荷載較大，碗扣支架縱向間距按30cm布置，橫向腹板位置按30cm布置，底板按60cm間距布置，翼緣板按90cm間距布置，

6、其余梁段縱向按60cm布置。滿堂支架布置圖如下：圖2-2 滿堂支架總體布置圖3 線形控制的實(shí)施大跨度橋梁的線形控制施工量測識(shí)別修正預(yù)告施工循環(huán)過程，即首先根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，確定箱梁理論立模標(biāo)高并實(shí)施，然后監(jiān)測已完成梁段的標(biāo)高及平面位置，將已完梁段的實(shí)際高程和預(yù)計(jì)高程相比較，再對(duì)偏差的結(jié)果的綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)待澆梁段的立模標(biāo)高和平面位置加以調(diào)整。3.1線形控制計(jì)算分析根據(jù)連續(xù)梁實(shí)際施工方案及施工步驟，對(duì)施工過程中每個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的變形計(jì)算和受力分析，以此來控制施工過程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終成橋線型和受力狀態(tài)滿足受力要求。本橋采用SCDS2008計(jì)算程序和橋梁博士V3，對(duì)施工過程進(jìn)行仿真

7、分析計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容考慮塊段自重、預(yù)應(yīng)力張拉、移動(dòng)掛藍(lán)、混凝土收縮徐變、合攏后結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載和活載效應(yīng)，計(jì)算各施工階段結(jié)構(gòu)變形、測點(diǎn)斷面處內(nèi)力和應(yīng)力分布狀況等,為橋梁施工線形控制提供科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)。其成橋結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如下圖：主梁預(yù)拱度曲線圖如下：3.2掛籃預(yù)壓以及支架預(yù)壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、整理對(duì)于掛籃施工與支架現(xiàn)澆組合施工的大跨度連續(xù)梁橋，其線形控制計(jì)算的最基礎(chǔ)、最重要的理論根據(jù)就是掛籃的彈性變形和支架的彈性和非彈性變形的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其直接影響成橋后的橋梁線形。掛籃預(yù)壓掛籃在節(jié)段自重及其它施工荷載作用下，將發(fā)生變形，這種變形將直接影響成橋后的橋梁線形，因此應(yīng)在混凝土澆注前應(yīng)消除這種影響。在

8、掛籃安裝好后，對(duì)掛籃進(jìn)行預(yù)壓，以消除掛籃非彈性變形，同時(shí)測定彈性變形及非彈性變形，為各段箱梁立模的拋高量提供依據(jù)。預(yù)壓試驗(yàn)可采用分級(jí)加載方法。加載重量應(yīng)為最大懸澆節(jié)段混凝土自重的1.2倍，（即加載360t荷載），加載過程中記錄各級(jí)壓重的荷載和掛籃的變形情況，繪制荷載與掛籃變形曲線，經(jīng)測量，掛籃最大彈性變形為20mm，非彈性變形為5mm。支架預(yù)壓支架在結(jié)構(gòu)自重和其他施工荷載作用下將發(fā)生變形。這種變形包括彈性變形和非彈性變形。支架預(yù)壓的目的：(1)消除支架的非彈性變形；(2)檢驗(yàn)支架的承載力；(3)實(shí)測支架的彈性變形，（4）減小或消除基礎(chǔ)的沉降變形，其中基礎(chǔ)的沉降變形的大小直接關(guān)系著整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)

9、安全，如果基礎(chǔ)沉降量較大，則會(huì)導(dǎo)致梁體開裂，所以施工中必須加以重點(diǎn)控制。因滬寧婁江橋塊段大，梁體高，最高達(dá)10.2m，腹板厚，最后達(dá)110cm，腹板重力集度較大，為真實(shí)模擬施工中梁體的荷載分布，所以在支架預(yù)壓時(shí)，根據(jù)腹板、頂、底板以及翼緣板荷載分布，采取鋼構(gòu)件與混凝土塊混合預(yù)壓的方式。箱梁荷載分布圖如下：經(jīng)對(duì)支架分段預(yù)壓，陸地滿堂碗扣支架彈性變形為18mm，非彈性變形為15mm，地基基礎(chǔ)沉降變形3mm，水中鋼管樁貝雷支架彈性變形為20mm，非彈性變形為15mm，鋼管樁基礎(chǔ)沉降變形為2mm。3.3立模標(biāo)高的確定通過施工過程結(jié)構(gòu)的仿真計(jì)算，并結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)測影響橋梁施工控制的主要參數(shù)，預(yù)告箱梁的立

10、模標(biāo)高。在主梁施工過程中，梁端立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，如果在確定立模標(biāo)高時(shí)結(jié)合施工實(shí)際情況調(diào)整，再加以正確控制，最終成橋線形較好。主梁立模標(biāo)高計(jì)算式為： 式中：主梁立模高程；主梁設(shè)計(jì)高程；計(jì)算預(yù)拱度；支架或掛藍(lán)變形值；施工誤差調(diào)整值。3.4箱梁高程控制點(diǎn)的布設(shè)與測控方法0#塊施工完成后，在0#塊上布設(shè)高程觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，高程控制網(wǎng)依托大橋已建立的控制網(wǎng)點(diǎn)，采用三等水準(zhǔn)測量方法，在各主墩0#塊梁頂面上各設(shè)2個(gè)高程控制點(diǎn)，以此作為施工監(jiān)控過程中標(biāo)高觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)，定期與高程控制網(wǎng)聯(lián)測。箱梁0#塊梁頂基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)見圖3，基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志可用16毫米直徑螺紋鋼筋制

11、作。鋼筋露出頂面混凝土約厘米，露出端上部加工磨圓并涂上紅漆。圖3 0#塊頂部基準(zhǔn)點(diǎn)布置圖（單位：cm）箱梁每一節(jié)段施工過程中，應(yīng)進(jìn)行以下3個(gè)工況的撓度測量和高程控制測量：（1）澆筑箱梁混凝土前；（2）澆筑箱梁混凝土后；（3）縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉后。箱梁每一節(jié)段施工過程中應(yīng)進(jìn)行以下2個(gè)工況的箱梁軸線偏位監(jiān)測： （1）澆筑箱梁混凝土前；（2）澆筑箱梁混凝土后。以上測量工況，除對(duì)當(dāng)前施工節(jié)段監(jiān)控測點(diǎn)進(jìn)行高程測量外，同時(shí)對(duì)已施工的連續(xù)3個(gè)節(jié)段同時(shí)進(jìn)行高程測量，以得到箱梁節(jié)段累計(jì)實(shí)際變形。3.5施工過程實(shí)時(shí)控制在掛籃懸澆施工和支架施工過程中，各種施工誤差會(huì)不斷出現(xiàn)，為此五個(gè)基本參數(shù)作為實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整參數(shù)：混

12、凝土彈性模量E、混凝土容重確定、截面面積A、抗彎慣矩I、收縮徐變調(diào)整系數(shù)K。通過施工期試驗(yàn)值E、及結(jié)構(gòu)變形測量值，對(duì)這些基本參數(shù)進(jìn)行跟蹤修正，使實(shí)際結(jié)構(gòu)狀態(tài)與修正后的結(jié)構(gòu)理想控制目標(biāo)相互逼近，并以此為基礎(chǔ)預(yù)測未來狀態(tài)。對(duì)掛籃前移后，結(jié)構(gòu)懸臂的撓度變化值、混凝土澆注后，對(duì)已建結(jié)構(gòu)懸臂段與新澆節(jié)段外端的撓度變化值、以及混凝土截面積A、抗彎慣性矩I、預(yù)應(yīng)力張拉值、混凝土徐變、收縮偏差系數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)修改、計(jì)算分析，確定每節(jié)段的立模標(biāo)高。4 掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆結(jié)合段施工控制2#墩掛籃懸澆至8#塊后，與9-13#塊長25m支架現(xiàn)澆段相連接，此處關(guān)鍵技術(shù)就是掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆兩個(gè)不同的支撐體系之間的結(jié)合控制

13、，必須保證連續(xù)梁的線形美觀和梁體的結(jié)構(gòu)安全，根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況，采取掛籃結(jié)構(gòu)體系不動(dòng)，利用支架支撐體系將模板順接的施工方案，不僅節(jié)省了工期，而且連續(xù)梁線形和結(jié)構(gòu)安全得到了保證，具體施工圖如下：根據(jù)連續(xù)梁各施工階段監(jiān)控、仿真計(jì)算分析，計(jì)算掛籃懸澆8#塊的立模標(biāo)高，以及支架現(xiàn)澆段與掛籃接頭位置的底模標(biāo)高，施工中跟蹤監(jiān)控掛籃8#塊混凝土澆注前、后、預(yù)應(yīng)力張拉前、后梁體標(biāo)高的變化并與計(jì)算理論相比較，為線形調(diào)整提供依據(jù)，然后，將掛籃模板與支架現(xiàn)澆模板相順接，同時(shí)將掛籃的前吊桿用PVC塑料套管包裹，為防止掛籃與滿堂支架兩種不同受力體系的不均勻沉降變形，導(dǎo)致梁體開裂，在掛籃的底桁架以及前下橫梁處采用支架加固支撐，保證掛籃結(jié)構(gòu)不受力。在實(shí)際施工中，通過對(duì)掛籃主桁、后錨以及已懸澆梁面的變形觀測，掛籃基本不受力，混凝土澆注完成后，掛籃主桁變形0mm，梁面變形1mm，保證了掛籃與支架結(jié)合處的梁體線形和結(jié)構(gòu)安全。5 結(jié)束語掛籃懸澆與支架現(xiàn)澆施工連續(xù)梁施工過程中撓度的因素很多