连续桥梁悬臂施工的几个关键问题探讨

文章编号:1004 5716(2005)02 0168 03中图分类号:U455 466 文献标识码:B连续桥梁悬臂施工的几个关键问题探讨李永清(中铁五局二公司,湖南衡阳421002)摘 要:通过无锡金城大桥63m+105m+63m 三孔预应力混凝土连续箱梁的施工,探讨了连续桥梁悬臂施工中临时支座的设置、施工挂蓝、梁段浇注空间位置控制、合拢段施工与结构体系转换及真空辅助压浆工艺等问题。

关键词:悬臂施工;关键问题;探讨1 工程概况无锡金城大桥主跨为63m+105m+63m 三孔预应力混凝土连续箱梁,主跨一跨跨越京杭大运河,两侧引桥采用7孔22m 简支板梁,桥长540m,桥总宽40m,双幅桥。

主跨结构为变截面单箱单室,垂直腹板。

单箱顶宽17.7m,底宽9m,翼缘板长4.35m,支点处梁高5m,跨中梁高2.5m(h/L=1/42),梁底缘按二次抛物线变化。

箱梁顶面设1.5%单向横坡。

连续箱形梁箱体采用三向预应力体系,C50混凝土。

2 临时支墩连续梁施工中,为保证 T !型结构的稳定及合拢,墩梁间需要进行临时固结。

金城大桥主墩顺桥向长度为3.0m,支座垫板顺桥向长度为2.4m,如果采用惯用的在墩顶上设置临时支座,则不具备临时固结措施的施工空间和位置,考虑到主墩高度不大的情况,所以采用临时立柱进行墩梁固结方式。

临时立柱支撑下端立于承台上,上端与主梁固接,沿主墩墩身纵向对称0#节段横轴线布置,间距为3.0m 。

临时立柱设4根,截面尺寸为2m ∀1m 。

悬臂梁与临时立柱用 32精轧螺纹钢筋施加预应力锚固,锚杆下端预埋在承台内,灌注临时立柱、梁部混凝土时将其引伸至梁顶,混凝土达到设计要求强度后进行张拉锚固,形成约束。

由于大桥主桥墩不高,设置及拆除临时支撑都比较方便。

为了便于拆除临时立柱,在临时支撑内设置约200mm 厚的硫磺砂胶。

硫磺砂胶具有抗压强度高,加热容易软化的特点,固结抗压强度#40MPa,通电15min内全部熔化。

图1 临时支墩立面、侧面图3 施工挂蓝3.1 挂蓝设计选择总第105期2005年第2期西部探矿工程WE ST-CHINA EXPLORATION ENGINEERINGseries No.105Feb.2005挂篮悬臂浇注施工的主要设备,既是各道工序的空间施工设备,又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。

目前挂蓝型式多样,按构造形式有桁架式(包括平弦无平衡重式、菱形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、型钢式和混合式挂蓝四种。

挂蓝的选择既要满足设计要求,又要考虑挂蓝的经济实用性。

金城大桥设计要求挂篮技术指标为:最大承载能力>1800kN,挂篮自重及全部施工荷载应控制在1000kN以下。

在确保挂篮的承载能力和刚度的前提下,主要考虑结构简单、自重轻、受力明确、变形较小、行走方便、拆装灵活、安全可靠、经济实用等。

经过比选,施工采用菱形挂篮。

考虑再利用因素,实际按2000k N承载能力设计。

挂篮总长9.7m,高3m,后锚在已浇好梁段上4.7m处,悬臂长5m。

自重67.2t,其余施工荷载16t。

挂蓝重量比0.31。

主要由菱形桁架、提吊系统、走行系统、模板及张拉操作平台五部分组成。

3.2 挂篮拼装、预压挂篮安装前进行荷载试验,安装后要进行预压试验。

由于工期紧,施工时两个试验合做。

挂蓝安装后,利用砂袋进行5级模拟加载,采用精密水准仪测量挂篮在加载过程中的变形,为梁部施工线形控制提供数据参考,并消除挂篮部分非弹性变形。

通过变形测量,挂篮弹性变形与非弹性变形如表1所示。

表1 挂篮弹性变形与非弹性变形东端挂篮(mm)西端挂篮(mm)点号弹性变形非弹性变形点号弹性变形非弹性变形120.39.2(1)17.217.3228.819.2(2)24.622.5320.715.1(3)1814.2421(4) 2.29.8569(5) 1.111.9对表中数据进行分析,施工中弹性变形以20mm计,非弹性变形以15m m计。

4 梁段浇注空间位置控制悬臂施工随着梁的逐段生成,梁的内力和梁的标高不断变化,必须事先作好施工控制设计并选择可靠的控制手段。

梁段浇注的空间位置包括梁段的水平和中线控制。

箱梁悬臂灌注施工中,结构的空间位置的准确与否直接影响合拢的精度,是确保连续梁的施工质量的关键之一,影响因素极为复杂(挂篮变形、梁段自重、预应力施工、施工荷载、混凝土收缩与徐变、日照温差与温度变化、桥墩变位、基础沉降、施工误差等)。

箱梁悬浇施工中,要随时进行水平与中线的的测量,并将测量的数据用坐标点绘出来,以便在下一节段施工中及时调整。

4.1 悬臂箱梁的施工挠度控制桥梁悬臂施工中,悬臂每一待浇梁段预拱度的合理设置,是保证跨径内将要合拢的两个悬臂端顺利合拢的关键,其计算与控制的难点是怎样选取合适的参数,特别是混凝土的徐变系数和弹性模量。

需要测定、查阅的各参数有:挂蓝自重、模板重量、挂篮的变形值、施工人员重力(近似按2000N/m2)、施工机具、箱梁混凝土容重和弹性模量、混凝土的收缩与徐变系数、温度等。

施工中根据现场测定的各项参数会同设计重新计算箱梁节段的预拱度,作为施工挠度控制的依据。

施工根据预拱度及设计标高,测量确定待灌梁段的立模标高,之后再观测每个节段施工中混凝土浇注后、预应力张拉前后、挂篮前移就位后4种工况下悬臂的挠度变化情况。

每节段施工后,整理出挠度曲线进行分析,及时准确控制和调整施工中发生的偏差值。

合拢前相接的最后2~3个节段在立模时进行联测,以保证合拢精度。

4.2 悬臂箱梁的施工中线控制采用J2级经纬仪进行测量控制。

4.3 金城大桥箱梁测量及线形控制结果设计单位提供了∃金城桥箱梁逐段施工计算 累计位移表%,施工中根据其数据,结合施工挂篮变形设置预拱度,并在施工中进行必要调整。

金城大桥箱梁线形控制良好:梁段及各合拢口的中线误差、标高误差均控制在10mm以内。

5 合拢段施工及结构体系转换5.1 预应力混凝土连续梁的合拢要保证合拢段施工质量,须解决两方面问题:(1)新浇混凝土在硬化过程中产生的收缩及悬臂梁因气温下降产生的收缩,不能保证合拢段与两端悬臂混凝土的连续性;(2)随着温度的上升,悬臂梁伸长将使合拢段过早参与结构体系承受压力,这对于早期强度未达到5MPa的新浇混凝土不利。

解决办法:加强布筋,尽量减短合拢段长度,一般2m左右;合理选择混凝土浇筑时间;采用劲性支撑和张拉临时合拢束相结合进行约束锁定;合拢口混凝土比梁体提高一个等级并掺早强剂、减水剂等。

边跨合拢工艺上宜在一日中悬臂端标高最高时进行;中跨合拢段宜在日温差较小且梁内温度最低时进行。

金城大桥北半幅合拢段于2003年1月6日凌晨施工,昼夜温差6&。

劲性支撑施作时做到对称、均衡、同步,尽量减少锁定时间,要求在2h内劲性支撑施工完毕。

5.2 结构体系转换体系转换是一个十分重要的环节。

悬臂施工结束后,悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下会发生纵向伸缩、竖向挠曲及水平向偏移变形。

在合拢段预应力钢束张拉之前,尤其是混凝土浇注初期,这些变形可能导致混凝土开裂,体系转换的施工工艺应保证合拢过程中适应这些变形,才能避免裂缝出现。

6 真空辅助压浆工艺后张法预应力结构中,预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋孔道中灌满的水泥浆来实现的。

这种做法容易发生孔道水泥浆离析、析水、干硬后收缩,产生孔隙,发生预应力筋锈蚀、松弛等。

真空辅助压浆工艺是避免预应力混凝土构件中钢绞线存在可能发生腐蚀、锈蚀、压浆不饱满技术问题所采用的一种较为先进的预应力工艺,能够增加灌浆的饱和度和密实度,大大提高结构的耐久性。

金城大桥箱梁预应力孔道采用真空辅助压浆工艺,1692005年第2期李永清:连续桥梁悬臂施工的几个关键问题探讨文章编号:1004 5716(2005)02 0170 02中图分类号:TU377 文献标识码:B UEA混凝土在工程结构中的应用欧阳铁钢(广东省建筑工程机械施工有限公司,广东广州510500)摘 要:介绍了UEA混凝土控制裂缝的原理,配合化的确定,及UE A混凝土的施工工艺及施工要求。

关键词:UEA混凝土;应力;应变;配合化;工艺某医院外科大楼采用框架结构,建筑面积25300m2,地下1层,地上12层,建筑高度51.8m,地下室长69.3m,宽32.69m,底板厚35cm,侧板厚25cm,底板、侧板、顶板均设计有1m宽后浇带,混凝土抗渗标号S8,强度等级C35,采用泵送商品混凝土。

在考虑现场实际状况及防水问题后,该工程地下室结构采用了UE A补偿收缩混凝土自防连续无缝施工形式。

1 UEA补偿收缩混凝土控制裂缝(防水)原理UEA混凝土能够避免或减少混凝土结构开裂,达到自防水的效果,可以从应力和应变两方面解释:1.1 应力方面混凝土的抗拉强度低,相当其抗压强度的7%~11%。

混凝土的开裂主要是因为其内部拉应力超过混凝土的抗拉强度所致。

在限制条件下,补偿收缩混凝土自身膨胀,对限制体(如钢筋、相邻物体等)产生拉应力。

与此同时,限制体反向作用于混凝土压应力。

正是这种应力不同程度地抵消了可能导致混凝土开裂的拉应力,从而避免或减少混凝土的开裂。

1.2 应变方面补偿收缩混凝土主要有膨胀和收缩两种变形,它们在自由(非限制)、限制两种条件下的结果不同。

在工程结构中,混凝土的变形是限制条件下出现的。

有限制膨胀条件下,补偿收缩混凝土内部产生相向收缩变形,抵消了部分自由膨胀产生的背向变形,使混凝土质点间距缩小,内部组织结构致密,避免或减少了混凝土开裂。

在限制收缩条件下,补偿收缩混凝土内部产生的相向变形,使混凝土质点间距增大,内部组织结构拉伸,导致混凝土开裂。

从上述可知:在限制条件下,补偿收缩混凝土的膨胀变形能够有效地避免或减少混凝土结构的开裂,从而增强了结构的抗裂、防水性能。

2 UEA混凝土配合比的确定通过试验室试配、调整,确定地下室UEA混凝土最佳配比见表1。

3 UEA混凝土的施工及工艺要求施工时,混凝土的浇筑温度控制在5&~35&范围内(否则要采取控温措施)。

因该工程采用商品混凝土,运输时为了保持连续,每车间隔时间应∋15min,浇捣时更是连续、无间隔的浇筑、机械振捣。

特别对后浇带部位做了加强处理,具体为:原1m宽后浇带扩大为2m宽的加强带,混凝土强度等级提高一级,设为C40,相应UE A掺量提高至水泥用量的14%(其他部位混凝土强度等级仍为C35)。

表1 UE A混凝土最佳配比部位每立方米混凝土材料用量(kg/m3)525水泥中砂普石水UEA减水剂FD NUEA掺量(%)FDN掺量(%)坍落度(cm)加强带396645114419455 3.0140.7514加强带外371675115018945 2.8120.7514加强带位置上、下增设水平方向的温度钢筋48.150,钢筋长4m,锚入两边板内各1m。