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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,
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