杭州上塘高架延伸線01標(biāo)工程運河橋懸臂澆筑施工.doc

杭州上塘高架延伸線01標(biāo)工程運河橋懸臂澆筑施工華國紅（上海鐵建集團浙江工程有限公司）摘要:介紹杭州市上塘高架延伸線01標(biāo)運河橋工程的懸臂澆筑施工。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋 菱形掛籃 懸臂澆筑一、 工程概況上塘路延伸線是銜接上塘路與杭寧高速公路的接線工程，本工程跨越運河上部結(jié)構(gòu)為72+120+72m的連續(xù)剛構(gòu)橋，縱坡1%，橫斷面為單箱單室大挑臂結(jié)構(gòu)，主墩處梁高6.8m，跨中與邊墩處梁高2.5m，梁高與底板高度按二次拋物線變化。箱梁頂寬18.62m、底寬10m、挑臂4.31m、頂板厚30cm、底板厚按30100cm變化、腹板厚60cm。主墩采用雙薄壁墩，基礎(chǔ)為180cm鉆孔樁，承臺尺寸17.38.63.5m。在120m的1/2長度內(nèi)共分14個節(jié)段，其中0號節(jié)段長8.5m，12號節(jié)段長3.0m，37號節(jié)段長3.5m，814號節(jié)段長4.5m，中、邊跨合攏段長1.5m，邊跨現(xiàn)澆節(jié)段長11.19m。箱梁采用菱形掛籃懸臂澆筑施工。二、施工方法（一）0#、1#節(jié)段施工運河橋0#、1#段共有箱梁混凝土535 m3，承臺平面尺寸為17.38.6m，且襟邊尺寸較大，具備鋼管支撐條件，并且這樣彈性及非彈性變形小，故采用大鋼管上架貝雷縱挑方案（見圖一）。 因墩身豎向預(yù)應(yīng)力束的頂張拉端在0#段橫梁的上部（不到箱梁頂面），因此0#段必須分兩次澆筑；又因連續(xù)梁采用掛籃懸臂法澆筑施工，是從0#塊起步的，而0#段的設(shè)計長度只有8.5m，不能同時滿足兩只掛籃的安裝需要，必須將兩個1#段施工后，才能滿足兩只掛籃安裝需要?？紤]本橋工期較緊，且0#段縱向沒有預(yù)應(yīng)力張拉錨固，故安排0#、1#段混凝土一起分兩次澆注，第一次0#、1#段澆至墩身豎向預(yù)應(yīng)力束的張拉端，共348 m3混凝土，張拉、壓漿后，第二次澆筑0#、1#段箱頂混凝土，共187 m3。（二）掛籃法分段懸臂澆筑全橋共配4套菱形掛籃，每套掛籃重85t（包括施工機具）， T構(gòu)兩邊對應(yīng)節(jié)段砼同時澆筑。1、菱形掛籃設(shè)計要求適用最大梁段重2060kN，梁段長度34.5m，梁頂寬度19m，梁底寬度10m，梁高6.182.5m，走行方式為無平衡重自行。在14.5m的起步長度內(nèi)，同時安裝2套掛籃。1.1結(jié)構(gòu)形式與工作原理1.1.1結(jié)構(gòu)形式：菱形掛籃由菱形桁架，提吊系統(tǒng)、走行錨固系統(tǒng)及模板系統(tǒng)四部分組成（見附圖二）。 （1）菱形桁架菱形桁架是掛籃的主要承重結(jié)構(gòu)，桁架分兩組立于箱梁腹板外側(cè)豎向錨筋位置，間距9.6m，其間用槽鋼組焊成平面聯(lián)結(jié)系。每片桁架除斜桿用232c A3槽鋼組焊而成外，余均用32a A3槽鋼組焊，節(jié)點板20mm厚，用M22高強度螺栓連接。前上節(jié)點和前上橫梁聯(lián)接，前上橫梁為55#工字鋼雙拼，上設(shè)13個吊點，其中4個吊外側(cè)模，5個吊內(nèi)模，4個吊底模架。（2）提吊系統(tǒng)前吊帶由32精軋螺紋鋼和用A3鋼板加工成的160x20mm鋼吊帶兩種，鋼吊帶和50mm貝雷銷組合用于吊滑梁。底模前下橫梁處前吊帶設(shè)枕梁，上端吊于前上橫梁，每組吊帶用2個320kN手動千斤頂及扁擔(dān)梁調(diào)節(jié)底模標(biāo)高。后吊帶用A3鋼板加工成的160x20mm鋼吊帶，上部設(shè)置調(diào)節(jié)孔以適應(yīng)梁底板厚度的變化，下端與底模架后橫梁栓接，上端穿過箱梁（預(yù)留孔），每個吊帶用2個320KN手動千斤頂及扁擔(dān)梁支承在已成的箱梁上。（3）模板系統(tǒng)箱梁外側(cè)框架由12 槽鋼和6 槽鋼組焊而成，面板用4mm鋼板。外側(cè)模板支承在外?；荷?，梁后端通過吊桿懸吊在已澆好的箱梁頂板，后吊桿與滑梁間設(shè)后吊架，掛籃行走時，外側(cè)?；貉睾蟮跫芑?。內(nèi)模用竹膠板，頂模用5根2525cm的方木吊掛，前端通過32鋼筋懸吊在前上橫梁上，后端通過吊桿懸吊在已澆好的箱梁頂板上（在澆注頂板時設(shè)預(yù)留孔）。底模下橫梁為45a#工字鋼，底模縱梁為48根22a槽鋼，底模板做成弧形，用12#槽鋼墊在底模架上，寬度比箱梁底小2mm，兩外緣立模時粘雙面膠，外模與底模夾緊，以防漏漿。（4）走行及錨固系統(tǒng)在箱梁頂面兩組桁架下鋪設(shè)1515cm方木短枕，間距50cm，前支點密鋪4根鋼軌短枕；上鋪2根P50鋼軌做下滑道（軌道用鋼板組焊，按梁段長度拼接）。主桁前端用100030020mm鋼板焊在桁架底，做前支座，沿軌道滑行；主桁后端用100030020mm鋼板焊在底桿上下面，中間預(yù)留槽道長75cm（通豎向錨桿用）。掛籃前移時桁架兩側(cè)各用1只23t千斤頂牽引。 1.1.2工作原理內(nèi)頂模方木和外側(cè)?；弘S菱形桁架向前移動就位后，固定在滑梁前端的千斤頂牽引側(cè)模、底模就位，支立堵頭模板，綁扎鋼筋并安裝預(yù)應(yīng)力管道，進行梁段懸臂澆注施工，當(dāng)所澆梁段張拉錨固及孔道壓漿后，掛籃再前移動進行下一節(jié)段施工，如此循環(huán)推移，直至完成最后一節(jié)梁段施工。1.2結(jié)構(gòu)計算根據(jù)菱形掛籃的結(jié)構(gòu)與受力特點，分成四個部分進行分析，即主桁架、前上橫梁、底模前后橫梁、底模架縱梁，并對掛籃行走和懸灌時的穩(wěn)定進行檢算。已知參數(shù):最大梁段重206t（混凝土79.63m3）,施工荷載2Kpa，A3鋼=170Mpa，=100Mpa，Eg2.1105 Mpa，32mm級冷拉鋼=595Mpa；M22螺栓預(yù)拉力為200kN，鋼材表面摩擦系數(shù)fm=0.4（根據(jù)同等條件加工下試件試驗結(jié)果確定），角焊縫fWf=160Mpa，最大撓度lmax1/450。計算：a、 菱形桁架受力計算（以最大節(jié)段荷載計算）桿件L(mm)A(mm2)L/AiNp變形量(mm)MpaMpaN1550097400.5641.44711684.5119.9170N26685123000.543-1.759-14206.5-115.4146N3380097400.390-1-8071.5-82.9164.9N46685123000.5431.75914206.5115.4170N5550097400.564-1.447-11684.5-119.9154.7說明:1、表中的允許應(yīng)力值已計壓桿穩(wěn)定的折減系數(shù)。2、從表中計算知菱形桁架包含施工荷載與 1.2倍荷載安全系數(shù)下23.5mm，實際變形23.5/1.2 19.6 mm。由此可知，桁架桿件強度、剛度滿足要求 以N2壓桿進行穩(wěn)定分析與綴板連接設(shè)計:長細(xì)比0.5max=28.151=24.3 (可)綴板尺寸初步確定：寬200 mm長170 mm厚10 mm，綴板中心距a1=600+200=800mm綴板內(nèi)力及角焊縫連接計算,采用hf10mm，LWdb200mm(不計回焊部分)綴板內(nèi)力T=48.2KN，M6.22KNM，f=133.3 Mpa,f=34.4Mpa主拉力f114.5Mpa6 （可）節(jié)點板設(shè)計：安全系數(shù)采用1.7 單個高強度螺栓允許承載力N=Pfm/k=94.12kn 節(jié)點板連接螺栓個數(shù)確定：n= Np/N=15.1個，取16個（4排，每排4個） 槽鋼強度：N1桿AJ=8268 cm2, =N/N=141Mpa=170Mpa (可) N4桿AJ=10092 cm2, =N/N=140.7Mpa=170Mpa (可) 拼接板強度，拼接板厚度2cm，寬度不小于32cm。AJ=9120 cm2, =N/N=155.7Mpa2（可）。掛籃滑行即將到位時為最不穩(wěn)定狀態(tài)，在自重作用下產(chǎn)生傾覆力矩，拉力全部由2根32mm級冷拉鋼承受，其傾覆穩(wěn)定系數(shù)為6.32（可）。桁架側(cè)向穩(wěn)定采用兩片桁架間用水平連接系與封門斜撐連接。1.3掛籃試驗選擇平整場地，將一套掛籃的2片主桁水平放置，墊離地面20cm，并用水平儀抄平，使得桁架在一個平面內(nèi)，其后部用枕梁及6根32精軋螺紋鋼鎖定，2片主桁底桿前后端頂緊，桁架前吊點端用250t千斤頂張拉，見圖三。按10%、40%、30%、20%、20%、10%、20%逐節(jié)加載至1038kN（施工要求荷載的1.5倍，施工荷載為692KN），每節(jié)加載后持荷5分鐘。試驗證明： 菱形桁架試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果相吻合，實驗過程無桿件開裂情況，符合方案要求。2、懸灌施工2.1掛籃拼裝墩頂0#、1#節(jié)段施工完畢后，開始拼裝加工好的掛籃，拼裝程序：走行系統(tǒng) 菱形桁架 錨固系統(tǒng) 底模板 內(nèi)模。2.2掛籃行走每個T構(gòu)從2#段開始，對稱拼裝好掛籃后即進行2#段的懸臂灌注施工，施工完2#段后，掛籃要前移至3#梁段，其行走程序如下：由作業(yè)隊填報掛籃移動報告，經(jīng)項目部批準(zhǔn)并報檢；在已找平2#梁段頂面放出走行軌道中心線，鋪設(shè)枕木（1515cm方木作枕木，在前支點下用4根P50短鋼軌作枕木）及軌道（軌道采用兩根P50軌并列擺放，間距用鋼筋電焊固定），軌道頂面要鋪平順，接長鋼軌頭易稍低12mm，抄平左右兩股軌頂，軌道頂標(biāo)高要相同，軌底與枕木間要抄實；前后底橫梁工字鋼四角用4只10t倒鏈懸掛在翼板架上；拆除精軋螺紋鋼前吊帶上下節(jié)連接器與頂板縱梁后吊帶，拆除翼板架外側(cè)縱梁吊帶，放松翼板架滑梁后吊帶；在滑行軌道上每10cm用石筆做一標(biāo)記，并標(biāo)出前支座就位位置（支座中心距梁端50cm）；在菱形桁架底桿分別安裝一只23t牽引千斤頂；安裝滾輪架，拆除每片桁架后錨桿2根，1根稍放松作保險；檢查菱形桁架、滑梁、前吊帶與其它部位連接情況，符合要求后，緩慢啟動千斤頂，使左右菱形桁架滑移速度相當(dāng)，滾輪架與后錨桿輪番倒換前移；移動時由專人指揮，滑梁后吊帶與外模派專人看管，連接套筒必須安裝準(zhǔn)確，即上下桿各連接8cm；內(nèi)頂?？v梁與桁架同步移動，頂?？v梁前吊點不拆，后面在鋼管支架上人工滑移；桁架就位，每片桁架安裝3根后錨桿，位置與菱形桁架對拉試驗時一致；割（拆）掉腹板對拉螺栓，拆除后吊帶與底模架的聯(lián)結(jié)，讓側(cè)模與梁體分離并擱于滑梁上，下滑4只倒鏈葫蘆，使底模與梁底分離；在滑梁上安裝YC-23型千斤頂，在滑梁上做好就位標(biāo)記，移動底模、外模，不得超移，左右兩側(cè)對稱前移就位，注意T構(gòu)兩邊掛籃要對稱同步前移，前移相差量不超過1m，以免對墩身產(chǎn)生較大的不平衡彎矩；移動到位后，安裝后吊帶與前吊帶（用連接器將精軋螺紋鋼吊帶上下連接），將底模架吊起，通過螺旋千斤頂調(diào)整底模標(biāo)高，用經(jīng)緯儀放出底模中心線，使其與橋梁中心線一致；滑梁后吊點處用葫蘆吊緊滑梁，解除外?；荷系暮蟮鯉В瑢⒌跫芤浦?#梁段頂板預(yù)留孔處，然后再與吊帶聯(lián)結(jié)，用同樣的辦法將另一吊架移至2#梁段處；安裝滑梁后吊帶，調(diào)整外側(cè)模，使模板與混凝土搭接密貼，前端端面尺寸滿足設(shè)計要求；調(diào)整立模標(biāo)高后，重復(fù)上述施工步驟進行3#梁段的施工，直至14#梁段。2.3鋼筋安裝橋面鋼筋等材料必須在T構(gòu)兩側(cè)對稱堆放。鋼筋安裝前梁端混凝土接縫必須鑿毛；鋼筋伸出節(jié)段端頭的搭接長度應(yīng)滿足規(guī)范與設(shè)計要求，接頭均采用焊接；豎向預(yù)應(yīng)力筋在墻身內(nèi)層鋼筋幫扎前安裝完；上層鋼筋綁扎完后，對波紋管道進行一次檢查與調(diào)整。2.4預(yù)應(yīng)力管道橫梁的墩身橫向鋼絞線束（9j15.24）的波紋管內(nèi)徑80mm；箱梁縱向鋼絞線束的波紋管內(nèi)徑：21j15.24為120mm，15和12j15.24為90mm，9j15.24為80mm；腹板豎向32mm級鋼筋的波紋管內(nèi)徑為45mm；頂板橫向鋼絞線（3j15.24）的扁波紋管尺寸為6522mm。連續(xù)梁的預(yù)應(yīng)力管道，最長達(dá)263m，隨梁段懸臂灌筑而逐節(jié)接長，最長的H3束分59段套接而成，且管道數(shù)量眾多，共有172束鋼絞線，僅縱向波紋管長度就有16800多米，近4200個接頭。澆筑混凝土前加強波紋管接頭、破損檢查，澆筑混凝土?xí)r在波紋管中穿PVC管，混凝土澆筑完后立即用通孔器檢查有無漏漿。2.5澆筑混凝土箱梁采用C50商品混凝土，合攏段混凝土采用C55，內(nèi)參微膨脹劑，共5192.3m3，坍落度1214cm，石子粒徑525mm。5天到90設(shè)計強度的早強混凝土配合比如下：材料名稱產(chǎn)地、規(guī)格材料比例1m3用量（kg）水泥江山P.O42.51509水自來水0.34173砂細(xì)度模量2.31.222622石子最大粒徑525mm2.2751058外加劑高效高濃早強0.02211.2混凝土澆筑按照“由前往后，兩腹向中對稱澆筑”的順序，兩腹板對稱同時澆注，底板澆筑完后，上面壓木板，防止混凝土上翻，發(fā)現(xiàn)有上翻現(xiàn)象，停止混凝土澆筑，等到底板混凝土有一定強度后再澆筑腹板，澆注頂板及翼板混凝土?xí)r，要從兩側(cè)向中央推進。T構(gòu)兩側(cè)對稱澆筑混凝土，岸上用汽車泵，運河側(cè)用固定泵，補料均勻，最多不得相差1車8m3混凝土。掛籃第一次澆筑混凝土?xí)r，分三次觀測掛籃與底模變形，第一次是在混凝土澆筑到底板斜三角時，第二次是在混凝土澆筑到頂板下三角時，第三次是在頂板混凝土澆筑完后。用觀測值與理論值比較，若相差1cm時，則暫?；炷翝仓?，檢查掛籃各桿件與結(jié)點有無開裂情況，當(dāng)采取相應(yīng)措施后，方可繼續(xù)澆筑混凝土；為防止由于不對稱懸臂澆筑而造成掛籃失衡，同只掛籃左右兩側(cè)觀測點標(biāo)高變化量不得超過10mm。掛籃變形觀測點設(shè)于上橫梁各吊點位置，通過掛鋼尺測量，共4點；模板變形觀測點設(shè)于澆筑節(jié)段底模堵頭模板前端，共3點。2.6鋼絞線鋼絞線采用j15.24低松弛鋼絞線，R=1860MPa，錨下張拉控制應(yīng)力k=1395MPa，錨具采用OVM15-21、15、12、9及BM15-3張拉錨；豎向筋采用32冷拉級鋼筋R=750MPa，k=634.1MPa，采用軋絲張拉錨與固定錨，豎向預(yù)應(yīng)力為保證張拉質(zhì)量，在首次張拉到位后，過二天再次張拉。箱梁必須在混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的90%后，張拉預(yù)應(yīng)力筋。2.7現(xiàn)澆節(jié)段混凝土施工該段采用在大鋼管支架上現(xiàn)澆的方法施工，分兩次澆筑，第一次澆注底板與腹板，形成槽型梁，第二次澆注頂板，平衡段施工時間與懸灌段的最后梁段同步進行。2.8合攏段施工及體系轉(zhuǎn)換運河橋合攏段有邊孔合攏段和中孔合攏段，長度均為1.5m，一個合攏段混凝土方量為21.86m3。先合攏邊跨，再合攏中跨；邊孔合攏后，結(jié)構(gòu)由雙懸臂狀態(tài)變成單懸臂狀態(tài)，最后合攏中孔，形成三跨連續(xù)梁受力狀態(tài)。合攏施工分8步見圖四合攏吊架見圖五3、標(biāo)高控制標(biāo)高是控制懸臂澆注中線形控制的關(guān)鍵，是保證連續(xù)梁線形及結(jié)構(gòu)是否符合設(shè)計要求的重要環(huán)節(jié)。3.1標(biāo)高觀測點的設(shè)置0#塊施工完畢后，在其上布設(shè)臨時水準(zhǔn)基點，作為箱梁施工標(biāo)高控制點，104#墩與105#墩兩0#塊上臨時水準(zhǔn)基點進行聯(lián)測，