悬臂施工连续梁桥
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悬臂浇筑连续梁施工控制要点及控制措施第一部分悬灌梁施工程序连续梁桥采用悬臂浇筑施工时,因施工程序不同,有以下三种基本方法:逐跨连续悬臂施工法、T构—单悬臂梁施工法、T构—双悬臂梁—连续梁施工法。
一、逐跨连续悬臂施工法(一)施工程序1、首先从边墩开始将梁墩临时固结,进行悬臂施工;2、岸跨边段合拢,边墩的临时固结释放后形成单悬臂梁;3、从次边墩开始,梁端临时固结,进行悬臂浇筑施工;4、次边跨中间合拢,释放次边墩的临时固结,形成带悬臂的两跨连续梁;5、从另一端次边墩开始,次边墩进行梁墩固结,进行悬臂施工;6、另一端次边跨合拢,释放另一端次边墩临时固结,形成带悬臂的三跨连续梁;7、按上述方法依次类推进行;8、最后岸边跨边段合拢,完成多跨的连续梁施工。
(二)施工特点上述逐跨连续悬臂法施工,从一端向另一端逐跨进行,逐跨经历了悬臂施工阶段,施工过程中进行了体系转换。
逐跨连续悬臂法施工可以在已建成的桥面上进行机具设备、材料、混凝土运输,方便了施工。
(三)适用范围该法每完成一个新的悬臂并在跨中合拢后,结构稳定性、刚度便得到了进一步加强,所以逐跨连续悬臂法常在多跨连续梁及大跨长桥中采用。
二、T构—单悬臂梁—连续梁施工法(一)施工程序1、首先从边墩开始,梁墩固结,进行悬臂施工;2、岸边边段合拢,释放边墩临时固结,形成单悬臂梁;3、另一端边墩进行施工,梁墩固结,进行悬臂施工;4、岸边边段合拢,释放另一端边墩临时固结,形成单悬臂梁;5、中跨中段合拢,形成三跨连续梁结构。
(二)施工特点本施工施工方法可以多增设两套挂篮设备,两边墩同时悬臂浇铸施工,再到两岸边跨段合拢,释放两边墩临时固结,最后中间合拢成三跨连续梁,以加速施工进度,达到缩短工期的目的。
(三)适用范围使用于多跨连续梁几个合拢段同时施工的方案,在3~5跨连续梁施工中是常用的施工方法。
三、T构—双悬臂梁—连续梁施工方法(一)施工程序1、从边墩开始,梁墩固节后,进行悬臂施工;2、再从另一端边墩开始,梁墩固节后,进行悬臂施工;3、中间跨中间段合拢,释放两边墩临时固结,形成双悬臂梁;4、岸边边跨中间段合拢;5、另一岸边边跨中间段合拢,完成三跨连续梁施工。
市政工程实训课
第五讲
桥梁工程之连续梁桥悬臂施工
1.连续梁桥悬臂施工的基本概念
连续梁桥悬臂施工是在梁墩临时固结的基础上,利用挂篮从墩顶向两侧对称的分节段浇筑梁体、施加预应力、最终合龙的施工方法。
简言之,就是从桥墩开始,对称的、不断悬出接长梁体的施工方法。
施工特点:
(1)施工期间不影响通航;
(2)逐段施工不需要大型桥吊设备,仅需数对挂篮;
(3)每个桥墩有两个作业面,几个墩可同时施工,利于缩短工期。
2.施工工艺流程
3.施工图片
总体布置-1
总体布置-2。
第一局部连续梁桥悬臂施工的一般知识➢前言➢用挂篮悬臂施工的主要工作内容包括:在墩顶浇筑起步梁段(0#块),在起步梁段上拼装悬灌挂篮并依次分段悬浇梁段;边跨及中跨合拢。
一、移动式悬臂施工挂篮简介➢(一)施工挂篮的构造➢挂篮是一个能沿梁顶滑动或滚动的承重构架,其锚固悬挂在已施工梁段上,在挂篮上可进展下一梁段的模板、钢筋、预应力管道的安设,混凝土灌注和预应力张拉,灌浆等作业。
完成一个阶段的循环后,挂篮即可前移并固定,进展下一阶段的悬灌,如此循环直至悬臂灌注完成。
1.挂篮分类挂篮按构造形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、弓弦式)、斜拉式、型钢式及混合式四种;挂篮按抗倾覆平衡式可分为压重式、锚固式和半压重锚固式三种;按挂篮走行方法可分为一次走行到位和两次走行到位两种;按其移动方式可分为滚动式、滑动式和组合式三种。
几种主要的挂篮构造如图5-1~5-6所示。
二、用挂篮悬臂灌注施工的主要工艺程序及其特点用挂篮主段悬浇施工的主要工艺程序为:➢灌注0号段及墩梁临时锚固;➢拼装挂篮;➢灌注1号段;➢张拉预应力钢索➢挂篮前移、调整、锚固;灌注下一梁段;➢包括:➢1)挂篮前移,按立模标高设顶底模标高;➢2)浇筑混凝土,养护;➢3)张拉预应力钢索。
依次类推完成悬臂灌注;挂篮撤除;边跨合拢;➢中跨合拢。
(一) 0号段的浇筑➢0号段位于桥墩上方,灌注0号段相当于给挂篮提供一个安装场地。
➢0号段一般需在桥墩两侧设托架或支架现浇,如下图。
➢立0号段底模时,同时安装支座及防倾覆锚固装置。
如图5-12所示。
墩梁临时锚固(二)拼装挂篮➢挂篮运至工地后,应在试拼台上试拼,以发现由于制作不精良及运输中变形造成的问题,保证正式安装时的顺利及工程进度。
如图5-16。
挂篮操作考前须知➢在0号段上安装梁顶滑道,然后安装支座及三角形组合梁,并将其梁尾部相连并锚固,配置压重。
吊挂相应调带(杆)。
➢将底模平台及侧模支架作为整体起吊,与相应吊点相连结,后下横梁那么用吊杆支撑在箱梁底板上。
试析连续梁悬臂施工的特点1.概述悬臂施工技术是混凝土桥梁发展中的里程碑,使得建造大跨度混凝土梁桥成为可能。
悬臂施工法是从梁桥的墩顶同时向两端对称、逐段施工的一种施工方法,它在施工期间基本不影响桥下通航或通车,特别适合于大跨度混凝土梁桥的施工。
悬臂施工法主要有悬臂浇筑和悬臂拼装两类。
悬臂拼装法利用移动式悬拼吊机逐步将预制梁段起吊到位,以环氧树脂胶作接缝材料,通过对预应力钢束施加预应力,使各梁段连接成整体。
悬臂浇筑法采用移动式挂篮作为主要的施工设备之一,以桥墩为中心,对称向两侧利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土,待混凝土达到要求强度后,张拉预应力束,再移动挂篮,进行下一节段的施工。
悬臂浇筑与悬臂拼装优缺点比较如下:优点:结构整体性较好,施工变形控制难度较小,对场地要求较低,受水文、场地、建筑影响较小,起重要求较低。
缺点:施工速度相对较慢,受地域季节温度影响较大。
从以上比较可以看出悬臂浇筑法优越性较明显,一般大跨径预应力混凝土桥梁均采用悬臂浇筑法施工。
2.连续梁桥悬臂施工的结构受力分析悬臂施工的大跨度预应力混凝土梁桥中,预应力可以能动的调整结构的内力与变形状态,预应力体系的受力要求、分布与数量等都有赖于最后成桥的合理受力状态。
合理的成桥状态是悬臂施工中预应力布置与张拉合理、控制误差的前提基础。
2.1连续梁桥的合理成桥状态合理的成桥状态应当考虑时变和疲劳作用的影响,时变因素主要是混凝土徐变及其引起的预应力长期损失,疲劳荷载主要指活载和温度的反复作用。
用荷载平衡法来分析合理成桥状态,在连续梁桥中,预应力配筋的目标就是平衡恒载弯距、时效和疲劳作用以及部分活载弯距,即:一般认为:k≥0.5且能够保证成桥后的截面有一定的压应力储存时,可以控制时变和疲劳荷载作用的不利影响,即通过合理的预应力配筋,使梁体的成桥弯曲状态与活载弯曲效应相反,并使弹性压缩成为主要变形,则可以忽略时效和疲劳的影响,因而(1)式可以简化为(2)式:在预应力连续梁桥中,用预应力来平衡“一恒+二恒+活载包络中值”的做法,,预应力在平衡“一恒+二恒”后的剩余弯矩图,应该等于“反号后的活载包络图中值线”。
悬臂浇筑施工连续梁桥一、悬浇梁体分段1、墩顶梁段A(0 号段)(1)长度一般为5m〜10m;(但也不一定,这主要根据具体情况而定,比如XXXX桥主桥,为了刚开始能放两个挂篮对称施工,0号块有13m)( 2)施工托架①在混凝土浇筑以前,应对托架进行试压;2、由0 号段两侧对称分段悬臂浇筑部分B(1)长度一般为2.5m〜5m,也有个别跨度大的桥梁的分段为 2.5m、3.5m、4.5m;(2)一般一个梁段的施工周期为6〜10天;(3)根据计算经验,梁段的多少直接影响结构配束计算,在不影响工期的前提下,适当增加梁段数,十分有利于纵向预应力钢束配置,以避免因梁段不足采用大吨位预应力钢束引起张拉端局部应力过大。
同时也使全桥截面受力状态均衡,边缘应力储备适当。
3、边孔在支架上浇筑部分C( 1 )长度一般为2〜 3 个悬臂浇筑分段长;4、合拢段D(1)长度一般为2m〜3m,看到2m用得最多;( 2) 合拢方法;( 3) 不宜过小;二、挂篮使用经验1 、XX 桥(1)挂篮在施工过程中的布置一般为对称的,挂篮单方向的长度一般比所划分悬浇的梁段长度长0.5m〜1m举个例子,悬浇梁段的划分长度为 4.5m,则挂篮单方向的长度可取为6m,两支点间的距离可取为5m(2)挂篮重量与最重梁段的比例为0.45。
2、XXX大桥(主跨120m连续梁桥)(1)用的是菱形挂篮。
(2)计算经验:挂篮的前后吊点假设为前面已浇梁段的两个端面点即可,对整个结构影响不大的3、XXXX主桥(1)挂篮的前后吊点假设为前面已浇梁段的两个端面点(2)挂篮重量取为800kN,以临时荷载考虑三、施工挂篮1、按照构造形式可分为桁架式,斜拉式,型钢式,混合式;2、平行桁架式挂篮( 1)结构特点:它的上部结构一般为一等高桁架,其受力特点是:底模平台及侧模支架所承荷载均由前后吊杆垂直传至桁架节点和箱梁底板上, 故又称吊篮式结构,桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题 ,桁架本身为受弯结构。
悬臂浇筑施工连续梁桥一、悬浇梁体分段1、墩顶梁段A(0号段)(1)长度一般为5m~10m;(但也不一定,这主要根据具体情况而定,比如XXXX桥主桥,为了刚开始能放两个挂篮对称施工,0号块有13m)(2)施工托架①在混凝土浇筑以前,应对托架进行试压;2、由0号段两侧对称分段悬臂浇筑部分B(1)长度一般为2.5m~5m,也有个别跨度大的桥梁的分段为2.5m、3.5m、4.5m;(2)一般一个梁段的施工周期为6~10天;(3)根据计算经验,梁段的多少直接影响结构配束计算,在不影响工期的前提下,适当增加梁段数,十分有利于纵向预应力钢束配置,以避免因梁段不足采用大吨位预应力钢束引起张拉端局部应力过大。
同时也使全桥截面受力状态均衡,边缘应力储备适当。
3、边孔在支架上浇筑部分C(1)长度一般为2~3个悬臂浇筑分段长;4、合拢段D(1)长度一般为2m~3m,看到2m用得最多;(2)合拢方法;(3)不宜过小;二、挂篮使用经验1、XX桥(1)挂篮在施工过程中的布置一般为对称的,挂篮单方向的长度一般比所划分悬浇的梁段长度长0.5m~1m;举个例子,悬浇梁段的划分长度为4.5m,则挂篮单方向的长度可取为6m,两支点间的距离可取为5m。
(2)挂篮重量与最重梁段的比例为0.45。
2、XXX大桥(主跨120m连续梁桥)(1)用的是菱形挂篮。
(2)计算经验:挂篮的前后吊点假设为前面已浇梁段的两个端面点即可,对整个结构影响不大的3、XXXX主桥(1)挂篮的前后吊点假设为前面已浇梁段的两个端面点(2)挂篮重量取为800kN,以临时荷载考虑三、施工挂篮1、按照构造形式可分为桁架式,斜拉式,型钢式,混合式;2、平行桁架式挂篮(1)结构特点:它的上部结构一般为一等高桁架,其受力特点是:底模平台及侧模支架所承荷载均由前后吊杆垂直传至桁架节点和箱梁底板上,故又称吊篮式结构,桁架在梁顶用压重或锚固或二者兼之来解决倾覆稳定问题,桁架本身为受弯结构。
(2)评价:早期使用较多,由于其自身载荷大,现在一般已不大采用。
3、平弦无平衡重挂篮(1)结构特点:平弦无平衡重挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上,取消压重,在主桁架上部增设前后上横梁,根据需要,其可沿主桁纵向滑移,并在主桁横移时吊住底模平台及侧模支架。
由于挂篮底部荷载作用在主桁架上的力臂减小,大大减小了倾覆力矩,故不需平衡压重,其主桁后端则通过梁体竖向预应力筋锚固于主梁顶板上。
(2)评价:由于其并未从根本上克服平行桁架式挂篮结构庞大,自身静荷较大的缺点,应用不是很广泛。
4、弓弦桁架式挂篮(1)结构特点:弓弦桁架(又称曲弦桁架)式挂篮的主桁外形似弓形,故可认为是从平行桁架式挂篮演变而来,除具有桁高随弯矩大小变化,受力合理的特点外,还可在安装时在结构内部预施应力以消除非弹性变形,故也可取消平衡重,所以一般重量较轻。
(2)评价:受力较合理,对不想一次性投入过多的施工单位有一定的吸引力,但其缺点是杆件数量多、制作安装都较麻烦,且易丢失。
总体来讲,使用较广泛。
(3)应用示例5、菱形桁架挂篮(1)结构特点:菱形挂篮可认为是在平行桁架式挂篮的基础上简化而来,其上部结构为菱形,前部伸出两伸臂小梁,作为挂篮底模平台及侧模前移的滑道,其菱形结构后端锚固于主梁顶板上,无平衡压重,而且结构简单,故大大减轻了自身荷载。
(2)评价:具有结构简单、受力合理和一次移动到位等特点,较受欢迎。
(3)应用示例6、滑动斜拉式挂篮(1)结构特点:滑动斜拉式挂篮在力学体系方面有较大突破,其上部结构采用斜拉体系代替梁式或桁架式结构的受力,而由此引起的水平分力,通过上下限位装置(或称水平制动装置)承受,主梁的纵向倾覆稳定由后端锚固压力维持。
其底模平台后端仍吊挂后锚固于箱梁底板之上。
(2)评价:被认为是国内目前最轻的挂篮之一。
跨度和梁高都较大时不便使用。
(3)应用示例7、预应力斜拉式挂篮(1)结构特点:预应力斜拉式挂篮的最大特点是利用梁体内腹板的预应力筋拉住模板,从而使得挂篮结构简化,重量变轻。
(2)评价:属永久结构和临时结构相结合,需设计、施工,乃至建设单位意见一致方可采用。
8、三角形组合梁挂篮(1)结构特点:三角形组合梁挂篮是在平行桁架式挂篮的基础上,将受弯桁架改为三角形组合梁结构。
又由于斜拉杆的拉力作用,大大降低了主梁的弯矩,从而使主梁能采用单构件实体型钢,由于挂篮上部结构轻盈,除尾部锚固外,还需较大压重。
其底模平台及侧模支架等的承重传力与平行桁架式挂篮基本相同。
(2)评价:虽较平行桁架式挂篮轻,但仍需一定的压重,故应用受到一定的限制。
9、自承式挂篮(1)结构特点:自承式挂篮分为两种,一种是模板支撑在整体桁架上,桁架用销子和预应力筋挂在已成箱梁的前端角上,灌注砼时主梁和行走桁架移至一边,挂篮前移时再安上,吊着空载的模板系统前移。
另一种是将侧模制成能承受巨大压力的刚性模板,通过梁上的水平及竖向预应力筋拉住模板来承受砼重量,走行方法与前者相同,由临时吊车悬吊着模板系统前移到下一梁段。
这种方法对跨度不是很大的等高度箱梁较为适宜。
(2)评价:本质上与预应力斜拉式挂篮并无很大区别,唯一不同的只是预应力筋采用特殊设计,并配置必要的定位销和钢销。
10、牵索式挂篮(1)牵索式挂篮是斜拉桥主梁悬臂浇注专用挂篮,它又分为长平台牵索挂篮和短平台牵索挂篮两种。
牵索挂篮主要有以下优点:A.承载能力大。
该挂篮可承受斜拉桥主梁一个索区砼的灌注重量。
B.施工速度快。
一个索区砼一次灌注成型。
C.利用牵索挂篮,使施工时的大部分荷载直接传至主塔。
已成梁段受力小,减少了主梁配筋,降低了工程造价。
D.挂篮自重轻。
E.挂篮采用上承式桁架,使底模直接联在桁架上,不但增强了挂篮的刚度,而且扩大了桥面施工空间。
F.施工过程中,斜拉桥主梁最大变位量减小,容易实现索力一次张拉到位,简化了施工工序,提高了工效。
四、纵向预应力筋的布置1、悬臂预应力筋(1)定义:在悬臂浇筑施工时,要配置承受负弯矩的悬臂预应力筋(亦称一期配筋或前期预应力束)2、连续预应力筋(1)定义:合拢成桥后,要配置承受恒、活载产生正、负弯矩的预应力筋或连续预应力筋(亦称二期配筋或后期预应力束)五、其他杂项1、悬臂施工连续梁桥,底板束的张拉应按照从长束到短束的张拉顺序进行。
2、关于锚固齿块(1)要尽量将齿块设在底板内压应力较大处,以及底板较厚处;(2)要尽量减少齿块的数量,而可增加每束的张拉力,这样可在总体上减少所增加的混凝土数量和钢筋用量;3、预应力筋布置(1)钢束在横断面中布置时直束靠近顶板位置,弯束位于或靠近腹板,便于下弯锚固;六、一些收获1、关于塑料波纹管(1)优缺点①优点:密封性能好,孔道摩阻系数比钢管和金属波纹管小;②缺点:价格昂贵,比金属波纹管贵1~2倍;塑料管与混凝土的粘结力即共同工作不如金属波纹管,而且受温度变形影响大。
(2)外径与内径(一般来讲)①φ76以下的不小于2.5mm;②≥φ85不小于3mm;③≥φ130不小于3.5mm;④壁厚要均匀,不允许有负公差。
2、关于悬臂施工阶段建模(1)对于悬臂施工的桥梁,成桥前结构的约束点少,属静定结构;(模拟时一定要模拟对,不能把其模拟为超静定结构)(2)大桥在悬臂施工阶段,主梁悬臂根部承受由自重产生的较大的负弯矩,箱梁顶板为拉应力,底板为压应力,形成较强的劈裂作用,为受力最不利截面,这种负弯矩主要由预应力钢筋来平衡;在合拢后,结构受力体系发生变化,由静定结构转化为超静定结构,除悬臂根部截面外,跨中合拢截面也是最不利截面。
七、裂缝问题1、某些大跨径桥梁设计,对跨中压应力的储备留得过大,即后期底板束张拉应力过大,由于混凝土材料的泊松比影响,沿预应力作用的横向会产生拉应变,也会加剧底板在顺桥向裂缝的发展。
2、为避免主拉应力产生斜裂缝,在靠近梁端增加腹板和底板的厚度,适当加密或加粗腹板的箍筋,或增设弯起束,有效地减小剪应力值是较为积极的的措施。
八、运用桥梁博士进行分析1、施工阶段分析(1)如果不考虑湿重:0号块――上挂篮――1号块――张拉1号块预应力――移动挂篮――2号块――………..(2)如果考虑湿重:0号块――上挂篮――1号块湿重荷载――取消1号块湿重荷载、安装1号块――张拉1号块预应力――移动挂篮――2号块湿重――取消2号块湿重荷载、安装2号块――………..(3)我的分析方法(当然是考虑湿重的):0号块――上挂篮、1号块湿重荷载――取消1号块湿重荷载、安装1号块、张拉1号块预应力――移动挂篮、2号块湿重――取消2号块湿重荷载、安装2号块、张拉2号块预应力――………..1、刚度验算(1)桥博2.95及其以下版本:位移的计算:是按照不开裂换算截面刚度计算的,未做刚度折减处理。
因此,就全预应力和部分预应力混凝土A类构件来讲,对计算出的位移值应再乘以一个(1/0.85)的系数。
(2)桥博3.0以上版本:位移的计算:是按照不开裂换算截面刚度计算的,未做刚度折减处理。
因此,就全预应力和部分预应力混凝土A 类构件来讲,对计算出的位移值应再乘以一个(1/0.95)的系数。
3、关于冲击系数(1)在桥博中,最好按照规范计算出汽车荷载的冲击系数手工填入,因为好像桥博没有自行考虑。
4、使用阶段预应力钢束有效预应力值超过规范要求的问题 (1)有效预应力值距设计值过大或过小对结构来说都是不利的①预应力值过大,超过设计值过多,虽然结构的抗裂性较好,但因抗裂度过 高,预应力筋在承受使用荷载时经常处于过高的应力状态,与结构出现裂缝时的荷载很接近,往往在破坏前没有明显的预兆,将严重危及结构的使用安全。
另外,如果张拉力过大,会导致结构的反拱度过大或预拉区出现裂缝,对结构同样不利。
②预应力值过小,或张拉阶段预应力损失过大,则结构可能过早出现裂缝, 亦不安全。
(2) 新版《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》(张树仁 鲍 卫钢等 2004年9月),P400中,他们认为,只要使用阶段钢束有效预应力值不超过规范规定的5%,就认为是可以满足要求的。
即:规范规定限值为1209MPa ,1209的5%为60.45,则1209+60.45=1270Mpa ,也就是说,只要使用阶段的钢束有效预应力值不超过1270MPa ,就认为是可以接受的。
5、预应力损失的计算原理及变化因素(1)预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失(σs1) ①[])(11kx con l e +--=μθσσ②对于两端张拉的情况,预应力损失在张拉端最小,向钢束跨中逐渐增大,直至最大;对于单端张拉的情况,预应力损失在张拉端最小,向另一端逐渐增大,直至最大;③两端张拉的情况下的1σ沿程分布图(2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失(σs2)①PE ll ∑∆=2σ②要考虑一个反摩阻的影响③显然,考虑反摩阻作用的筋束,由于张拉端截面处的反摩阻力为零,将使筋束回缩的变形最大,2σ值也最大;离张拉端距离逐渐增大,筋束回缩所受到的反摩阻力也增大,筋束回缩应变则变小,2σ值也变小;依此类推,自张拉端到跨中一定长度后,筋束的回缩力将与反摩阻力达到平衡,筋束的回缩应变为零,则2σ值也变为零④筋束回缩影响长度⑤两端张拉的情况下的2σ沿程分布图(3) 钢筋与台座间的温差引起的应力损失(σs3)(适用于先张法构件) (4)混凝土弹性压缩所引起的应力损失(σs4) ①后张法:∑∆=Pc EP l σασ4②σs4在整个预应力损失中所占比例不大 (5)钢筋松弛引起的应力损失(σs5)①对后张法来讲,可认为自建立预应力时开始,按照2d 内完成松弛损失终值的50%,40d 完成100%来确定(6)混凝土收缩和徐变引起的应力损失(σs6) ①老规范规定值偏大,新规范中已经作了修改 6、非机动车道的考虑(1)(摘自城市桥梁设计准则CJJ11-93)4.1.6 一般道路桥梁的非机动车道和专用非机动车桥的设计荷载,其计算应符合下列要求:①当桥面上非机动车与机动车道间未设置永久性(如划线)分隔带时,非机动车道上按本准则第4.2.1条的人群荷载作为设计荷载,另外,还应将非机动车道与机动车道合并后的总宽作为机动车道考虑(以机动车布载),分别计算,取其不利者。