浅谈菱形挂篮悬臂浇筑施工方法
谢子山
(福建省厦门市公路局,福建厦门361009)
【摘 要】 菱形挂篮由菱形桁架、提吊系统、行走和锚固系统及模板系统4部分组成。通过采用菱形挂篮对称悬臂浇筑施工的实例,详细介绍了菱形挂篮的各组成系统及行走施工程序,并总结了其施工特点。
【关键词】 菱形挂篮; 悬臂浇筑; 施工
【中图分类号】 U445.466 【文献标识码】 B
采用菱形挂篮施工,具有外形美观,结构简单,杆件受力明确,计算简便等优点,而且作业面较为开阔,便于材料与机具从两片桁架中间通过,运至要施工的部位,能加快梁段施工速度。
1 工程概况
丙洲大桥位于厦门同安湾海域,行政区属厦门同安区和翔安区,大桥跨越同安湾海域。本次工程设计起点里程为K3+410,终点里程为K4+320,全长910 m,桥长752.2 m。丙洲大桥主桥(50+80+50)m为预应力混凝土变截面连续刚构桥,采用菱形挂篮悬臂浇筑施工。
2 施工方法
2.1 施工流程[1]
搭设支架→浇筑0#块→安装挂篮(试验)→浇筑1#块→张拉三向预应力束(压浆)→移动并安装挂篮……按此程序施工2#~9#梁段→搭设边跨支架→浇筑边跨现浇段→安装边跨合龙骨架→浇筑边跨合龙段→张拉边跨合龙束及横向预应力钢束→中跨合龙段配重→安装中跨合龙吊架→浇筑中跨合龙段混凝土并同时等量卸除配重→拆除边跨现浇段支架→张拉中跨合龙束及横向预应力钢束→拆除挂篮和支架。
2.2 0#块施工[2]
0#块是连续T构的中心,是悬浇的关键梁段,结构复杂,施工难度大。丙洲大桥主墩墩身高12.3 m, 0#段采用钢管桩支架施工,承重梁采用2根联焊的36号工字钢,上面立铺20号槽钢做分配梁。翼缘板采用挂篮侧模板,箱内顶板采用钢管架支撑。0#梁段混凝土分两次浇筑,第一次浇筑底板和腹板(腹板浇至翼板倒角根部),第二次浇筑顶板和翼板。
2.3 箱梁悬浇段施工
丙洲大桥主桥悬臂浇筑箱梁单T悬浇1#段~9#段共9个梁段。梁段混凝土最重130.0 t,最长4.0 m。
2.3.1 挂篮拼装
在支架上完成0#块的浇筑后,将挂篮结构构件运达施工现场,利用塔吊吊至0#梁段顶面,在已浇好的0#段顶面进行拼装。
2.3.1.1 主桁结构拼装
(1)在箱梁0#段顶板面轨道位置处用砂浆找平,测量放样并用墨线弹出箱梁中线、轨道中线和轨道端头位置线。以经纬仪和垂线相互校核主桁拼装方位并控制挂篮行走时的轴线位置;
(2)利用吊装设备起吊轨道,对中安放,连接锚固梁。安装轨道锚固筋,将锚梁与竖向预应力筋连接后,对每根锚筋施以250~300 kN的锚固力;
(3)利用箱梁0#梁段顶面作工作平台,水平组拼主桁成菱形体。利用塔吊起吊安装主桁片就位,并采用临时固定措施,保证两主桁片稳定;
(4)安装主桁架之间的连接桁架、后千斤顶、后锚杆等,将主桁后结点与分配梁连接并通过锚固筋与顶板预留孔锚固;
(5)将前横梁起吊安装就位;
(6)安装吊带、分配梁、吊杆以及液压提升装置等;
(7)拆除后锚临时支承垫块。
2.3.1.2 底篮和模板结构拼装
(1)底篮的拼装。主桁结构拼装完成后,先在船上拼装好底篮纵梁、分配梁,安装底平台两侧及前、后端工作平台。利用主桁架和预留孔将底篮吊装到位,后横梁锚固于0#梁段底板,前托梁用吊带锚固在主桁架前横梁上。
(2)外侧模拼装。在桥下将侧模骨架及面板连接成一个整体,将骨架整体吊装,悬挂在外模滑梁上。检查并调整侧模位置。安装侧向工作平台。
(3)内模拼装。在底篮上将内模滑梁和横梁、斜撑连接成一个整体,用塔吊起吊并通过内模前吊点和内模锚杆悬吊。在挂篮底篮上将内模内架拼装成一个整体,用塔吊吊装将其悬挂于内模滑梁上。将内模顶板垫木和模板安装在滑梁骨架上,调整模板。
(4)张拉工作平台拼装。将工作平台组成一个整体,用倒链悬挂于主桁系统上,以便随施工需要进行升降。
(5)模板系统浇筑梁段的尺寸参数变化。模板骨架的安装,除顶板和腹板的横肋须一次拼装就位外,腹板部分的竖肋按箱梁块件长度拼装。当梁段长由3.5m增加到4.0m时,板面应在挂篮未前移到下个梁段前,即将模板加长拼装成形。每个梁段施工前调整内模的横向位置,使之满足箱梁腹板厚度的线性变化。
2.3.2 挂篮加载预压试验
丙洲大桥主跨连续梁采用挂篮悬臂浇筑梁体的1#~9#块,在施工过程中,挂篮将承受施工设备和现浇节段混凝土的全部重量。为了对挂篮的强度、刚度和稳定性进行评价,验证挂篮的安全性,并获取挂篮在荷载作用下的变形数据及规律,以便准确设置预抛高量,保证梁体线形,需对挂篮进行预压试验。此时挂篮安装在0#块上。预压荷载以重量最大的2#块混凝土的重量进行模拟加载,荷载的布置形式尽量与实际荷载分布吻合,以保证试验的可靠性和准确性。
2.3.3 挂篮的移动
在每一梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后,挂篮将移至下一梁段位置进行施工,直到悬臂浇筑梁段施工完毕。挂篮前移时工作步骤如下。
(1)当前梁段预应力张拉、压浆后,进行脱模(脱开底模、侧模和内模)后,用千斤顶将挂篮前支点顶起,拖动轨道至下一梁段位置就位,锚固轨道,落下千斤顶,滑船压在轨道上;
(2)挂篮后结点进行锚固转换,将上拔力转给后锚小车,拆除底模后锚杆,此时底篮后横梁仅用钢丝绳吊住在侧模滑梁上。为防止挂篮在移动中出现意外,在后托梁两侧各加挂一个10 t葫芦做为防护;
(3)拆除侧模后端的内吊杆,用后滑梁架后端吊住。此时内滑梁架的上端固定在桥面上。拆除内模滑梁的后吊杆,用特制的后滑梁架将内模滑梁后端吊住,上端固定在桥面上;
(4)检查;
(5)用水平手拉葫芦拉紧挂篮前移,将底模、侧模、主桁系统及内模滑梁一起向前移动,直至下一梁段位置;
(6)挂篮就位后,用挂篮后结点千斤顶进行锚固转换,将上拔力由锚固小车传给主桁后锚杆;
(7)安装底模后锚杆,侧模、内模后吊杆,调整后滑梁架调整模板位置及标高;
(8)待梁段底板及腹板钢筋绑扎完毕后,将内模拖动到位,调整标高后,即可安装梁段顶板钢筋;
(9)梁段混凝土浇筑及预应力张拉完毕后,进入下一个挂篮移动循环。
挂篮行走时,内外模滑梁必须在顶板预留孔处及时安装滑梁吊点扣架,保证结构稳定;移动必须匀速、平移、同步。采取挂线吊垂球或经纬仪定线的方法,随时掌握行走过程中挂篮中线与箱梁轴线的偏差。如有偏差,应使用千斤顶逐渐纠正。为安全起见,挂篮尾部用钢丝绳与竖向蹬筋临时连接,随挂篮前移缓慢放松。
2.3.4 挂篮结构拆除
箱梁悬臂浇筑梁段施工完毕后,在拆除挂篮时,先在最后浇筑梁段的位置按拼装时的相反顺序拆除挂篮的底篮及模板系统,然后将挂篮主桁后退至墩顶位置,按拼装时的相反顺序拆除挂篮主桁杆件,拆除时两端对称地进行。
2.3.5 箱梁测量控制
2.3.5.1 线形控制[3]
大跨径箱梁悬臂法施工中挠度控制极为重要,影响梁段标高的因素很多,主要有挂篮的变形、箱梁的自重、预应力大小、施工荷载、结构体系转换、混凝土的收缩徐变、日照和温度变形等。挠度控制将影响到合龙的精度,故必须对挠度严格控制。
2.3.5.2 立模标高确定
立模标高视纵向束张拉后的情况确定,其值为箱梁设计高程、浇筑梁段引起已浇悬臂的弹性变形、挂篮变形、徐变影响、日照温度修正值和施工荷载引起悬臂的弹性变形各项的代数和。
2.3.5.3 施工中测量控制要点
(1)浇筑混凝土前挂篮各控制点观测;
(2)浇筑混凝土过程中的高程和轴线观测;
(3)浇筑后高程观测;
(4)预应力张拉后高程和轴线观测;
(5)合龙前,相接的两个悬臂最后2~4段在立模时必须进行联测,以便互相协调,保证合龙精度;
(6)最后一段箱梁悬浇段立模标高须考虑施工荷载的变化、合龙束张拉、体系转换等影响。
2.3.6 箱梁合龙段施工
主桥箱梁左右幅共设6个合龙段,即4个边跨合龙段、2个中跨合龙段。合龙段采用吊架承重及使用微膨胀混凝土进行浇筑施工。边跨、中跨合龙段箱梁截面与现浇段相同,每个合龙段长2.0m,混凝土16.6 m³,梁段重43.2 t。合龙温度符合设计16℃~20℃要求。合龙段两端悬臂标高允许偏差2 cm,轴线允许偏差1 cm。箱梁体系转换,是控制全桥受力状态和线形的关键工序,箱梁合龙顺序、合龙温度和合龙工艺必须严格控制。全桥箱梁合龙由边至中对称进行,先合龙边跨,后合龙中跨。
3 结束语
通过丙洲大桥工程的施工实践,并与国内现有各式挂篮比较,采用菱形挂篮施工的要点为:
(1)挂篮行走要慢行同步,防止发生挂篮扭转;
(2)要严格控制挂篮变形的观测,力保线形顺直、混凝土外美内实,无错台、麻面现象;
(3)挂篮的底篮要有足够的刚度,防止发生大的变形而影响质量;
(4)挂篮定位要反复调整吊带,确保定位准确,防止发生扭转;
(5)精轧螺纹钢应进行抗拉试验,施工过程中远离电焊,以防形成缺陷产生应力集中;
(6)混凝土初凝时间控制在8 h以上,以防混凝土浇筑过程中开裂。模板与老混凝土的接缝处应用拉杆拉紧,以防新老混凝土产生错台;
(7)预留孔应做到不漏埋,不歪不斜。吊点受力均匀;
(8)加强安全教育及竹理,注意施工安全。
参考文献
[1] JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范[S].
[2] 王穗平.桥梁构造与施工[M].北京:人民交通出版社, 2002.
[3] 刘效尧,赵立成.公路桥涵设计手册梁桥[M].人民交通出版社, 2005.
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