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2、;梁式桥;施工 1 悬臂施工法的原理 悬臂施工法用于建造预应力混凝上桥,是1950年由前联邦德国首创。它利用己建成的桥墩沿桥跨径方向逐段地悬出接长对称施工,因此采用悬臂施工的必要条件是:施工中墩与梁固结,施工过程中桥墩需承受不对称弯矩。悬臂施工时随梁段增加即悬臂长度的增长,梁内出现的负弯矩不断增大,对混凝土桥必须在梁段上缘施加预应力,使其完成的梁段连成整体。悬臂施工是由两个相邻的桥墩同时向两侧分段进行,水平推进,直到跨中合拢,各梁段用预应力紧密连成整体。它通常分为悬臂浇筑施工和悬臂拼装施工两类。 2 悬臂浇筑施工 悬臂浇筑是在桥墩两侧对称逐段浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉预应力束,移
3、动挂篮,继续浇筑下一梁段。梁节段长度与梁段自重、挂篮重、平衡配重及施工荷载密切相关,一般每个节段的长度为3-4m。悬臂浇筑施工中的主要设备是挂篮,因桥墩根部块的重量较大,且为了满足拼装和支承挂篮要求的起步长度,经常先用托架浇筑第一梁段。 2.1 托架 依据墩身高度、承台形式和地形条件,分别利用墩身、承台或地面设立支承托架。托架可采用万能杆件拼制,它的高度和长度应视挂篮施工的需要和现浇段的长度而定,横桥向的宽度一般比箱梁底宽出1.5-2.0m,以便于设立箱梁腹板的外侧模板。托架顶面与箱梁底面在桥纵向的线形应保持一致。常用的施工托架有两种:一是斜撑式,二是斜拉式。为了消除托架在浇注梁段混凝土产生的
4、变形,常用千斤顶法、水箱法对托架进行预压。 2.2 挂篮 托架上施工几个梁段达到挂篮起步长度后,拼装对接挂篮,待其到一定长度之后,再将对接挂篮分开,形成两个独立的挂篮向跨中逐段推进,新浇梁段达到设计强度后张拉预应力束与前一梁段连成一体。挂篮是一个能自动行走的空中活动脚手架,悬挂在已张拉的箱梁节段上,现浇段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。完成一个梁段后,挂篮可前移一个梁段,循环悬臂浇完所有梁段。 挂篮的构造一般由主精、悬吊系统、平衡重及锚固系统、行走系统、张拉平台及底模架组成。主析一般由两片纵梁组成,主析由万能杆件和型钢组拼,或做成斜拉结构。悬吊系统一般由粗
5、钢筋或钢吊带组成,其作用是将底模架和张拉平台自重及其荷载传递到主析上。平衡重及锚固系统位于主析的尾部,主要作用是平衡挂篮前移和浇筑混凝土时产生的倾覆力矩,确保高空作业安全。行走系统支承主析,一般由车轮或四氟乙烯滑板组成,使挂篮沿梁体纵向前移。张拉平台位于梁体前方,作为预应力束张拉脚手架。底模架是在挂篮就位后,用于立模板、绑扎钢筋、浇混凝土并供养护使用等。 2.3 悬浇施工工艺流程 用挂篮悬臂浇筑施工,除O号块等少数梁段用托架施工外,其余利用挂篮施工。每个梁段的混凝土宜一次浇筑,其循环作业工序为:挂篮前移、模板就位加固、钢筋绑扎及管道安装、混凝土浇筑、混凝土养生、张拉压浆,施工周期一般为一周左右
6、。 2.4 合拢段施工 合拢程序一般采用两岸向跨中的顺序,但应注意不同的合拢程序,引起的结构恒载内力不同,体系转换时由徐变引起的内力分布也不同,所以采用不同的合拢程序将在结构中产生不同的恒载内力,对此在设计和施工中应引起足够的重视。 合拢段施工是悬浇施工中的关键,当悬臂较长时,结构恒载和施工荷载将产生较大的挠度,这些挠曲变形除在各节段施工中不断调整外,合拢时需详细调整。为了控制合拢段的位置,可在合拢段内设置刚性支撑定位,采用早强水泥、控制合拢温度等措施提高施工质量。设置刚性支撑锁定措施有:箱梁内外设刚性支撑、外刚性支撑与张拉临时束或仅设内或外刚性支撑等。 3 悬臂拼装施工 悬臂拼装是将预制好的
7、节段,用支承在已完成的悬臂梁段上的专用拼装吊机逐段拼装。一个节段张拉锚固后,再拼装下一个节段。节段长度主要取决于吊机的起重能力。悬拼的基本工序是:预制梁段、移位、存放、运输、起吊拼装和施加预应力。 3.1 预制梁段 悬臂箱梁块件通常采用长线浇筑或短线浇筑的预制方法。长线预制是在工厂或施工现场按梁底曲线制作固定台座,在台座上安装底模进行节段预制工作。底座可用多种方法制作:利用地形筑土胎,夯铺密实后其上做混凝土底模;石料丰富地区可石砌成梁底形状;地质条件差时打短桩基础后搭设排架形成梁底曲线。短线预制利用可调整外模和内模的台车和端模架来完成,其设备可周转使用,主要用于工厂节段预制。 3.2 节段间的
8、接头方式 悬拼施工时0号块梁高最大,重量也最大,常采用悬浇相同的施工方法即在托架上现浇,国外也有在墩上预制装配施工的梁段。接缝可采用三种方式:3.2.1湿接缝:宽0.1-0.2m,因第一节段的施工精度直接影响到以后各节段的相对位置,所以它常在0号块与1号块之间使用;3.2.2胶接缝:用环氧树脂加水泥在节段接缝面上涂一薄层,它在施工中起润滑作用,使接缝面密贴,完工后可提高结构的抗剪能力、整体刚度和不透水性,常在中间节段接缝使用;3.2.3干接缝:即接缝间无任何填充材料,以往很少采用,主要担心接缝不密贴而导致钢筋锈蚀,但是使用干接缝给施工带来很多方便。 3.3 拼装方法 预制节段的拼装方法可根据施
9、工现场条件和设备情况采用不同的施工方案。对靠近岸边的梁段,当桥面不高且在陆地或便桥上可施工时,常采用自行式吊车、龙门架拼装;对位于河中或通航孔的梁段,可采用水上浮吊拼装。如果桥墩很高且水深流急,又不便在陆地上、水上施工时,就可以用各种吊机进行高空悬臂施工。吊机的种类很多,有移动式吊车、析式吊车、缆索吊车和挂篮等。0号块在墩顶托架上现浇,然后用一台吊机对称同时吊装墩两侧的块件,在允许布置两台移动吊车后,开始独立对称吊装。 4 悬臂施工的挠度控制要点 桥梁的悬臂施工中,施工挠度计算与控制以及科学合理确定悬臂每一待浇梁段或悬拼段的预拱度是至关重要。只有预拱度设置合理,才能保证一个跨径内将要合拢的两个
10、悬臂端可能在同一水平线上,也才能使桥梁上部结构经历施工和运营状态,反复发生向上或向下的挠度后,在结构运营一定时间后达到设计所期望的标高线形。 4.1 悬臂施工中的挠度计算与控制 施工过程中的挠度计算不仅与力学计算模式的选取有关,而且更重要的是与许多影响挠度的因素相关,这些主要因素包括:施工阶段的一期恒载,即梁自身静载和预加应力;施工临时荷载;悬浇的挂篮和模板机具设备重;悬拼的缆索机具设备重;人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载;桥墩变位、基础沉降、施工误差等。 这些主要影响因素中,还有许多模糊不定及随机变化因素的情况,如混凝土材料自身的弹塑性性能、收缩与徐变变形的性能;各节段施工工期的
11、不定性使混凝土加载龄期的变化与不规律性;预应力钢束的应力损失的随机性;日照温度使结构内外温度变化的不均衡等,再加上施工荷载及预应力筋张拉锚固的增多而随机变化,致使精确计算挠度变形比较困难。为了用理论指导施工的进行,必须按既定施工程序对挠度按弹性和徐变挠度两部分进行计算和控制。 4.2 悬臂施工时预拱度的设置 为了克服桥梁悬臂施工引起的结构的短期弹性挠度和长期徐变挠度,保证桥梁在同一跨内合拢时两悬臂端的标高相差不大,对于悬臂施工的两端应保持平衡并预设上拱度。一般设置预拱度的曲线和数值,是将施工开始到完工后三年左右时间每一节点的弹性和徐变总挠度曲线及数值反向设置,即为主桥的理论上拱度曲线。考虑到各
12、个桥梁工地的温度和湿度环境及桥梁施工方法及时间进度安排的不同,各系数取值不同,并与工地实际情况不完全相符,还必须依据各个桥梁施工中的实测值对系数项进行修正,并结合施工实际酌情调整和控制。理论和实践的结合,是设置预拱度抵消挠度的有效方法。 参考文献 1雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计.人民交通出版社,2000. 2马宝林.高墩大跨连续刚构桥.人民交通出版社,2001. 其他参考文献Baker, Sheridan. The Practical Stylist. 6th ed. New York: Harper & Row, 1985.Flesch, Rudolf. The Art of Plain Ta
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