大橋主梁掛籃懸臂施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、南通市城閘大橋主梁掛籃懸臂施工質(zhì)量控制要點(diǎn) 資訊類型：業(yè)界動(dòng)態(tài) 加入時(shí)間：2009年11月9日16:56南通市城閘大橋主梁掛籃懸臂施工質(zhì)量控制要點(diǎn)   孟鋼1,葉建良2,徐國(guó)亮1   (1.中鐵大橋局第二工程有限公司南京市210015; 2.中鐵武漢大橋工程咨詢監(jiān)理有限公司武漢市430050)   摘要:從工程實(shí)踐出發(fā),通過(guò)對(duì)南通市城閘大橋主梁掛籃懸臂施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),研究和探討混凝土斜拉橋主梁掛籃懸澆的施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點(diǎn),以便同行在同類橋型施工中參考。   關(guān)鍵

2、詞:倒梯形展翅箱梁;后支點(diǎn)掛籃;懸臂施工;線形控制   1工程概況   南通市城閘大橋主橋?yàn)?42 m+110 m+2×45 m獨(dú)塔中央索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,塔、墩和梁固結(jié)。主塔設(shè)于分水島上,南側(cè)水道設(shè)2個(gè)橋墩,主橋兩端邊墩設(shè)于河岸上。斜拉索為扇形布置,每側(cè)19對(duì),共76根索,橋跨布置見(jiàn)圖1所示。   主梁為倒梯形展翅箱梁,單箱五室結(jié)構(gòu),梁頂全寬34 m,底寬14 m,懸臂板長(zhǎng)4.25 m,橋面設(shè)雙向1.5%的橫坡,主梁高3.0

3、60;m,在中央索區(qū)段主梁頂加厚12 cm。梁上索距為6.2 m。有索區(qū)主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸為:頂板厚24 cm,底板厚30 cm,豎腹板厚35 cm和25 cm,斜腹板厚24 cm,橫隔墻厚50 cm,每6.2 m設(shè)一道(一個(gè)索距)。主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖2所示。   主梁02號(hào)塊為支架現(xiàn)澆,3號(hào)塊開(kāi)始掛籃懸臂施工。由于主梁截面寬度較大,再加上單箱五室,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,因此掛籃懸臂施工有一定的難度。施工技術(shù)難點(diǎn)主要有:(1)主梁截面寬度較大(寬34 m),一個(gè)澆注節(jié)段長(zhǎng)(長(zhǎng)6

4、.2 m),一次性澆注方量大(約400 t),這對(duì)掛籃的設(shè)計(jì)提出了很高的要求;(2)單箱五室結(jié)構(gòu),一次性澆注,所有內(nèi)模必須通過(guò)橫隔墻上的狹小人孔進(jìn)出,因此內(nèi)模必須被分成小塊,致使現(xiàn)場(chǎng)工作量很大;(3)斜腹板長(zhǎng)6.22 m,厚度只有24 cm,除有上下兩層鋼筋外,斜腹板中央還設(shè)了3根預(yù)應(yīng)力粗鋼筋,其混凝土下料和振搗難度相當(dāng)大。      2懸臂施工前準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制   2.1掛籃設(shè)計(jì)   采用懸臂澆注施工必須配備掛籃,目前常用的掛籃形

5、式有:利用斜拉索作前支點(diǎn)的牽索式掛籃和無(wú)平衡重的后支點(diǎn)掛籃。本橋?yàn)楠?dú)塔中央索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋,根據(jù)主梁的特點(diǎn),對(duì)掛籃進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì),采用后支點(diǎn)掛籃。它主要包括:主桁系統(tǒng)、錨吊系統(tǒng)、底籃系統(tǒng)、內(nèi)模系統(tǒng)、行走系統(tǒng)5部分組成。具體構(gòu)造見(jiàn)圖3所示。      掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否,是懸臂施工成敗的關(guān)鍵所在。設(shè)計(jì)的要點(diǎn)如下。   (1)掛籃總重。   規(guī)范規(guī)定:掛籃總重控制在設(shè)計(jì)限重之內(nèi)。本橋施工圖要求主梁懸澆用掛籃應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度,一副掛籃重量(含模架)不宜超過(guò)140&#

6、160;t。但研制成功的滿足本橋施工的掛籃自身及模板重150.74 t,掛籃重量大于設(shè)計(jì)要求。為此,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位對(duì)掛籃自身受力、掛籃前后支點(diǎn)反力對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響,以及橋梁結(jié)構(gòu)在掛籃滿載作用下的受力,重新進(jìn)行了詳細(xì)的空間實(shí)體有限元分析,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果,對(duì)局部主梁預(yù)應(yīng)力布置進(jìn)行了調(diào)整。   (2)掛籃質(zhì)量與梁段混凝土的質(zhì)量比值。   規(guī)范規(guī)定:掛籃質(zhì)量與梁段混凝土的質(zhì)量比值宜控制在0.30.5之間。本橋掛籃總重量150.74 t,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段混凝土重量為400.4 t,荷重比為0.376。  &

7、#160;(3)施工時(shí)錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)。   規(guī)范規(guī)定:施工時(shí)掛籃的自錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)不小于2。本橋單片主桁在混凝土澆注時(shí)需要提供的錨固力為80 t,每片主桁由4根32精軋螺紋鋼筋通過(guò)扁擔(dān)梁后錨,故錨固安全系數(shù)為:K=4×60.3 t/80 t=3>2。   (4)行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)。   規(guī)范規(guī)定:掛籃行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)不小于2。本掛籃底籃系統(tǒng)總重量為82 t,按照1.2的不均勻擴(kuò)大系數(shù),則總重量為98.4 t。行走時(shí)主要靠后

8、橫梁C形鉤及前吊桿來(lái)承擔(dān)。以C形鉤為支點(diǎn)求得前吊桿承擔(dān)的力F=49.2 t,由4片主桁分別承擔(dān),每片主桁前吊點(diǎn)受力F=F/4=12.3 t,由此產(chǎn)生的傾覆力矩主要靠后錨點(diǎn)小車來(lái)抵抗。小車銷軸直徑為50 mm,面積為=1 963 mm2。銷軸采用40 Cr,=125 MPa,兩面受剪,故能承擔(dān)的剪力Q=49.1 t?？箖A覆力矩安全系數(shù)K=49.1/12.3=4>2。   2.2掛籃試驗(yàn)   為驗(yàn)證掛籃各構(gòu)件的受力特性、整體剛度及穩(wěn)定性,確保掛籃施工安全

9、,并為施工控制提供實(shí)測(cè)參數(shù),規(guī)范規(guī)定:掛籃拼裝完畢后,必須對(duì)掛籃進(jìn)行荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)分兩期進(jìn)行。   (1)前期掛籃主桁試拼及承載力模擬試驗(yàn)。為了檢驗(yàn)掛籃主桁的承載能力是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,特設(shè)計(jì)如下模擬試驗(yàn):組拼兩片三角主桁,相對(duì)放置。在主桁前后節(jié)點(diǎn)板分別通過(guò)扁擔(dān)梁、4根32精軋螺紋鋼筋錨固,然后在主桁中央節(jié)點(diǎn)的滑船處,采用250 t千斤頂進(jìn)行分級(jí)頂推,見(jiàn)圖4所示。      為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,試驗(yàn)之前需對(duì)千斤頂進(jìn)行標(biāo)定。本試驗(yàn)最大頂推荷載為160 t,分級(jí)加載,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

10、      由表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,前吊點(diǎn)與中支點(diǎn)最大相對(duì)變形量為(44-12)/2=16 mm,滿足規(guī)范最大變形不大于20 mm的剛度設(shè)計(jì)要求。   (2)后期荷載預(yù)壓試驗(yàn)。   掛籃提升。   掛籃提升之前,應(yīng)對(duì)拼裝完成后的掛籃進(jìn)行全面檢查,重點(diǎn)檢查掛籃前吊點(diǎn)、后吊點(diǎn)、后錨點(diǎn)的螺母鎖緊情況。為保險(xiǎn)起見(jiàn),前后吊桿下端均要求采用雙螺母。提升時(shí),現(xiàn)場(chǎng)不僅要求有人統(tǒng)一指揮,同時(shí)還要求現(xiàn)場(chǎng)操作人員嚴(yán)格控制各個(gè)千斤頂?shù)男谐?一般一個(gè)行

11、程控制在1020 cm左右),務(wù)必保持各個(gè)千斤頂加壓和回油的同步性。掛籃提升到位后,應(yīng)對(duì)吊桿上端的錨固情況進(jìn)行檢查,使各吊桿受力均勻。   現(xiàn)場(chǎng)荷載預(yù)壓試驗(yàn)。   根據(jù)設(shè)計(jì)和監(jiān)控單位的指令,本掛籃按最大塊件重量的110%進(jìn)行后期荷載預(yù)壓試驗(yàn)。掛籃加載預(yù)壓前,首先要編制掛籃荷載預(yù)壓試驗(yàn)方案,其次要在現(xiàn)場(chǎng)選擇有代表性的砂袋進(jìn)行稱重(一般選擇10袋左右),求出砂袋的平均值,進(jìn)而得出預(yù)壓砂袋總數(shù),及各個(gè)階段預(yù)壓砂袋的數(shù)量;并且還要在適當(dāng)位置設(shè)置標(biāo)高檢測(cè)點(diǎn)。   加載時(shí),要求兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行,兩端的最大不平衡

12、荷載差值不超過(guò)設(shè)計(jì)要求的限值20 t,砂袋要盡量模擬箱梁截面混凝土的分布情況碼放,見(jiàn)圖5所示。在預(yù)壓過(guò)程中,要經(jīng)常對(duì)前后吊點(diǎn)、后錨點(diǎn)、各節(jié)點(diǎn)板等重要部位進(jìn)行檢查觀測(cè),做好現(xiàn)場(chǎng)記錄。同時(shí)在預(yù)壓前、預(yù)壓后以及卸載后,對(duì)掛籃標(biāo)高、斜拉索索力、塔頂位移、結(jié)構(gòu)應(yīng)力等進(jìn)行跟蹤觀測(cè),以掌握掛籃彈性和非彈性變形的具體數(shù)據(jù)。      這里特別要提出的是,預(yù)壓時(shí)要隨時(shí)注意天氣的變化情況。本次預(yù)壓試驗(yàn),當(dāng)預(yù)壓接近50%重量時(shí),突降大雨,砂袋重量增加很多,現(xiàn)場(chǎng)抽取部分浸水后的砂袋進(jìn)行稱重,推算現(xiàn)場(chǎng)預(yù)壓在支架上的實(shí)際重量已達(dá)預(yù)壓總重量的60%,當(dāng)即

13、將此情況向監(jiān)控單位反映后,根據(jù)監(jiān)控口頭指令對(duì)C2斜拉索進(jìn)行了張拉,同時(shí),及時(shí)調(diào)整了砂袋的總數(shù)量,確保了掛籃施工安全及檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。   3掛籃懸臂施工階段的質(zhì)量控制   主梁掛籃懸澆施工工藝流程為:掛籃行走就位外模系統(tǒng)提升、錨固及標(biāo)高調(diào)整底板、腹板鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力束(筋)及索道管安裝內(nèi)模安裝頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力束(筋)安裝混凝土澆注混凝土養(yǎng)護(hù)等強(qiáng)內(nèi)模拆除預(yù)應(yīng)力束(筋)張拉、壓漿及封錨斜拉索安裝及張拉外模卸載落籃掛籃行走下一個(gè)節(jié)段循環(huán)施工。   為了確保掛籃懸臂施工質(zhì)量,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了質(zhì)量控制。

14、60;  3.1施工中的線形控制   掛籃行走提升到位后,應(yīng)按照監(jiān)控指令要求,對(duì)底模的標(biāo)高、軸線進(jìn)行調(diào)整。由于梁段混凝土自重、日照溫差、已成梁段的施工誤差、塔柱的壓縮變形、掛籃的彈性和非彈性變形等因素都會(huì)使懸臂段的標(biāo)高發(fā)生變化,因此立模標(biāo)高的準(zhǔn)確與否將直接影響到橋梁的線形,進(jìn)而影響最后能否順利合龍。為了最大限度地使合龍后的橋梁線形符合設(shè)計(jì)要求,監(jiān)控單位除了提供考慮各種因素影響下的準(zhǔn)確的立模標(biāo)高外,還必須對(duì)各懸臂施工節(jié)段各工況下的線形進(jìn)行監(jiān)控,以便在施工過(guò)程中及時(shí)調(diào)整偏差,為下一節(jié)段的立模標(biāo)高提供依據(jù)。由于懸臂施工時(shí)梁體的線形變化是一個(gè)不可逆的過(guò)

15、程,若監(jiān)控不及時(shí)或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,將很難通過(guò)二次施工或測(cè)量加以補(bǔ)救,因此,為了使線形控制達(dá)到預(yù)期目的,除了在主梁施工前對(duì)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)、測(cè)量的方法和精度等進(jìn)行認(rèn)真研究外,施工中還特別注意了以下事項(xiàng)。   (1)嚴(yán)格控制懸澆梁段的混凝土方量,盡量不要超方,以減少實(shí)際值與計(jì)算采用值之間的誤差。   (2)立模必須在當(dāng)日22:00次日凌晨日出之前完成,以避開(kāi)不均勻溫度場(chǎng)的影響。同時(shí)定期觀測(cè)溫度對(duì)懸臂段標(biāo)高的影響,并對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行分析,為全橋的立模標(biāo)高和線形調(diào)整提供依據(jù)。   (3)保證掛籃預(yù)留孔位置準(zhǔn)確。因?yàn)楫?dāng)預(yù)留孔位

16、置偏差較大時(shí),掛籃不好調(diào)甚至調(diào)整不到中線位置。同時(shí),為了防止混凝土振搗時(shí)預(yù)留孔的跑位,預(yù)留孔要用鋼筋固定牢固。   (4)懸臂施工時(shí),箱梁頂面所堆放的材料、設(shè)備等臨時(shí)荷載的數(shù)量和堆放位置,必須嚴(yán)格控制,嚴(yán)禁超載、偏載。   (5)為確保順利合龍,從合龍段前2個(gè)梁段起,對(duì)合龍段兩側(cè)各梁段的標(biāo)高和線形進(jìn)行聯(lián)測(cè),并在這2個(gè)梁段內(nèi)逐步調(diào)整,以控制合龍精度。   (6)監(jiān)控點(diǎn)要有明顯標(biāo)記,并在施工中妥善保護(hù),避免碰撞后彎折變形。   3.2懸臂澆注混凝土?xí)r的質(zhì)量控制 

17、0; 為了保證懸臂澆注梁段的施工質(zhì)量,減少施工接縫,設(shè)計(jì)要求所有懸臂澆注梁段一次成型。由于標(biāo)準(zhǔn)梁段采用單箱五室結(jié)構(gòu),鋼筋布置密集,鋼筋綁扎完成后,整個(gè)梁段幾乎處于一個(gè)全封閉狀態(tài),加上預(yù)應(yīng)力管道多,一次成型,施工難度較大。特別是斜腹板除有上下兩層鋼筋外,斜腹板中央還設(shè)有3束預(yù)應(yīng)力束,其混凝土下料和振搗控制難度相當(dāng)大,控制不好,會(huì)發(fā)生脹模或混凝土不密實(shí)現(xiàn)象。為保證箱梁懸澆施工質(zhì)量,施工中應(yīng)注意以下問(wèn)題。   (1)施工前,必須進(jìn)行全面細(xì)致的技術(shù)、安全交底。對(duì)振搗工人劃分區(qū)域,明確責(zé)任,以防漏振,并設(shè)置專職指揮員,負(fù)責(zé)混凝土分配、坍落度調(diào)整等事宜,以確?；炷?/p>

18、澆注按計(jì)劃有序進(jìn)行。   (2)澆注前,要對(duì)掛籃進(jìn)行全面檢查,做好書面記錄。澆注時(shí),應(yīng)隨時(shí)觀測(cè)撓度和應(yīng)力情況,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)調(diào)整、分析,處理后再繼續(xù)施工。   (3)混凝土由掛籃前端開(kāi)始澆注,澆注順序?yàn)?底板橫隔墻及腹板斜腹板頂板。澆注時(shí)應(yīng)注意兩側(cè)對(duì)稱平衡澆注,最大不平衡荷載不能大于設(shè)計(jì)限值20 t。   (4)試驗(yàn)人員要經(jīng)常檢查混凝土的坍落度,如有不當(dāng)之處,要及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)指揮人員或商品混凝土場(chǎng)及時(shí)調(diào)整?，F(xiàn)場(chǎng)除了制作標(biāo)養(yǎng)試塊外,每個(gè)梁段還需制作35組同條件養(yǎng)護(hù)的試塊,用以控制拆模及張拉時(shí)間。&#

19、160;  (5)為了確保斜腹板混凝土密實(shí),安裝內(nèi)模時(shí),在斜腹板中部先留一排模板暫時(shí)不安裝,待下半部混凝土振搗密實(shí)后再安裝封閉,同時(shí)在斜腹板外模安裝了3臺(tái)附著式平板震動(dòng)器輔助振搗。   3.3掛籃行走錨固的質(zhì)量控制   本橋掛籃行走由主桁行走、后橫梁行走兩部分組成,見(jiàn)圖6所示。首先將軌道錨固在箱梁上,軌道前端安裝反力架,然后采用YCW60C千斤頂,通過(guò)32精軋螺紋鋼筋筋牽引劃船,在軌道上滑動(dòng)以達(dá)到主桁前移的目的。軌道頂面的標(biāo)高通過(guò)枕梁來(lái)調(diào)整。掛籃底模系統(tǒng)前橫梁通過(guò)32精軋螺紋鋼筋懸掛于主桁上,隨主桁一起前移。同時(shí)后橫梁則通過(guò)其兩端的C形鉤,懸掛在箱梁兩側(cè)的翼緣板上,C形鉤下端支承在ZWY-60移運(yùn)器上,通過(guò)鏈條葫蘆牽引向前滾動(dòng)。掛籃行走是掛籃施工過(guò)程