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高速铁路桥梁施工技术

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目 录

1 桥梁施工技术简介..................................................................................................................1

1.就地浇筑法................................................................................................................................................................1

2.预制架设法................................................................................................................................................................1

3.悬臂施工法................................................................................................................................................................1

4.转体施工法................................................................................................................................................................2

5.顶推施工法................................................................................................................................................................2

6.移动模架逐孔施工法................................................................................................................................................2

2 预应力混凝土预制箱梁施工..................................................................................................4

(一)预制梁场规划与设置.....................................................................................................................4

1.预制梁场规划设置的原则........................................................................................................................................4

2.预制梁场设置............................................................................................................................................................4

(二)模板支架工程.................................................................................................................................6

1.模板构造....................................................................................................................................................................6

2.模板拼装与拆除........................................................................................................................................................8

(三)钢筋加工及安装.............................................................................................................................9

1.钢筋加工....................................................................................................................................................................9

2.钢筋骨架制作..........................................................................................................................................................10

(四)箱梁混凝土施工...........................................................................................................................10

1.箱梁混凝土拌制......................................................................................................................................................10

2.箱梁混凝土浇筑......................................................................................................................................................11

3.箱梁混凝土养护......................................................................................................................................................12

(五)预应力工程...................................................................................................................................13

1.预应力施工工艺流程..............................................................................................................................................13

2.预应力张拉..............................................................................................................................................................13

(六)预制箱梁架设...............................................................................................................................14

1.箱梁装车..................................................................................................................................................................14

2.箱梁运输..................................................................................................................................................................14

3.导梁式架桥机架设箱梁..........................................................................................................................................14

4.步履式架桥机架设箱梁..........................................................................................................................................15

3 预应力混凝土连续梁桥悬臂现浇施工................................................................................17

(一)悬臂法施工概述...........................................................................................................................17

(二)挂篮...............................................................................................................................................17

(三)混凝土的浇筑...............................................................................................................................18

1.悬臂分段浇筑施工程序..........................................................................................................................................18

2.边跨支架现浇..........................................................................................................................................................18

3.墩顶段混凝土浇筑..................................................................................................................................................18

4.悬臂段混凝土浇筑..................................................................................................................................................18

(四)合拢段施工及体系转换...............................................................................................................19

1.合拢段施工及体系转换..........................................................................................................................................19

2.边跨合拢工艺..........................................................................................................................................................19

3.合拢锁定装置..........................................................................................................................................................20

4.中跨合拢工艺..........................................................................................................................................................21

5.合拢段施工要点......................................................................................................................................................21

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4 简支箱梁桥位膺架法现浇施工............................................................................................23

(一)桥位膺架法施工概述...................................................................................................................23

(二)满布膺架法支架体系与地基处理...............................................................................................24

1.支架体系构造..........................................................................................................................................................24

2.支架施工..................................................................................................................................................................24

3.地基加固处理..........................................................................................................................................................24

4.支架预压及静载试验..............................................................................................................................................25

(三)膺架法箱梁现浇施工...................................................................................................................25

(六)满布膺架法施工注意事项...........................................................................................................25

5 MZ32型移动模架造桥机施工.............................................................................................26

(一)MZ32型移动模架造桥机............................................................................................................26

(二)MZ32型移动模架造桥机整孔制造............................................................................................28

1.工艺流程..................................................................................................................................................................28

2.造桥机组拼..............................................................................................................................................................29

3.箱梁施工..................................................................................................................................................................31

4.内模拆拼..................................................................................................................................................................31

5.外模拆拼..................................................................................................................................................................33

6.造桥机移位..............................................................................................................................................................33

高速铁路桥梁施工

1 桥梁施工技术简介

高速铁路对桥梁上部结构竖向和横向刚度要求较高,并要求保证结构的整体性,因此在桥梁设计中除采用一部分特殊设计的桥梁外(如连续梁,拱桥等),标准梁一般采用箱型梁或横向采用预应力来并联的T型梁。

从实际出发,高速铁路常用跨度桥梁的施工将会采用多种制梁、架设方法,如现场预制整孔箱梁、重型架桥机架设;现场预制T型梁、用龙门架或一般吊机架设后联成整体;在移动支架上逐孔灌注混凝土梁;在桥位固定脚手架上制梁;桥头分段制梁,逐孔顶推等。

下面将简要介绍高速铁路桥梁上部结构的施工方法,并概括各种方法的施工特点。

1.就地浇筑法

就地浇筑法是在桥位处搭设支架,在支架上浇筑梁体混凝土,达到强度后拆除模板、支架。 就地浇筑施工不需预制场地,而且不需要大型起吊、运输设备,梁体的主筋可不中断,桥梁整体性好。它的缺点主要是工期长,施工质量不容易控制;对预应力混凝上梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大;施工中的支架、模板耗用量大,施工费用高;搭设支架影响排洪、通航,施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。

2.预制架设法

在预制工厂或在运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作,然后采用一定的架设方法进行安装。预制安装法施工一般是指钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁的预制安装。 预制构件安装的方法很多,各需不同的安装设备,可根据施工的实际情况合理选择。 预制安装法施工的主要特点:

(1)由于是工厂生产制作,构件质量好,有利于确保构件的质量和尺寸精度,并尽可能多地采用机械化施工;

(2)上下部结构可以平行作业,因而可缩短现场工期;

(3)能有效利用劳动力,并由此而降低了工程造价;

(4)由于施工速度快,可适用于紧急施工工程;

(5)将构件预制后由于要存放一段时间,因此在安装时已有徐变引起的变形。

3.悬臂施工法

悬臂施工法是从桥墩开始,两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装臂浇筑施工,后者为悬臂拼装施工。

悬臂施工的主要特点:

(1)桥梁在施工过程中产生负弯矩,桥墩也要承受由施工而产生的弯矩,因此悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用,如预应力混凝土T型刚构桥、变截面

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连续梁桥等;

(2)非墩梁固接的预应力混凝土梁桥,采用悬臂施工时应采取措施,使墩、梁临时固结,因而在施工过程中有结构体系的转换;

(3)悬臂浇筑施工简便,结构整体性好,施工中可不断调整位置,悬臂拼装法施工速度快,桥梁上、下部结构可平行作业,但施工精度要求比较高;

(4)悬臂施工法可不用或少用支架、施工不影响通航或桥下交通。

4.转体施工法

转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边(或路边及适当位置)进行预制,待混凝土达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴,桥梁完工后,按设计要求改变支承情况。

转体施工的主要特点:

(1)可以利用地形、方便预制构件;

(2)施工期间不断航,不影响桥下交通,并可在跨越通车线路上进行桥梁施工;

(3)施工设备少,装置简单,容易制作并便于掌握;

(4)减少高空作业,施工工序简单,施工迅速;当主要结构先期合拢后,给以后施工带来方便;

(5)大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益,转体重量轻型化、多种工艺综合利用,是大跨及特大跨桥施工有力的竞争方案。

5.顶推施工法

顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地,分节段顶制,并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体,然后通过水平千斤顶施力,将梁体向前顶推出预制场地。之后继续在预制场进行下一节段梁的预制,循环操作直至施工完成。

顶推法施工的特点:

(1)顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁,施工费用低,施工平稳无噪声,适合高桥墩上采用,也可在曲率相同的弯桥和坡桥上使用;

(2)主梁分段预制,连续作业,结构整体性好;

(3)桥梁节段固定在一个场地预制,便于施工管理改善施工条件,避免高空作业。同时,模扳、设备可多次周转使用,在正常情况下,节段的预制周期7d~10d。

(4)顶推施工时,梁的受力状态变化很大,施工阶段梁的受力状态与营运时期的受力状态差别较大,因此在粱截面设计和布索时要同时满足施工与营运的要求,由此而造成用钢量较高;

(5)顶推法宜在等截面梁上使用,当桥梁跨径过大时,选用等截面梁会造成材料用量的不经济,也增加施工难度,因此以中等跨径的桥梁为宜。

6.移动模架逐孔施工法

采用移动模架逐孔施工的主要特点:

(1)移动模架法不需设置地面支架,不影响通航和桥下交通,施工安全、可靠;

(2)有良好的施工环境,保证施工质量,一套模架可多次周转使用,具有在预制场生产的优点;

(3)机械化、自动化程度高,节省劳力,降低劳动强度,上下部结构可以平行作业,缩短工期;

(4)移动模架设备投资大,施工准备和操作都较复杂;

(5)移动模架逐孔施工宜在桥梁路径小于50m的多跨长桥上使用。

以上介绍了铁路桥梁施工常用的施工方法。对于当前高速铁路客运专线建造的桥梁,根据结构体系、桥梁跨径、截面型式、桥梁高度、桥位环境等方面有较大差异。

对于上部为混凝土、预应力混凝土连续梁跨的结构,采用现场桥位架设方法,如膺架法、顶推法、悬臂法、悬拼法、移动模架法、逐孔架设法等。

根据高速铁路桥梁的特点,常用跨度桥梁施工主要关键技术有:

(1)大量的常用跨标准梁采用现场制造及预制架设的施工方案、施工组织及合理工期的研究;

(2)重型架梁设备及移动支架的研制;

(3)双线整孔箱梁的制造工艺;

(4)预应力混凝土梁徐变上拱的控制;

(5)高性能混凝土的应用及质量控制。

考虑到高速铁路的特点,中小跨径50m以下的简支梁或连续体系桥梁应用最多。解决跨度50m以下的简支梁结构架设方法,这个问题与简支梁截面型式有关。

在上述的铁路桥梁架设方法中,现场浇筑制梁和工厂预制架设两大方法是主要施工方法。

(1)现场现浇制梁

a.桥位支架现浇制梁;

b.使用移动模架法(造桥机)架设;

c.混凝土连续梁桥悬臂浇筑。

(2)工厂预制架设

在制梁厂预制分片梁或是整孔箱梁,运输至桥位,使用架桥机架设,后在桥上拼装成整孔梁。 两大施工方法特点比较见下表(表3-1)。 表3-1 架设方法比较

项目

1

2

3

4 现场制造架设 施工期长 在现场可以标准化施工作业 需要膺架、模架制梁设备 工厂预制架设 施工期短 在工厂标准化施工作业 研制新型架桥机设备 梁跨结构为整孔式(如箱型载面型式) 梁跨结构为拼装式(分片T型载面组台型式)

截面型式与尺寸满足高速铁路桥梁受力要截面型式与尺寸满足高速铁路桥梁受力要求(同5 求(同时满足中速运行受力要求) 时满足中速运行受力要求)

按新型架桥机荷截及架梁工况检算通过 7

梁跨结构工程量小、节省材料 梁跨结构工程量大、多用材料

本章将详细阐述高速铁路桥梁施工中常用的四种施工方法的工艺流程、主要优缺点和适用场合等。桥梁的施工方法需要在实践中不断深入研究,才有深刻的认识,才能在工作中取得新的成就。

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2 预应力混凝土预制箱梁施工

高速铁路预制箱梁施工主要针对目前在高速铁路上使用较多的20m、24m、32m箱梁以及通过横向预应力连接的多片T梁结构。

预应力混凝土预制箱梁施工主要包括:预制梁场的规划与设置,模板支架工程,钢筋工程,混凝土浇筑与养护工程,预应力工程以及箱梁运输架设等。

(一)预制梁场规划与设置

1.预制梁场规划设置的原则

(1)预制梁场根据现场地质、地形情况优化布置,以尽量减少拆迁、少占耕地、减少临时工程量为原则。当原地形较为平坦时,梁场可采用同一高程平面布置;当地形高差较大时,梁场可采用阶梯形布置,但提梁机移梁、运梁则必须在同一高程平面布置;预制梁场可根据工程任务量,适当预留部分双层存梁区,依据进度具体实施。

(2)预制梁场的设置数量主要根据桥梁分布情况、运梁车运梁速度、运梁半径、架梁速度、箱梁上线方式、建设总工期等因素综合考虑确定。

(3)预制梁场应设于箱梁相对集中地段。

(4)预制梁场台座布置形式,可分为纵列式和横列式。若为长条形场地,台座可采用纵列式布置,即制梁台座与存梁台座纵向排列布置;若为方形场地,台座可采用横列式布置,即制梁台座与存梁台座横向排列布置。

(5)制梁台座数量根据架设进度及生产效率确定;存梁台座数量根据生产效率、箱梁工艺及预存箱梁数量确定。

2.预制梁场设置

(1)预制梁场分区

预制梁场主要由生产区、生产辅助区、办公生活区三大部分组成。其中:

生产区:分为制梁区、存梁区、提梁区。制梁区主要布置有钢筋制作区、钢筋存放区、底腹板钢筋绑扎区、顶板钢筋绑扎区、制梁台座、模板清理存放区、蒸养蓬罩存放区;存梁区包括存梁台座和提梁机行走便道;提梁区包括箱梁装车区或提梁站。

生产辅助区:布置有混凝土拌合站、砂石料存放区、锅炉房、存煤场、钢构件存放区、钢铰线存放区、材料库房、机修区等。

办公生活区:主要有生活区、办公区、停车场等生活设施。

图3-1 预制梁场布置图

(2)制、存梁台座设置

台座有两种布置方式:纵列式和横列式。纵列式布置方式是台座的长度方向顺线路走向,横列式台座的长度方向垂直于线路走向。横列式布置的箱梁上桥前需水平旋转90°,运梁车需调头,因此,横列式比较适合于梁场远离线路的情况,而纵列式比较适合于梁场靠近线路的情况。

在每一种布置方式中,多个台座的具体排列方式主要取决于箱梁移出台座的方式。目前,箱梁移出台座方式有两种:提梁机出梁和滑移台车出梁。

①采用滑移台车出梁

台座呈“一”字形单列布置,如图3-2所示。箱梁初张拉后,拆除一侧外侧模,由滑移台车将箱梁从台座上顶起并横移至存梁台座上,箱梁装车需另配提梁机。

图3-2 滑移台车出梁台座布置图

②采用900t轮胎提梁机或轮轨提梁机

台座可单列、双列及更多列布置(图中为双列),如图3-3所示。箱梁初张拉后,900t提梁机纵跨制梁台座,将箱梁直接提吊出台,并存放到存梁台座上。

③采用采用两台450t轮轨提梁机时

台座双列布置,两台450t轮轨式提梁机横跨两列制梁台座,将箱梁直接提吊出台,并存放到存梁台座上。如图3-4所示。

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图3-3 900t提梁机出梁台座布置图

图3-4 2台450t提梁机出梁台座布置图

(二)模板支架工程

预制梁的模板是施工工程中的临时结构,这不仅关系到预制梁的尺寸精度,而且对工程质量,施

工进度和工程造价有直接的影响。模板选型按照以下要求:

(1)钢模板应具有足够的刚度、强度和稳定性,应能保证梁体各部形状、尺寸及预埋件的准确位置,且具有能经数次反复使用不致产生影响梁体外形尺寸的缺陷。

(2)钢模板由侧模、内模、底模和端模组成。内模、侧模可由整体或拼装式钢模板组成,并应配有相应的安装、拆卸装置。

(3)底模与侧模的连接可采用螺杆、铁楔或其它措施紧固,应确保安装准确及操作简便,确保侧模在震动力的作用下不致上浮。

(4)模板的全长及跨度应考虑预设反拱度和预留压缩量,制作模板时,侧模底部与底模相对应部分应配套综合考虑。

(5)侧模上附着式振动器的安装底座应交错布置,安设牢固。

1.模板构造

(1)内模

对于箱梁,箱室截面尺寸一般变化大,内模的装拆困难。为提高工效,确保质量,施工方便,兼

顾成本,可采用液压式和拼装式两种内模。

液压式内模采用液压收缩分段或不分段的整体抽拔方式。其优点是钢模整体性好,整体刚度大,

表面平整光洁,支模和拆模时可一次整体完成,省时省力。其缺点是由于安装精度高,加工制造困难,用钢量大,使用维修难度大,模板投资大,其箱体内油顶设置多,难以保持同步运动,因而易变形,

模板变形后难以修复。

图3-5 预制箱梁液压式内模

拼装式内模采用工字钢及节点板拼成环形骨架,以螺旋支撑杆组成稳定的三角体系,消除环形骨架拼装接点的微量变形;面板采用工具式钢模板拼装,在若干组环形钢结构骨架上形成整体内模。

拼装式内模加工方便,用料少且造价低,便于梁型转换,拼装时不占用制梁台座,容易维修,但拆装费时耗工。

由于高速铁路桥梁对梁体的制作精度要求较高,建议采用全自动化液压整体内模。设计通过在箱梁底板泄水孔处设拉杆将内模纵向主梁与底模横梁连接,有效控制内模上浮。

图3-6 预制箱梁拼装式内模

(2)底模

为达到底模板刚度大且能受力均匀的要求,模板由厚钢板与槽钢格子梁组成整体焊接结构,铺设在支承于条形混凝土基础的工字形底横梁上,三点支撑的工字形底横梁与混凝土地基有效地结合成整体,既增加了底模的刚度,也增加了混凝土地基的横向刚度,节约了钢材的用量。

底模设计尺寸,宽度方向为箱梁底面尺寸,长度与外侧模拼装后的长度相同。底模底面采用钢板与型钢组成井字型整体焊接结构。底模井字型结构在梁体长度方向分段制作,便于调整其平整度和底模的反拱度。

(3)侧模

为保证梁体混凝土外侧的平整和光滑及上翼悬臂板的灌筑质量,将悬臂板底模与侧模板设计为刚度较大的整体结构,面板由面板加劲槽钢、面板加劲立带加强,上翼悬臂板底模外侧设置侧模立腿,

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使侧模上翼的悬臂受力转化为简支受力。

考虑到侧模刚度大,侧模立腿受力不匀,为保证在上翼板混凝土灌筑时侧模不发生变形,在立腿与条形基座间增设立腿调节支撑和调节拉杆,以调节支撑来保证侧模立腿的支撑高度,依靠调节拉杆来对侧模立腿预施荷载压力。当侧模调整到设计位置后,立腿下端为拉压支承保证侧模在混凝土灌筑施工时的双向受力稳定。侧模支承结构见图3-7。

图3-7 侧模支承结构图

(4)端模

箱梁端模一般顶、底板和腹板均较薄,并且预应力束布置较多,为保证梁段的平整、桥梁的总长、锚垫板与预应力孔道的垂直及桥面伸缩缝预埋板的平整,端模采用刚度较大的内嵌式整体模板。

端模由梁体端模、翼板端模和梁端盖板端墙模板组成。梁体端模保证梁体端部尺寸,控制锚垫板位置与预应力孔道同轴线;翼板端模保证梁体翼板端部尺寸;梁端盖板端墙模板控制梁高,保证桥面伸缩缝预埋板的平整。

2.模板拼装与拆除

模板的安装应与钢筋工作配合进行,在底模整平及钢筋骨架安装后,安装侧模板与端模板,也可以先安装端模,后安装侧模。模板安装的精度要高于预制梁的精度要求。每次模板安装后需要通过验收,合格后方可进入下一道工序。模板的精度要求,可以参考高速铁路桥梁施工的相关规范。

图3-8 安装拼装式内模

拆模的好坏涉及到预制梁的质量与模板的周转使用率。承重模板应在混凝土强度能承受自重和其

他可能的外荷载时方可拆除。侧模可以采用千斤顶协助脱模,为使模板单元安全脱落,常用旋转法拆除侧模。为了便于脱模,除了外形构造上有一定的要求外,也可以在模板表面涂脱模剂,以减小模板表面与混凝土的粘结力。

图3-9 端模板安装

(三)钢筋加工及安装

1.钢筋加工

(1)钢筋加工工艺流程

图3-10 钢筋加工工艺流程

(2)钢筋焊接

钢筋的纵向连接宜采用闪光对焊,闪光对焊按工艺方法分为三种:连续闪光焊,预热闪光焊,闪光-预热-闪光焊。此三种方法的具体采用见表3-2。

表3-2 钢筋对焊适用范围

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预热闪光焊

闪光-预热-闪光焊

2.钢筋骨架制作

(1)钢筋骨架制作工艺流程 对接端面应较平整对接端面不平整 箱梁钢筋骨架分为底腹板钢筋骨架和桥面钢筋骨架两大块。钢筋骨架制作应在专用骨架胎具上进行。采用型钢制作钢筋绑扎胎具,胎具采用工字钢、槽钢或钢管作支撑架,支撑架上采用角钢做钢筋定位槽,便于钢筋绑扎,定位准确,方便钢筋骨架吊装。钢筋骨架可采用整体绑扎和分体绑扎。整体绑扎一片钢筋笼,只占用一个绑扎台座,而分体绑扎占用两个绑扎台座。

(2)骨架预制要求

箱梁的混凝土保护层垫块应设于钢筋与模板间。保护层垫块采用工程塑料或高性能细石混凝土制作,垫块的尺寸和形状(工字型或锥形)必须满足保护层厚度和定位的允差(0~5mm)要求。保护层垫块当采用细石混凝土垫块时,其抗腐蚀能力和抗压强度应不低于梁体混凝土耐久性和强度要求,且水胶比不大于0.4;当采用塑料垫块时,塑料的耐碱和抗老化性能良好,抗压强度不低于50Mpa。优先采用耐久性的、同标号的细石混凝土垫块。垫块散布须均匀,侧面和底面的垫块不少于4个/m2,绑扎垫块和钢筋的铁线头不得伸入保护层内。垫块的位置、数量及紧固程度须指定专人作重复性检查。

钢筋骨架制作时尽可能多地以焊代绑,以加快绑扎速度,增加钢筋骨架牢固性,防止搬运时变形。箱梁不得采用钢筋搭接接头。

(四)箱梁混凝土施工

1.箱梁混凝土拌制

(1)箱梁混凝土拌制工艺流程图

图3-11 箱梁混凝土拌制工艺流程图

(2)混凝土的配料和拌制

混凝土配合比应根据混凝土原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性能的要求,通过试配、调整等步骤选定。混凝土拌合时,按选定的理论配合比换算成施工配合比,计算每盘混凝

土实际需要的各种材料量。水、水泥、外加剂的用量准确到±1%,粗细骨料的用量准确到±2%(均以质量计)。

混凝土原料计量后,宜先向搅拌机投入细骨料、水泥和矿物掺合料,搅拌均匀后加水并将其搅拌成砂浆,再向搅拌机投入粗骨料,充分搅拌后再投入外加剂,并搅拌均匀。混凝土投料顺序应根据具体情况制定严格的投放制度,并对投放时间、地点、数量的核准等做出具体的规定。

2.箱梁混凝土浇筑

(1)施工工艺流程

图3-12 箱梁混凝土浇筑施工工艺流程图

(2)浇筑原则及要求

混凝土的浇筑采用连续浇筑、一次成型,浇筑时间不宜超过6h。浇筑采用布料机由箱梁两端对称浇筑。浇筑总的原则为“先底板两端、再底板中部和腹板、最后顶板,从中间到两端,再从两端到中间”。

预制梁混凝土拌合物入模前应测定混凝土温度、含气量和坍落度,确保含气量控制在2~4%,混凝土拌合物坍落度45min损失不宜大于10%;混凝土浇筑时,模板温度宜控制在5~35℃,混凝土拌合物入模温度宜控制在10~30℃。

当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃时,应采取保温措施,并按冬季施工处理。天气炎热时要避开高温时段,雨天禁止施工。

(3)浇筑步骤

第一步:梁体检查、验收合格后即可准备进行浇筑施工,为保证梁体底板和腹板的交接处的混凝土浇筑密实,在浇筑前先从两端将底板3m范围内的混凝土浇筑灌满,并利用插入式振捣棒和平板振捣器振捣密实。

第二步:从中间向两端通过腹板对称浇筑底板与腹板交接处、腹板约2/3高的混凝土,并以插入式振捣棒为主,附着式振捣器辅助的方法进行振捣。

第三步:底板中部混凝土的不足部分,由顶板预留的浇筑孔从两端向中间进行浇筑,并同时进行底板混凝土的振捣,振捣采用插入式振捣棒捣固密实,及时对底板混凝土进行抹平、压实和表面赶光。

第四步:由两端向中间对称浇筑两侧腹板混凝土,此时只利用插入式振捣棒进行振捣,防止开启附着式振动器后扰动腹板下半部已接近初凝的混凝土,而造成混凝土表面产生麻面或露筋,插入式振捣棒在振捣过程中插入下层混凝土的深度为10cm左右,禁止振动棒处碰波纹管或预埋件。

第五步:顶板混凝土由两端向跨中进行浇筑。利用插入式振捣棒和提浆机进行混凝土的振捣。 梁体混凝土浇筑完毕后,对顶板、底板混凝土表面进行二次压实抹平,保证防水层基面平整。

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图3.13 灌注混凝土施工

(4)混凝土振捣施工

混凝土的振捣在施工中相当重要,振捣设备主要为插入式振捣棒和附着式振动器。梁体底板、顶板混凝土采用振捣棒和平板振捣器振捣;腹板混凝土采用振捣棒和附着式振动器振捣。

附着式振动器安装在腹板外侧,每隔1.5m左右设置1组,每组2~3个振动器。端模隔墙处各设2台附着式振动器。浇筑过程中,随着混凝土的浇筑逐步振捣,注意观察振捣效果,及时开关,以达到有效的振捣效果。

插入式振动器在施工中移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍,与模板应保持5~10cm的距离,避免振动器碰到波纹管、钢筋及其他预埋件。分层浇筑时,插入下层混凝土5~10cm。每处振动完毕边振动边缓慢提起振动器,即“快插慢拔”,插入深度不超过振动器长度的1.25倍。插入点要均匀排列,可排成“行列式”或“交错式”。混凝土必须振动到停止下沉、不再冒气泡、表面呈现平坦、泛浆。

3.箱梁混凝土养护

梁体养护施工水平将直接影响到梁体的质量,因为梁体内外温差是导致梁体产生裂缝的主要原因。梁体混凝土浇筑完成后,即应按规定用保水性能良好的材料进行覆盖,梁体的养护分为蒸汽养护和自然养护两个阶段。

蒸汽养护分静停、升温、恒温和降温四个阶段。静停期间应保持棚内温度不低于5℃,浇筑完成4小时后方可升温,升温的速度控制在10℃/h之内,恒温时蒸汽温度不宜超过45℃,梁体芯部混凝土温度不应超过60℃,个别最高不超过65℃,降温速度控制在10℃/h之内。蒸汽养护期间及撤销保温设施时,梁体混凝土芯部与表面、表层与环境的温度差不要超过15℃。蒸汽养护后,应立即进入自然养护阶段,时间不少于7天。

(48±2℃),恒温24h蒸汽养护的时间一般为:在6~9月份,天气气温较高时,采用静停4h,升温3h,

降温5h,共计36小时的养护工艺。在气温较低的月份,采用静停4~6h,升温3~4h,恒温32h(48±2℃),降温6h,共计48小时的养护工艺。当环境气温低于5℃时,在静停阶段采用蒸汽低温预养,预养温度为5~10℃。

梁体采用自然养生时,梁体表面利用保水性好的土工布覆盖,不得采用草袋、麻袋、锯末等污染性材料覆盖,并在其上覆盖塑料薄膜,利用洒水的方法进行养护。洒水数次以保持混凝土表面潮湿为度,当环境相对湿度小于60%时,自然养护的时间一般不少于28d;相对湿度在60%以上时,自然养

护的时间一般不少于14d。箱梁腹板及内腔等不方便洒水养护的地方可采用养护剂养护。

(五)预应力工程

1.预应力施工工艺流程

图3-14 预应力施工工艺流程图

2.预应力张拉

后张法预应力砼箱梁预施应力张拉分为:预张拉、初张拉、终张拉三个阶段,设计有规定时按设计要求进行。

为使梁体不发生早期裂缝,应在混凝土强度达到50%~60%时拆除内模、端模,外模松开不移的情况下按设计图要求张拉部分预应力束,张拉值应由设计单位提供。预制梁带模预张拉时,模板应松开,不应对梁体压缩造成阻碍。张拉数量及张拉力值应符合设计要求。预应力束张拉前,应消除管道内的杂物及积水。当混凝土强度达到设计强度80%时,进行初张拉。初张拉后,梁体方可移出台座。

当混凝土强度达到设计强度100%且弹性模量达到100%时,混凝土龄期满足10d方能进行终张拉。

预应力筋张拉程序除符合设计要求外,一般按下列程序执行:

0→0.1σk(做伸长量标记)→σk(静停5min)→补位σk(测伸长量)→锚固。

按每束根数与相应的锚具配套,带好夹片,将钢绞线从千斤顶中心穿过。张拉时当钢绞线的初始应力达0.1σk时停止供油。检查夹片情况完好后,画线作标记。向千斤顶油缸充油并对钢绞线进行张拉。张拉值的大小以油压表的读数为主,以预应力钢绞线的伸长值加以校核,实际张拉伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内,每端锚具回缩量应控制在6mm以内。

油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路,并保持5分钟,测量钢绞线伸长量加以校核。在保持5分钟以后,若油压稍有下降,须补油到设计吨位的油压值,千斤顶回油,夹片自动锁定则该束张拉结束,及时作好记录。全梁断丝、滑丝总数不得超过钢丝总量的0.5%,且一束内断丝不得超过一丝,也不得在同一侧。

图3-15 预应力张拉施工

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(六)预制箱梁架设

1.箱梁装车

箱梁装车采用1台900t提梁机装车或2台450t提梁机装车。装梁前应仔细核对待架成品梁合格证,检查外观、梁长、编号等。装梁时各支点对位要准确,纵向偏差为±20mm,横向偏差为±10mm,如位置偏差超标,须重新对位。

2.箱梁运输

箱梁运输前确认运梁车所通过的线路与结构允许承受运梁车的荷载。在新建的路基上运行时,轮胎式运梁车的接地比压不超过路基的允许承载能力。运梁车不得对路基造成永久性伤害。

运梁车启动前,应全面检查一遍箱梁的支垫及支承情况,检查运梁车的方向及制动等,确认无误后方可运行。运梁车启动应缓慢平稳,严禁突然加速或急刹车。重载运行速度控制在3km/h,曲线、坡道地段应严格控制在3km/h以内,当运梁车接近架桥机时应一度停车,在得到指令后才能喂梁。

3.导梁式架桥机架设箱梁

箱梁架桥机架设主要分为导梁式架桥机架设和步履式架桥机架设。

导梁式架桥机架梁的工艺流程为:

拼架桥机和导梁→运架桥机和导梁就位→运梁车喂梁就位→起吊箱梁→前移导梁→安支座→落梁就位→浇筑锚固浆料并养护达到设计强度→架桥机前移一跨。

以32m跨箱梁架梁为例,导梁式架桥机架梁的施工步骤如下:(图3-16)

(图3-16-1)

步骤1(图3-16-1):架桥机按指定位置站位,1、2号支腿分别支撑于施工跨前墩及后墩,两台天车行驶到架桥机前端配重;3号支腿旋转打开,运梁车驮梁进入架桥机巷内就位。

(图3-16-2)

步骤2(图3-16-2):3号支腿旋转关闭,下立柱旋转到支撑油缸工作状态并支撑垫实,联接梁联接完毕;两台天车走行至吊梁位置,安装吊具,同步提梁;

(图3-16-3)

步骤3(图3-16-3):前后天车提梁同步走行至箱梁安装位置;

(图3-16-4)

图3-16 导梁式架桥机架梁的施工步骤

步骤4(图3-16-4):两天车同步落梁至支座顶面;3号支腿旋转开启,运梁车返回梁场运梁。

4.步履式架桥机架设箱梁

步履式架桥机架梁的工艺流程为:

拼架桥机→运梁车驮运架桥机就位→放下前支腿和中支腿,抬起后支腿,退运梁车→放下后支腿,收起中支腿,起重小车运行到主梁后部指定位置→架桥机纵移到位→利用支腿倒换运梁车喂梁就位→支立前后支腿收起中间支腿,起重小车吊起箱梁前移到位→安装支座→落梁就位。

以32m跨箱梁架梁为例,步履式架桥机架梁的施工步骤如下(图3-17):

(图3-17-1)

步骤1(图3-17-1):运梁车载梁到架桥机尾部图示位置,运梁车前支承油缸通过枕梁支承于桥面的走行轨道上;

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(图3-17-2)

步骤2(图3-17-2):解除两台驮梁台车与运梁车间约束,两台驮梁台车同步将箱梁纵移到位;起重天车将混凝土箱梁前端吊起15~20cm(后端仍作用在移位小车上);运梁车前端降低10-15cm;

(图3-17-3)

步骤3(图3-17-3):启动前起重天车及运梁车顶的驮梁台车同步将混凝土箱梁前移至后起重天车起吊位置时,停止纵移并连接后吊具,后起重天车将箱梁后端吊起。

(图3-17-4)

步骤4(图3-17-4):拖梁小车退回原位置并与运梁车锚固,运梁车返回梁场运输下一片箱梁;前后起重天车同步落梁使梁底距后支腿下横梁顶5~10cm,然后同步将混凝土箱梁前移到位;

(图3-17-5)

步骤5(图3-17-5):启动前后起重天车下落箱梁到墩顶并精确调整到位。

图3-17 步履式架桥机架梁的施工步骤

3 预应力混凝土连续梁桥悬臂现浇施工

(一)悬臂法施工概述

连续梁桥结构体系具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等优点。预应力混凝土连续体系桥梁的施工方法很多,有支架法、悬臂浇筑法、悬臂拼装法、顶推法、移动模架法、大型浮吊施工和转体施工等。其中悬臂浇筑应用最广。我国现在已经建成的公路和铁路连续体系桥梁多采用这种施工方法。

悬臂浇筑施工法是把桥体沿桥梁轴线分成2~5m的若干节段,从桥墩附近开始使用挂篮对称在两侧就地浇筑混凝土的施工方法。墩顶段的0号块一般用支架施工,然后在0号块的两侧拼装移动式挂篮并固定好,接着在挂篮悬吊着的模板上布置普通钢筋与预应力钢筋,浇筑混凝土。

当混凝土达到设计规定的强度后施加预应力,并在管道内压浆,再将挂篮移到下一节段。这样不断重复同一作业直至合拢。

(二)挂篮

悬臂浇筑法的主要设备是挂篮。挂篮在施工时是附属在桥体上的一个临时结构,除承受挂篮自身重量外,要考虑浇注一个节段混凝土的最大重量。

因此,挂篮的设计除应符合强度、刚度及稳定性要求外,尚应满足下列要求:

(1)悬臂吊架应有向前走行(滑移)设备;

(2)浇筑悬臂梁段时,可将后端临时锚固在已浇筑的梁段上;

(3)支承平台后端横梁,可锚固于已浇筑梁段底板上;

(4)挂篮吊架在浇筑梁段中所产生变形的调整,可采用调整前吊杆高度办法,也可采用预压配重调整办法。

挂篮的一般构造由主桁承重系统、模板系统、锚固和平衡重系统、悬吊及调高系统、走行系统和工作平台(作业台)几部分组成。

图3-18 移动挂篮的一般构造图

承重梁是挂篮的主要受力构件,它支撑于已灌筑梁段的顶面。承重梁承受施工设备和新灌筑节段

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混凝土的全部重量,并通过支点和锚固装置传到已施工完毕的梁体上。挂篮的下部为工作平台,用于架设模板、安装钢筋和张拉预应力束等工作。当一个节段全部施工完毕后,挂篮可通过走行系统向前移动。走行系统可为轨道轮或四氟乙烯滑板装置,由电动卷扬机牵引。

(三)混凝土的浇筑

1.悬臂分段浇筑施工程序

悬臂浇筑施工一般分为4大部分,如图3-19所示。

图3-19 悬臂浇筑分段示意图

A为墩顶梁段(即0号段),一般为5~10m; B为对称悬浇段,可分若干段,一般每段为3~5m;

C为边孔支架现浇段,一般为2~3个悬浇分段长; D为合拢段,一般为l~3m。

0号段在墩顶托架或墩旁支架上现浇混凝土,并采取墩梁临时支承或临时固结措施,以承受两侧悬浇时的不平衡悬臂弯矩;边孔在支架上现浇;悬浇采用挂篮施工;合拢段可在改装的简支体系的挂篮上施工。

2.边跨支架现浇

C段为边跨支架现浇,支架可在墩旁搭设临时支承平台,采用满堂支架或采用万能杆件、贝雷架等拼装,在其上进行分段浇筑。

3.墩顶段混凝土浇筑

墩顶段的0号块结构复杂,预埋件、钢筋、各向预应力钢束及其孔道、锚具密集交错,梁面有纵横坡,端面与待浇段密切相连,混凝土浇注施工必须注意。

无论是采用托架或临时支架现浇0号块混凝土,由于支架和托架的弹性、杆件连接处有缝隙、地基有沉降等因素,可能使支架和托架下沉,引起混凝土梁段出现裂缝。因此,在混凝土浇筑以前,应对托架或支架进行试压。

0号块混凝土浇筑视其结构形式及高度,一般分二层浇筑(先底、腹板后顶板)或三层浇筑(先底板再腹板后顶板)。施工缝留在底板梗胁以上或腹板承托以下20cm处。底板及腹板混凝土均采用串筒入模分层浇筑。浇注过程中注意观测托架或支架是否变形,以随时调整标高。

待0号块混凝土达到规定的设计强度后,即进行预应力筋张拉,其顺序一般是先横向,纵向,后竖向;纵向索对称中线张拉;先腹板后顶板,先下后上,先长索后短索;张拉后及时注浆,以免力筋松弛造成预应力损失。

4.悬臂段混凝土浇筑

挂篮悬浇施工要求“T”构两侧同时对称进行,一般要求两对称挂篮不相差一个节段,以使两悬臂受力均衡。两悬臂梁段混凝土控制在不相差1/3节段,以尽量减少不对称荷载。

悬臂浇筑箱梁段一般采用全断面一次灌注法。先底板,后肋板,最后灌注顶板。肋板(腹板)可采取水平分层浇筑。因为顶板悬臂较长,为避免由于板支架变形而产生混凝土裂缝,顶板可采取由外向内的浇筑顺序。

采用全断面—次灌筑法应注意两个问题:

其一是底板混凝土重复振动问题,重复振动不能超过混凝土的初凝肘间,要求在初凝时间以内保证每一节段混凝土灌注完毕;

其二是浇注肋板混凝土时混凝土经振动易沿下梗肋冒出底板。因为掺用减水剂的混凝土具有触变性,经振动液化后很容易冒出底板,说明下梗肋处已灌注密实,可以停止肋板或下梗肋的振动。当底板冒出少量混凝土时,亦不过早铲除,待肋板部位全部灌注完毕后再作处理,以防止灌注肋板混凝土时因混凝土尚未凝结而产生振动流失现象,以致下梗胁出现局部空洞。

(四)合拢段施工及体系转换

1.合拢段施工及体系转换

合拢段施工是连续梁施工和体系转换的重要环节,合拢施工必须满足受力状态的设计要求和保持梁体线形,控制合拢段的施工误差。利用连续梁成桥设计的负弯矩预应力筋为支承,是连续梁分段悬浇施工的受力特点。

悬臂浇筑过程中各独立T构的梁体处于负弯矩受力状态,随着各T构的依次合拢,梁体也依次转化为不同结构的受力状态,直至连续梁的成桥状态,这一转化就是连续梁的体系转换。

合拢施工方案及体系转换顺序一般在施工图设计中已有明确规定,采用逐孔合拢或多孔一次合拢一般都是对称进行,其顺序为先各边跨,再次中跨最后合拢。

2.边跨合拢工艺

边跨合拢段在悬臂端和支架现浇段之间。支架现浇段经预压后是相对稳定的,而悬臂端在温度变化、日照、风力等影响下,会发生轴向伸缩、竖向挠曲及水平向偏移变形。在预应力钢筋张拉之前,尤其是混凝土浇筑早期,这些变形可能导致合拢段混凝土开裂,施工工艺应保证合拢段适应这些变形,避免裂缝出现。

合拢段位置和施工方案视设计和施工状况的要求和条件可有多种选择:

(1)合拢段位置设于现浇支架上(图3-20)。合拢段处于相对稳定的支架上,相对变形和受力较小,对合拢段的受力是有利的。边跨支架现浇段一般设计为直线段,因此合拢段的位置宜布置在直线段上,以使构造简单,施工方便。

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图3-20 边跨支架现浇

(2)合拢段位置设于支架现浇段和悬臂端之间的吊架上(图3-21)。边跨合拢段的吊架一端架立在边跨现浇段的前排钢管桩支墩的横梁上,另一端利用边跨侧悬臂箱梁上预埋的吊带承受,共设置四根吊带,其中两根锚固在箱梁底板上,另两根锚固在箱梁两翼缘根部位置。吊架底篮纵梁要求保持纵向和横向处于水平状态。也有利用挂篮浇筑边跨合拢段。结构简单,受力明确,无支架设施。

(3)利用拖拉或顶推施工合拢。

图3-21 边跨合拢段吊架构造图(尺寸单位:cm)

3.合拢锁定装置

合拢锁定装置一般采取既撑又拉的办法,将两端连成整体。如图3-22所示,在合拢段箱梁的端部设置联结构造作为临时支撑,以承受温度升高使悬臂纵向伸长产生的压应力。图3-22-1为埋入梁体内联结构造(又称内刚性支撑);图3-22-2为梁体外联结构造(又称外刚性支撑)。

(1)

(2)

图3-22 合拢段临时连接示意图

(1)埋入梁体内联结构造; (2)梁体外联结构造

1-预埋件; 2-连接型钢; 3-钢板; 4-螺栓; 5-埋入钢筋

4.中跨合拢工艺

次中跨和中跨合拢在两个悬臂之间合拢,一般采用悬臂浇筑的挂篮浇筑合拢段(图3-23)。合拢段施工时,不宜引起该施工的附加应力。应此,在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载(设置配重),使其竖向变形相等,避免合拢段产生竖向相对位移。调整悬臂端合拢施工荷载,可设置水箱,注水调整,或采用沙袋配重。

图3-23 用挂篮浇筑合拢段

1-由悬臂挂篮改装为简支挂篮; 2-合拢段挂篮模架; 3-可调挂篮吊杆;4-挂篮梁

前支点

5.合拢段施工要点

(1)在合拢以前应对箱梁顶面标高及轴线进行联测,并连续观测气温变化及梁体相对标高变化和轴线偏移量,观测合拢段在温度影响下的梁体长度变化。

(2)全桥必须同时均衡对称合拢。必须清除T构上不必要的施工荷载;T构上的施工荷载处于相

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对平衡状态,合拢时也必须对称同步进行,避免在合拢段端部造成相对变形,产生“剪”变位,影响产生次内力和合拢精度。

(3)合拢施工时,不宜引起该段施工的附加应力,因此,在浇筑过程中需要调整两悬臂端合拢施工荷载,使其调整悬臂端合拢施工荷载,

(4)合拢段混凝土宜比梁体提高一个等级,并要求早强,最好采用微胀混凝土,应做特殊配合比设计。

(5)合拢段混凝土浇筑时间应选在日气温较低,温度变化幅度小的时间区内进行。浇筑完成后,时值气温开始上升为宜。注意混凝土在浇筑时振捣和浇筑完成后的养护,以防产生早期裂缝。

(6)当合拢段混凝土达到设计要求的强度后,应解除另一端的支座临时固结约束,完成体系转换。解除临时固结约束后,应注意观察永久支座的下沉量,并做好记录,以校核转换效果。

4 简支箱梁桥位膺架法现浇施工

(一)桥位膺架法施工概述

桥位膺架法施工是指在桥墩之间构筑满布支架,其上安装模板,在梁部结构的设计位置上灌注梁体混凝土。

初张拉部分预应力束使梁体在自重下应力及变形处于安全状态后,拆除模板及支架移动至下一孔位制梁。预应力束的终张拉及其他后续工作,则按合理的施工安排择时进行。

支架法制梁的重要环节是地基处理、支架设计、混凝土技术指标的选择和合理安排梁体混凝土的灌注顺序。要保证梁体混凝土在灌注的全过程中不致因地基及支架变形而产生裂纹。

膺架法施工要解决地基的承载力和变形、支架的稳定和变形、梁体的线性控制、自然养护、张拉、封端以及错置桥落梁等影响施工和安全的关键工序,其他工序与梁场制梁类似。膺架法原位现浇箱梁工艺流程图见图3-24。

图3-24 膺架法原位现浇箱梁工艺流程

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(二)满布膺架法支架体系与地基处理

1.支架体系构造

钢管支架体系通常自上而下为钢模板、分配槽钢或纵横梁、天托或砂箱、支架、混凝土预制板或垫层、加固处理后的地基以及排水系统等。

满布膺架采用钢管作支架,其长度根据桥梁高度和支架空间高度确定。通过扣件搭接形成立杆,两钢管搭接长度为1.0m左右,搭接区内用两个旋转扣件进行扣接。立杆直接布置在地基预制混凝土板

2.支架虽为临时结构,但它要承受桥梁的大部分恒载,因此必须有足够的强度和刚度,同时支架的基础应可靠,构件结合要紧密,并要有足够的纵、横、斜向的连接杆件,使支架成为整体。

对河道中的支架要充分考虑洪水和漂流物的影响。

支架在受荷后将有变形和挠度,在安装前要进行计算,设置预拱度,使结构的外形尺寸和标高符合设计要求。

支架上要设置落架设备,落架时要对称、均匀,不应使主梁局部受力。

3.地基加固处理

对不良地质土要对地基进行换填和桩基加固处理,增加地基承载力,减小地基变形。

对下部基础施工留下的泥浆池和原地面进行换填,采用机械进行分层夯实,回填到原地面,作静力触探,要求承载力满足要求。

为防止雨水流人地基而影响承载力,支架底满铺防水彩条布,并在地基两侧挖排水沟,避免雨水浸泡地基。

在支撑地面上施工钢筋混凝土临时基础或铺设预制混凝土板。

4.支架预压及静载试验

为消除支架体系塑性和弹性变形对现浇箱梁质量的影响,钢管支架应进行静载试验。对支架进行压重,在钢管上下两端做观测点,观测其沉降量和变形,据此来确定底模的反拱设置。而在施工第一片梁后,要根据实测的沉降和张拉起拱对线型进行修正。

预拱度设置按跨中值最大、梁端值为零、沿梁纵线其余处按抛物线设置。在实际箱梁施工中对混凝土灌筑沉降观测,得出底模沉降量。根据梁体实际预应力张拉上拱度,最终确定箱梁底模安装时预拱度。

(三)膺架法箱梁现浇施工

膺架法箱梁的现浇施工包括模板施工,钢筋加工,钢筋骨架绑扎,混凝土浇筑与养护,张拉预应力等步骤。箱梁的现浇施工过程与悬臂施工的工艺流程相似,只是承载模板的载体不一样。悬臂浇筑法靠挂篮承载模板和混凝土,而膺架法箱梁现浇施工依靠膺架来承载。混凝土拌制、运输、浇筑及养护的具体施工工艺参照高性能混凝土施工工艺。图3-26示出已经搭设好的满布膺架。

图3-26 满部膺架法施工箱梁

(六)满布膺架法施工注意事项

在采用满布支架法施工时应主要以下几点:

(1)张拉预应力时,严禁非工作人员进场。操作人员不得站在张拉千斤顶后,以防夹片锚具飞出伤人,张拉平台后应设置防护罩。高压油管接头要紧密,油管油泵要随时检查,以防高压油喷射伤人。

(2)压浆人员操作时要戴防护眼镜、口罩和安全帽。

(3)地基处理分层碾压,要密实,换填碾压后的地基承载力σ0≮80Kpa。

(4)第一孔梁试制前,应对处理好的地基进行1:1模型荷载试验,测试支架及地基变形,指导第一孔梁预拱度设置,以后每一孔均在混凝土灌注时应作地基沉降及钢管变形观测,用于指导下一孔梁的预拱度设置。

(5)除一般箱梁防裂措施外,为避免早期裂纹的出现,箱梁进行部分初张拉。当混凝土强度、弹性模量及龄期达到要求后进行终张拉。

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5 MZ32型移动模架造桥机施工

(一)MZ32型移动模架造桥机

在国内第一条客运专线--秦沈客运专线中,32米双线预应力混凝土箱梁每孔混凝土量288m3,重达720t。为解决箱梁的吊运及架设问题,中铁大桥局自行研制了MZ32型移动模架造桥机,采用原位整孔现浇的施工方案,第一次在铁路桥梁施工中取得成功。

MZ32型移动模架造桥机原位制造箱梁的施工方法,集制、架梁为一体,不需要占用大量场地预制箱梁,节省了建场费用,也不需要大吨位箱梁的运输及起吊设备。与支架法原位制梁相比,不需要进行支架地基处理。尤其在高墩、软土地基区、跨越江河及道路的混凝土梁施工中更具优势。MZ32型移动模架造桥机见图3-27所示。

图3-28 MZ32型移动模架造桥机

MZ32型移动模架造桥机由以下几部分构成:

(1)墩旁托架:配置三组,每组连接支承在一个桥墩上。它支承造桥机和箱梁的全部重量并传递给桥墩。

(2)支承台车:共四台,设置在墩旁托架上,是移动模架不灌筑箱梁混凝土时的支承结构,台车上的液压系统可实现移动模架的纵移和横移。

(3)主千斤顶:共四台520t千斤顶,安装在墩旁托架上。它是移动模架处于制梁工作状态时的支点,它将移动模架及箱梁重量传递给墩旁托架,利用千斤顶升降,以实现移动模架下落拆除底外模和将移动模架顶升至箱梁设计制造标高。

(4)主梁:共两组,在制造跨度32m箱梁时,每组长75m,由中间40m长钢箱梁及两端各17.5m长钢桁梁组成,在制造32m以下跨度箱梁时,可调整其长度。

(5)底模及外模:底模由若干螺旋千斤顶连接支承在主梁的横向托架顶部,由左右两块组成,连接缝设在桥梁纵向中心线上,可随主梁向两侧分开。利用螺旋千斤顶可调整底模拱度。

(6)液压内模及内模运输小车:内模分段装拆,由内模运输小车上的液压系统将每段内模各块件收缩紧贴小车,沿箱梁底板上的轨道从已制箱梁内通过端隔板孔运出至下一孔梁安装。

图3-28 M32造桥机整体结构示意图

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(二)MZ32型移动模架造桥机整孔制造

1.工艺流程

造桥机制架箱梁施工工艺与普通的原位现浇梁施工的不同处在于造桥机的各种动作,如造桥机的拼装、落架、横移、纵移等。

移动模架造桥机在箱梁的设计位置就位,安装支座,调整底模拱度及外模位置、绑扎底腹板钢筋及波纹管等附件,并设置内模小车轨道。

内模由小车从已制箱梁内分段运出,展开到位并连接安装、绑扎顶板钢筋,安装各项预埋件斗浇筑箱梁混凝土。养护至规定强度,先拆除端部外模、侧模并松开内模连接,进行初张拉,保证箱梁在自重作用下安全可靠。

拆除底模外侧模:先开动主千斤顶使模架整体下落至支承台车上,再整体拆除底模及外侧模。 移动模架的横移:解开主梁间横向模架及底模连接,启动支承台车上的液压系统,模架分成左右两部分向两侧横移至底模可通过桥墩为止。

移动模架的纵移:启动支承台车上的液压系统,模架纵移至下一孔箱梁制造位置。

移动模架向中间横移合拢:启动支承台车上的液压系统,左右两组模架向中间横移合拢,合拢后将左右两部分横向模架及底模用螺栓连接成整体。

移动模架顶升就位:由主千斤顶将模架顶升至制造箱梁的设计高程。

M32造桥机架设工艺流程见图3-29。

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图3 工艺流程图

图3-29 M32造桥机施工工艺流程

2.造桥机组拼

造桥机组拼按由下至上的顺序进行。组拼顺序为先搭设支承膺架,安装墩旁托架,再组拼主梁和底模横梁,最后进行底模、外侧模安装。过程如下:

(1)膺架搭设

在待制梁的墩跨间设立支承膺架(见图3-30),膺架下为混凝土扩大基础,膺架顶面设置千斤顶,利于调整顶面高程及组拼完成后膺架与造桥机脱离。

图3-30 支承膺架设置示意图

(2)墩旁托架搭设

一台造桥机配有三套墩旁托架,用于支承、纵移、横移。墩旁托架支承在桥梁基础的承台上。墩

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旁托架的高度可根据桥墩高度的变化可配备不同长度的加长柱。

图3-31 墩旁托架安装示意图

为了确保承台不会被局部压溃、劈裂,需对承台承压强度进行验算,若有必要,可用图3-31所示方法进行加固。

(3)组拼主梁

墩旁托架安装完后,在其上安装支承台车。支承台车安装后必须锁定,以保证主梁组拼的稳定性。利用现场的吊车将主梁分段吊放在膺架与支承台车上,用高强螺栓将起拼成整体。高强螺栓施拧质量直接影响到主梁的受力状况。为保证架桥机的拼装强度和纵移时的平稳性,必须按钢梁架设的要求来控制高强螺栓的施拧过程。

导梁采用悬拼,拼装时先用50%冲钉定位,上50%高强螺栓,待螺栓初拧后在换掉冲钉。调整左右两套台车内侧车轮踏面中心距到适当位置(需根据具体情况具体确定)。

(4)底模横梁及底、外模安装调整

主梁组拼完成后,进行底、外模安装。造桥机底模横梁为桁架式结构,在中央采用销接,在其顶部安放底模面板再加以固定,底模横梁通过设在主梁上的液压伸缩杆装置实现底模横梁的托起、销接,组装精度要求较高。外模支撑在主梁上,随主梁的升降实现外模的就位、托模。

用墩旁托架上的垂直大油顶将模架顶升调整就位,待整个模架调整到位后,垂直大油顶的保险箍全部打上,并把主梁和支承台车抄死,主梁上的水平定位螺杆顶紧墩帽。

利用底模桁架上的千斤顶,调整底模预拱度,安装底模。底模预拱度根据造桥机主梁挠度计算值和实验数据,结合箱梁自重、梁体反拱值设置;

外侧模的拼缝与底模拼缝对齐,且预留2mm的伸缩缝,满足模板预拱度设置和混凝土灌筑模架下挠要求。根据下挠需要,侧模拼缝上部的连接螺栓要紧,下部连接螺栓要松。

拼装完的MZ32型造桥机见3-32图。

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图3-32 MZ32型造桥机原位施工双线箱梁

3.箱梁施工

箱梁施工与常规的现浇梁施工大致相同,简述如下:

(1)复测墩帽中线,安装支座,设定活动支座偏移量;

(2)调整模板,安装底腹板钢筋,放置定位网,穿波纹管;

(3)铺设内模小车的轨道,用内模小车拖出前一孔梁内的内模进行安装;

(4)桥面钢筋安装,立端模;

(5)灌注混凝土,养护;待梁体混凝土达到设计要求的脱模强度后,松开内模的连接螺栓,活动内模撑杆,以方便内模脱出;

(6)进行初张拉。初张拉结束后造桥机落架;

(7)终张拉,测量梁体上拱度,压浆、封端。

4.内模拆拼

造桥机内模拼装通过液压操作的内模小车进行。外模调整达到规范要求后进行底腹板钢筋绑扎、穿波纹管制孔。待底腹板钢筋绑完进行检查通过后,开始内模拼装工作。第一孔内模是预拼后分段吊装,然后再逐段连接起来。第二孔内模是用内模小车把已浇筑箱梁的内模拆下来,通过小车轨道运到待浇筑箱梁相应位置再撑起来。

用内模小车拆拼内模需要安装运行轨道,轨道下用与梁体同标号的混凝土垫块垫起来,通过自制的卡子卡住垫块并固定轨道。

待浇筑的箱梁混凝土强度达到设计强度60%时,可拆除状态1中的撑杆,内模小车通过轨道开进箱内,撑起小车连接杆与内模铰链(如状态2)。操作小车手柄收起连接杆拆除内模,内模拆除顺序为:先拆内下模①号、②号,再拆内顶模③号,然后拆除内上模④号、⑤号,并向内收拢(如状态3)。内模小车背负收拢的内模运到已扎好底腹板钢筋那孔箱梁内,在对应的位置上撑起小车连接杆(如状态

2),待尺寸调整好后用撑杆撑起到状态1,移走小车。按同样方法拆拼下一块。内模拆拼状态见图3-33,液压式内模前移见图3-34,液压式内模组拼见图3-35。

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图3-33 内模拆拼状态示意图

图3-34 液压式内模前移

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图3-35 液压式内模组拼

5.外模拆拼

根据设计要求,混凝土强度达到设计强度100%,弹性模量达到设计弹模100%,且混凝土龄期满足4d以上方可进行第一批预应力张拉(即初张),初张后造桥机进行整体脱外模。

整体脱模前要先拆除两端支座处四块端侧模,并把它们横移出墩帽。龙门吊机运到前一孔梁上支垫起来,并用缆绳固定。解除四个支承大油顶的保险箍,在统一指挥情况下,同步缓慢下落四个大油顶。下落过程中及时调整支承台车位置,使主梁滑道准确落于台车的车轮踏面上。若有高差放不到车轮踏面则在踏面上抄填铁板,再按合拢时相反步骤使主梁落于支承台车上。

解除底模桁架连接螺栓以及两端工作平台的中间连接,清理模架上异物,疏通支承台车滑道确保所有连接螺栓和约束均被解除后才可以横移出模架,进入下一个施工循环。

6.造桥机移位

造桥机最大的特点是能够通过支承台车的动作,实现自行移位。移位过程如下:

(1)造桥机落架

为避免造桥机主梁的反弹对梁体产生过大的作用力,引起桥面开裂,箱梁灌注完成经初张拉后,必须将造桥机落架。

将梁上吊机在已制好的梁上用挑梁支好,拉好揽风,松开造桥机的侧向约束,再松开支承千斤顶的保险箍,慢慢回油,四个千斤顶同步下落,在自重作用下,模板与混凝土面脱开,箱梁重量改由支座承受,造桥机主梁下平面轨道落到支承台车的轮面上。

(2)第一次横移

拆除底模中缝的连接螺栓和底模桁架对接处的螺栓,同时将施工平台上影响造桥机横向分开的约束拆除,上好支承台车上的安全反钩,将横移油缸与托架上横移轨道侧的横移孔相连,墩身两侧四个点同时开动横移油缸,同步将造桥机主梁连同上面所带的模板等向墩旁托架的外侧移动,待底模桁架的端部超过墩帽时,停止第一次横移。

(3)纵向移动

松开造桥机侧模上前后第三条接缝螺栓,将支承台车上的纵移油缸与主梁底的纵移用钢板上的纵移孔相连,开动已制梁前端两侧墩旁托架上的纵移油缸,同步将造桥机向前移动。纵移要两侧对称、

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同步进行,两侧主梁不同步偏差应控制在一个纵移油缸行程内。

造桥机导梁接近前方墩旁托架时,调整导梁的方向和高度,使主梁底面的轨道顺利落到台车轮面上,继续前移造桥机至墩旁托架上的支承千斤顶与主梁侧面的起顶位置在一条线上。

图3-36 造桥机脱模后准备纵移

(4)第二次横移

开动墩旁托架上的横移油缸,造桥机向内横移,至合拢位置时,进行底模桁架的对接,上好底模中间接缝螺栓,恢复造桥机刚刚落架时的状态,准确调整造桥机纵向、横向位置后,解除主梁与支承台车间的安全反钩,开动支承千斤顶,顶升造桥机到设计位置,开始调整模板。

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