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第七节 顶推法施工 一 概述 二 顶推施工时梁的内力分析、 力筋布置与施工验算 三 顶推施工的方法 四 顶推施工中的几个问题
第七节 顶推法施工 一 概述 二 顶推施工时梁的内力分析、 力筋布置与施工验算 三 顶推施工的方法 四 顶推施工中的几个问题 五 施工中的临时设施
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一 概述 顶推法是预应力砼连续梁桥常用的施工方法,适应于中等跨径、等截面的直线或曲线桥梁。
一 概述 顶推法是预应力砼连续梁桥常用的施工方法,适应于中等跨径、等截面的直线或曲线桥梁。 顶推法施工:沿桥轴方向,在台后开辟预制场地,分节段预制梁身并用纵向预应力筋将各节段连成整体,然后通过水平液压千斤顶施力,借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板组成的滑动装置,将梁段向对岸推进。 分段预制,逐段顶推,待全部顶推就位后,落梁、更换正式支座,完成桥梁施工。
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特点:在水深、桥高以及高架道路等情况下,可省去大量施工脚手架,不中断桥下现有交通,可集中管理和指挥,高空作业少,施工安全可靠,同时可以使用简单的设备建造多跨长桥。
发展:来源于钢桥的纵向拖拉施工法,顶推法用水平千斤顶取代卷扬机和滑车,用板式滑动支座取代了滚筒,改善了由于卷扬机和滑车组在启动时造成的冲击和滚筒的线支承作用引起的应力集中。1964年,顶推法施工进一步改进,采用了分段预制,逐段顶推、逐段接长、连续施工的工艺。梁段顶推后,在固定的预制场上继续预制,梁段与梁段采用纵向力筋结合,直至全桥完成。
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顶推法施工不仅用于连续梁桥(包括钢桥),同时也可用于其它桥型,顶推法还可在立交箱涵、地道桥和房屋建筑中使用。
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二 梁的内力分析、力筋布置与施工验算 (一)、顶推施工时梁的内力 营运状态:支点截面最大负弯矩峰值,跨中附近最大正弯矩; 顶推施工:由于梁的内力控制截面的位置在不断地变化,因此梁的每一个截面内力也在不断地变化。 虽然在施工时荷载仅为梁自重和施工荷载,内力峰值比营运状态小,但每一截面的内力为正、负弯矩交叉出现。 在第一孔出现较大的正、负弯矩峰值,之后各孔的正负弯矩值较稳定,而到顶推的末尾几孔的弯矩值较小。
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梁的施工内力与营运状态下的内力有差异,因此在梁的力筋配置上要同时满足施工阶段和营运阶段的需要。
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(二)力筋布置 预应力砼连续梁桥的纵向力筋可分三种类型: A: 兼顾营运与施工要求所需的力筋; B: 为施工阶段要求配置的力筋; C: 施工完成后,为满足营运阶段需要而增加的力筋。 A、B类力筋需要在施工时张拉,称前期力筋,要求它构造简单、便于施工,这样对加快施工速度是有利的,所以常采用直索,布置在截面的上下缘,对梁施加一个近于中心受压的预应力。 顶推阶段所需要的力筋数量可由截面的上、下边缘不出现拉应力及不超过正截面的抗弯强度作为控制条件来确定。
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A类 兼顾营运与施工要求的力筋,通常采用镦头锚,并用连接器接长。钢索长度取两个主梁节段的长度,两批交错排列。
B类 施工需要而临时配置的力筋(约占永久力筋的15%~20%),一般选用短索,布置在梁的跨中部位的上缘及支点部位的下缘,在施工完成后拆除。 C类 顶推完成后增配的后期力筋(也称二期力筋),可采用直索与弯索,锚在箱梁内的齿板上。
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布索和张拉施工: 1) 同一截面,钢索布置要对称、均匀,不过于集中; 2) 纵向力筋在同一截面不能断索过多,以免应力集中;也不能过于分散,使齿板过密,一般用相对集中设齿板,以减少箱梁的预制规格,使张拉施工方便,缩短预制周期; 3) 后期力筋设计一些比临时索短的直索,重复利用临时钢索材料; 4) 力筋张拉的顺序宜采用先临时索后永久索、先长索后短索、先直索后弯索,上下交替,左右对称地进行; 6) 根据结构受力需要,桥梁上还可设置横向和竖向的力筋,形成双向或三向预应力。
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(三)施工验算的内容 1、各截面的施工内力计算和强度验算 荷载有:梁的自重、机具设备重力、预加力、顶推力和地震力等,同时还要考虑对梁施加的上顶力、顶推时梁底不平以及临时墩的弹性压缩对梁产生的内力影响。
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2、顶推过程中的稳定计算 1)、主梁顶推时的倾覆稳定计算:最不利状态在顶推初期,导梁或箱梁尚未进入前方桥墩,呈最大悬臂状态。倾覆安全系数要大于1.2。 2)、主梁顶推时的滑动稳定计算:顶推初期,顶推滑动装置的摩擦系数很小,抗滑能力很弱,可能发生滑动失稳。滑动稳定系数大于1.2。 3、钢索引伸量的计算:各施工阶段,预应力筋张拉采用“双控”,需验算张拉的引伸量,用以控制钢索的张拉应力。 4、施工中临时结构的设计与计算 5、确定顶推设备、计算顶推力
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6、顶推过程中桥墩台的施工验算: 顶推过程中,对桥墩台将产生水平力及瞬时水平冲击力,需要计算各施工阶段墩台所承受的水平力。 7、顶推施工时,梁的挠度计算 在顶推施工时,桥梁的结构图式在不断地变化,要求计算各施工阶段梁的挠度,用以校核施工精度和调整施工时梁的标高。这项工作十分重要。当计算结果与施工观测结果出现较大不符时,必须要查明原因,确定对策,以保证施工顺利进行。
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三 顶推施工的方法 关键是顶推作业,核心在于应用有限的顶力将梁顶推就位。
三 顶推施工的方法 关键是顶推作业,核心在于应用有限的顶力将梁顶推就位。 根据聚四氟乙烯的材性,摩擦系数与垂直压强成反比,与滑动速度成正比。初始的静摩擦系数大于稳定后的静摩擦系数,静摩擦系数大于动摩擦系数。
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(一)单点顶推 顶推装置集中在主梁预制场附近的桥台或桥墩上,前方墩各支点设置滑动支承。顶推装置又可分为两种: A: 水平千斤顶通过箱梁两侧的牵动钢杆给预制梁顶推力; B: 水平千斤顶与竖直千斤顶联合使用,顶推预制梁前进,施工程序为顶梁、推移、落竖直千斤顶和收回水平千斤顶。 滑道支承设置在墩上的砼临时垫块上,由光滑的不锈钢板与组合的聚四氟乙烯滑块组成,滑块由四氟板与具有加劲钢板的橡胶块构成。
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组合的聚四氟乙烯滑块在不锈钢板上滑动,并在前方滑出,通过在滑道后方不断喂入滑块,带动梁身前进。
顶推时,升起竖直顶活塞,使临时支承卸载,开动水平千斤顶去顶推竖直顶,由于竖直顶下面设有滑道,顶的上端装有一块橡胶板,即竖直千斤顶在前进过程中带动梁体向前移动。 水平千斤顶达到最大行程, 降下竖直顶,使体落在临 时支承上,收回水平顶活 塞,带动竖直顶后移。
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单点顶推法,在国外称TL顶推施工法。 原苏联,已普遍采用连续滑动装置来代替人工不断喂入滑块,这种装置具有固定的聚四氟乙烯板连续滑动,其构造似履带,同时在梁下设置钢板,每块钢板的滑动面为不锈钢板,另一面则带动主梁前进,这样的滑动装置施工十分方便。 我国1991年曾使用履带式滑块空腹式滑道,实现了不间断顶推施工法,顶推速度1.2m/d。
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(二)多点顶推 在每个墩台上设置一对小吨位(400~800kN)的水平千斤顶,将集中的顶推力分散到各墩上。由于利用水平千斤顶传给墩台的反力来平衡梁体滑移时在桥墩上产生的摩阻力,从而使桥墩在顶推过程中承受较小的水平力,因此可以在柔性墩上采用多点顶推施工。 多点顶推所需的顶推设备吨位小,容易获得,所以我国在近年来用顶推法施工的预应力砼连续梁桥,较多地采用了多点顶推法。
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顶推设备国内一般较多采用拉杆式顶推方案,每个墩位上设置一对液压穿心式水平千斤顶,每侧的拉杆使用一根或两根Ф25mm高强螺纹钢筋,它的前端通过锥形楔块固定在水平顶活塞杆的头部,另一端使用特制的拉锚器、锚定板等连接器与箱梁连接,水平千斤顶固定在墩身特制的台座上,在梁位下设置滑板和滑块。 当水平千斤顶施顶时,带动箱梁在滑道上向前滑动,拉杆式顶推装置见图9—8所示。
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多点顶推控制: 1、同步 顶推水平力分散在各桥墩上,需通过中心控制室控制各千斤顶的出力等级,保证同时启动,同步前进,同时停止和同时换向。为保证在意外情况下能及时改变全桥的运动状态,各机组和观测点上需装置急停按钮。 2、桥墩推力及位移 在柔性墩上的多点顶推,为减小对桥墩的水平推力及控制桥墩的水平位移,千斤顶的推力按摩擦力的变化幅度分为几个等级通过计算确定。
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3、摩擦力与顶推力差值 摩擦力的变化引起顶推力与摩擦力的差值变化,每个墩在顶推时可能向前或向后位移,为了达到箱梁匀速前进,应控制水平力差值及桥墩位移,施工时在控制室随时调整顶力的级数,控制千斤顶的出力大小。 4、千斤顶传力时间差 千斤顶传力时间差引起桥墩沿桥纵向摆动,同时箱梁的悬出部分可能上下振动,这些因素对施工极其不利,要尽量减少其影响,做到分级调压,集中控制,差值限定。
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多点顶推优点: 可在弯桥采用,由各墩均匀施加顶力,能顺利施工。 拉杆式顶推系统,免去在每一循环顶推过程中用竖向千斤顶将梁顶起使水平千斤顶复位,工艺流程简化,顶推速度加快。 与集中单点顶推比较,可以免去大规模的顶推设备,能有效地控制顶推梁的偏离,顶推时对桥墩的水平推力可以减到很小,便于结构采用柔性墩。 缺点:需要较多的设备,操作要求也比较高。
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(三)其他分类的施工方法 1、设置临时滑动支承顶推施工 顶推施工的滑道是在墩上临时设置,主梁顶推就位后,更换正式支座。也可采用当主梁在滑道上顶推完成后,横移法就位。 安放支座也称落梁,多联梁可分联落梁;一联梁跨较多时分阶段落梁,施工简便,又可减少所需千斤顶数量。 更换支座是一项细致而复杂的工作,往往一个支座高度变动1mm,其他支座反应相当敏感。在调整支座前要周密计划,操作时统一指挥,做到分级、同步。
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2、使用与永久支座兼用的滑动支承顶推施工 施工时临时滑动支承与竣工后永久支座兼用。 它将竣工后的永久支座安置在桥墩的设计位置上,施工时通过改造作为顶推施工时的滑道,主梁就位后不需要拆除,也不需要用大吨位千斤顶将梁顶起。 国外把这种施工方法定 名为RS施工法,它的滑 动装置由RS支承、滑动 带、卷绕装置组成。
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RS顶推装置的特点:采用兼用支承,滑动带自动循环,操作工艺简单,省工、省时
缺点:支承本身的构造复杂,价格较高。 顶推法施工还可分为单向顶推和双向顶推施工。 双向顶推:需要从两岸同时预制,因此要有两个预制场,两套设备,施工费用要高。 双向顶推常用于连续梁中孔跨径较大而不宜设置临时墩的三跨桥梁。桥长>600m时,可采用双向顶推缩短工期。
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四 顶推施工中的几个问题 (一)确定分段长度和预制场布置 顶推法的制梁有两种方法: 在梁轴线的预制场上连续预制逐段顶推;
四 顶推施工中的几个问题 (一)确定分段长度和预制场布置 顶推法的制梁有两种方法: 在梁轴线的预制场上连续预制逐段顶推; 在工厂制成预制块件,运送到桥位连接后进行顶推。 工厂预制必须根据运输条件决定节段的长度和重量,一般不超过5m,同时增加了接头工作,需要大型起重、运输设备,因此,以现场预制为宜。
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顶推过渡场地:需要布置千斤顶和滑移装置,因此它又是主梁顶推的过渡孔。
主梁的节段长度划分主要考虑段间的连接处不要设在连续梁受力最大的支点与跨中截面,同时要考虑制作加工容易,尽量减少分段,缩短工期。因此一般常取每段长10~30m。 同时根据连续梁反弯点的位置,参考国外有关设计规范,连续梁的顶推节段长度应使每跨梁不多于2个接缝。
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(二)节段的预制工作 节段预制对桥梁施工质量和速度起决定作用。预制工作固定在一个位置上进行周期性生产,可以设临时厂房、吊车,使施工不受气候影响,减轻劳动强度,提高工效。 1、模板工作——保证预制质量的关键 采用顶推法施工多选用等截面梁,模板可以周转使用,宜使用钢模板,以保证预制梁尺寸的准确性。 底模板安置在预制平台上,微小高差就会引起顶推时梁内力的变化,平台平整度必须严格控制,且梁底不平整将直接影响顶推工作。通常预制平台要有一个整体的框架基础,要求总下沉量不超过5mm。
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在底模和基础之间设置卸落设备,底模的重量要大于底模与梁底砼的粘结力,当千斤顶及木楔的卸落设备放下时,底模能自动脱模,将节段落在滑道上。
节段预制的施工方法: ① 节段在预制场浇筑后,张拉预应力筋并顶推出预制场; ② 在预制场先完成底板浇筑,张拉部分预应力筋后即顶推出预制场,而箱梁的腹板、顶板的施工是在过渡孔上完成,或底板和腹板第一次预制,顶板部分第二次预制。
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2、预制周期——加快施工速度的关键 梁段预制工作量占上部结构总工作量的55%~65%,除在设计上尽量减少梁段的规格外,在施工上应采取一定的措施加快预制周期。目前国内外的预制梁段周期为7~15d,为缩短预制周期,在预制时可以考虑采取如下施工措施。 1)用镦头锚、套管连接器,前期钢索用直索,加快速度; 2)砼中加入减水剂,增加施工和易性,提高砼的早期强度; 3)强大振捣,大型模板安装,提高机械化和装配化的程度。
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(三)顶推施工中的横向导向 在桥墩台上主梁的两侧各安置一个横向水平千斤顶,千斤顶的高度与主梁的底板位置平齐,由墩上的支架固定。 在千斤顶的顶杆与主梁 侧面外缘之间放置滑块, 顶推时千斤顶的顶杆与滑 块的聚四氟乙烯板形成滑 动面,顶推时由专人负责 不断更换滑块。
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横向导向千斤顶控制两个位置: 预制梁段刚刚离开预制场的部位; 顶推施工最前端的桥墩上,随顶推梁的前进不断更换位置。 横向位置有误而需要纠偏时,必须在梁顶推前进的过程中进行调整。 曲线桥,横向导向装置应比直线处强劲,且数量要增加,同时应注意在顶推时,内外弧两侧前进的距离不同,要加强控制和观测。
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五 施工中的临时设施 (一)导梁 导梁设置在主梁的前端,为等截面或变截面的钢桁梁或钢板梁,主梁前端装有预埋件与钢导梁栓接。导梁在外形上,底缘与箱梁底应在同一平面上,前端底缘呈向上圆弧形,以便于顶推时顺利通过桥墩。 导梁长度:一般取用顶推跨径的0.6~0.7倍,较长的导梁可以减小主梁悬臂负弯矩,但过长的导梁也会导致导梁与箱梁接头处负弯矩和支反力的相应增加;导梁过短(0.4l),则要增大主梁的施工负弯矩值,合理的导梁长度应是主梁最大悬臂负弯矩与营运阶段的支点负弯矩基本相近。
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(二)临时墩 临时墩仅在施工中使用,要造价低,便于拆装。 钢制临时墩因在荷载作用和温度变化下变形较大而较少采用: 用滑升模板浇筑的砼薄壁空心墩 砼预制板或预制板拼砌的空心墩 砼板和轻便钢架组成的框架临时墩 临时墩基础:依地质和水深诸情况决定,可采用打桩基础等。 在顶推前将临时墩与永久墩用钢丝绳拉紧。也可在每墩上、下游各设一束钢索进行张拉。 通常在临时墩上不设顶推装置而仅设置滑移装置。
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(三)拉索、托架及斜拉索 用拉索加劲主梁以抵消顶推时的悬臂弯矩。 拉索系统由钢制塔架、连接构件、竖向千斤顶和钢索组成,设置在主梁的前端。
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拉索的范围为两倍顶推跨径左右,塔架支承在主梁的砼固定块上,用钢铰连接,并在该处对箱梁截面进行加固,以承受塔架的集中竖向力。
在顶推过程中,箱梁内力不断变化,因此要根据不同阶段的受力状态调节索力,这项工作由设在塔架下端的两个竖向千斤顶来完成。 在桥墩上设托架用以减小顶推跨径和梁的受力。 斜拉索在顶推时用于加固桥墩,特别对于具有较大纵坡和较高桥墩的情况下,采用斜拉索可以减小桥墩的水平力,增加稳定性。这种加固方法宜在水不太深或跨山谷的桥梁上采用。
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第八节 逐孔施工 一 逐孔施工法概述 二 临时支承组拼预制节段逐孔施工 三 移动支架逐孔现浇施工(移动模架法)
第八节 逐孔施工 一 逐孔施工法概述 二 临时支承组拼预制节段逐孔施工 三 移动支架逐孔现浇施工(移动模架法) 四 整孔吊装或分段吊装逐孔施工
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一 逐孔施工法概述 逐孔施工是预应力砼连续梁桥常用的施工方法,适应于中等跨径、等截面的直线或曲线桥梁。 逐孔施工法:从桥梁一端开始,采用一套施工设备或一、二孔施工支架逐孔施工,周期循环,直到全部完成。 逐孔施工法常用在对桥梁跨径无特殊要求的中小跨桥的长桥,如高架道路、跨越海湾和跨越湖泊的桥梁等。 逐孔施工法体现了造桥施工的省和快,可使施工标准化,工作周期化,最大程度地减少工费比例,降低造价。
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逐孔施工法类型: 1.用临时支承组拼预制节段逐孔施工。 每一桥跨分成若干节段预制,在临时支承上逐孔组拼施工。 2.使用移动支架逐孔现浇施工。 亦称移动模架法,它是在可移动的支架、模板上完成一孔桥梁的全部工序,即模板工程、钢筋工程、浇筑砼和张拉预应力筋等工序,待砼有足够强度后,张拉预应力筋,移动支架、模板,进行下一孔梁的施工。 在桥位上现浇施工,可免去大型运输和吊装设备,桥梁整体性好;又具有在桥梁预制厂生产的特点,可提高机械设备的利用率和生产效率。
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3.采用整孔吊装或分段吊装逐孔施工。 早期连续梁桥采用逐孔施工的唯一方法。近年,由于起重能力增强,使桥梁的预制构件向大型化方向发展,从而更能体现逐孔施工速度快的特点,可用于砼连续梁和钢连续梁桥的施工中。 在逐孔施工过程中,结构的内力将随着体系转换而变化。 逐孔施工的体系转换有三种: 由简支梁状态转换为连续状态; 由悬臂梁转换为连续梁 由少跨连续梁逐孔伸延转换为所要求的体系。
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二 用临时支承组拼预制节段逐孔施工 对于多跨长桥,在缺乏较大能力的起重设备时,可将每跨梁分成若干段,在预制场生产:架设时采用一套支承梁临时承担组拼节段的自重,并在支承梁上张拉预应力筋,并将安装跨的梁与施工完成的桥梁结构按照设计的要求联结,完成安装跨的架梁工作。之后,移动临时支承梁,进行下一桥跨的施工。
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(一)节段划分 采用节段组拼逐孔施工的桥梁,组拼的梁跨在桥墩处接头,每次组拼长度为桥梁的跨径。 在组拼长度内,根据起重能力沿桥梁纵向划分节段。对于桥宽在10~12m,采用单箱截面的桥梁,分节段时在横向不再分隔。节段长一般取4~6m,每跨内的节段通常可分两种类型。 1、桥墩顶节段 桥墩节段要与前一跨连接,需要张拉钢索或钢索接长,构造有一定要求。墩顶处桥梁的负弯矩较大,梁的截面还要符合受力要求。
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2、标准节段 除两端桥墩顶节段外,其余节段采用标准节段,以简化施工。 节段的腹板设有齿键,顶板和底板设有企口缝,使接缝剪应力传递均匀,并便于拼装就位。前一跨墩顶节段与安装跨第一节段间可以设置就地浇筑砼封闭接缝,以调整安装跨第一节段的准确程度。封闭接缝宽15~20cm,拼装时由砼垫块调整。在施加初预应力后用砼封填,这样可调整节段拼装和节段预制的误差,但施工周期要长些。 采用节段拼合可加快拼装速度,但对预制和组拼施工精度要求较高。
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(二)支承梁的类型 1、钢桁架导梁 导梁长同桥墩间跨长,支承在桥墩上的横梁或横撑上,支承处设有液压千斤顶用于调整标高。 为便于节段在导梁上移动,可在导梁上设置不锈钢轨与放在节段下面的聚四氟乙烯板形成滑动面。 同时还需准备一些附加垫片,用于临时调整标高。 节段就位可从已完成的桥面上由轨道运送至安装孔,也可由驳船运至桥位用吊车安装。由于钢桁架导梁需要多次转移逐孔拼装,因此要求导梁要便于装拆和移运。
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当节段组拼就位,封闭接缝砼达到一定强度后,张拉预应力筋与前一跨桥组拼成整体。
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2、下挂式高架钢桁架 用一付高架桁架吊挂节段组拼,可用一对或数对斜缆索加劲。
高架桁架长度大于两倍桥梁跨径,由三个支点支撑,支点分别设置在已完成孔和安装孔的桥墩上。 高架桁架可独立设有行走系统,由支脚沿桥面轨道自行驱动。
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吊装时,支脚落下,用液压千斤顶锚固于桥墩处桥面上。
预制节段由平板车沿已安装的桥孔或由驳船运至桥位,架桥机前部斜缆悬臂梁吊装。 当各节段位置调整准确后,完成该跨设计的预应力张拉工艺。 在节段组拼过程中,架桥机前臂必然下挠,安装桥跨第一块中间节段的挠度倾角调整是该跨架设的关键,因此要求当一跨节段全部由架桥机空中吊起后,第一个中间节段与墩上节段的接触面应全部吻合。 行走系统靠4个支腿沿桥面轨道的双缘轮自行驱动。 采用落地式或轨道移动式支架逐孔施工,可用于预应力砼连续梁桥,也可在钢筋砼连续梁桥上使用,每跨梁施工周期约两周,支架的移动较方便,但在河中架设较为困难。
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三 用移动支架逐孔现浇施工(移动模架法) 逐孔现浇施工与在支架上现场浇筑施工的不同点在于逐孔现浇施工仅在一跨梁上设置支架,当预应力筋张拉结束后移动支架,再进行下一跨逐孔施工,而在支架上现浇施工通常需在连续梁的一联桥跨上布设支架连续施工,因此前者在施工过程中有结构的体系转换问题,砼徐变对结构产生次内力。 对中小跨径连续梁桥或建造在陆地上的桥跨结构,可以使用落地式或梁式移动支架。 梁式支架的承重梁支承在锚固于桥墩的横梁上,也可支承在已施工完成的梁体上,现浇施工的接头最好设在弯矩较小的部位,常取离桥墩l/5处。
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逐孔就地浇筑施工需要一定数量的支架,但比起支架上现场浇筑施工少,而且周转次数多,利用效率高。
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采用落地式或轨道移动式支架逐孔施工,可用于预应力砼连续梁桥,也可在钢筋砼连续梁桥上使用,每跨梁施工周期约两周,支架的移动较方便,但在河中架设较为困难。
当桥墩较高,桥跨较长或桥下净空受到约束时,可以采用非落地支承的移动模架逐孔现浇施工,称为移动模架法。 移动模架法适用在多跨长桥,桥梁跨径可达30~50m,使用一套设备可多次移动周转使用。 至今移动模架已得到广泛应用,它象一座严密而坚固的沿着桥梁跨径全封闭的“桥梁工厂”,随着施工进程不断移动连续浇注施工。
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(一)移动悬吊模架施工 移动悬吊模架的型式很多,各有差异,其基本结构包括三部分:承重梁、从承重梁上伸出的肋骨状的横梁、吊杆和承重梁的固定及活动支承。 承重梁也称支承梁,常用钢梁,采用单梁或双梁依桥宽而定。 承重梁前段作为前移的导梁,总长度要大于桥梁跨径的两倍。 承重梁是承受施工设备自重、模板和悬吊脚手架系统的重力和现浇砼重力的主要构件。承重梁的后段通过可移式支承落在已完成的梁段上,它将重力传给桥墩或直接座落在墩顶。
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承重梁的前端支承在前方墩上,导梁部分悬出,因此其工作状态呈单悬臂梁。
移动悬吊模架也称上行式移动模架、吊杆式或挂模式移动模架。 承重梁除起承重作用外,在一孔梁施工完成后,作为导梁带动悬吊模架纵移至下一施工跨。承重梁的移位以及内部运输由数组千斤顶或起重机完成,并通过中心控制室操作。 承重梁的设计挠度一般控制在l/500~l/800范围内。钢承重梁制作时要设置预拱度,并在施工中加强观测。
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从承重梁两侧悬出的许多横梁覆盖桥梁全宽,横梁由承重梁上左右各2~3组钢束拉住,以增加其刚度。
横梁的两端悬挂吊杆,下端吊住呈水平状态的模板,形成下端开口的框架并将主梁(待浇制的)包在内部。 当模板支架处于浇砼的状态时,模板依靠下端的悬臂梁和锚固在横梁上的吊杆定位,并用千斤顶固定模板。 当模板需要向前运送时,放松千斤顶和吊杆,模板固定在下端悬臂梁上,并转动该梁,使在运送时的模架可顺利地通过桥墩,见图9—21。
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(二)支承式活动模架施工 支承式活动模架的构造型式较多,其中一种构造型式由承重梁、导梁、台车和桥墩托架等构件组成。
在砼箱形梁的两侧各设置一根承重梁,支撑模板和承受施工重力。承重梁的长度要大于桥梁跨径,浇筑砼时承重梁支承在桥墩托架上。 导梁主要用于运送承重梁和活动模架,因此需要有大于两倍桥梁跨径的长度。 当一孔梁施工完成后进行脱模卸架,由前方台车(在导梁上移动)和后方台车(在已完成的梁上移动)沿桥纵向将承重梁和活动模架运送至下一孔,承重梁就位后导梁再向前移动。
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支承式活动模架的另一种构造是采用两根长度大于两倍跨径的承重梁分设在箱梁截面的翼缘板下方,兼有支承和移运模架的功能,因此不需要再设导梁。
两根承重梁置于墩顶的临时横梁上,两根承重梁间用支承上部结构模板的钢螺栓框架连接起来,移动时为了跨越桥墩前进,需先解除连接杆件,承重梁逐根向前移动。
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英国的奥维尔(Orwell)桥的引桥和瑞士的列嫩(Lehnen)高架桥等均用这类支承式活动模架施工。奥维尔桥的引桥共15孔,除两岸第一孔跨径46m和与正桥连接孔跨径为72m外,其余各孔跨径为59m的预应力砼连续梁桥。 该桥采用等截面梁,梁高为4m,箱梁顶板厚度不变,腹板和底板厚度在桥跨内变化。桥宽23.98m,采取分离式单箱单室截面,平面上为曲线桥。该桥承重梁长127m,每根梁采用双片钢桁架梁。
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整套设备包括承重梁、内外钢模及附属设备重约500t。为了能够支承1350t湿砼的重力和为了增加承重梁的刚度,设计者在每个承重梁下采用纵向缆索加固,两根支撑杆设在1/4附近,见图9—23a)。当用千斤顶时支撑杆向下施力,缆索即被拉紧,从而提高了承重梁的承载能力,并可通过它对承重梁预施拱度和便于脱架。 活动模架施工是从岸跨开始,每次施工接缝设在下一跨的13m处(l/5附近)连续施工,当正桥和两岸引桥施工完成后,设置临时支架现场浇筑连接段使全桥合拢。 对于每个箱梁的施工采用两次灌筑施工法,当承重梁定位后,用螺旋千斤顶调整外模,浇底板砼,之后安装设在轨道上的内模板,浇筑腹板及顶板砼。
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当一孔施工结束需移动模架时,将连接杆件从一个承重梁上松开并撤除纵向缆索之后将承重梁逐根纵移。对于附有连接杆和模板的承重梁在移动时不稳定,为了达到平衡,在承重梁的另一侧设有外托架和砼平衡梁,见图9—23b)、c)所示。每孔桥的施工期,在正常情况下需要四周时间。 伊拉克摩苏尔4号桥由我国公路桥梁公司承包,采用移动模架施工。该桥全长648m,为12跨一联预应力砼连续梁桥,分跨为44m+10×56m+44m,桥宽31.3m,采用分离式单箱单室等截面梁。 支承式活动模架总长132.5m。施工时浇筑孔需要有强大的移动支承,模架的前支点设在前方桥墩上,后支点则支承在已浇筑完成的悬臂端上,接头位置设在离桥墩支点11.2m处。桥每孔梁的施工程序见表9—5所示。
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厦门大桥连续梁施工移动模架长132.5m。支承梁由10节桁架、12节箱梁、4节转向节组成,设置在箱梁两腹板外侧。每根支承梁前段桁架长25m,用于导向和纵移,中段箱梁长62.5m,用于支承施工荷载,尾端桁梁长45m,供支承和纵移。 设置在支承梁间的模板系统包括底模、外侧模、内模及模板支承框架、立柱等附属部件。此外还有模板移动装置及模架的支承及移动系统等。整个模架操作由机械装置、液压装置和机械手完成,由控制室操作。大桥箱梁每段浇筑长度,除头尾段有增减外,中间段长45m,施工缝设置在离支点0.2/处。 箱梁预应力体系采用钢绞线YSL体系及QM锚具体系,主索连续配置,钢绞线在接缝处用连接器接长,从而提高了连续梁的整体性能。钢绞线张拉及用连接器接长工艺见图9—24所示。厦门大桥箱梁移动模架施工工艺流程见图9—25所示。
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施工中的体系转换包括固定支座与活动支座的转换。如跨中为固定支座,但施工时为活动支座,施工完成后转为固定式。每个支座安装时所留的提前量按施工时的气温、砼的收徐、徐变、砼的水化热等因素仔细计算,并在施工中加强观测。 必须强调的是:移动模架需要一整套机械动力设备、自动装置和大量钢材,一次投资是相当可观的,为了提高使用效率,必须解决装配化和科学管理的问题。 装配化就是设备的主要构件能适用不同的桥梁跨径、不同的桥宽和不同形状的桥梁,扩大设备的使用面,降低施工成本,科学管理的目的在于充分发挥设备的使用能力,注意设备的配套和维修养护,如果备有专业队伍固定操作,并能持久地使用到它所适用的桥梁施工上,必将取得较好的效益。
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四 整孔吊装或分段吊装逐孔施工 整孔吊装和分段吊装需要先在工厂或现场预制整孔梁或分段梁,再进行逐孔架设施工。
四 整孔吊装或分段吊装逐孔施工 整孔吊装和分段吊装需要先在工厂或现场预制整孔梁或分段梁,再进行逐孔架设施工。 由于预制梁或预制段较长,需要在预制时先进行第一次预应力索的张拉,拼装就位后进行二次张拉,因此,在施工过程中需要进行体系转换。 吊装的机具有桁式吊、浮吊、龙门起重机,汽车吊等多种,可 根据起吊物重力、桥梁所在的位置以及现有设备和掌握机具的熟练程度等因素决定。 图9—26示出使用桁式吊 逐孔架设预制梁段的施 工方案。
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整孔吊装和分段吊装施工与装配式桥的预制与安装雷同,不再赘述。逐孔吊装施工应注意以下几个问题。
1)采用分段组装逐孔施工的接头位置可以设在桥墩处也可设在梁的l/5附近,前者多为由简支梁逐孔施工连接成连续梁桥;后者多为悬臂梁转换为连续梁。在接头位置处可设有0.5~0.6m现浇砼接缝,当砼达到足够强度后张拉预应力筋,完成连续。 2)桥的横向是否分隔,主要根据起重能力和截面型式确定。当桥梁较宽,起重能力有限的情况下,可以采用T梁或工字梁截面,分片架设之后再进行横向整体化。为了加强桥梁的横向刚度,常采用梁间翼缘板有0.5m宽的现浇接头。采用大型浮吊横向整体吊装将会简化施工和加快安装速度。
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3)对于先简支后连续的施工方法,通常在简支梁架设时使用临时支座,待连接和张拉后期钢索完成连续时拆除临时支座,放置永久支座。为使临时支座便于卸落,可在橡胶支座与砼垫块之间设置一层硫磺砂浆。
4)在梁的反弯点附近设置接头,在有可能的情况下,可在临时支架上进行接头。结构各截面的恒载内力根据各施工阶段进行内力叠加计算。
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