悬臂挂篮施工技术

一、工程概况n 本工程为武汉天兴洲大桥铁路引桥和相关配套工程 部分TZQ-1合同段 ，桥梁施工部分共有特大桥9座。属 于第三项目分部施工的悬臂连续梁共有4联，其中3联为 （32m+48m+ 32 m ），1联（36m+64m+36m）。n 滠口左线引桥1号桥全长1237.64m, 共计37墩1台， 中心里程为WDK1176+447.68。全桥大部分在滠水河泛 洪区内。主跨为32m+48m+32m（7号10号墩）等高 度预应力混凝土连续弯梁跨越滠水河。连续弯梁为单线 悬臂浇注连续梁，位于R=800m的圆曲线及缓和曲线上 ，线路坡降为+5.2。二、挂篮设计n 依据施工图纸要求设计，设计原则：自重轻、结 构简单、受力明确、坚固稳定、变形小、前移和装拆方便、具有较强的可重复利用性。 n1.挂篮选型挂篮是悬臂施工中的主要设备，按结构形式可分 为桁架式（包括平弦无平衡重式、菱形、三角形、弓 弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、 型钢式及混合式4种n1.1.设计要求n 箱梁结构参数：等高度单箱单室箱梁，截面梁高 3.3m，全桥箱梁顶板厚0.25m，箱宽4.2m，桥面板宽 7.4m，腹板厚跨中部分为0.35m，支点附近为0.60m，底 板厚从跨中部分至支点由0.25m变至0.6m；全梁共设5道 横隔板，全梁共分35个梁段，中支点0#梁段长6.0m，一 般梁段长3m，合拢段长2m，边跨直线段长7.5m，全梁采 用双向预应力体系。n 挂篮最大重量不得大于33t；n 悬臂浇注砼最大重量57.72t。n1.2.类型选定n 根据混凝土悬臂施工工艺要求及设计图纸对挂篮要求，综 合比较各种形式挂篮特点、重量、采用钢材类型、施工工艺等 。菱形挂篮受力非常明确，各构件均为轴向拉、压杆，整体稳 定性强，结构简洁、拆装锚固方便，为施工提供了宽阔的作业 空间。本联连续梁采用菱形挂篮。n 主梁杆件的选择：主梁杆件均采用H型钢。H型钢有以下优 点：n 双向截面性能比较接近，压杆稳定性好；n H型钢加工非常简便，只需钻孔配节点板连接即可；n 挂篮需必需现场加工，简单的加工工艺有利于质量的保 证。n2.挂篮结构材料n 挂篮菱形组合梁采用300×300H型钢，内导梁、底纵梁、 横梁均采用I36a工字钢，吊带采用32精轧螺纹钢，滑道采用 250×125H型钢。n3. 挂篮结构检算n荷载传递路径：n检算内容包括：n 菱形组合梁。按最大重量节段荷载对组合梁各杆件进 行强度、刚度及稳定性检算；n 上下横梁、吊杆、导梁、滑道、压紧器、前支腿、后 锚、底纵梁进行强度和刚度检算；n 各连接螺栓、连接板、焊缝进行强度检算。n 4. 挂篮技术参数n 挂篮及模板自重19t，挂篮与最大梁段重量比0.33 ；n 设计荷载100t，恒载安全系数取1.2，活载安全系 数取1.4；n 走行方式：无平衡重走行方式。n 走行时抗倾覆系数大于2.0，静止时抗倾覆系数大 于3.0n 挂篮的弹性变形值为10mm，非弹性变形值为 2mm。三、挂篮结构形式n 挂篮主要由承重系统、底模系统、内外模系统、走行 系统、后锚固系统组成。n1. 承重系统n每套挂篮由10片H型钢组合梁组成，菱形组合梁由4根 H型钢主梁和1根H型钢立柱组成，同时顶面设水平联 系杆，提高整体刚度。底纵梁梁下设滑道，滑道固定 在已浇筑混凝土梁上。n前横梁：采用2根I36a工字钢栓接于主梁前端上翼缘， 竖向配置6根承重吊杆。n后横梁：采用2根I36a工字钢，竖向配置4根承重吊杆 ，2根后锚吊杆。n立柱：上端设有横向联连接杆，保证主梁横向稳定。n2. 底模系统底模长4.5m在砼悬臂施工中承担钢筋砼重量及施工 机具重量，并兼做施工操作平台。底模采用大块钢模 板，模板平铺于底板纵梁上，纵梁在底板下采用11根 I36a工字钢。底板纵梁与前下横梁、后下横梁采用栓 接，前下、后下横梁均采用2根I36a工字钢。n3.内、外模系统n 外模用槽钢及角钢做骨架，其外围为大块钢模，钢 模面板用6 mm热轧板，骨架与模板连接均采用焊接， 侧模与底模用螺栓连接，悬臂部分用钢管斜撑在外模 槽钢上，侧面与底模同菱形挂篮一起移动，内模采用 槽钢和角钢做骨架，钢木组合模板，采用内导梁移动 。n4. 走行系统n 分为菱形组合梁走行系统，侧模走行系统及内模走行系统三 部分。n菱形组合梁走行系统：在每片梁前端设滑动点，后部设平衡导 向滑轮，箱梁顶面上设2个滑道，向前滑移。n侧模走行：外模走行，当松开后锚栓、底模连接螺栓及支撑时 ，在模板自重和调节杆共同作用下，侧模、底模向下脱落在主 梁上，主梁、侧模、底模、内模滑梁同时前进。n内模走行：放松内模后，内模板即落在内导梁上，与主梁、侧 模、内模同时前进。n5. 后锚系统n 后锚栓采用25精轧螺纹粗钢筋。作用是将挂篮承受的荷载 传至箱梁上，并防止挂篮倾覆。主梁移动的倾覆稳定由主梁后 端压紧器来维持。四、挂篮载荷试验n 初次使用挂篮前对其进行荷载试验,以检验挂篮的承载能 力和了解挂篮的施工挠度。n1. 试验方法n 挂篮使用前在地面进行预压试验，选择在谌家矶左线 引桥107号墩承台进行预压试验。挂篮的试验荷载为80t，大 于混凝土及施工荷载重量的1.3倍。n 为了确保挂篮荷载的受力情况与真实情况相同，试验 的荷载采用钢材和砼预制板（2.5×1×0.2m，每块重1t）。n 分级加载顺序为：010 50100130 100500。压载时间自压载结束到开始卸载为 48小时n2. 变形观测n 在挂篮横梁、后锚、菱形组合梁后部共设置28个观 测点。n 在每级加载或卸载的时候及时进行观测。n 在加载过程中应注意检查挂篮各个部位，如发现异常 现象应立即停止加载，进行处理。n 根据测量数据进行统计分析，得出挂篮施工挠度。n 本挂篮最终试验结果：挂篮的弹性变形值为12mm，非 弹性变形值为2mm。五、挂篮拼装n 挂篮在工地加工制作，用汽车运输到施工墩位处 ，挂篮拼装采用25t吊车提吊拼装，等1号梁段施工完 毕并张拉预应力索后开始拼装。n 挂篮安装顺序为：将滑道放在已定位置上，并用 压紧器将其固定，以防倾覆用吊车安装主梁，立柱 （菱形桁架底梁锚固在滑道上）及立柱平联安装前 上横梁于主梁端头，并安装平联与主梁连接用吊车 先后吊装前下横梁、后下横梁，并安装吊杆安装纵 梁，侧模及支架。六、挂篮施工工艺 挂篮移动就位调整模板测量挠度、确定标高复测标高浇筑混凝土移动挂篮安装钢筋、预应力孔道预应力筋加工钢筋加工穿纵向预应力筋预应力张拉、压浆养生n1. 模板调整n 挂篮前移到位后,由测量人员放出中线和标高,按照 先底模、后内模的顺序进行调模。立模标高的调整以 既要保证主梁各节段绝对标高的精度,又要保证主梁线 形的平顺为原则。中线控制：在上一浇筑梁段上利用 全站仪放出上一梁段的轴线，挂线定出下一梁段的中 轴线。高程控制：挂篮后端标高即为上一梁段混凝土 标高。挂篮前端标高考虑设计标高、上一梁段标高、 挂篮弹性变形、挂篮自重引起的对结构的下挠等因素 。n2. 钢筋绑扎n 钢筋按要求下料、弯制，制作成型后挂牌分类堆 放，需要钢筋时吊装至挂篮位置，人工绑扎。先绑扎 底板、腹板钢筋，并安装竖向预应力筋及波纹管道， 待内模前移到位后绑扎顶板底层钢筋，安装顶板预应 力管道，绑扎顶板上层钢筋、安装顶板预埋件。安装 钢筋、波纹管道、预埋件的尺寸偏差不得大于设计和 规范要求。相应的梁体内为吊杆预留孔道，预埋后锚25精轧 螺纹钢。n3. 预应力波纹管成孔n 全桥预应力管道均按照设计要求采用塑料波纹管成 孔，安装波纹管时如果管道与构造钢筋位置冲突时， 适当移动构造钢筋，绝对保证预应力管道按设计位置 定位，并采取加密定位钢筋网片、网片与箱梁构造筋 点焊牢固等措施，保证预应力管道位置在浇筑混凝土 时不移动。所有纵向预应力孔道内设置PVC内衬管， 防止浇筑混凝土时，孔道发生变形。n4. 混凝土浇筑n T构两节段同时进行对称悬浇施工，不平衡重按设 计不大于2立方米。n5. 预应力穿束、张拉及压浆n 竖向预应力筋采用先穿法，纵向采用后穿法人工穿 束。在梁体强度达到85以后张拉纵向预应力筋，竖 向预应力筋按设计滞后1个节段张拉。压浆采用真空压 浆工艺。n6.挂篮移动n 每一节段纵向预应力钢绞线张拉完毕，压浆后，进行挂篮的向下 一梁段移动，准备进行下一梁段的施工，挂篮的移动必须按照以下步 骤进行：n 首先，在梁段顶面测量好滑道位置，找平、铺设滑道。n 将承重的各吊杆慢慢松开，同一断面的吊杆必须同步放松，当内 导梁、底纵梁、下横梁离开混凝土面15cm时停住。前后横梁梁端两侧 各加挂一个10t的倒链连接上下横梁，防止吊带脆断。n 此时底模板、侧模板及内模系均与梁体脱离，将菱形梁后锚松开 ，人工采用倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动侧模、底模及内导 梁整体滑移到位，随着主梁的前移，压紧器应交替前移（不得少于2根 ），以保持主梁的稳定，滑到位以后将主梁后锚杆锚紧（不得少于3根 ）。n 挂篮主梁移动到位后，把底模重新固定在各吊杆上，将内导梁也 和上一梁段预留吊杆及前吊杆固定好。初步调整好中线及标高。n 根据测量组放样中线及抄平测量精确调整好轴线及标高。水平调 整采用倒链人工调，到位后将各螺母旋紧；标高调整采用千斤顶调节 吊杆可以精确的达到施工要求。n 挂篮调整好后，安装模板、钢筋，灌注前重复检查中线、高程， 灌注混凝土。并等砼强度85%后张拉、压浆。n 挂篮向下一节段移动。人工采用倒链将主梁拖拉到位，主梁的前移带动侧 模、底模及内导梁整体滑移到位七、线形控制n 为保证箱梁结构尺寸，使成桥线形满足设计线形的要 求，施工中的线型控制十分重要，箱梁的线型控制包括标 高控制、中线控制。n1. 控制点及观测点的选择n 两个0号块施工时，我们在箱梁顶面预埋钢筋作为 测量控制点，采用四等水准测量将2点标高与大堤上的高 级点联测。n 从箱梁第2号节段开始，在梁段前端距端面15cm断 面（桥纵向），沿横向布置3个箱梁顶面标高测点，其中 中间测点也是连续梁水平轴线的测量控制点。n2. 标高控制n 立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，需设一 定的预拱度，以抵消施工中产生的各种变形(挠度)。所以 施工中需要对梁段进行标高观测。每一个悬浇梁段进行3 种工况的标高观测，即挂篮就位及立模后、浇筑混凝土后 、张拉完预应力钢束后。n 影响箱梁悬臂端产生挠度的主要因素有：梁体结构自重、施 工荷载、施加预应力、混凝土徐变、挂篮弹性变形 、使用荷载 。挠度计算公式如下：n2. 中线控制n 弯梁平面线形控制,关键在于控制挂篮及模板的平面位 置。在施工中采取相对平面位置测量)与绝对平面位置测 量相结合的方法,控制平面曲线位置。n 在已浇注梁段测量定位出箱梁轴线及挂篮滑道轴线 位置；n 在挂篮移动之前将滑道方向调整至与下一梁段轴线 相同方向。并移动挂篮,使主梁平行于箱梁轴线；n 依据测量定位轴线调整底模及侧模标高。首先将后 横梁吊杆稍微放松，放松前横梁吊杆，使挂篮底模系统可 以活动，再用倒链将底模调整至设计中线。接着调整底模 标高。n 调整内模标高，调整方法同底模。n 灌注混凝土前复测中线及标高；n