CN114687289A - 一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土梁矮塔斜拉桥(或称为混凝土梁部分斜拉桥)上部结构快速循环施工方法：先连续施工主梁悬臂端无索梁段，再施工主梁悬臂端有索区第一个混凝土梁节段，对于后续每一有索节段，都于最新待浇筑梁段绑扎钢筋期间安装并张拉上一节段对应的斜拉索，然后张拉新节段预应力，移动挂篮施工等循环此过程直至悬臂梁段全部施工完成。本发明与现有的混凝土梁矮塔斜拉桥逐节段先浇筑混凝土、再张拉预应力，然后再张拉当前节段对应斜拉索的逐节段建造方法相比，在控制结构开裂风险的前提下，舍弃传统的串联作业为部分关键工艺并行作业方式，从而整个循环建造过程中将斜拉索安装及张拉的时间完全省略，可显著提高施工进度，节约建造成本。
Description
技术领域
本发明属于桥梁快速建造技术领域，尤其涉及一种混凝土梁矮塔斜拉桥(或称为混凝土梁部分斜拉桥)上部结构快速循环建造方法。
背景技术
混凝土或钢主梁斜拉桥建造过程中，考虑主梁结构整体及局部受力安全，一般须在吊装并焊接或浇筑悬臂最前端节段后，及时安装并张拉(或部分张拉)当前节段对应斜拉索，然后桥面吊机(或挂篮)行走至当前梁段，继续按该顺序施工新梁段，各施工工序严格按串联步骤进行，故上部结构总建造周期一般相对较长。
混凝土梁矮塔斜拉桥(或称为混凝土梁部分斜拉桥)在受力及材料方面具有如下特点：相对一般斜拉桥，矮塔斜拉桥的斜拉索承担荷载的比例相对较低，斜拉索对结构的支撑效果相对较弱；混凝土结构在悬臂安装过程中存在开裂风险。
相对普通斜拉桥安装某节段后须安装并张拉对应节段斜拉索的串联作业方式相比，混凝土梁矮塔斜拉桥建造时，完全可在当前有索区节段绑扎普通钢筋期间，同步安装及张拉上一有索区节段对应斜拉索，从而实现并行作业，减少全周期时间耗费，加快上部结构建造进度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术不足之处，结合混凝土梁矮塔斜拉桥(或称为混凝土梁部分斜拉桥)独有的受力及材料特性，提供一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构快速循环建造方法，在确保施工过程质量与安全的前提下，舍弃传统的串联作业为并行作业方式，通过优化上部结构施工工序，缩短全桥建造时间，进而达到整体节约建设资金的效果。
为解决上述技术问题，达成较好预期，本发明提供如下技术方案：一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构快速建造方法，其特征在于：改变传统的多工序串联作业方式为各工序交叉并行作业方式，整体节约建造时间成本。
对具体的混凝土梁矮塔斜拉桥采用本“快速循环建造方法”施工时，包括以下步骤：
步骤一、主墩及主塔施工：完成主墩及主塔施工；
步骤二、混凝土梁0#节段施工：完成混凝土梁0#节段施工，拼装挂篮；
步骤三、无索区混凝土梁段悬臂安装施工：利用挂篮搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋，平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段的N节段并进行养护，张拉预应力筋，完成施工无索区混凝土梁段的N节段；
步骤四、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮前移至已施工完成的第N号无索区混凝土梁段上方，待施工下一无索区混凝土梁段的N+1节段；
步骤五、无索区混凝土梁段继续悬臂安装施工：利用挂篮搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋，平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段的N+1节段并进行养护，张拉预应力筋，完成施工无索区混凝土梁段的N+1节段；
步骤六、循环施工：循环步骤四至步骤五，直至无索区悬臂梁段全部施工完成；
步骤七、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮前移至已施工完成的第N+1号无索区混凝土梁段上方，待施工有索区混凝土梁段的M节段；
步骤八、有索区混凝土梁段悬臂安装施工：利用挂篮搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋，平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段的M节段并进行养护，张拉预应力筋，完成施工有索区混凝土梁段的M节段；
步骤九、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮前移至已施工完成的第M号有索区混凝土梁段上方，待施工下一有索区混凝土梁段的M+1节段；在此期间，将M+1节段对应普通钢筋及预应力筋材料放置于M节段；
步骤十、有索区混凝土梁段继续悬臂安装施工：利用挂篮搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋，平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段的M+1节段并进行养护，张拉预应力筋，完成施工有索区混凝土梁段的M+1节段；
步骤十一、斜拉索安装及张拉：在搭设模板及绑扎M+1号有索区混凝土梁段普通钢筋及布设预应力筋期间，同步安装并张拉M号有索区混凝土梁段对应的第M号斜拉索；
步骤十二、循环施工：循环步骤九至步骤十一，直至有索区悬臂梁段全部施工完成。
作为本发明的一种优选的技术方案，首先进行主塔区梁段安装：按照常规施工方法，施工主墩及主塔，搭设模板，绑扎普通钢筋及布设预应力筋后浇筑施工或其他方式安装混凝土梁0#节段，在混凝土梁0#节段悬臂端拼装挂篮。
作为本发明的一种优选的技术方案，继续进行无索区混凝土悬臂梁段逐一施工：利用挂篮搭设模板；绑扎普通钢筋及布设预应力筋；平衡悬臂浇筑混凝土并进行养护；张拉预应力筋；将挂篮前移至已施工完成的悬臂无索区混凝土梁段上，待施工下一无索区混凝土梁段。
作为本发明的一种优选的技术方案，循环上述过程直至无索区混凝土悬臂梁段全部施工完成；将挂篮前移至已施工完成的悬臂最后一段无索区混凝土梁段处，待施工有索区混凝土梁段。
作为本发明的一种优选的技术方案，进入有索区混凝土悬臂梁段施工：利用挂篮搭设模板；绑扎普通钢筋及布设预应力筋；平衡悬臂浇筑混凝土并进行养护；张拉预应力筋；预应力筋张拉完成后，与传统通用做法完全不一致处体现为：不安装该梁段对应斜拉索，而是直接将挂篮继续前移至已施工完成的悬臂有索区混凝土梁段上，待施工下一有索区混凝土梁段，在此期间，将下一节段对应普通钢筋及预应力筋材料放置于当前节段。
作为本发明的一种优选的技术方案，然后进行有索区混凝土悬臂梁段施工：利用挂篮搭设模板；绑扎普通钢筋及布设预应力筋；在搭设模板及绑扎普通钢筋及布设预应力筋期间，同步安装并张拉上一节段有索区混凝土梁段对应的斜拉索；然后平衡悬臂浇筑当前混凝土梁段并进行养护；张拉预应力筋；将挂篮前移至施工完成的悬臂当前节段有索区混凝土梁段上。
作为本发明的一种优选的技术方案，循环利用挂篮搭设模板；绑扎普通钢筋及布设预应力筋；在搭设模板及绑扎当前节段普通钢筋及布设预应力筋期间，同步安装并张拉上一节段有索区混凝土梁段对应的斜拉索；然后平衡悬臂浇筑当前有索区混凝土梁段并进行养护；张拉预应力筋；将挂篮前移至已施工完成的悬臂前端当前有索区混凝土梁段上；循环上述过程直至有索区混凝土悬臂梁段全部安装完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)相对普通斜拉桥施工某节段后必须安装并张拉对应节段斜拉索的串联作业相比，在当前节段搭设模板及绑扎普通钢筋及布设预应力筋期间安装并张拉上一节段对应斜拉索，整个循环建造过程中完全将斜拉索跟随张拉的时间节省，实现混凝土主梁与斜拉索施工的并行作业，从而减少各节段施工周期30％时间耗费；
(2)对于普通混凝土斜拉桥，不安装并张拉当前节段对应斜拉索的条件下，提前完全施工(吊装或现浇)下一节段会导致已施工完成梁段顶板显著增加开裂风险；对于普通钢梁斜拉桥，不安装并张拉当前节段对应斜拉索的条件下，提前施工下一节段可能导致已施工完成梁段底板(或下弦杆)显著增加受压屈服风险。混凝土梁矮塔斜拉桥采用本发明方法不存在上述开裂及构件屈服风险；
(3)大跨度混凝土梁矮塔斜拉桥采用前述快速循环建造方法极为适宜，可在充分利用结构受力及材料特点的情况下，结合现有机具设备及人力，降低全过程建造成本。
附图说明
图1为本发明的主墩、主塔及混凝土梁0#节段建造完成状态结构示意图；
图2为本发明的塔区无索区挂篮拼装完成状态结构示意图；
图3为本发明的第N号无索区混凝土梁搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋完成状态结构示意图；
图4为本发明的平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段的N节段并进行养护、张拉预应力筋完成状态结构示意图；
图5为本发明的挂篮移动至已施工完成的第N号无索区混凝土梁段上方，待安装下一无索区混凝土梁段的N+1节段状态结构示意图；
图6为本发明的无索区梁段的N+1节段施工完成状态结构示意图；
图7为本发明的挂篮移动至第N+1号无索区混凝土梁段上方，待施工有索区混凝土梁段的M节段状态结构示意图；
图8为本发明的第M号有索区混凝土梁段搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋完成状态结构示意图；
图9为本发明的平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段的M节段并进行养护、张拉预应力筋完成状态结构示意图；
图10为本发明的挂篮移动至已施工完成的第M号有索区混凝土梁段上方，待安装下一有索区混凝土梁段的M+1节段，在此期间，将M+1节段对应普通钢筋及预应力筋材料放置于M节段状态结构示意图；
图11为本发明的第M+1号有索区混凝土梁搭设模板并绑扎普通钢筋及布设预应力筋完成状态结构示意图；
图12为本发明的第M号斜拉索安装并张拉完成状态结构示意图；
图13为本发明的平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段的M+1节段并进行养护、张拉预应力筋完成状态结构示意图；
图14为本发明的挂篮移动至已施工完成的第M+1号有索区混凝土梁段上方，待作业下道工序，在此期间，将下一节段对应普通钢筋及预应力筋材料放置于M+1节段状态结构示意图；
图15为本发明的作业方式与混凝土梁矮塔斜拉桥的传统作业方式对比；
图中：1、无索区混凝土梁段；2、有索区混凝土梁段；3、斜拉桥主墩；4、斜拉桥主塔；5、挂篮；6、模板；7、普通钢筋及预应力筋；8、斜拉索；9、混凝土梁0#节段。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图14，本发明提供一种技术方案：一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构快速循环施工方法，包括如下步骤：
步骤一、主墩3及主塔4施工：完成主墩3及主塔4施工，完成状态如图1；
步骤二、混凝土梁0#节段9施工：完成混凝土梁0#节段9施工，拼装挂篮5，完成状态如图2；
步骤三、无索区混凝土梁段1悬臂安装施工：利用挂篮5搭设模板6并绑扎普通钢筋及布设预应力筋7，完成状态如图3；平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段1的N节段并进行养护，张拉预应力筋7，完成施工无索区混凝土梁段1的N节段，完成状态如图4；
步骤四、移动挂篮5：待上述过程完成后，将挂篮5前移至已施工完成的第N号无索区混凝土梁段1上方，待施工下一无索区混凝土梁段1的N+1节段，完成状态如图5；
步骤五、无索区混凝土梁段1继续悬臂安装施工：利用挂篮5搭设模板6并绑扎普通钢筋及布设预应力筋7，平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段1的N+1节段并进行养护，张拉预应力筋7，完成施工无索区混凝土梁段1的N+1节段，完成状态如图6；
步骤六、循环施工：循环步骤四至步骤五，直至无索区悬臂梁段1全部施工完成；
步骤七、移动挂篮5：待上述过程完成后，将挂篮5前移至已施工完成的第N+1号无索区混凝土梁段1上方，待施工有索区混凝土梁段2的M节段，完成状态如图7；
步骤八、有索区混凝土梁段2悬臂安装施工：利用挂篮5搭设模板6并绑扎普通钢筋及布设预应力筋7，完成状态如图8；平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段2的M节段并进行养护，张拉预应力筋7，完成施工有索区混凝土梁段2的M节段，完成状态如图9；
步骤九、移动挂篮5：待上述过程完成后，将挂篮5前移至已施工完成的第M号有索区混凝土梁段2上方，待施工下一有索区混凝土梁段2的M+1节段，在此期间，将M+1节段对应普通钢筋及预应力筋材料放置于M节段完成状态如图10；
步骤十、有索区混凝土梁段2继续悬臂安装施工：利用挂篮5搭设模板6并绑扎普通钢筋及布设预应力筋7，完成状态如图11；平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段2的M+1节段并进行养护，张拉预应力筋7，完成施工有索区混凝土梁段2的M+1节段，完成状态如图13；
步骤十一、斜拉索8安装及张拉：在搭设模板6及绑扎M+1号有索区混凝土梁段2普通钢筋及布设预应力筋7期间，安装并张拉M号有索区混凝土梁段2对应的第M号斜拉索8，完成状态如图12；
步骤十二、步骤十二、循环施工：循环步骤九至步骤十一，直至有索区悬臂梁段2全部施工完成，完成后状态见图13。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构快速循环施工方法，其特征在于：改变传统的多工序串联作业方式为关键工序并行作业方式，整体节约建造时间成本。所述建造方法如下：
步骤一、主墩及主塔施工：完成主墩(3)及主塔(4)施工；
步骤二、混凝土梁0#节段施工：完成混凝土梁0#节段(9)施工，拼装挂篮(5)；
步骤三、无索区混凝土梁段悬臂安装施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)并绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)，平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段(1)的N节段并进行养护，张拉预应力筋(7)，完成施工无索区混凝土梁段(1)的N节段；
步骤四、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮(5)前移至已施工完成的第N号无索区混凝土梁段(1)上方，待施工下一无索区混凝土梁段(1)的N+1节段；
步骤五、无索区混凝土梁段继续悬臂安装施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)并绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)，平衡悬臂浇筑无索区混凝土梁段(1)的N+1节段并进行养护，张拉预应力筋(7)，完成施工无索区混凝土梁段(1)的N+1节段；
步骤六、循环施工：循环步骤四至步骤五，直至无索区悬臂梁段(1)全部施工完成；
步骤七、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮(5)前移至已施工完成的第N+1号无索区混凝土梁段(1)上方，待施工有索区混凝土梁段(2)的M节段；
步骤八、有索区混凝土梁段悬臂安装施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)并绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)，平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段(2)的M节段并进行养护，张拉预应力筋(7)，完成有索区混凝土梁段(2)的M节段施工；
步骤九、移动挂篮：待上述过程完成后，将挂篮(5)前移至已施工完成的第M号有索区混凝土梁段(2)上方，待施工下一有索区混凝土梁段(2)的M+1节段；在此期间，将M+1节段对应普通钢筋及预应力筋(7)材料放置于M节段；
步骤十、有索区混凝土梁段继续悬臂安装施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)并绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)，平衡悬臂浇筑有索区混凝土梁段(2)的M+1节段并进行养护，张拉预应力筋(7)，完成有索区混凝土梁段(2)的M+1节段施工；
步骤十一、斜拉索安装及张拉：在步骤十搭设模板(6)及绑扎M+1号有索区混凝土梁段(2)普通钢筋及布设预应力筋(7)期间，同步安装并张拉M号节段有索区混凝土梁段(2)对应的第M号斜拉索(8)；
步骤十二、循环施工：循环步骤九至步骤十一，直至有索区悬臂梁段(2)全部施工完成。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法，其特征在于：首先进行主塔区梁段安装，继续进行无索区混凝土悬臂梁段(1)逐一施工，循环上述过程直至无索区混凝土悬臂梁段(1)全部施工完成；将挂篮(5)前移至已施工完成的悬臂最后一段无索区混凝土梁段(1)处，待施工有索区混凝土梁段(2)。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法，其特征在于，进入有索区混凝土悬臂梁段(2)施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)；绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)；平衡悬臂浇筑混凝土并进行养护；张拉预应力筋(7)；预应力筋(7)张拉完成后，与传统通用做法完全不一致处体现为：不安装该梁段对应斜拉索(8)，而是直接将挂篮(5)继续前移至已施工完成的悬臂有索区混凝土梁段(2)上，待施工下一有索区混凝土梁段(2)。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法，其特征在于，在上述移动挂篮期间，将下一节段对应普通钢筋及预应力筋(7)材料放置于当前节段。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法，其特征在于，进行有索区混凝土悬臂梁段(2)施工：利用挂篮(5)搭设模板(6)；绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)；在搭设模板(6)及绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)期间，同步安装并张拉上一节段有索区混凝土梁段(2)对应的斜拉索(8)；然后平衡悬臂浇筑当前混凝土梁段并进行养护；张拉预应力筋(7)；将挂篮(5)前移至施工完成的悬臂当前节段有索区混凝土梁段(2)上。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土梁矮塔斜拉桥上部结构循环建造方法，其特征在于，循环利用挂篮(5)搭设模板(6)；绑扎普通钢筋及布设预应力筋(7)；在搭设模板(6)及绑扎当前节段普通钢筋及布设预应力筋(7)期间，同步安装并张拉上一节段有索区混凝土梁段(2)对应的斜拉索(8)；然后平衡悬臂浇筑当前有索区混凝土梁段(2)并进行养护；张拉预应力筋(7)；将挂篮(5)前移至已施工完成的悬臂前端当前有索区混凝土梁段(2)上；循环上述过程直至有索区混凝土悬臂梁段(2)全部安装完成。
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