拱桥箱梁挂篮施工工艺论文

2022-04-23

[摘要]本文作者根据多年的工作实践对桥梁悬臂施工技术做以下探讨,供参同行参考。今天小编为大家推荐《拱桥箱梁挂篮施工工艺论文(精选3篇)》的文章,希望能够很好的帮助到大家,谢谢大家对小编的支持和鼓励。

拱桥箱梁挂篮施工工艺论文 篇1:

古毛2号桥0#块支架设计方案分析

摘要:文章以融水至河池高速公路古毛2号高架大桥为例,结合桥位地形地貌、施工条件等因素,分析了该桥0#块现浇支架结构设计的合理性,并从落地支架法、托架法、钢支撑临时固结、后续挂篮安装等方面,介绍了0#块现浇支架结构的设计及优化方案。

关键词:0#块;支架设计;支撑钢管;临时固结

0 引言

当前,我国交通运输业飞速发展,预应力混凝土连续刚构桥、连续梁桥、T形刚构桥等桥型是现阶段最常见的桥梁类型,这些桥型的施工都有一个共同点:上部构造实施前需进行0#块现浇支架结构设计。0#块现浇支架结构设计方案多种多样,施工工艺也较为成熟,通常采用落地支架法或托架法的支架结构形式进行施工。落地支架法具有结构稳定、安全可靠、工艺简单等优点,但在山区高墩实施时存在耗费大量支架材料的缺点,且支架高度越高,其结构稳定性越急剧下降。托架法具有结构简单、受力明确、节省费用、工期短、适用性强的优点,但需在墩柱施工时提前准确预埋牛腿,托架连接焊缝质量要求高、操作难度大,托架搭设时高空作业时间长、工序多,存在一定的安全隐患。总而言之,两者各有优劣,因此在确保质量、安全的前提下,应结合实际情况不断寻找最优方案,争取最大限度为桥梁施工缩短工期、节约成本、减少工作量。本文以古毛2号高架大桥为例,详细分析该桥0#块现浇支架结构设计的思路以及优化过程,通过Midas Civil软件受力计算与分析,结合后期悬臂浇筑的临时固结需要,确定将落地支架法与托架法结合使用,两者完美融合,具体实施取得了较好的效果,可为将来此类工程施工提供一些参考。

1 工程概况

融水至河池高速公路古毛2号高架大桥设计桥型为[2×(5×30)+(4×30)+(40+65+40) ]m预应力预制+现浇混凝土箱梁,全长573.5 m。主桥分为左右两幅,单幅宽度为12.75 m,全桥桥面宽为25.5 m。0#块高度为3.75 m,底板宽度为6.75 m。箱梁体两侧翼板悬臂长度为3.0 m。15#墩高度为21.0 m,16#墩高度为4.55 m。现浇混凝土箱梁构造如图1所示。

2 0#块支架设计

2.1 临时固结设计

不同于连续刚构,连续梁桥在未合龙前需设置临时固结,确保施工安全。连续梁桥最基本的原则是严格要求两侧同步、对称施工,确保施工全过程上部结构的稳定与安全。为了应对施工过程出现各种不对称的状况,需在墩顶设置精轧螺纹钢筋,用精轧螺纹钢筋的抗拉力来抵抗倾覆力矩。近年来,悬臂浇筑施工两端荷载不对称、精轧螺纹钢配置不足或施工质量差等原因导致发生了不少倾覆事故。本桥特点是跨径不大,但只有一个薄壁墩,且墩身厚度只有2.2 m,因此可供设置临时固结精扎螺纹钢筋的空间十分有限,可设置的数量大幅减少,造成施工过程中连续梁的抗倾覆稳定性很差。假设部分或全部精轧螺纹钢筋失效,那么挂篮未跌落侧需要在0#块位置附近设置竖向支撑,防止箱梁往荷载大的一侧倾覆。经设计计算,在两端距离墩柱中心3.1 m位置各设置2根800×16 mm落地支撑钢管,足以提供防止箱梁倾覆的支撑力。因此,临时固结设计在配置精扎螺纹钢的前提下,在纵向两端对称设置2根落地钢管支撑,以满足结构安全性能要求。临时固结构造如图2所示。

2.2 0#块支撑结构选择

充分利用其性能的考虑,且比0#块落地支架通常采用的钢管强度、刚度、稳定性都好,因此可利用落地支撑钢管作为0#块现浇支架,优点在于可以避免先设计0#块支架完成施工后拆除支架再搭设临时固结支架的重复工序,大大加快进度和节省施工成本。落地支架法成为施工方案首要选择,但单侧只有两根支撑钢管是不能形成稳定结构的,因此,仍需在靠近墩柱处布置两根支撑钢管或其他支承受力构造。

结合现场地形得知16#墩较矮,适合采用落地支架法施工,但全部采用800×16 mm钢管,成本较高。通过方案对比及建模受力计算分析,最终确定实施方案为:以两根800×16 mm钢管及两根609×8 mm钢管作为主要受力构件,钢管底部采用860×860×16 mm钢板支垫,在钢管上纵桥向布置2[XC西部I.TIF;%90%90]45a纵梁,贝雷片在纵梁上按横桥向布置,共布置2组贝雷梁,做好贝雷片的纵向连接,并采用槽钢焊接在立柱顶对贝雷片进行限位。支撑结构形式如图3所示,Midas Civil软件建模结构受力分析如图4、图5所示。

15#墩较高,适合采用托架施工法,但如果能利用临时固结支撑的钢管,显然能节省资源与施工成本。根据前文所述得知,高墩采用钢管落地支撑时成本会很高。因此,经过多次研究讨论并通过Midas Civil有限元软件建模分析计算,得出结论:墩柱侧采用预埋牛腿支撑,外侧则采用和16#墩一致的临时固结支撑钢管,搭配形成整体支架,这个方案可以满足施工要求。在墩身适当高度预埋4个牛腿盒,间距为2 m,将长为1 m、高度为20 cm、厚度为20 mm的三块钢板采用坡口焊的方式进行焊接制作成牛腿支撑,并在其上横桥向布置245a横梁,横梁与800×16 mm钢管顶纵向布置245a纵梁。贝雷片在纵梁上按横桥向布置,共布置2组贝雷梁,做好贝雷片的纵向连接,并采用槽钢焊接在立柱顶对贝雷片进行限位。支撑结构形式如图6所示。Midas Civil软件建模结构受力分析如图7、图8所示。

3 設计效益

本工程因地制宜,综合考虑,充分利用了后一道工序的材料(临时固结设计的支撑钢管),提前应用到前一道工序中(0#块现浇支架)。采用上述支架结构形式,古毛2号高架桥全桥0#块支架下部钢材用量见后页表1。

当采用落地支架施工法时,全桥0#块支架下部钢材用量见后页表2。

当采用托架施工法时,全桥0#块支架钢材用量见后页表3。

完成三角桁片的安装之后,使用千斤顶来调整安装应力,弱化非弹性形变,保证主梁、立柱以及斜拉带的安装应力范围。在钢围堰上使用型钢来搭建拼装台,然后拼装底篮和底模,通过卷扬机使底篮安装就位,将前后吊带、行走吊带和底篮进行锚固[3]。

4 结语

悬臂挂篮施工技术在连续箱梁桥、拱桥以及斜拉桥等大跨度桥梁工程中使用较为常见。悬臂挂篮施工难度大、技术复杂,因此,深入研究悬臂挂篮施工技术对于桥梁工程项目具有重要意义。本文结合广西玉林某连续箱梁桥施工的实际情况,分析了该工程悬臂挂篮的结构特点,如主桁承重系统构成、主桁形状等,最终选用了H596×199型钢来作为主梁材质,而立柱则选用了H600×200型钢,选用180 mm(40Cr)销轴将主梁与斜拉带相连,这种选型方式可在一定程度上消除挂篮在安装过程中主桁引起的非弹性形变,使主梁的受力更加均匀。

参考文献:

[1]胡宗浩,李小刚.黄墩大桥主梁悬臂浇注施工中的挂篮设计与分析[J].中外公路,2010,30(4):186-189.

[2]唐 翔.复合式前支点挂篮的设计和施工探讨[J].交通科技,2017(3):101-103.

[3]丁延书,罗 浩,宋旭明,等.超大悬臂箱梁的施工挂篮构造设计及受力分析[J].建筑施工,2018,40(5):749-751.

作者简介:林 峰(1977—),高级工程师,主要从事公路桥梁施工技术研究工作;

贤良华(1985—),高级工程师,主要从事公路桥梁施工管理工作;

杨环荣(1987—),工程师,主要从事公路桥梁施工管理工作。

作者:林峰 贤良华 杨环荣

拱桥箱梁挂篮施工工艺论文 篇2:

现代桥梁工程悬臂施工工艺

[摘要] 本文作者根据多年的工作实践对桥梁悬臂施工技术做以下探讨,供参同行参考。

[关键词] 现代桥梁悬臂施工技术悬臂浇筑

一、工程简介

某工程主桥上部为45+80+45米变截面P.C.连续刚构箱梁,箱梁根部梁高4.2米,高跨比1/19.05,跨中梁高1.8米,高跨比1/44.44,箱梁顶板厚25厘米,底板按二次抛物线变化,除墩顶0号块设两个厚50厘米的横隔板及边跨设厚80厘米的端横隔板外,箱梁其余部位均不设横隔板,采用双向预应力体系。

二、悬臂浇筑施工工艺

悬臂施工法建造预应力混凝土梁桥时,不需要搭设支架,而是直接从已建墩台顶部逐段向跨径方向延伸施工,每延伸一段就施加预应力使与已建成的部分联结为整体。按照梁体的制造方式,悬臂施工法可分为悬臂拼装和悬臂浇筑两类。这里简要介绍一下悬臂浇筑施工工艺。

悬臂浇筑施工系利用悬吊式活动脚手架(简称挂篮)在墩柱两侧对称平衡地浇筑梁段混凝土(一般3-8米),每浇筑完一段,待混凝土达到设计强度后张拉纵向预应力钢绞线,然后向前移动挂篮,进行下一段施工。

大桥上部箱梁悬臂浇筑共分为四个部分,即第一部分0号块施工;第二部分为2~8块梁段悬臂浇筑部分;第三部分为边跨现浇段施工;第四部分为合拢段施工,包括边跨合拢段施工和中跨合拢段施工。

1. 0号块施工

0号块是所有梁体中的高度最大、重量最重的一块,且在墩柱顶,不采用挂篮施工。0号快因为体积比较大,里面倒角多,所以分两次浇筑,第一次浇筑到腹板高度1.5米以上。0号块里面分布有纵向预应力钢绞线,横向和竖向的精轧螺纹钢。另外0号块顶板所有纵向预应力钢绞线管道都要通过。因此在浇筑前要仔细检查管道的坐标和质量,以免在0号块误差太大。

2.悬臂浇筑部分施工

悬臂浇筑的部分共有2-8号块,每幅桥总计28块。挂篮作为悬臂浇筑的主要施工设备,钢筋绑扎,孔道安装,混凝土浇筑,钢绞线张拉等工序都要在上边操作,因此在设计时除要经济外,还必须有足够的安全性和灵活性,便于在施工过程中安全的操作。张皮沟大桥的挂篮主桁设计采用国产贝雷片,每片长3米,高1.5米,重270千克。上下横梁采用240工字钢焊接而成。外模采用定型模板,内模采用组合模板。祥见挂篮组装图挂篮在0号块竖向精轧螺纹钢张拉结束后就可以组装,在挂篮正式使用前要进行预压,检验实际的承载力和安全可靠性,并获得弹性变形的数据和消除挂篮的非弹性变形,为施工控制提供依据。1号块是悬臂浇筑部分的第一阶段,精确的控制挂篮的标高和平面位置,对全桥的控制提供保障。挂篮的标高要考虑以下因素:桥面设计标高;挂篮在不同荷载下的变形值,混凝土变形,包括温度应力变形和后期徐变变形。悬臂浇筑部分的混凝土要一次性浇筑完,避免梁体中部产生竖向裂缝。1号块浇筑后要进行纵向的预应力钢绞线张拉,张拉后即可松动后锚和向前移动挂篮,进行下一段施工,直到悬臂浇筑结束。

3.现浇段施工

大桥的过渡墩高33米,如果采用支架施工现浇段比较困难,我们施工采用挂篮做吊架,挂篮的主桁前支点在过渡墩顶。现浇段施工要在5号块施工的同时进行,以保证在8号块施工结束后可以及时进行边跨合拢。

4.合拢段施工

合拢段施工是体系转换的过程,通过合拢段的施工,使桥梁完成体系的转换。首先进行边跨合拢,最后进行中跨合拢。边跨合拢采用吊架施工,待现浇段施工结束后,混凝土强度达到设计强度后即可进行边跨合拢段的施工。中跨合拢段的劲性骨架待边跨混凝土浇筑后,边跨挂篮拆除后才能合拢。中跨合拢段的混凝土浇筑要在一天中的最低温度下进行。应当指出的是,要严格控制合拢程序,否则会与设计的合拢后产生很大的误差,其结构恒载内力也会发生变化,体系转换时由徐变引起的内力重分布也不相同,故采用不同的合拢程序在结构中产生不同的最终恒载内力,对整个结构的竣工后使用产生很大的影响。

三、施工控制

1.挠度控制

施工过程中的挠度计算不仅与力学计算模式的选取有关,而且更重要的是与许多挠度影响的因素有关,这些主要因素包括:施工阶段的一期恒载,即梁体自重和预加应力;施工临时荷载:悬浇的挂篮和模板机具设备重;人群荷载、大自然的温度变化、湿度变化、风荷载;桥墩变位、基础沉降、施工误差等。这些影响因素中,还有许多模糊不定及随机变化的因素的情况,因此,挠度监测十分困难。为了更加精确的控制梁体的挠度变形,每进行一块至少要分六个阶段进行观测,即混凝土浇筑前后、张拉前后、挂篮移动前后,观测已经浇筑的所有梁段,有条件可以每天观测,详细掌握挠度变化,为下一个块体施工提供依据。

2.平面位置的控制

在箱梁浇筑前要布设测量监控控制网,控制网的布设,应遵照变形观测能反映结构的实际变形为原则。我们考虑在每墩顶0号块的中心位置安装1个工作基点,工作基点要与附近的导线点形成控制网,并且要定期进行复核,以保证工作基点的误差在合格范围内。

通过我们精心组织施工,严格施工程序,加大监控力度,使得张皮沟大桥左幅的合拢误差都控制在合格范围内。

四、悬臂施工的优缺点

悬臂施工的方法从发明到现在,只不过短短的40多年,之所以能够被广泛地应用,正是因为它具有许多独特的优点。

1.悬臂施工比较适用于大跨径桥梁中,对于跨越河道、沟谷更加适用,而且受地形影响小。

2.悬臂浇筑可以减少吊装等程序,一次成型,简化了桥梁施工程序。

3.悬臂浇筑机械化程度高,减少劳动力投入量。

4.可以适用于多种桥梁类型,如梁式桥、刚架桥、拱桥、斜拉桥等。

5.由于实现机械化和循环重复作业,可改进工艺并提高工程质量,容易实现连接及中跨合拢。

6.淘汰了满堂支架的施工方法,给桥下以较宽敞的净空。

虽然,悬臂施工方法具有许多优点,它同样存在一些缺点:悬臂浇筑必须等所有墩台施工完才能进行,而且在混凝土浇筑后要等强度达到设计强度才能进行下一道工序,这样会延长施工时间;施工监控比较复杂,施工误差再所难免,桥面没有混凝土调平层,块体接触处很容易产生不平整的现象。

结语:

大桥成功合拢,是大跨度桥梁施工的又一典范。随着悬臂施工技术的进步和完善,施工机械化程度的提高,加上电子计算机辅助进行桥梁结构内力分析计算及施工控制,使悬臂施工法成为现代大跨径桥梁建造的主要施工方法,这也推动了桥梁进一步向高强、轻型、大跨方向发展。

作者:王 峰

拱桥箱梁挂篮施工工艺论文 篇3:

下承式施工挂篮设计研究

摘要:文章从挂篮主梁设计、挂篮结构设计、挂篮荷载试验检测、挂篮应用等方面,阐述了挂篮设计理论,并将设计的挂篮应用于某桥梁建设施工中,取得了良好的施工效果,验证了所提出的挂篮设计理论的合理性,可为类似施工提供参考。

关键词:挂篮设计;挂篮结构;压载试验;挂篮应用

This article describes the design theory of hanging baskets from the aspects of hanging basket main beam design,hanging basket structure design,hanging basket load test and hanging basket application,applies the designed hanging basket to the construction of a bridge,and obtains the good construction effect,which verifies the rationality of the proposed hanging basket design theory,thus providing the reference for similar construction.

Hanging basket design;Hanging basket structure;Ballast test;Hanging basket application

0 引言

在桥梁建设中,挂篮作为桥梁梁体浇筑的重要工具,其设计是否合理影响着桥梁的质量及施工效率。所以挂篮设计是施工人员及设计者最为关心的问题,研究挂篮设计具有重要的现实意义。

本文以某桥梁建设施工项目为研究载体,选择下承式施工时分别从挂篮主梁设计、挂篮结构设计、挂篮荷载试验检测、挂篮应用四个方面展开论述,在实践应用中取得良好的施工效果,完善并验证了施工中挂篮设计理论,可为类似施工提供参考。

1 项目详情

以某桥梁建设为例,其主桥属于双塔双索面斜拉桥,起止里程分别为CH0+756.250与CH1+234.750。该主桥为三跨形式,其跨径依次为117.5 m、240 m、117.5 m。主梁与斜拉索均采用双塔门式柱。该主桥及主梁结构分别见下页图1和图2。

2 主梁设计

2.1 主梁断面介绍

主梁选择预应力混凝土肋板式连续梁,混凝土选择等级为C60。将主梁划分为19个部分,并分别依次编号0~18。主梁标准截面桥面宽度为3 460 cm,主梁高度与宽度分别为280 cm、260 cm,面板厚度为280 mm。桥面设计为双向横坡,其坡度为2.5%。梁上索距设计为600 cm,边跨现浇区段索距设计为400 cm。在主梁上设计75道横梁,其位置为每对拉索处,横梁厚度设计值为0.35 m。这样既能保证主梁横向刚度,提升桥面板承力能力,也能避免斜拉索受力不均匀现象的产生。

2.2 施工技术难点解析

(1)主梁边主梁、顶板与横隔板分段进行浇筑。斜拉索施工工艺流程为:浇筑首段混凝土后,依次张拉第n段纵向钢绞线、第n-1段与第n-2段纵横隔板横向钢绞线;安装首次张拉第n段斜拉索后,挂篮移至第n段;再次张拉第n段斜拉索后,浇筑第2段混凝土后完成第n段斜拉索的第3次张拉工作。主梁悬浇时不需要斜拉索辅助完成。

(2)考虑到主梁悬浇施工工艺特性,借助成熟的后支点挂篮悬浇,施工控制难度很大,尤其线性控制与挂篮刚度很难保证。

(3)横断面边主梁、横隔板与顶板单个区段浇筑,其缝隙处混凝土开裂现象较多。

(4)横向预应力索施工困难较多。

3 挂篮结构研究

3.1 挂篮结构设计

施工图纸与设计报告中指出,主梁悬浇挂篮必须达到设计标定的强度和刚度,每个挂篮质量控制在225 t以内。施工方定期对挂篮作用在主梁支点的位置进行计算,结合设计单位意见最终确定。施工单位要充分考虑主梁特性完成挂篮结构设计。

3.1.1 设计目的

基于项目实际情况,挂篮结构必须简洁,受力合理,整体刚度达标,制作简单,便于调整,并且施工投资小,平面与标高调整时设备易获取。

3.1.2 设计理念

在该项目中挂篮主体构造的设计理念具体有以下5点:

(1)按照业主需求,挂篮设计参考国内设计标准,借助极限状态设计理念完成;

(2)挂篮选择下承式挂篮,选择桁架结构设计承载平台;

(3)利用前后双挂腿结构设计行走方式,这样可以提升行走时的结构承受力;

(4)充分结合挂篮施工特性,挂篮设计去除传统的纵向止推與张拉机构;

(5)因为挂篮需要加工后利用集装箱送到施工地点,所以挂篮各部件尺寸不得超出集装箱尺寸。

3.1.3 技术革新

(1)挂篮施工工艺应用广泛,达到主梁边主梁、横隔板、顶板等结构逐次浇筑的施工要求。

(2)行走机构选择液压油缸驱动的全自动步进行行走,省时省力。

(3)悬吊杆角度可以随时调节,使得吊杆受力均衡。

3.2 挂篮结构介绍

挂篮主要构造包括承载平台、悬吊系统、行走机构、模板等部分。

3.2.1 承载平台

承载平台由多个构件搭建,主要有主纵梁、中横梁、后横梁、中挂腿、后挂腿等。两个平行的三角形桁架搭建成主纵梁,主纵梁包括上部水平梁与下部桁架,两者通过螺栓连接。挂篮行走过程中,挂篮的中部与尾部利用中后挂腿悬挂于已浇筑箱梁上,挂腿存在空挡,这样可以消除横隔板预应力张拉时存在的冲突。具体情形如图3所示。

3.2.2 悬吊系统

悬吊系统主要包含支撑座、反力座、精轧螺纹钢筋、螺帽与千斤顶等。支撑座下端设计成球形支撑面,这样使得悬吊杆角度可以调节,均衡所有吊杆受力。

3.2.3 行走结构

挂篮行走实现全自动形式:液压油缸伸缩顶推设在前挂腿,行走滚轮设在后挂腿,油缸两侧依次连接行走滑船与滑动锁定装置销轴。液压油缸伸缩顶推,配合后挂腿上部行走滚轮实现挂篮移动。

3.2.4 模板

模板主要是将钢板覆盖到钢框架上制作,包含主梁模板、横隔板模板、顶模板与拱架。边主梁底模板与侧模板全部借助销轴与底模支撑架连接,并借助可调撑杆实现横向调整。侧模板之间存在5 cm缝隙,利于横隔板模板开模,缝隙上部由薄钢板覆盖。

4 挂篮压载试验

为了保证施工质量,挂篮制作好以后必须通过压载试验测定试验数据,为施工环节提供依据;同时验证设计、制作及安装质量,避免因非弹性形变影响质量的现象发生。

预压荷载设置为标准荷载的1.25倍,标准节段规格为6.5 m×35 m×2.9 m,其质量为425 t。挂篮荷载试验分为两部分:依次是工况1时边主梁、工况2时顶板与中横梁;载荷划分为8个档次,其数值比例分别为0.5、0.75、1.00、1.25、1.00、0.75、0.5、0。由此,划分成16个工况。结合施工时情形,试压材料与主梁的钢筋一致。

4.1 应力试验

挂篮应变测试主要是获得挂篮重要构件应力情况,所以挂篮应力检测选择为主纵梁、中后悬吊杆、中后横梁。其具体检测位置如图4所示。共设有22个检测位置,其中边主梁设有18个。

结合试验数据分析,挂篮各构件的应力数值与试验荷载大致呈线性相关性,表明构件可在材料线弹性范围内应用,以B、D断面检测数据为例,绘制图5~6。

4.2 位移检测

挂篮位移检测设14个位置,其检测数据整理后见下页表1。

通过分析表1数据得出:当载荷系数设置为1.25倍时,挂篮各构件的应力数值和试验荷载呈现为线性关系。这表明构件能够在材料线弹性范围中工作。综上研究,可知挂篮的强度达标且能够保证施工安全。

5 挂篮应用

挂篮浇筑完成每个标准区段后行走到浇筑下一个标准区段位置时,进行浇筑的工序流程如下:下放拱架与顶板模板后拆解横梁侧模板;拆解边主梁端模、侧模板,设置行走滑靴与行走轨道;将轨道拉至指定位置加固,将悬吊系统拆除并下放挂篮;挂篮移动到设定地点,将行走系统和轨道的连接拆解,升高挂篮,使其边主梁底部模板、顶升装置和已浇筑完成的边主梁底部相抵后,调节顶升装置,加固挂篮。

6 结语

该项目挂篮施工与传统的前支点挂篮施工不同,挂篮设计在传统钢结构设计的基础上大胆创新,结构独特,自重小。挂篮充分利用箱梁上部空间,作为混凝土箱梁钢筋框架绑扎作业的场地,同时完成挂篮行走和钢筋框架绑扎的目标,缩短了施工周期。本文将设计的挂篮应用于某桥梁建设施工中,取得了良好的施工效果,完善并验证了施工中挂篮设计理论,为类似施工提供了参考。

参考文献:

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作者:李帆

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