CN101824800B - 一种桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁工程施工的技术领域，具体涉及一种桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法，解决了现有施工无法满足工期要求、对地基承载力和作业空间有严格要求、地基加固工作量大而不经济等问题。其在混凝土连续梁体设计位置的下部修建系杆拱支架，并在混凝土连续梁的端头位置下方设置竖向支撑结构，然后在系杆拱支架上方，修建模板系统，按“由中部向两侧”的顺序施工梁体，梁体两侧预留合龙段；系杆拱支架包括拱部和系杆，拱部和系杆的连接处为铰接，系杆底部设支撑。本发明的有益效果：节省工期；无施工环境、条件的制约，适应范围广；节省施工成本；材料回收率高，经济效益明显；可满足现浇施工；受力系统对已有结构无损伤。

Description

一种桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程施工的技术领域，具体涉及一种桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法。

背景技术

针对预应力混凝土连续梁桥梁体的施工，根据支护类型不同，常采用的施工方法有五种：一、挂篮悬臂灌筑施工方法：采用分段悬臂作业，不需要通长架设支架，具有结构轻、拼制简单方便和适应范围广等优点，对于跨度大于100m的混凝土连续梁施工，在安全、节能、工期等方面综合考虑，具有明显的优点；二、满堂支架灌筑施工方法：常用的脚手架类型有碗扣式、扣件式，该方法材料周转利用率高，支架结构设计灵活，能够实现安全快速施工，常应用于跨度小于60m的混凝土连续梁，且施工场地地基基础承载力、地基沉降变形和作业空间需要满足施工要求；三、支墩式支架灌筑施工方法：利用支墩作为竖向承力结构现浇混凝土连续梁，该方法结构受力明确，支撑能力大，能预留常规的外部作业空间，适应范围广，但是，在场地地质条件差的区域，需要对地基基础加固，不经济、工期长；四、综合利用满堂支架和支墩式支架现浇混凝土连续梁：在工期限制紧、场地条件允许的条件下，可应用于跨度达100m的连续梁施工；五、悬臂拼装法：利用移动式悬拼吊机或移动支架将预制梁段起吊至桥位，然后采用环氧树脂及钢丝束施加预应力接成整体，采用逐段拼装，一般节段长度2～5m，一般适用于工期要求紧的工程，但线形控制难。因此，在采用挂篮施工的综合技术和经济效益不佳的情况下，尤其是节点工程工期要求紧、场地条件受限的时候，桥位支架现浇是一种必备的方法。目前，如果连续梁施工同时具备工期紧、场地地质条件不良的条件，那么，采用上述支架法现浇，存在钢材用量多、需要对场地地基基础专门加固、前期投入的钢材可能无法回收等问题。

发明内容

本发明为了解决现有挂篮悬灌施工无法满足工期要求、满堂支架现浇施工对地基承载力和作业空间有严格要求、支墩式支架现浇施工时地基加固工作量大而不经济等问题，提供了一种既能实现安全快速施工，又能节省工程成本且适应范围广的桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法。

本发明采用如下的技术方案实现：

桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法，在混凝土连续梁体设计位置的下部修建系杆拱支架，并在混凝土连续梁的端头位置下方设置竖向支撑结构，然后在系杆拱支架上方，根据混凝土连续梁体的设计线形，修建现浇混凝土连续梁体用的模板系统，最后完成混凝土连续梁的施工，混凝土连续梁按“由中部向两侧”的顺序浇筑，并在两侧预留混凝土连续梁合龙段；所述的系杆拱支架包括拱部和连接拱部两端头的系杆，拱部和系杆的连接处为铰接，系杆底部设支撑。

步骤如下：

1)、系杆拱拱座标高调整：(拱座即拱部的底座，是拱部与系杆铰接处)混凝土连续梁两端桥墩的承台调整在同一水平标高；

2)、施工系杆底部的支撑：

在混凝土连续梁的跨中，纵桥向布置若干支撑；

3)、安装系杆以及混凝土连续梁端头的竖向支撑结构：

在水平标高一致的承台上安装若干系杆，系杆端头设铰，同时施工混凝土连续梁两端头的竖向支撑结构；

4)、系杆拱支架施工：

预制系杆拱的拱部，每根系杆对应一个拱部，拱部与系杆连接处为铰接，形成系杆拱支架，拱座位置在纵向预留系杆轴向拉伸变形的空间；

5)、系杆拱上部支架和模板系统施工：

在系杆拱支架上部施工立柱，立柱顶标高要与混凝土连续梁端头的竖向支撑结构顶标高一致，在立柱和竖向支撑结构上设置横梁，横梁上部安装贝雷梁作为纵梁，纵梁上部安装横向分配梁，在横向分配梁上部，根据混凝土连续梁的线形类型施工模板系统；

6)、混凝土浇筑施工：

先浇筑混凝土连续梁的0号段，中间段的浇筑顺序按“由中部向两侧”，并在两侧分别选取1个节段作为混凝土连续梁合龙段，待连续梁完成预应力张拉等常规工艺后，浇筑合龙段完成混凝土连续梁的施工。

本发明首先利用系杆拱的结构原理，即拱部与系杆连接处铰接，并由系杆承受拱部的水平力，系杆拱不会对已建桥墩或承台产生水平推力，在混凝土连续梁的下部修建系杆拱结构支架。然后利用上承式拱桥受力的结构原理，在混凝土连续梁的端头紧邻桥墩和系杆拱处设置竖向支撑结构，以此代替上承式拱桥结构中桥墩的作用，然后在系杆拱支架与混凝土连续梁之间自下而上依次设置立柱、横梁、纵梁和横向分配梁，根据连续混凝土连续梁体的设计线形，在横向分配梁上修建现浇梁体用的模板系统，最后，按照合理的浇筑顺序和梁体合龙方案完成混凝土连续梁的施工。

本发明具有如下有益效果：以56m跨度连续梁为例，挂篮悬灌施工工期约100天，本发明所述的方法约65天，节省工期35天；与常规支架现浇法相比，无施工环境、条件的制约，适应范围广；能充分利用桥墩承台及其下部桩基础作为下部承载结构，无需对地基加固，节省施工成本；支架系统全部外露在敞开的环境中，施工完毕后，材料回收率高，经济效益明显；利用拱内存在的大空间，可满足跨既有桥梁等构筑物时混凝土连续梁的现浇施工；系杆拱为无水平推力拱，拱端的水平推力由系杆承受，拱端的支座不受水平推力，受力系统对已有结构无损伤。

附图说明

图1为本发明的立面示意图图

图2为图1的A-A侧面图

图3为混凝土连续梁浇筑的第一步0号段浇筑的示意图(箭头方向为浇筑方向)

图4为混凝土连续梁浇筑的第二步中间段浇筑的示意图(箭头方向为浇筑方向)

图5为混凝土连续梁浇筑的第三步合龙段浇筑的示意图

图中：1-承台，2-桥墩，3-混凝土连续梁，4-拱部，5-系杆，6-竖向支撑结构，7-立柱，8-横梁，9-纵梁，10-底模横向分配梁，11-底模纵向分配梁，12-作业平台桩基础，13-铰接，14-系杆拱合龙段，15-0号段，16-中间段，17-混凝土连续梁合龙段，18-横向分配梁，19-钢管支架。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法：在预应力混凝土连续梁体的下部修建系杆拱支架，并在混凝土连续梁体的端头位置下方设置竖向支撑结构，然后在系杆拱支架与混凝土连续梁之间自下而上依次设置立柱、横梁、纵梁和横向分配梁，最后，根据连续混凝土连续梁体的设计线形，在横向分配梁上修建现浇梁体用的模板系统，最后完成预应力混凝土连续梁的施工；所述的系杆拱支架包括拱部和连接拱部两端头的系杆，拱部和系杆的连接处为铰接，系杆底部设支撑；混凝土连续梁按“由中部向两侧”的顺序浇筑，并在两侧预留合龙段。

(1)系杆拱拱座标高调整

观测混凝土连续梁两端桥墩承台是否在同一水平标高，如果标高不一致，在标高低的承台上浇筑混凝土支墩，使其标高一致，也可以根据外部环境要求，通过在承台上浇筑混凝土支墩设计合理的标高。

(2)系杆拱拱部作业平台基础施工

在混凝土连续梁的跨中，按一定的间距在纵向布置支撑，根据场地内地质条件，支撑可以是桩基础或钢筋混凝土条形、扩大基础，主要是为了减小系杆拱系杆的跨度，作为系杆拱拱部作业平台的基础，保证在施工临时荷载作用下系杆的强度、刚度满足要求。

(3)系杆及混凝土连续梁端头竖向支撑结构安装

在水平标高一致的承台上安装系杆，系杆在横向的分布数量，根据混凝土连续梁的自重荷载和施工荷载取，系杆端头设铰，系杆与系杆拱拱部作业平台基础通过横梁仅在竖向提供约束，同时施工混凝土连续梁端头的竖向支撑结构，该结构常用直径大于350mmm的钢管或贝雷片，竖向支撑结构可减小混凝土连续梁浇筑时系杆拱上部模板支架的应力和变形。

(4)系杆拱支架施工

按照设计的线形和钢材规格型号预制系杆拱的拱，预制完毕后，逐一吊装至系杆拱拱部作业平台上，通过牵引装置竖转合龙。或在系杆拱拱部作业平台上搭设支架，在现场按照设计线形和钢材规格型号加工拱，每根系杆对应一个拱，拱与系杆连接处为铰接，拱座位置在纵向要预留系杆轴向拉伸变形的空间。

(5)系杆拱上部支架和模板系统施工

在系杆拱支架上部施工立柱，立柱顶标高要与混凝土连续梁端头的竖向支撑结构顶标高一致，立柱的设置位置和数量根据混凝土连续梁的自重荷载和施工荷载求得，在立柱和竖向支撑结构上设置横梁，横梁上部安装贝雷梁作为纵梁，纵梁上部安装横向分配梁，在横向分配梁上部，根据混凝土连续梁的线形类型施工模板系统。

(6)混凝土浇筑施工

先浇筑混凝土连续梁的0号段(0号段长度可根据实际情况选取)，中间段的浇筑顺序按“由中部向两侧”，并在两侧分别选取1个节段作为梁体的合龙段，待连续梁完成预应力张拉等常规工艺后，浇筑合龙段完成混凝土连续梁的施工。混凝土浇筑工艺与常规工艺一致，包括混凝土的搅拌、运输、泵送、振捣及养护等。

以某连续梁中跨56m变截面混凝土连续梁施工为例：

(1)系杆拱支架支护系统

确定系杆拱支架支护系统的主要结构：调整系杆水平标高的支墩的混凝土标号与桥墩承台混凝土标号一致，根据承台大小合理设置支墩尺寸；系杆为双拼50b工字钢，拱为两种不同规格型号的型钢，在立柱附近为双拼56b工字钢，其它位置为双拼36b工字钢，系杆拱在横向设置13榀；系杆拱上方立柱采用Φ529*10mm的钢管，混凝土连续梁端头的竖向支撑结构为Φ400*10mm的钢管；系杆拱上方的纵梁(贝雷片)在横向设置17排，间距按混凝土连续梁的截面尺寸确定。为保证结构安全可靠，对上述结构进行理论计算，计算结果如下：

①结构参数及计算模型

结构参数表

构件	材料型号	面积(cm2)	惯性矩(cm4)
				拱1	Q235，2I56b	293.16	137014
拱2	Q235，2I36b	167.27	33147
				系杆	Q235，2I50b	258.49	97113
立柱	Q235，φ529*10mm	163.049	54865.383
				纵梁	贝雷片	40.96	206954

②计算结果

计算结果表

构件	最大应力值(MPa)	变形(cm)
			拱	107＜170	拱脚水平位移0.5拱中心竖向位移1.3
系杆	36＜170	-
			立柱	17＜170	-
纵梁	150＜190	2.7

(2)混凝土连续梁浇筑顺序

通过两种方案——“由中部向两侧”、“由两侧向中部”的对比，选择了第一种，即：先浇筑混凝土连续梁的0号段(0号段长度可根据实际情况选取)，其它段的浇筑顺序按“由中部向两侧”，并在两侧分别选取1个节段作为梁体的合龙段。

“由中部向两侧”计算结果表

浇筑节段	纵梁应力(MPa)	纵梁变形(cm)	拱应力(MPa)	拱变形(cm)	系杆应力(MPa)
						0+2+3+4+5+6	-87	1.8	-102	1.9	33
0+1+2+3+4+5+6	-150	2.7	-107	2.3	36

“由两侧向中部”计算结果表

浇筑节段	纵梁应力(MPa)	纵梁变形(cm)	拱应力(MPa)	拱变形(cm)	系杆应力(MPa)
						0	-92	1.3	-39	1.0	11
0+1	-153	2.2	-64	1.7	14
						0+1+2	-179	3.0	-89	2.4	18
0+1+2+3	-183	3.3	-105	2.7	23
						0+1+2+3+4	-173	3.2	-109	2.6	29
0+1+2+3+4+5	-158	2.9	-108	2.4	34
						0+1+2+3+4+5+6	-150	2.7	-107	2.3	36

(3)具体施工工艺过程

①系杆拱拱座标高调整

混凝土连续梁两端桥墩承台不在同一水平标高，在标高低的承台上浇筑混凝土支墩，使其标高一致。

②系杆拱拱部作业平台基础施工

由于跨中场地位于江中，地质条件差，因此，在混凝土连续梁的跨中，按最大12.5m的间距在纵向布置竖向钢管支撑，横向设置4排。

③系杆及混凝土连续梁端头竖向支撑结构安装

在水平标高一致的承台上安装系杆，系杆在横向设13榀，系杆端头设铰，系杆与系杆拱拱部作业平台基础通过横梁仅在竖向提供约束，同时施工混凝土连续梁端头的竖向钢管(Φ400*10mm)支撑。

④系杆拱支架施工

按照设计的线形和钢材规格型号预制系杆拱的拱部，预制完毕后，逐一吊装至系杆拱拱部作业平台上，通过牵引装置竖转合龙，每根系杆对应一个拱部，拱部与系杆连接处为铰接，拱座位置在纵向要预留系杆轴向拉伸变形的空间(单端预留大于5cm)。

⑤系杆拱上部支架和模板系统施工

在系杆拱支架上部施工立柱，立柱顶标高与混凝土连续梁端头的竖向钢管支撑顶标高一致，立柱间距为3m和9m，在立柱和竖向支撑结构上设置横梁，横梁上部安装贝雷梁作为纵梁，纵梁设17排，纵梁上部安装横向分配梁，在横向分配梁上部施工模板系统，由于梁体为抛物线形，模板系统包括钢管支架、底模纵向分配梁、底模横向分配梁及梁体模板。

⑥混凝土浇筑施工

先浇筑混凝土连续梁的0号段，0号段长度16m，其它段(1～6)的浇筑顺序按“由中部向两侧”，并在两侧分别选取1号段作为梁体的合龙段，待连续梁完成预应力张拉等常规工艺后，浇筑合龙段完成混凝土连续梁的施工。混凝土浇筑工艺与常规工艺一致，包括混凝土的搅拌、运输、泵送、振捣及养护等。

(4)采用本发明对本次施工的效果：①挂篮悬灌施工工期约100天，该方法约65天，节省工期35天；②与钢管支架现浇法相比，本方法更适应于地质条件不良的场地，且节省地基加固费用约300万元；③与常规支架法相比，充分利用了桥墩承台及其下部桩基础作为下部承载结构，无需对地基加固，节省工期约10天。

Claims (2)

1.一种桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法，其特征在于在混凝土连续梁体设计位置的下部修建系杆拱支架，并在混凝土连续梁(3)的端头位置下方设置竖向支撑结构(6)，然后在系杆拱支架上方，根据混凝土连续梁体的设计线形，修建现浇混凝土连续梁体用的模板系统，最后完成混凝土连续梁的施工，混凝土连续梁(3)按“由中部向两侧”的顺序浇筑，并在两侧预留混凝土连续梁合龙段(17)；所述的系杆拱支架包括拱部(4)和连接拱部(4)两端头的系杆(5)，拱部(4)和系杆(5)的连接处为铰接(13)，系杆(5)底部设支撑。

2.根据权利要求1所述的桥位现浇预应力混凝土连续梁的施工方法，其特征在于步骤如下：

1)、系杆拱拱座标高调整：

混凝土连续梁(3)两端桥墩(2)的承台(1)调整在同一水平标高；

2)、施工系杆底部的支撑：

在混凝土连续梁(3)的跨中，纵桥向布置若干支撑；

3)、安装系杆以及混凝土连续梁端头的竖向支撑结构：

在水平标高一致的承台(1)上安装若干系杆(5)，系杆(5)端头设铰，同时施工混凝土连续梁两端头的竖向支撑结构(6)；

4)、系杆拱支架施工：

预制系杆拱的拱部(4)，每根系杆(5)对应一个拱部(4)，拱部(4)与系杆(5)连接处为铰接(13)，形成系杆拱支架，拱座位置在纵桥向预留系杆轴向拉伸变形的空间；

5)、系杆拱上部支架和模板系统施工：

在系杆拱支架上部施工立柱(7)，立柱顶标高要与混凝土连续梁端头的竖向支撑结构顶标高一致，在立柱(7)和竖向支撑结构(6)上设置横梁(8)，横梁(8)上部安装贝雷梁作为纵梁(9)，纵梁(9)上部安装横向分配梁(18)，在横向分配梁(18)上部，根据混凝土连续梁的线形类型施工模板系统；

6)、混凝土浇筑施工：

先浇筑混凝土连续梁的0号段(15)，中间段(16)的浇筑顺序按“由中部向两侧”，并在两侧分别选取1个节段作为混凝土连续梁合龙段(17)，待连续梁完成预应力张拉常规工艺后，浇筑合龙段完成混凝土连续梁的施工。

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