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際，介紹連續(xù)梁的施工方案、線形控制的目的和要點、線形控制的計算分析方法，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，運營一定時間后能否達到設計所要求的標高，施工時預測上部結(jié)構(gòu)在每一施工階段的撓度，并根據(jù)實時監(jiān)測值來分析、指導施工過程中每個階段的行為，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為（85+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，中支點最大梁高10.2m，邊跨支點及跨中梁高5.83m，梁高按圓曲線變化，圓曲線半徑R=497.368m。主梁采用縱、橫、豎三向預應力體系，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“T”施工完成后，拆除支架支撐體系，形成兩個懸臂“T”構(gòu)，然后進行邊跨合攏，最后拆除0#塊臨時固結(jié)，進行中跨合攏。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，橫梁上面鋪設貝雷片縱梁（腹板位置加密，布置4排），貝雷片上設工20分配梁，然后在其上搭設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，對地表層土質(zhì)進行換填100cm8%的灰土，并碾壓密實，承載力須達到250KPa，然后澆注20cm厚C30混凝土基礎(chǔ)，然后在其上搭設碗扣支架，碗扣支架的間距按梁高荷載的變化布置，中支點兩側(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 線形控制的實施大跨度橋梁的線形控制施工量測識別修正預告施工循環(huán)過程，即首先根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算，確定箱梁理論立模標高并實施，然后監(jiān)測已完成梁段的標高及平面位置，將已完梁段的實際高程和預計高程相比較，再對偏差的結(jié)果的綜合分析的基礎(chǔ)上，對待澆梁段的立模標高和平面位置加以調(diào)整。3.1線形控制計算分析根據(jù)連續(xù)梁實際施工方案及施工步驟，對施工過程中每個階段進行詳細的變形計算和受力分析，以此來控制施工過程中每個階段的結(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計算程序和橋梁博士V3，對施工過程進行仿真

7、分析計算，計算內(nèi)容考慮塊段自重、預應力張拉、移動掛藍、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，計算各施工階段結(jié)構(gòu)變形、測點斷面處內(nèi)力和應力分布狀況等,為橋梁施工線形控制提供科學、合理的數(shù)據(jù)。其成橋結(jié)構(gòu)計算模型如下圖：主梁預拱度曲線圖如下：3.2掛籃預壓以及支架預壓試驗數(shù)據(jù)的收集、整理對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數(shù)據(jù)，其直接影響成橋后的橋梁線形。掛籃預壓掛籃在節(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，因此應在混凝土澆注前應消除這種影響。在

8、掛籃安裝好后，對掛籃進行預壓，以消除掛籃非彈性變形，同時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)。預壓試驗可采用分級加載方法。加載重量應為最大懸澆節(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。支架預壓的目的：(1)消除支架的非彈性變形；(2)檢驗支架的承載力；(3)實測支架的彈性變形，（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)系著整個橋梁的結(jié)構(gòu)

9、安全，如果基礎(chǔ)沉降量較大，則會導致梁體開裂，所以施工中必須加以重點控制。因滬寧婁江橋塊段大，梁體高，最高達10.2m，腹板厚，最后達110cm，腹板重力集度較大，為真實模擬施工中梁體的荷載分布，所以在支架預壓時，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壓的方式。箱梁荷載分布圖如下：經(jīng)對支架分段預壓，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立模標高的確定通過施工過程結(jié)構(gòu)的仿真計算，并結(jié)合現(xiàn)場試驗實測影響橋梁施工控制的主要參數(shù)，預告箱梁的立

10、模標高。在主梁施工過程中，梁端立模標高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設計的一個重要問題，如果在確定立模標高時結(jié)合施工實際情況調(diào)整，再加以正確控制，最終成橋線形較好。主梁立模標高計算式為： 式中：主梁立模高程；主梁設計高程；計算預拱度；支架或掛藍變形值；施工誤差調(diào)整值。3.4箱梁高程控制點的布設與測控方法0#塊施工完成后，在0#塊上布設高程觀測基準點，高程控制網(wǎng)依托大橋已建立的控制網(wǎng)點，采用三等水準測量方法，在各主墩0#塊梁頂面上各設2個高程控制點，以此作為施工監(jiān)控過程中標高觀測的基準點，定期與高程控制網(wǎng)聯(lián)測。箱梁0#塊梁頂基準點布設見圖3，基準點標志可用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#塊頂部基準點布置圖（單位：cm）箱梁每一節(jié)段施工過程中，應進行以下3個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）縱向預應力鋼束張拉后。箱梁每一節(jié)段施工過程中應進行以下2個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，除對當前施工節(jié)段監(jiān)控測點進行高程測量外，同時對已施工的連續(xù)3個節(jié)段同時進行高程測量，以得到箱梁節(jié)段累計實際變形。3.5施工過程實時控制在掛籃懸澆施工和支架施工過程中，各種施工誤差會不斷出現(xiàn)，為此五個基本參數(shù)作為實時監(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。通過施工期試驗值E、及結(jié)構(gòu)變形測量值，對這些基本參數(shù)進行跟蹤修正，使實際結(jié)構(gòu)狀態(tài)與修正后的結(jié)構(gòu)理想控制目標相互逼近，并以此為基礎(chǔ)預測未來狀態(tài)。對掛籃前移后，結(jié)構(gòu)懸臂的撓度變化值、混凝土澆注后，對已建結(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、預應力張拉值、混凝土徐變、收縮偏差系數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)修改、計算分析，確定每節(jié)段的立模標高。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)場施工實際情況，采取掛籃結(jié)構(gòu)體系不動，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、仿真計算分析，計算掛籃懸澆8#塊的立模標高，以及支架現(xiàn)澆段與掛籃接頭位置的底模標高，施工中跟蹤監(jiān)控掛籃8#塊混凝土澆注前、后、預應力張拉前、后梁體標高的變化并與計算理論相比較，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。在實際施工中，通過對掛籃主桁、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