《 道路與橋梁工程施工技術(shù)報告 》
院 (系): 城市建設(shè)學院 專業(yè)班級:建筑工程技術(shù)1001
學生姓名: 趙 曉 梅 學 號: 20102741024
指導教師: 李 艷 飛 華中科技大學武昌分校制
連續(xù)橋梁的懸臂施工
摘要:本文主要通過介紹懸臂施工中的懸臂澆筑和懸臂拼裝兩類方法,闡述了掛籃懸臂澆筑施工、懸臂拼接施工、合龍段施工和線形控制的關(guān)鍵工藝。論證了要實現(xiàn)懸臂施工,在施工過程中必須保證墩與梁固結(jié),尤其在連續(xù)梁橋和懸臂梁橋施工中要采取臨時墩梁固結(jié)措施。得出了懸臂澆筑法施工簡便、結(jié)構(gòu)整體性好,施工中可不斷調(diào)整標高,常用于跨徑大于100m的橋梁。懸臂拼裝施工速度快,橋梁上、下部結(jié)構(gòu)可平行作業(yè),但施工精度要求較高,可在跨徑100m以下的大橋中選用。在未來的預應力混凝土連續(xù)梁橋中將會被廣泛應用。
關(guān)鍵詞:懸臂施工 0號塊 懸臂澆筑 懸臂拼裝 梁段 掛籃 合龍
隨著我國公路和鐵路交通事業(yè)的快速發(fā)展,需要修建更多的大跨度橋梁,進而促進了預應力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展。預應力混凝土連續(xù)梁橋的施工方法很多,其中懸臂施工法應用最廣。懸臂施工方法是橋梁工程上用的,施工大跨度箱形梁之類的連續(xù)剛構(gòu)橋墩時,先施工橋墩,由橋墩向兩側(cè)先施工一段箱形梁,等到它的強度達到設(shè)計值時,在這段懸臂梁上用掛籃向前伸出后再支模板,再澆筑一段梁,反復這樣,直到由兩側(cè)施工的懸臂梁最后在中間相遇合龍,橋梁結(jié)構(gòu)部分施工完成。
懸臂施工法建造預應力混凝土梁橋時,不需要搭設(shè)支架,而是直接從已建墩臺頂部逐段向跨徑方向延伸施工,每延伸一段就施加預應力使與已建成的部分聯(lián)結(jié)為整體。按照梁體的制造方式,懸臂施工法可分為懸臂拼裝和懸臂澆筑兩類。懸臂施工的基本施工過程如下:
首先進行0號塊的施工,0號塊(墩頂梁段)均在墩頂托架上立,F(xiàn)場澆筑,在施工過程中將0號塊梁段與橋墩鋼筋或預應力鋼筋臨時固結(jié),待需要解除固結(jié)時切斷,并在橋墩一側(cè)或兩側(cè)加臨時支承或支墩,將0號塊梁段臨時支承在扇形或門式托架的兩側(cè)。由于0號塊是所有梁體中的高度最大、重量最重的一塊,且在墩柱頂,故不采用掛籃施工。而且0號快因為體積比較大,里面倒角多,所以分兩次澆筑,第一次澆筑到腹板高度1.5米以上。0號塊里面分布有縱向預應力鋼絞線,橫向和豎向的精軋螺紋鋼。另外0號塊頂板所有縱向預應力鋼絞線管道都要通過。因此在澆筑前要仔細檢查管道的坐標和質(zhì)量,以免在0號塊誤差太大。需要注意的是臨時粱墩固結(jié)要考慮兩側(cè)對稱施工時有一個梁段超前的不平衡力矩,應驗算其穩(wěn)定性,穩(wěn)定性系數(shù)不小于1.5。
接著是按情況選取懸臂澆筑或懸臂拼接進行施工,如果采用懸臂澆筑施工,則在節(jié)段懸臂澆筑施工中,要用到掛籃,掛籃的構(gòu)造形式很多,通常由承重梁、懸吊模板、錨固裝置、行走系統(tǒng)和工作平臺幾部分組成,其中承重梁是掛籃的主要受力構(gòu)件,可以采用鋼梁板,工字鋼梁或萬能桿件組拼的鋼桁梁和貝雷鋼梁等。承重梁可設(shè)置在橋面之上,也可設(shè)在橋面以下,它承受施工設(shè)備和新澆節(jié)段混凝土的全部重量,并通過支點和錨固裝置將荷載傳到已施工完成的梁體上。當后支點的錨固能力不夠時,可采用尾端壓重或利用梁內(nèi)的豎向的豎向預應力鋼筋等措施。掛籃在0號塊豎向精軋螺紋鋼張拉結(jié)束后就可以組裝,在掛籃正式使用前要進行預壓,檢驗實際的承載力和安全可靠性,并獲得彈性變形的數(shù)據(jù)和消除掛籃的非彈性變形,為施工控制提供依據(jù)。1號塊是懸臂澆筑部分的第一階段,精確的控制掛籃的標高和平面位置,對全橋的控制提供保障。掛籃的標高要考慮的因素有:橋面設(shè)計標高;掛籃在不同荷載下的變形值,混凝土變形,包括溫度應力變形和后期徐變變形。懸臂澆筑部分的混凝土要一次性澆筑完,避免梁體中部產(chǎn)生豎向裂縫。1號塊澆筑后要進行縱向的預應力鋼絞線張拉,張拉后即可松動后錨和向前移動掛籃,進行下一段施工,直到懸臂澆筑結(jié)束。
懸臂澆筑的具體工藝流程
懸臂澆筑的施工周期一般為6—10d,依節(jié)段混凝土的數(shù)量和結(jié)構(gòu)的復雜程度而不同,在懸澆施工中,如何提高混凝土的早期強度對有效縮短施工周期關(guān)系較大,這也是現(xiàn)場澆筑施工法的共性問題。
如果采用懸臂拼接施工,則在節(jié)段懸臂拼裝施工中,懸臂拼裝是從橋墩頂開始,將預制梁段對稱吊裝,就位后施加預應力,并逐漸接長的施工方法。懸臂拼裝的基本施工工序是:梁段預制、移位、堆放和運輸,梁段起吊拼裝和施加預應力。懸臂拼裝和用掛籃懸臂澆筑施工一樣,在墩頂開始吊裝第一(或第一、第二)段時,可以使用一根承重梁對稱同時吊裝,在允許布置兩臺移動式吊車后,開始獨立對稱吊裝。節(jié)段的運輸可從橋下或水上運至橋位,由移動式吊車吊裝就位。在采用第二類桁式吊梁時,桁梁的支點均支撐在橋墩上,而不增加梁段的施工荷重,同時前方墩0號塊的施工可與懸臂拼裝同時進行。
懸臂拼裝施工將大跨橋梁化整為零,預制和拼裝方便,可以上、下部結(jié)構(gòu)平行施工,拼裝周期短,施工速度快。同時預制節(jié)段施工質(zhì)量易控制,減小了結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力。但預制節(jié)段需要較大的場地,要求有一定的起重能力,拼裝精度對大跨橋梁要求很高。因此,懸臂拼裝施工一般用于跨徑小于100m的橋梁。如荷蘭的東希爾德橋,跨徑95m,總長5m,節(jié)段間采用濕接縫,三個星期拼裝兩跨橋梁。
最后是合龍段的施工,合龍段施工是體系轉(zhuǎn)換的過程,通過合龍段的施工,使橋梁完成體系的轉(zhuǎn)換。在合龍段的施工中,結(jié)構(gòu)的合龍施工順序取決于設(shè)計所擬定的施工方案,通常采用的合龍順序有:邊跨至中跨的順序合龍、中跨至邊跨的順序合龍、先形成雙懸臂剛構(gòu)再順序合龍、全橋一次性合龍。利用第一種順序舉例說明:首先進行邊跨合龍,最后進行中跨合龍。邊跨合龍采用吊架施工,待現(xiàn)澆段施工結(jié)束后,混凝土強度達到設(shè)計強度后即可進行邊跨合龍段的施工。中跨合龍段的勁性骨架待邊跨混凝土澆筑后,邊跨掛籃拆除后才能合龍。中跨合龍段的混凝土澆筑要在一天中的最低溫度下進行。應當指出的是,要嚴格控制合龍程序,否則會與設(shè)計的合龍后產(chǎn)生很大的誤差,其結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力也會發(fā)生變化,體系轉(zhuǎn)換時由徐變引起的內(nèi)力重分布也不相同,故采用不同的合龍程序在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同的最終恒載內(nèi)力,對整個結(jié)構(gòu)的竣工后使用產(chǎn)生很大的影響。為保證合龍段施工時混凝土始終處于穩(wěn)定狀態(tài),在澆筑之前各懸臂端應附加與混凝土質(zhì)量相等的配重(或稱壓重),配重需依橋軸線對稱施加,按澆筑重量分級卸載。如采用多跨一次合龍的施工方案,也應先在邊跨合龍,同時需通過計算,進行工藝設(shè)計和設(shè)備系統(tǒng)的優(yōu)化組合。為保證施工階段的穩(wěn)定,在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的施工中應注意以下幾點:
1) 結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)轉(zhuǎn)換成單懸臂受力狀態(tài)時,梁體某些部位的彎矩方向方式轉(zhuǎn)換。所以在拆除粱墩錨固前,應按設(shè)計要求,張拉部分或全部布置在梁體下緣的正彎矩預應力束,對活動支座還需要保證解除臨時固結(jié)后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,如控制和采取措施限制單懸臂梁發(fā)生過大縱向水平位移。
2) 粱墩臨時錨固的放松,應均衡對稱進行,確保逐漸均勻地釋放。在放松前應測量各梁段高程,在放松過程中,注意各梁段的高程變化,如有異常情況,應立即停止作業(yè),找出原因,以確保施工安全。
3) 對轉(zhuǎn)換為超靜定結(jié)構(gòu),需考慮鋼束張拉、支座變形、溫度變化等因素引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力。若按設(shè)計要求,需進行內(nèi)力調(diào)整時,應以標高、反力等多因素控制,相互校核。如出入較大時,應分析原因。
4) 在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換中,臨時固結(jié)解除后,將梁落于正式支座上,并按標高調(diào)整支座高度及反力。支座反力的調(diào)整,應以標高控制為主,反力作為校核。
以上便是懸臂施工的基本施工工序。采用懸臂施工法的常用結(jié)構(gòu)體系有剛墩鉸支連續(xù)梁、柔墩鉸支連續(xù)梁、柔墩固結(jié)連續(xù)剛架、鉸接懸臂梁、連續(xù)杠式懸臂梁、掛孔懸臂梁、帶掛孔的T形剛構(gòu)等。懸臂施工中的懸臂澆筑法施工簡便、結(jié)構(gòu)整體性好,施工中可不斷調(diào)整標高,常用于跨徑大于100m的橋梁。懸臂拼裝施工速度快,橋梁上、下部結(jié)構(gòu)可平行作業(yè),但施工精度要求較高,可在跨徑100m以下的大橋中選用。懸臂施工法可不用或少用支架,施工不影響通航或橋下交通,適合于跨越深水、山谷、海洋等處,并適用于變截面預應力混凝土梁橋。隨著我國公路與橋梁建設(shè)的快速發(fā)展,預應力連續(xù)梁橋以造型美觀,施工簡便、受力合理、造價較低在我國橋梁工程結(jié)構(gòu)中的應用越來越廣泛,因此懸臂施工法的前景會比較樂觀。