CN113216013B - 一种复合截面节段梁桥后装挑臂的自平衡施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于现场快速施工的复合截面节段梁桥后装挑臂的自平衡施工方法，其特征在于待核心纵梁架设完成后，进行两侧挑臂起吊，挑臂吊装到位后，张拉梁顶临时横向预应力，实现自平衡状态，此时桥面吊机可前移，继续吊装下一对预制挑臂。已经吊装完成且临时固结的预制挑臂可进行肋板、顶板间的湿接缝浇筑施工。该拼装方式无须大型起重设备，有利于推进预制拼装构件的小型化和轻量化，降低了运输、吊装的难度；且吊装设备不用等待接缝混凝土达到强度，周转效率高，施工速度快，降低施工费用。

Description

一种复合截面节段梁桥后装挑臂的自平衡施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁的结构设计施工技术领域，特别涉及一种复合截面节段梁桥+后装挑臂的自平衡施工方法。

背景技术

“绿色化、工业化、信息化”是建筑业发展的方向。随着经济社会的快速发展，国家提出建筑工业化，出台了系列文件明确要求大力发展装配式建筑。

预制装配式桥梁工期短、效率高，更具有、环境和交通影响小、运输方便、施工快速、美观、耐久和全寿命费用低等诸多优点，适应现代化、集约化生产发展模式。

目前常规的预制节段大箱梁，一般在桥面较窄时采用单箱单室断面，当桥面较宽时，为减小节段尺寸和吊装重量，多采用分离多箱断面，工程设备投入套数多，墩顶横梁施工难度大，工期较长、造价贵，景观效果也难以令人满意。

为解决宽幅桥节段梁的运输、施工难题，提出大悬臂复合截面节段梁的概念，即将断面分解为节段预制的“核心段箱梁”和“预制挑臂”两部分，该结构形式受力明确合理，设计方案与施工工艺结合好，施工临时措施少，具有更强的景观效果，更方便地面的交通组织。

目前预制节段梁纵向施工技术已经较为成熟，但是横向节段间的连接方式、施工方法，尚缺乏理论研究以及工程实践经验。针对本桥先拼装“预制核心箱梁”、后拼装“预制挑臂”的特点，需要在理解这种结构体系受力特性的基础上，提出一种受力合理，吊装设备规模小，周转效率高，不用等待接缝混凝土达到强度便可继续吊装的横向节段拼装的快速施工方法。

发明内容

本发明提供了一种复合截面节段梁后装挑臂横向快速预制拼装的施工方法，这种拼装方式施工方便、快捷、安全，避免了现场搭设支架与大体积混凝土浇筑，减少了对桥下交通的影响，能实现宽幅桥梁的无支架预制拼装施工。

为实现上述功能，本发明的主要技术方案为：核心纵梁和挑臂均在工厂预制，运送至施工现场，分为“核心纵梁拼装”和“预制挑臂拼装”两个施工阶段。首先，利用架桥机将核心纵梁节段拼装，该过程与常规节段梁的拼装过程相似，施工技术较为成熟，进一步的，待部分纵向预应力张拉完成，架桥机前移后，开始进行“预制挑臂拼装”。

本发明的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法的相关结构包括：核心纵梁、预制挑臂、支撑构造、临时预应力、纵横向湿接缝。所述预制挑臂的单个挑臂节段由一片挑臂顶板和其下起支撑作用的一片或多片挑臂肋板或挑臂斜撑组成。

“预制挑臂拼装”的施工方法，包括以下步骤：

1)桥面吊机将挑臂吊装至核心纵梁两侧，可双侧同步吊装，也可单侧依次吊装。核心纵梁上设有起支撑作用的牛腿或承托，在拼装中起到定位作用，并提供竖向支撑力，在预制挑臂吊装的吊装过程中，通过支撑构造精准的对接在核心纵梁上。

2)继续保持吊装状态，通过核心纵梁和预制挑臂节段顶部预埋的临时锚固块，张拉临时预应力，达到临时固定的作用；待临时预应力张拉完成，预制挑臂在自重、竖向支撑、临时拉力的作用下达到平衡状态，形成可靠的连接。

所述临时预应力的相关构造包括：预应力钢绞线或预应力钢筋、预埋临时锚固块；优选的，预应力钢筋采用精轧螺纹钢，锚固构件应便于安装和拆卸。

所述临时预应力张拉，本发明提供了两种施工方式，可根据具体施工条件选择：

第一种施工方法：临时预应力张拉于一对预制挑臂之间。桥面双侧同步起吊预制挑臂，吊装就位后，在双侧挑臂上锚固块之间安装若干顶面预应力钢筋并张拉固定，预应力钢筋布置根数可为1根、2根或多根，优选的，布置2根临时预应力。临时预应力贯穿核心纵梁桥面，将对称挑臂连接在核心纵梁上，达到平衡状态。所述两个预埋临时锚固块位于预制挑臂上，顺桥向关于挑臂肋板中心线对称，距中心线距离为1/4顺桥向挑臂长，与顺桥向接缝距离为1/3～1/2横桥向挑臂宽。

第二种施工方法：临时预应力张拉于核心纵梁和预制挑臂之间。桥面吊机单侧起吊预制挑臂，吊装就位后，在核心纵梁和挑臂上锚固块之间安装若干顶面预应力钢筋并张拉固定，预应力钢筋布置根数可为1根、2根或多根，优选的，布置2根临时预应力。通过临时预应力将预制挑臂连接在核心纵梁上，达到平衡状态。其中，预制挑臂(2)上的两个锚固块布置方式同方法一；核心纵梁上的两个锚固块，顺桥向关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为1/4顺桥向挑臂长，横桥向位于核心纵梁腹板上方。

采用施工设备包括：桥面吊机或桥下履带吊、汽车吊、船吊；对于第一种施工方法，履带吊、汽车吊、船吊等须双机同步吊装；对于第二种施工方法，不作双侧起吊要求。

3)完成单节段的两片预制挑臂的吊装后，预制挑臂与核心纵梁在临时预应力下实现自平衡，架桥机移动至下一节段，此时，可浇筑肋板间湿接缝，预制核心纵梁、挑臂伸出的湿接缝处钢筋互相交错搭接布置，填充材料采用普通混凝土。纵横向施工中的接缝种类，可细分为：a.后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑间)接缝；b.后装挑臂翼缘与核心梁顶板间的接缝；c.相邻两块后装挑臂顶板间的接缝；所述接缝浇注材料为普通混凝土，其中的预埋钢筋为环状；优选的，可采用高性能混凝土或UHPC材料。为保证拼装结合严密，需设置一体化的预制侧模及底模构造。待接缝达到强度后，在预留孔道内实施钢绞线的穿设和张拉，并拆除相应的临时预应力束及锚固构造。

本发明的优势在于：

1.本发明实现宽幅桥面的小吨位分段预制装配，方便了预制构件的制作、运输和安装，施工过程更加安全，且不需要大型的起吊设备。

2.本发明所采用的临时预应力施工方法，可实现核心纵梁和预制挑臂间自平衡状态，使吊装设备不用等待接缝混凝土达到强度，便可继续前移，进行下一节段的挑臂吊装，因此大大提高了桥面吊机的周转效率，减少吊机的数量施工速度快。

3.本发明中牛腿等支撑构件的设置，有效降低了无落地支撑垂直接缝的施工难度，同时解决了吊装过程中的定位问题，既能够提高接缝质量，也有效的确保了预制挑臂结构的受力传递。

附图说明

图1为本发明的核心纵梁节段纵向拼装示意图；

图2为本发明的复合截面节段梁横向节段分块示意图；

图3为本发明提供的第一种临时预应力张拉方式；

图4为本发明提供的第二种临时预应力张拉方式；

图5为本发明桥面湿接缝平面示意图；

图6为本发明第一种临时预应力的布置方案示意图；

图7为本发明第一种临时预应力的优选布置方案位置示意图；

图8为本发明第二种临时预应力的布置方案示意图；

图9为本发明第二种临时预应力的优选布置方案位置示意图；

图中：1-核心纵梁；2-后装预制挑臂；3-牛腿；4-后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板(肋板/斜撑)间的接缝；5-后装挑臂翼缘与核心梁顶板间的接缝；6-预埋临时锚固块；7-临时预应力；8-永久预应力；9-临时预应力；10-顶板纵向体内预应力束；11-底板纵向体内预应力束；12-纵向体外束；13-相邻两块后装挑臂顶板间的接缝；14-锚固装置15-预埋临时锚固块； 16-预应力钢绞线。

具体实施方式

为了便于理解发明，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的施工技术作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

本发明的原理在于：如图1，核心纵梁1纵桥向完成节段拼装，进一步地，通过在核心纵梁1和预制挑臂2间设置支撑构造实现后架设预制节段的快速、准确就位；通过临时预应力将预制挑臂固定在核心纵梁上实现自平衡状态，为湿接缝浇筑和横向预应力张拉提供条件，吊机前移进行下一节段的吊装，从而实现大体量宽幅桥的快速装配。

如图2，复合截面节段梁横桥向结构由核心纵梁1，预制挑臂2，以及各类纵横向接缝4、 5组成。如图3、图4，对于权利要求7中提出的不同施工方法，核心纵梁和预制挑臂顶部锚块6的设置有所区别，对于方法一，在两侧后装预制挑臂上2对应设置锚固块6，临时预应力7张拉于两侧吊装预制挑臂2之间；对于方法二，分别在核心纵梁1和后装预制挑臂2上设置锚固块6，临时预应力9张拉于核心纵梁1和预制挑臂2之间。核心纵梁1及预制挑臂2 内部均设有横向预应力孔道，拼接处设有牛腿3或其他支撑构造，核心纵梁1和预制挑臂2 的若干横向钢筋均伸入至接缝范围内，且不同节段间的横向钢筋互相交错搭接布置。

本实施例中复合截面节段梁后装挑臂的施工步骤如下：

所述核心纵梁1采用逐跨拼装方法，架桥机起吊一联内的核心纵梁1节段，张拉纵向体外预应力束12，逐跨拼装形成连续结构后架桥机前移。

在架设完成的核心纵梁上安装桥面吊机，桥面吊机将挑臂2吊装至核心纵梁1两侧，可对侧同时吊装，也可单侧依次吊装。核心纵梁上设有起支撑作用的牛腿3，在预制挑臂2吊装的吊装过程中，通过支撑构造精准的对接在核心纵梁1上。

进一步的，吊机继续保持悬吊，通过核心纵梁1和预制挑臂节段2顶部预埋的临时锚固块6，张拉临时预应力钢筋7或9，达到临时固定的作用；待临时预应力张拉完成，预制挑臂在自重、竖向支撑、临时拉力的作用下达到平衡状态，形成可靠的连接。

所述临时预应力张拉，本发明提供了两种施工方式，可根据具体施工条件选择。

施工方法一:当桥下不具备运梁条件时，如不能影响通行的主干道、河岸浅滩等，需梁上运梁，进行下一跨核心纵梁的拼装以及本跨预制挑臂的吊装，此时可选用权利要求7所提供的方法一。

本方法采用双侧同步吊机，核心纵梁上有充足的运梁空间，确保运梁车通过，本跨预制挑臂2吊装和下一跨核心纵梁1节段拼装可同时进行。预制挑臂2吊装时，吊机锚固于核心纵梁1，悬臂端起吊装置将一对预制挑臂2吊装至核心纵梁1两侧，进行精准定位安装；待两侧预制挑臂2均吊装对接就位后，保持悬吊，并在两侧预制挑臂2间的锚固块6间直接张拉临时预应力钢筋9，达到平衡状态，如图3所示。此时桥面吊机可前移，进行下一对预制挑臂的吊装。

在具体实施时，所述临时预应力钢筋可布置1根、2根或多根，如图6所示。优选的，可选用2根预应力布置形式,即方案b。预埋临时锚固块6的布置如图7，其中，两个预埋锚固块位于预制挑臂2上，关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为0.75m，与顺桥向接缝5距离为2.5m。

施工方法二:当桥下具备运梁条件，后续跨核心纵梁以及本跨预制挑臂可由汽车吊或船吊运送，此时采用权利要求7所提供的方法二。

本方法采用可旋转轻型吊机，预制挑臂2吊装时，吊机固定于核心纵梁，起吊装置将预制挑臂2吊装至核心纵梁1一侧，实现精准定位安装；保持悬吊，在核心纵梁1和预制挑臂 2的锚固块6之间，张拉临时预应力钢筋7，进一步的，旋转吊机，进行另一侧预制挑臂的吊装及临时固定。此时，两侧预制挑臂在自重、竖向支撑以及水平向预应力的作用下达到平衡状态，如图4所示。此时桥面吊机可前移，进行下一对预制挑臂的吊装。

在具体实施时，所述预应力钢筋布置根数可为1根、2根或多根，如图8所示，优选的，可选用2根预应力布置形式，即方案b。预埋临时锚固块6的布置如图9，其中，预制挑臂2上的两个锚固块，关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为0.75m，与顺桥向接缝5距离为2.5m；核心纵梁上的两个锚固块，关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为0.75m，与顺桥向接缝5距离为2m。

进一步的，已经吊装完成临时固定的预制挑臂可进行后装挑臂肋板/斜撑与核心箱梁腹板 (肋板/斜撑)4间的接缝，优选的，可采用高性能混凝土或UHPC材料进行浇筑。待本跨预制挑臂都吊装完成后，浇筑后装挑臂翼缘与核心梁顶板间的接缝5以及相邻两块后装挑臂顶板间的接缝。

接缝达到强度后，张拉桥面板横向钢筋8、顶板纵向体内预应力束10及底板纵向体内预应力束11，进一步的，可拆除临时锚固构造，可进行桥面铺装和附属结构的施工。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：所述复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法的相关结构包括核心纵梁、预制挑臂、支撑构造、临时预应力、纵横向湿接缝；所述预制挑臂的单个挑臂节段由一片挑臂顶板和其下起支撑作用的一片或多片的挑臂肋板或挑臂斜撑组成；所述纵横向湿接缝种类，可细分为：a.后装挑臂肋板或挑臂斜撑与核心纵梁腹板的接缝；b.后装挑臂翼缘与核心纵梁顶板间的接缝；c.相邻两块后装挑臂顶板间的接缝；所述接缝浇注材料为普通混凝土，其中的预埋钢筋为环状；核心纵梁设有牛腿或承托的支撑构造；

所述施工方法包括以下步骤：

S1：待核心纵梁节段拼装完成、架桥机前移后，利用桥面吊机起吊拼装预制挑臂，放置于临时或永久支撑构造上；

S2：张拉梁顶临时横向预应力，预制挑臂在重力、临时预应力、支撑竖向力共同作用下实现自平衡状态；

所述临时预应力采用以下两种施工方法之一：第一种施工方法：临时预应力张拉于两侧吊装预制挑臂之间；在两侧后装预制挑臂上对应设置锚固块，待吊装就位后，在双侧预制挑臂的两个锚固块之间安装若干顶面预应力钢筋并张拉固定；本方法采用双侧同步吊机，核心纵梁上有充足的运梁空间，确保运梁车通过，本跨预制挑臂吊装和下一跨核心纵梁节段拼装可同时进行；第二种施工方法：临时预应力张拉于核心纵梁和预制挑臂之间；分别在核心纵梁桥面和后装预制挑臂上设置锚固块，待吊装就位后，在锚固块之间安装若干顶面预应力钢筋并张拉固定；

S3：起重设备放松本节段挑臂，移动至下一个节段，进行下一组预制挑臂的节段拼装；

S4：施工纵横向接缝，待接缝达到强度，通过预埋波纹管张拉横向永久预应力，实现挑臂节段与核心纵梁的传力连接后，可释放并移除桥面临时预应力。

2.如权利要求1所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：桥面吊机依次或同时将一对预制挑臂吊装至核心纵梁两侧。

3.如权利要求1所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：临时预应力的相关构造包括：预应力钢绞线或预应力钢筋、锚固块。

4.如权利要求3所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：所述预应力钢筋采用精轧螺纹钢，锚固构件应便于安装和拆卸。

5.如权利要求1所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：锚固块之间的所述临时预应力钢绞线或预应力钢筋可布置为1根或多根；方法一中，两个锚固块位于预制挑臂上，顺桥向关于挑臂肋板中心线对称，距中心线距离为1/4顺桥向挑臂长，与顺桥向接缝距离为1/3～1/2横桥向挑臂宽；方法二中，预制挑臂上的两个锚固块布置方式同方法一；核心纵梁上的两个锚固块，顺桥向关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为1/4顺桥向挑臂长，横桥向位于核心纵梁腹板上方。

6.如权利要求1所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于：所述接缝浇注材料或采用高性能混凝土或UHPC，所述预埋钢筋或采用直线状的短钢筋。

7.如权利要求1所述的复合截面节段梁桥后装挑臂的施工方法，其特征在于预制挑臂与核心纵梁在临时预应力下实现自平衡，吊机前移后，吊装完成的预制挑臂可进行肋板处湿接缝浇筑施工。