CN111042003A - 一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法 - Google Patents

一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法 Download PDF

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周文
冯朝军
廖云沼
何则林
张启桥
苏胜春
徐鹏祥
郭俊雅
范伟
马超
王兴强
刘涛
何佳豪
孟庆
贺来义
娄朝旭
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    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
    • E01D21/10Cantilevered erection
    • E01D21/105Balanced cantilevered erection

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,斜拉索施工分两次张拉,分别在节段浇筑后及挂篮走行后进行,减少因不同工况对新旧混凝土间的内力影响,减少交叉作业,加强对成桥线形的有效控制;由于主梁两箱室中间为小横梁,混凝土浇筑完成后挂篮前移时,由于横梁的阻隔,需将挂篮底模系统先进行下放操作。因此横梁部位板应采用便于安拆的小块木模,使拆除后的模板及支架平铺于挂篮底模上,以减小挂篮吊挂系统下放高度,节省下放时间,且能保证桥下通航净空要求。此发明用于桥梁挂篮施工领域。

Description

一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁挂篮施工领域,特别是涉及一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法。
背景技术
斜拉桥作为一种大跨度的桥梁形式,常用于跨越大河或既有线路,跨度较大的斜拉桥考虑运行荷载及施工进度,通常采用钢梁结构,而跨度较小的斜拉桥,从总体造价及后期维护费用角度考虑,可采用混凝土现浇梁结构。由于斜拉桥跨度较大,混凝土主梁施工常用悬臂浇筑法,一般借助斜桥梁拉索作为挂篮设备的牵引体系,称之为牵索挂篮。牵索挂篮施工,牵索挂篮又称前支点挂篮、斜拉式挂篮,利用斜拉索作为挂篮前支点的牵引系统,后锚点锚于已浇梁段上。由于斜拉索为柔性体系,在梁段混凝土浇筑过程中须对斜拉索力进行二次调整以消除其形变对梁段标高的影响。
现有的牵索挂篮主要缺点是:一牵索挂篮结构复杂,传统牵索挂篮前支点仅由两端斜拉索牵引,桥面宽度越大则两拉索之间的跨度越大,对于挂篮下平台刚度要求越大;对于宽翼缘斜拉桥,用于牵索挂篮前移的中支点处的C形挂钩亦需相应进行加强设计。根据本桥超宽双边箱、宽翼缘混凝土梁的特点,其所采用的牵索挂篮具有结构独特性、结构自重大、单元构件重等特点,须就本工程重新设计、制作一套专用的牵索挂篮,且挂篮安装的机具及工作场地要求高、难度大。二牵索挂篮施工工艺复杂,在梁段混凝土浇筑过程中必然产生较大的荷载变化,斜拉索作为挂篮的前支点牵引系统,其拉索受力的变化必然导致伸长量的增加从而影响了梁段的成桥线形,因此应根据荷载的变化相应调整斜拉索力,以消除上述影响。因此牵索挂篮施工对混凝土性能、供应及浇筑方式要求高,过程索力调整工艺及受力体系转换较复杂,存在较多的交叉作业,施工周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缩短施工时间、减少对航道影响的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法。
本发明所采取的技术方案是:一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其包括以下步骤:
S1:组合式挂篮拼装,包括以下步骤:
a、施工主梁0号块,然后拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架,拼装棱形桁架结构;
b、拼装底篮系统;
c、利用塔吊安装挂篮底篮系统后下横梁;
d、塔吊吊装前半段导梁,将前半段导梁穿插到前下横梁处并锚固牢靠;
e、安装下纵梁及模板系统;
S2:主梁悬浇施工及挂篮走行,包括以下步骤:
A、主梁标准节段N号施工;
B、对N号节段纵、横向预应力施工,并将C(n+1)号斜拉索安装在N号节段上,第一次张拉C(n+1)号斜拉索;
C、挂篮走行前其他准备工作与检查;
D、解除轨道锚筋,将前滑座顶起,利用前滑座下的扣轮将轨道一同带起,轨道通过前后扣轮吊挂脱空,解除挂篮后锚精轧螺纹钢筋使挂篮走行;
E、采用四台千斤顶顶推每片桁架的前滑座,走行时四台千斤顶联动启动;
F、挂篮走行到位后,立即安装锚杆;
G、安装后吊带,提升底模平台,对底模平台标高、位置进行定位;
H、完成(N+1)号节段预应力施工后,第二次张拉C(n+1)号斜拉索,安装并第一次张拉C(n+2)号斜拉索,挂篮走行进入下一节段施工工序。
进一步作为本发明技术方案的改进,在步骤a中,先安装斜拉索,然后再拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架。
进一步作为本发明技术方案的改进,在步骤d中,采用两台塔吊同时吊装前、后下横梁两端保证结构稳定,将移机吊架抬起与后下横梁标高调整一致,将移机导梁穿过移机吊架,将移机导梁与后下横梁锚固,并将移机导梁与主梁预留孔洞设置的钢丝绳临时捆绑牢靠。
进一步作为本发明技术方案的改进,在步骤e中,铺设底模,调整底模至设计标高,根据实际荷载布置对挂篮进行120%分级加载试验,获取挂篮变形及梁底预抬数据。
进一步作为本发明技术方案的改进,在步骤E中,每台行程按70cm控制在千斤顶最大行程以内,在每节段走行终点处做好测量放样点。
进一步作为本发明技术方案的改进,在步骤G中,提升底模平台至与已浇筑节段砼板3-5cm时止。
进一步作为本发明技术方案的改进,所述斜拉索设计为塔端张拉。
本发明的有益效果:此斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,斜拉索施工分两次张拉,分别在节段浇筑后及挂篮走行后进行,减少因不同工况对新旧混凝土间的内力影响,减少交叉作业,加强对成桥线形的有效控制;由于主梁两箱室中间为小横梁,混凝土浇筑完成后挂篮前移时,由于横梁的阻隔,需将挂篮底模系统先进行下放操作。因此横梁部位板应采用便于安拆的小块木模,使拆除后的模板及支架平铺于挂篮底模上,以减小挂篮吊挂系统下放高度,节省下放时间,且能保证桥下通航净空要求。
具体实施方式
为了避免牵索挂篮安装平台的搭设影响独塔斜拉桥两侧紧张的航道通行,避免本工程独特的牵索挂篮设计与制造以及大型起重机械的配合采用,本专利创新性地通过现有菱形挂篮改制形成组合式挂篮,采用桁架式底篮系统将四片简单的菱形挂篮桁片联成整体,四个桁片支点支于双边形箱梁的两个腹板上,每侧的两个桁片分别联成整体,形成一套结构稳定的组合式菱形挂篮系统。
一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其包括以下步骤:
S1:组合式挂篮拼装,包括以下步骤:
a、施工主梁0号块,然后拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架,拼装棱形桁架结构,先安装斜拉索,然后再拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架,所述斜拉索设计为塔端张拉;
b、拼装底篮系统;
c、利用塔吊安装挂篮底篮系统后下横梁;
d、塔吊吊装前半段导梁,将前半段导梁穿插到前下横梁处并锚固牢靠,采用两台塔吊同时吊装前、后下横梁两端保证结构稳定,将移机吊架抬起与后下横梁标高调整一致,将移机导梁穿过移机吊架,将移机导梁与后下横梁锚固,并将移机导梁与主梁预留孔洞设置的钢丝绳临时捆绑牢靠;
e、安装下纵梁及模板系统;
S2:主梁悬浇施工及挂篮走行,包括以下步骤:
A、主梁标准节段N号施工;
B、对N号节段纵、横向预应力施工,并将C(n+1)号斜拉索安装在N号节段上,第一次张拉C(n+1)号斜拉索;
C、挂篮走行前其他准备工作与检查;
D、解除轨道锚筋,将前滑座顶起,利用前滑座下的扣轮将轨道一同带起,轨道通过前后扣轮吊挂脱空,解除挂篮后锚精轧螺纹钢筋使挂篮走行;
E、采用四台千斤顶顶推每片桁架的前滑座,走行时四台千斤顶联动启动,每台行程按70cm控制在千斤顶最大行程以内,在每节段走行终点处做好测量放样点;
F、挂篮走行到位后,立即安装锚杆;
G、安装后吊带,提升底模平台,提升底模平台至与已浇筑节段砼板3-5cm时止,对底模平台标高、位置进行定位;
H、完成(N+1)号节段预应力施工后,第二次张拉C(n+1)号斜拉索,安装并第一次张拉C(n+2)号斜拉索,挂篮走行进入下一节段施工工序。
此斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,斜拉索施工分两次张拉,分别在节段浇筑后及挂篮走行后进行,减少因不同工况对新旧混凝土间的内力影响,减少交叉作业,加强对成桥线形的有效控制;由于主梁两箱室中间为小横梁,混凝土浇筑完成后挂篮前移时,由于横梁的阻隔,需将挂篮底模系统先进行下放操作。因此横梁部位板应采用便于安拆的小块木模,使拆除后的模板及支架平铺于挂篮底模上,以减小挂篮吊挂系统下放高度,节省下放时间,且能保证桥下通航净空要求。
此斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法的主要施工流程如下:利用主塔旁既有的塔吊依次完成组合式挂篮的走行系统、主桁系统、后锚系统及底篮系统的拼装,根据塔吊吊重性能及挂篮构件稳定性要求,对挂篮进行散拼和部分构件整拼方法,运用塔吊分别采用单塔和双塔抬吊方式。
主梁标准节段施工流程为:主梁N号节段钢筋、混凝土施工→二次张拉Cn号斜拉索→主梁N号节段预应力张拉、压浆→安装并初次张拉C(n+1)号斜拉索→挂篮前移→主梁(N+1)号节段钢筋、混凝土施工。其中,N号节段主梁上安装编号为C(n+1)号的斜拉索。
菊花湾大桥为独塔斜拉桥,主梁采用双边箱预应力混凝土梁断面结构,主梁中心梁高2.8m,桥面宽34.8m。其中两边箱梁各宽7.45m,顶板厚0.3m,直腹板厚0.4m,斜腹板厚0.35m,底板厚0.35m,拉索锚梁宽1.8m,箱梁翼缘悬臂段长2.35m,两侧边箱中间为无底板小横梁结构,梁宽0.4m,间距6m。主梁标准节段长6m,节段重446t。在菊花湾大桥,此斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法具体施工流程实施例如下:
一、组合式挂篮拼装
1、由于0号块两侧悬臂10m,悬臂长度较大,须先安装斜拉索继而拆除梁底碍于挂篮拼装的满堂支架部分,确保悬臂部分结构安全。0号块支架为钢管+分配梁+贝雷梁+满堂支架形式,满堂支架高度约为3m,既满足支架安拆、又可作为挂篮底平台及走行吊架安装平台。
2、由于主梁顶面为双向2%横坡,为保证挂篮四条轨道及四条桁片处于同一标高,在外侧两条轨道底部采用级配碎石找平,铺设I22b轨道垫梁及轨道。支点处受集中荷载,不得采用级配碎石,采用双层I22b型钢抄垫。内侧两条轨道直接在桥面铺设I22b轨道垫梁及轨道,采用10mm钢板在垫梁底部抄平。预埋双排φ32精轧螺纹钢作为轨道锚固点,间距1m。
3、安装前滑座、后扣轮,主桁架在地面拼装成整体后一次吊装到位,采用手拉葫芦双向临时固定。
4、每侧两片主桁架安装横向连接系,采用销轴连接,每片主桁架安装四组后锚压梁,采用φ32精轧螺纹钢与桥面预埋精轧螺纹钢套筒连接,做好绝缘保护。
5、先采用手拉葫芦将移机吊架安装至0号块梁底预留孔洞位置锚固,再利用塔吊将移机导梁临时固定在0号块支架上。
6、由于桥面较宽,达34.8m,采用两台塔吊同时吊装前、后下横梁两端保证结构稳定,先安装后下横梁,吊装到位后采用手动葫芦辅助拽至安装预留空位并安装后吊带。
7、将移机吊架抬起并与后下横梁标高调整一致,采用塔吊及手拉葫芦辅助将移机导梁穿过移机吊架,并与后下横梁锚固并与主梁预留孔洞设置的钢丝绳临时捆绑牢靠。
8、待四根移机导梁安装并调整至标高一致后,两台塔吊同时吊装前下横梁至移机导梁高度后,塔吊水平移动将前下横梁准确穿入移机导梁并锚固牢靠。
9、拼装底模纵梁及侧模排架安装,再进行底模拼装。
10、底模采用大块满铺平面模板,可兼做施工平台用,底模铺设完成并调整至设计标高后,根据实际荷载布置对挂篮进行120%分级加载试验,获取挂篮变形及梁底预抬数据。挂篮设计最大挠度39mm,实际预压结果最大挠度42mm。
二、2×120m主梁悬浇施工及挂篮走行
主梁标准节段施工充分考虑挂篮走行、模板安拆、桥底通航等因素,内模及小横梁模板均采用竹胶板及满堂支架。标准节段完成施工后,拆除满堂支架及竹胶板,挂篮整体下放30cm使底模脱落且斜拉索锚头距离底模有10cm高,梁底航道净高不小于12m,确保挂篮走行通畅。
标准节段N号块完成施工后的挂篮走行:
1、完成N号节段纵、横向预应力施工,并完成C(n+1)号斜拉索安装、第一次70%张拉;标准梁段N号节段上安装斜拉索编号为C(n+1)号,斜拉索设计为塔端张拉,故在两次张拉过程中不受梁端锚固端挂篮位置的影响。
2、做好挂篮走行前其他准备工作与检查:四片主桁架的前后吊带、走行吊带架吊杆落到同一高度,保证吊带、吊杆、后扣轮等主要受力构件,挂篮模板与斜拉索头脱空。
3、解除轨道锚筋,将前滑座顶起同时利用前滑座下的扣轮将轨道一同带起,后锚精轧螺纹钢松开5cm但不解除,轨道通过前后扣轮吊挂脱空,用手拉葫芦即可将轨道拉动前移至(N+1)号节段前端设计位置。
4、解除挂篮后锚精轧螺纹钢筋,挂篮开始走行。
5、挂篮走行采用四台联动的行程为80cm的100t液压千斤顶顶推每片桁架的前滑座,反力顶座为可拆卸式,分别安装在每条带卡槽的轨道上,轨道上做好走行的刻度线,刻度线最小单位为5cm;走行时四台千斤顶联动开启,确保挂篮行走距离一致,如某台千斤顶走行偏差大于5cm则作个别调整;每顶行程按70cm控制在千斤顶最大行程以内,每完成一个行程,人工将顶座前移继续下个行程;在每节段走行终点处做好测量放样点,保证四个桁片走在同一里程点上,确保组合式挂篮整体性和稳定性。
6、挂篮走行到位后,立即安装锚杆。
7、安装后吊带,提升底模平台至与已浇筑节段砼板3-5cm时止,对底模标高、位置进行精确定位,横向偏差控制在±5mm以内,每节段误差不得累计确保梁体中线顺直。
8、完成(N+1)号节段钢筋、砼、预应力施工后第二次张拉C(n+1)号斜拉索,安装并第一次张拉C(n+2)号斜拉索,挂篮走行进入下一节段施工工序。
菊花湾大桥主梁采用组合式挂篮施工,从挂篮行走至预应力张拉压浆完成,最快仅需13天,其中挂篮行走、调模1天,底腹板钢筋绑扎2天,内模安装2天,顶板钢筋绑扎1天,混凝土浇筑1天,养护等强4天,张拉、压浆2天。斜拉索施工不占用主线工期,较前支点牵索挂篮施工周期明显缩短(牵索挂篮一般需20天)。
此斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,能够避免使用大型特种起重设备,可有效减少取证报批手续。避免大型船吊停泊对航道产生不利影响;而且采用组合式挂篮施工,减少前期工作准备、材料投入,实现经济、社会效益的双收;施工速度快,混凝土浇筑过程不受斜拉索张拉影响,可以一次性浇筑完成后,再进行斜拉索挂设、张拉作业,施工周期短。
当然,本发明创造并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:组合式挂篮拼装,包括以下步骤:
a、施工主梁0号块,然后拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架,拼装棱形桁架结构;
b、拼装底篮系统;
c、利用塔吊安装挂篮底篮系统后下横梁;
d、塔吊吊装前半段导梁,将前半段导梁穿插到前下横梁处并锚固牢靠;
e、安装下纵梁及模板系统;
S2:主梁悬浇施工及挂篮走行,包括以下步骤:
A、主梁标准节段N号施工;
B、对N号节段纵、横向预应力施工,并将C(n+1)号斜拉索安装在N号节段上,第一次张拉C(n+1)号斜拉索;
C、挂篮走行前其他准备工作与检查;
D、解除轨道锚筋,将前滑座顶起,利用前滑座下的扣轮将轨道一同带起,轨道通过前后扣轮吊挂脱空,解除挂篮后锚精轧螺纹钢筋使挂篮走行;
E、采用四台千斤顶顶推每片桁架的前滑座,走行时四台千斤顶联动启动;
F、挂篮走行到位后,立即安装锚杆;
G、安装后吊带,提升底模平台,对底模平台标高、位置进行定位;
H、完成(N+1)号节段预应力施工后,第二次张拉C(n+1)号斜拉索,安装并第一次张拉C(n+2)号斜拉索,挂篮走行进入下一节段施工工序。
2.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:在步骤a中,先安装斜拉索,然后再拆除主梁底碍于挂篮拼装的部分满堂支架。
3.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:在步骤d中,采用两台塔吊同时吊装前、后下横梁两端保证结构稳定,将移机吊架抬起与后下横梁标高调整一致,将移机导梁穿过移机吊架,将移机导梁与后下横梁锚固,并将移机导梁与主梁预留孔洞设置的钢丝绳临时捆绑牢靠。
4.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:在步骤e中,铺设底模,调整底模至设计标高,根据实际荷载布置对挂篮进行120%分级加载试验,获取挂篮变形及梁底预抬数据。
5.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:在步骤E中,每台行程按70cm控制在千斤顶最大行程以内,在每节段走行终点处做好测量放样点。
6.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:在步骤G中,提升底模平台至与已浇筑节段砼板3-5cm时止。
7.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土梁组合式挂篮施工方法,其特征在于:所述斜拉索设计为塔端张拉。
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