CN108914785B - 一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其包括三个过程：0#块施工、悬臂节段施工和合龙段施工，三个过程依次进行，所述悬臂节段施工过程中采用挂篮前移同步顶推方法，所述悬臂节段施工过程中采用钢腹板超前安装方法，利用本节段混凝土等强期间安装下一节段钢腹板，并通过中横隔板异步施工方法，将横隔板的施工分为两个阶段。本发明的优点：解决了波形钢腹板连续梁桥悬臂施工过程中的挂篮前移难以同步前进、钢腹板吊装施工占用大量时间、以及节段横隔板施工与挂篮模板导梁占位相冲突等难题，能够有效缩短工期、降低工程成本，且悬臂施工过程的安全和质量也能得到满足。
Description
技术领域
本发明涉及一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，属于建筑工程技术领域。
背景技术
波形钢腹板代替混凝土腹板形成的新型组合桥梁结构形式，用钢结构来承受腹板所受的荷载，具有自重轻、顶底板预应力效率高、抗剪能力强、造型美观等诸多优点。由于其独特的组合结构形式，使的各组成部分的受力明确，充分发挥了材料受力特性。同时也避免了传统混凝土腹板容易开裂，跨中挠度持续加大的缺点。随着交通流量的日益加大，超宽多箱室的桥梁建设越来越多，逐渐在市政桥梁建设中得到广泛应用和推广，而挂篮悬臂浇筑施工方法是该类型桥梁施工的核心技术。多室波形钢腹板连续梁桥施工工法着重强调波形钢腹板的吊装、精确定位，横隔板异步施工过程。
波形钢腹板做为主梁结构一个重要的构件，施工时，采用工厂加工，现场吊装的施工方法。在借鉴传统混凝土箱梁悬臂施工工艺的基础上，钢腹板的施工应与箱梁钢筋绑扎同时进行，然而，钢腹板的安装，必须经历吊装、定位、焊接等施工过程，需要占用一定的施工时间，使得箱梁钢筋绑扎的时间增多，增大节段施工周期，不利总体工期的控制。
波形钢腹板PC组合箱梁，其抗扭刚度较弱，设计上考虑在跨中设置横隔板，增强其整体的抗扭刚度，满足施工过程以及成桥后的使用要求。由于横隔板的设置，在施工有横隔板的箱梁节段时，横隔板与挂篮顶板模板的导梁轨道在空间上有交叉，导梁轨道的存在将影响节段横隔板的施工，这就要求采取一定的施工措施避免两者间的空间冲突。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种工期缩短，机械利用率低，人力投入减少多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法。
本发明通过下述方案实现：一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其包括三个过程：0#块施工、悬臂节段施工和合龙段施工，三个过程依次进行，所述悬臂节段施工过程中采用挂篮前移同步顶推方法，所述悬臂节段施工过程中采用钢腹板超前安装方法，利用本节段混凝土等强期间安装下一节段钢腹板，并通过中横隔板异步施工方法，将横隔板的施工分为两个阶段。
所述悬臂节段施工包括以下步骤：
步骤一：悬臂节段钢腹板超前安装：挂篮运至现场后在0#块上采用塔吊进行拼装、预压，上一节段混凝土达到C20等级后，进行本节段腹板超前安装，采用钢腹板超前安装技术，将钢腹板的安装施工提前到上一节段进行，对钢腹板进行起吊，初连接；
步骤二：节段张拉压浆，在节段混凝土达到设计张拉强度后，进行预应力张拉，先纵向再横向，张拉完成48小时内进行孔道压浆；
步骤三：挂篮前移、调整，节段混凝土张拉压浆完成后，采用PLC控制的液压同步顶推方法进行挂篮前移；
步骤四：悬臂节段钢腹板精确定位安装，钢腹板精确定位分别从平面及高程两个方面进行调整；
步骤五：钢腹板焊接；
步骤六：横隔板分段滞后施工，横隔板分段滞后施工主要施工顺序为：节段横隔板顶板、底板钢筋预埋节段混凝土浇筑，挂篮前移下节段施工横隔板剩余钢筋绑扎横隔板模板安装第二节段横隔板混凝土浇筑；
步骤七：节段钢筋绑扎及预应力管道布设，节段钢筋绑扎在钢腹板焊接固定完成后进行，先底板，再顶板；
步骤八：节段混凝土浇筑。
所述挂篮前移同步顶推采用PLC控制的液压顶推挂篮。
所述波形钢腹板精确定位安装采用平联工装支架，水平支撑采用[14槽钢，剪刀撑采用M20圆钢加M24花篮螺栓组合形成可调可撑式支架，每两块钢腹板之间形成稳定体系，并通过花篮螺栓实现垂直度微调。
所述横隔板分段滞后施工中，横隔板只施工下半部分，横隔板上半部分施工时，施工顺序为：顶板底面凿毛，露出底面钢筋→底板处横隔板顶端凿毛→安装人孔模板及横隔板钢筋→焊接顶端钢筋即与顶板钢筋进行连接→搭设钢管脚手架→立横隔板模板→穿设拉杆→预留下料孔，并固定→混凝土浇筑、振捣→养护、拆模。
所述钢腹板精确定位的调整方式为：先高程后平面。
所述0#块施工顺序如下：临时支墩设置→托架拼装→支座安装→铺设底模及预压→绑扎底板、腹板钢筋→安装波形钢腹板→安装竖向波纹管→搭设内钢管脚手架、安装顶模→安装纵、横向波纹管→混凝土浇筑→养生、等强拆模→穿束→张拉→压浆→拆除托架、下节段施工。
所述合龙段施工顺序如下：现浇段混凝土达到G20→钢腹板起吊、初连接→张拉压浆→合龙段吊架前移、调整→钢腹板精确定位→钢腹板焊接、混凝土浇筑。
所述合龙段吊架前移、调整后进行钢腹板精确定位的同时进行合龙段钢筋，在现浇段混凝土达到G20后，混凝土等强后当混凝土达到设计张拉强度进行张拉压浆。
合龙段钢腹板的两端分为固定端和自由端，固定端开圆孔，自由端先进行钻孔，然后再在顺桥向将圆孔阔成长孔，长孔长度为80mm～100mm。
本发明的有益效果为：
1、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法具有施工方便周期快、结构稳定性强、预应力钢材使用效率高、外观好、便于后期维修等优点，对类似工程具有重要的指导意义；
2、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法通过对波形钢腹板PC组合箱梁桥常规施工方法中的波形钢腹板安装进行调整，将钢腹板的吊装工序与混凝土养护工序平行施工，解决了多块钢腹板的吊装，占用大量节段施工周期的问题，同时由于吊装钢腹板所用的塔吊被解放出来，加快了钢筋吊装等其他工序的施工进度；
3、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法采用中横隔板分段异步施工技术，解决了挂篮施工过程中中横隔板与内模模板位置冲突的问题，同时免除了同步施工方法中挂篮顶板内模的拆模与装模所需要投入的人员、设备与材料；解决了隔板制约节段施工的进度问题，实现了悬臂节段施工的高效快速施工；
5、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法将合龙段波形钢腹板传统圆形螺栓孔创新设计成圆端形长孔，不仅解决合龙段波形钢腹板安装时一侧螺栓孔对齐，另一侧螺栓孔对不齐问题，而且解决因温度、混凝土收缩、徐变等影响带来的施工困难问题，减小波形钢腹板屈曲变形，提高施工效益，加强施工质量控制；
6、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法采用钢腹板超前安装技术，下节段的钢腹板安装，提前到本节段施工，优化了悬浇节段的施工流程，加快了进度，提高了工效，单个节段钢腹板安装直接节省工期 2天，间接节省工期2天，实现了节段悬臂施工的高效快速施工；
7、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法由于有横隔板节段箱梁的施工周期与无横隔板节段箱梁的施工周期一致，规避了由于横隔板设置给总工期带来的不利影响，单组横隔板节省5天，总周期能节省15%～20%，进一步加快了悬臂施工的进度；
8、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法多室波形钢腹板连续梁桥施工工法实现了工期缩短，机械利用率低，人力投入减少；
9、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法采用可调可撑式平联工装，革新了钢腹板的定位方式，提高了钢腹板轴线以及垂直度的定位精度；
10、本发明一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法对于多榀主桁的菱形挂篮体系，箱梁悬臂施工的挂篮前移过程中，在各榀主桁上安装液压千斤顶，依靠基于PLC控制的液压顶推技术，将挂篮主桁同步顶推前进，在超宽多室抗扭刚度比较弱，以及挂篮各榀主桁之间的横向联系较弱的情况下，实现挂篮同步前进的对称平衡施工要求。
附图说明
图1为本发明中悬臂浇筑施工工艺流程图。
图2为本发明中0#块施工工艺流程图。
图3为本发明中合龙段施工工艺流程图。
图4为本发明中合龙段钢腹板长圆孔结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1-4对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其包括三个过程：0#块施工、悬臂节段施工和合龙段施工，三个过程依次进行，悬臂节段施工过程中采用挂篮前移同步顶推方法，悬臂节段施工过程中采用钢腹板超前安装方法，利用本节段混凝土等强期间安装下一节段钢腹板，并通过中横隔板异步施工方法，将横隔板的施工分为两个阶段。
悬臂节段施工包括以下步骤：
步骤一：悬臂节段钢腹板超前安装：挂篮运至现场后在0#块上采用塔吊进行拼装、预压，上一节段混凝土达到C20等级后，进行本节段腹板超前安装，采用钢腹板超前安装技术，将钢腹板的安装施工提前到上一节段进行，对钢腹板进行起吊，初连接；
步骤二：节段张拉压浆，在节段混凝土达到设计张拉强度后，进行预应力张拉，先纵向再横向，张拉完成48小时内进行孔道压浆；
步骤三：挂篮前移、调整，节段混凝土张拉压浆完成后，采用PLC控制的液压同步顶推方法进行挂篮前移，挂篮行走到位后立即锚固主桁后锚精轧螺纹钢，并利用全站仪及水准仪将底板调整至设计位置及标高；
步骤四：悬臂节段钢腹板精确定位安装，钢腹板精确定位分别从平面及高程两个方面进行调整；
步骤五：钢腹板焊接；利用线锤和卷尺将钢腹板翼缘板投影线与底板测放的设计边线之间的距离进行校核，确认无误后，采用二氧化碳气体保护焊对钢腹板内外两侧角焊缝进行永久焊接，焊缝均为连续焊缝，焊缝等级为二级焊缝，焊脚尺寸不小于1.5t1\2，其中t为两块钢腹板中较厚的厚度，先内侧，再外侧，由下往上完成钢腹板焊接；
步骤六：横隔板分段滞后施工，横隔板分段滞后施工主要施工顺序为：节段横隔板顶板、底板钢筋预埋节段混凝土浇筑（包含横隔板第一节段混凝土浇筑），挂篮前移下节段施工横隔板剩余钢筋绑扎横隔板模板安装第二节段横隔板混凝土浇筑；
步骤七：节段钢筋绑扎及预应力管道布设，节段钢筋绑扎在钢腹板焊接固定完成后进行，先底板，再顶板，绑扎时注意对体内预应力管道的布设；
步骤八：节段混凝土浇筑，悬臂节段的混凝土浇筑应保证两端不平衡荷载不大于20t，先浇筑底板再浇筑顶板，浇筑完成后及时采取洒水措施对混凝土进行保湿养护。
挂篮前移同步顶推采用PLC控制的液压顶推挂篮。
波形钢腹板精确定位安装采用平联工装支架，水平支撑采用[14槽钢，剪刀撑采用M20圆钢加M24花篮螺栓组合形成可调可撑式支架，每两块钢腹板之间形成稳定体系，并通过花篮螺栓实现垂直度微调，确保钢腹板安装精度。
横隔板分段滞后施工中由于顶模导梁占位的影响，施工该节段时，横隔板只施工下半部分，上部空间给顶模的导梁留足够空间，箱梁的顶板施工基本与其他标准梁段施工方法一致，所有施工工序均在模板平台上完成。但顶板底面钢筋绑扎前，在横隔板位置铺设1m宽的麻布，形成底面粗糙面，增强与后浇混凝土的连接，每个箱室的中央（横隔板位置处），设置2个40cm×40cm的横隔板振捣预留孔，方便该节段横隔板浇筑时的混凝土下料和振捣，横隔板上半部分施工时，施工顺序为：顶板底面凿毛，露出底面钢筋→底板处横隔板顶端凿毛→安装人孔模板及横隔板钢筋→焊接顶端钢筋即与顶板钢筋进行连接→搭设钢管脚手架→立横隔板模板→穿设拉杆→预留下料孔，并固定→混凝土浇筑、振捣→养护、拆模，横隔板竖向钢筋的顶端弯折成90°，并与顶板底面钢筋双面焊接，焊接长度大于5d，横隔板竖向钢筋的底端与原外露钢筋单面焊接，焊接长度大于10d，后浇横隔板采用C50微膨胀混凝土浇筑。
钢腹板精确定位的调整方式为：先高程后平面，高程调整过程，保留最顶部螺栓处于紧固状态，将其余紧固的连接螺栓松开，使得钢垫片与钢腹板贴合但不受力，按照监控指令所给的梁面顶高程推算出每块钢腹板前端的设计高程，通过固定在挂篮主桁架上的手拉葫芦对单块钢腹板的前端高程进行调整，利用 水准仪观测边腹板前端标高，直至达到设计高程，再紧固所有连接螺栓,边腹板高程调整完成；然后在两块边腹板顶端之间（A、D两点），用施工辅助线连接，绷紧后固定，用钢卷尺测量出中间钢腹板前端与施工辅助线的高差（δ1和δ2），调整手拉葫芦，上调或者下放钢腹板，使得钢腹板前端与施工辅助线重合，完成中间钢腹板的高程精确定位；平面调整过程：利用全站仪将边腹板轴线在底板模板上弹出，先进行首块边腹板调整，调整用3t手拉葫芦将钢腹板前端中间位置与底板纵梁固定，技术人员通过线锤法确定钢腹板实际轴线与放样轴线的偏差，并用手拉葫芦进行调整。两块钢腹板之间悬臂端利用设计间距相同的[14槽钢平行安装，只需进行一块边腹板调整，其余波腹板在平面位置同时调整到位，然后在槽钢与钢腹板连接处采用M20的花篮螺栓进行交叉连接，对单块钢腹板的垂直度进行精调。
0#块施工顺序如下：临时支墩设置→托架拼装→支座安装→铺设底模及预压→绑扎底板、腹板钢筋→安装波形钢腹板→安装竖向波纹管→搭设内钢管脚手架、安装顶模→安装纵、横向波纹管→混凝土浇筑→养生、等强拆模→穿束→张拉→压浆→拆除托架、下节段施工。
合龙段施工顺序如下：现浇段混凝土达到G20→钢腹板起吊、初连接→张拉压浆→合龙段吊架前移、调整→钢腹板精确定位→钢腹板焊接、混凝土浇筑。
合龙段吊架前移、调整后进行钢腹板精确定位的同时进行合龙段钢筋模板施工，然后进行合龙段劲性骨架焊接，最后进行钢腹板焊接、混凝土浇筑，在现浇段混凝土达到G20后，混凝土等强后当混凝土达到设计张拉强度进行张拉压浆。
合龙段钢腹板的两端分为固定端和自由端，固定端开圆孔，自由端先进行钻孔，然后再在顺桥向将圆孔阔成长孔，长孔长度为80mm～100mm，且长孔中心与理论虚拟圆孔中心重合。
工程实例：通江大道北延线工程跨裕溪河大桥，跨径布置为55m+93m+83m+55m=286m，主梁采用双幅单箱三室波形钢腹板箱梁，混凝土采用 C50，主梁跨中和边支点梁高为2.7m，P22～P24的支点梁高分别为 5.5m、5.5m、4.9m；主梁单幅梁宽为21.25m，单幅设置单向2.0%横坡，主梁底面与顶面平行；主梁每隔9.6～16m 设置中间横隔板，单幅每跨连续梁设置3道中横隔墙，单幅全桥共设置中横隔板18道；波形钢腹板材料采用Q345qC 钢材，波形为国内最常用的1600 型；波形钢腹板间在施工现场采用C 级螺栓M20 临时连接固定，然后采用角焊缝连接；与顶板连接采用Twin-PBL 连接方式，与底板连接采用改进型嵌入式PBL连接件。单幅63个节段，最大悬灌重量233t。总计投入12只挂篮，48榀主桁架，全桥已于2018年4月23日全线通车。
表1 悬浇段钢腹板安装经济效益对比表
表2 合龙段钢腹板安装经济效益对比表
表3 横隔板异步施工经济效益对比表
本发明工期缩短，机械利用率低，人力投入减少，共计节约成本740万元。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：其包括三个过程：0#块施工、悬臂节段施工和合龙段施工，三个过程依次进行，所述悬臂节段施工过程中采用挂篮前移同步顶推方法，挂篮前移同步顶推采用PLC控制的液压顶推挂篮，所述悬臂节段施工过程中采用钢腹板超前安装方法，利用本节段混凝土等强期间安装下一节段钢腹板，并通过中横隔板异步施工方法，将横隔板的施工分为两个阶段，横隔板分段滞后施工，横隔板分段滞后施工主要施工顺序为：节段横隔板顶板、底板钢筋预埋节段混凝土浇筑，挂篮前移下节段施工横隔板剩余钢筋绑扎横隔板模板安装第二节段横隔板混凝土浇筑。
2.根据权利要求1所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述悬臂节段施工包括以下步骤：
步骤一：悬臂节段钢腹板超前安装：挂篮运至现场后在0#块上采用塔吊进行拼装、预压，上一节段混凝土达到C20等级后，进行本节段腹板超前安装，采用钢腹板超前安装技术，将钢腹板的安装施工提前到上一节段进行，对钢腹板进行起吊，初连接；
步骤二：节段张拉压浆，在节段混凝土达到设计张拉强度后，进行预应力张拉，先纵向再横向，张拉完成48小时内进行孔道压浆；
步骤三：挂篮前移、调整，节段混凝土张拉压浆完成后，采用PLC控制的液压同步顶推方法进行挂篮前移；
步骤四：悬臂节段钢腹板精确定位安装，钢腹板精确定位分别从平面及高程两个方面进行调整；
步骤五：钢腹板焊接；
步骤六：横隔板分段滞后施工，横隔板分段滞后施工主要施工顺序为：节段横隔板顶板、底板钢筋预埋节段混凝土浇筑，挂篮前移下节段施工横隔板剩余钢筋绑扎横隔板模板安装第二节段横隔板混凝土浇筑；
步骤七：节段钢筋绑扎及预应力管道布设，节段钢筋绑扎在钢腹板焊接固定完成后进行，先底板，再顶板；
步骤八：节段混凝土浇筑。
3.根据权利要求2所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述波形钢腹板精确定位安装采用平联工装支架，水平支撑采用[14槽钢，剪刀撑采用M20圆钢加M24花篮螺栓组合形成可调可撑式支架，每两块钢腹板之间形成稳定体系，并通过花篮螺栓实现垂直度微调。
4.根据权利要求2所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述横隔板分段滞后施工中，横隔板只施工下半部分，横隔板上半部分施工时，施工顺序为：顶板底面凿毛，露出底面钢筋→底板处横隔板顶端凿毛→安装人孔模板及横隔板钢筋→焊接顶端钢筋即与顶板钢筋进行连接→搭设钢管脚手架→立横隔板模板→穿设拉杆→预留下料孔，并固定→混凝土浇筑、振捣→养护、拆模。
5.根据权利要求2所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述钢腹板精确定位的调整方式为：先高程后平面。
6.根据权利要求1所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述0#块施工顺序如下：临时支墩设置→托架拼装→支座安装→铺设底模及预压→绑扎底板、腹板钢筋→安装波形钢腹板→安装竖向波纹管→搭设内钢管脚手架、安装顶模→安装纵、横向波纹管→混凝土浇筑→养生、等强拆模→穿束→张拉→压浆→拆除托架、下节段施工。
7.根据权利要求1所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述合龙段施工顺序如下：现浇段混凝土达到C20 →钢腹板起吊、初连接→张拉压浆→合龙段吊架前移、调整→钢腹板精确定位→钢腹板焊接、混凝土浇筑。
8.根据权利要求7所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述合龙段吊架前移、调整后进行钢腹板精确定位的同时进行合龙段钢筋模板施工，然后进行合龙段劲性骨架焊接，最后进行钢腹板焊接、混凝土浇筑，在现浇段混凝土达到C20 后，混凝土等强后当混凝土达到设计张拉强度进行张拉压浆。
9.根据权利要求7所述的一种多室波形钢腹板连续梁桥的挂篮悬臂浇筑施工工法，其特征在于：所述合龙段施工合龙段钢腹板的两端分为固定端和自由端，固定端开圆孔，自由端先进行钻孔，然后再在顺桥向将圆孔阔成长孔，长孔长度为80mm～100mm。
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