斜拉桥主梁支架法与悬臂法施工.docx

《斜拉桥主梁支架法与悬臂法施工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《斜拉桥主梁支架法与悬臂法施工.docx（7页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、浅谈成都火车南站斜拉桥主梁支架法施工的特点李定达内容提要：本文结合成都市火车南站跨线斜拉桥主梁支架法施工实际，探讨了支架法施工的特点及其与悬臂法、顶推法、平转法等的差异，并着重将支架法同较常见的悬臂浇筑法作了比较。关 键 词：斜拉桥主梁 支架法 施工 特点 前言 斜拉桥主梁的施工方法与梁式桥基本相同，大体上可分为顶推、平转、支架、悬臂四种。顶推法尚未有先例；平转法适用于较特殊的中小跨径，鲜为采用；支架法仅适用于桥下净空低、搭设支架不影响桥下交通的情况，全国仅有两例；悬臂法是斜拉桥主梁施工所采用的较为普遍的一种方法。2 几种施工方法比较2.1顶推法顶推法的特点是施工时需在跨间设置若干临时支墩，顶

2、推过程中主梁要反复承受正、负弯矩。该法适用于桥下净空低、修建临时支墩造价不大、支墩不影响桥下交通、抗压与抗弯能力相同能承受反复弯矩的钢斜拉桥主梁的施工。对砼主梁来说，由于拉索水平分力能对主梁提供免费预应力，如在拉索张拉前顶推主梁，临时支墩间距又超过主梁负担自重弯距的能力时，为满足施工需要，要设置临时预应力束，在经济上不合算。上海泖港大桥曾考虑过使用该法，但经过比较予以排除，故顶推法迄今为止国内尚未有先例。2.2平转法平转法是将上部结构分别在两岸或一岸顺河流方向的矮支架上现浇，并在岸上完成所有的安装工序（落架、张拉、调索等），然后以墩、塔为圆心，整体旋转到桥位合拢。平转法适用于桥址地形平坦，墩身

3、较矮和结构体系适合于整体转动的中小跨径斜拉桥。现今只有四川马尔康地区的金川桥使用过。2.3悬臂法 悬臂法可以是在支架上修建边跨，然后中跨采用悬臂施工的单悬臂法；也可以是对称平衡的双悬臂法。一般可分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两种。2.3.1悬臂拼装法 一般是先在塔柱区现浇一段放置起吊设备的起始梁段，然后利用各种起吊设备从塔柱两侧依次对称安装节段，使悬臂不断伸长直至合拢。上海泖港大桥采用单悬臂拼装施工，广东九江大桥、美国哥伦比亚（P-K）桥采用双悬臂拼装施工。2.3.2悬臂浇筑法是从塔柱两侧用挂篮对称逐段就地浇筑主梁砼。我国大部份斜拉桥混凝土主梁均采用此法施工。2.4支架法有在支架上现浇、在临时支墩

4、间设托架或劲性骨架现浇、在临时支墩上架设预制梁段等几种施工方法。其优点是施工最简单方便，能确保结构满足设计线型，但仅适用于桥下净空低、搭设支架不影响桥下交通的情况，全国仅有天津永和桥、昆明市园通大桥两例。3 工程概况本工程为跨越成都市火车南站的跨线斜拉桥，是人民南路南延线、机场路、三环路的重要连接工程，是成都市的城建标志性建筑，其孔跨组合为：93m+124m+30m。主梁宽34.2m，高2.1m，桥面板厚28cm，标准断面为双空心主肋形式，纵向箱形主肋宽4.0m。主梁标准节段长度为6.0m，每6.0m设置一道横梁，全桥共有33个节段，合拢段长2.0m。主梁纵肋、桥面板及横梁内分别设有纵、横向预

5、应力钢束，纵向钢束除通长束外均为分段张拉锚固，通过连接器逐段接长。主梁采用支架法分节段现浇施工，其构造见下图所示：4主梁支架法施工特点本斜拉桥主梁的施工有三大显著特点：一是由于跨越成都市火车南站十股线路，其中七股电气化，站内调车频繁，为保证安全，梁底需完全封闭，故不能采用悬臂施工；二是大小跨跨越场地的不同导致支架形式的不同，大跨端仅能在站台上搭设支墩故采用拆装式桁梁和万能杆件的组合平台跨越站场和线路，小跨端为满堂碗扣式脚手架；三是设计者按悬臂施工工况计算，而实际是采用支架法施工，需解决施工工况与设计工况相吻和的问题。4.1施工工艺流程两种不同的施工方法注定其施工工艺流程的不同。4.1.1总体施

6、工工艺流程引桥施工Mn、Sn节段循环施工(n=113)M17节段施工第二次全桥索力调整拆除全部支架，张拉二期钢绞线桥面铺装、栏杆等附属工程施工M14、S14砼浇注M15节段施工M16节段施工30米辅助跨即M18号块施工张拉M18钢绞线拆除M18支架张拉X14、D14号拉索.挂X15、X16拉索0号块施工注：M、X表示小跨端节段、斜拉索；S、D大表示小跨端节段、斜拉索；阿拉伯数字表示节段号或索号。4.1.2节段施工工艺流程 根据总体施工工艺流程安排，其节段施工工艺流程如下：桥面板钢筋施工，预应力体系安装、定位斜拉索安装纵肋内箱模板安装纵肋顶板、横梁及桥面板砼浇筑砼养护、节段间竖向施工缝凿毛纵横向

7、预应力钢束张拉、压浆拆除该节段下的支架、模板支架搭设纵肋及横梁底模铺设底板砼养护、施工缝凿毛张拉70%的一期拉索索力监控单位提出下一段的立模标高桥面板底模铺设纵肋钢筋施工、索道管、钢锚箱、预应力体系安装定位纵肋底板砼浇筑张拉至100%的一期拉索索力4.1.3主梁施工配合流程图斜拉桥主梁施工与一般桥梁主梁施工的不同点是专业监控单位的介入，因此，为确保施工过程中主梁、索、塔的受力状态和变形始终处于设计工况范围，以及施工中的各种信息能及时准确反馈，参与该工程的各单位（施工、监控、监理、设计、质检）必须遵循相应的工序流程及信息流程要求，支架法和悬臂法基本相同，此处从略。4.2施工工艺4.2.1支架及模

8、板4.2.1.1支架法A、支架本桥共有33个节段，标准节段长度为6.0m，大跨端跨越火车南站十股线路（其中七股电气化），跨线部分支架采用五组拆装式桁梁和万能杆件相连的组合支架平台，跨度为42m+22m。大跨其余部份及辅助跨、小跨端采用WDJ碗扣满堂支架。支架总体布置形式见下图：由于组合平台支架跨度较大，在自重及施工荷载的作用下将会有较大的挠度变形，特别是22 m跨万能杆件支架，因其由粗制螺栓栓接而成，变形很难预计，故而主梁施工的关键是准确确定平台支架在自重及外加荷载作用下的挠曲变形（包括弹性和非弹性），并据此在主梁底模上设置预拱度，从而保证主梁线型。该预拱度值由两部份组成：一是支架在梁体荷载下

9、的变形；二是在一定跨度、一定结构形式下的梁体由收缩徐变、索力松驰、动载效应等因素引起的变形值。第二部份由设计者给出，第一部份的施工工艺如下： a)组合平台支架预拱度设置 平台支架搭设完毕后，在支架上进行模拟主梁砼分段浇筑的荷载试验，测量出支架在等效于主梁自重的模拟荷载作用下的弹性变形，主梁施工时即可根据此弹性变形值设置主梁底模预拱度曲线。同时，模拟试验还可以消除支架的非弹性变形，其具体实施如下：计算出每节段主梁施工时作用在支架上的梁体自重及施工荷载的大小，并根据其值设计水箱为461.5m。由于节段梁体重达3800KN，水箱不可能做得如此大，但根据一定的力学关系可由水箱等铰作用下的变形推知梁体自

10、重及施工荷载作用下的变形。考虑到平台支架上横向铺有工字钢，纵向铺有方木且梁体重量主要集中在纵肋，故沿纵肋移动水箱，使其中心和每节段纵肋梁体中心一致，测出其原始标高h1，然后模拟砼浇筑时荷载的变化灌水加载，每加载10t，测一次变形h1，加载完成后，预压2小时，测出其标高h2，在预压过程中，定时观测已布各测点的标高变化。以10t为量级放水，同时测出各量级对应的h2，排水完毕移走水箱测出其标高h3。由前可知:非弹性变形值非弹= h1-h3，弹性变形值弹= h3-h2。由于预压已消除非弹性变形，故预拱度值=弹q砼/q水箱。同时，根据h1和h2的值，利用相应力学公式可换算出不同梁体重量下平台支架的弹性变

11、形值。重复以上步骤至平台支架未端主梁节段，即可得主梁每一节段的预拱度值。 b)主梁其余部份支架预拱度大跨端非跨越线路部份及小跨端辅助跨的支架采用WDJ满堂碗扣脚手架形式。搭设好后进行预压，精确测出支架和地基土的变形量以设置预拱度。B、模板本桥底模大部份采用胶合模板，通过横桥向铺工字钢（WDJ碗扣上为枕木）纵桥向铺方木，使几榀梁体或WDJ碗扣形成整体，从而保证胶合模板的刚度和平整度。分节段施工时，节段间的接缝的处理尤显重要，为此，底模使用了长1.5m，=8mm的钢模板。该1.5m模板利用预埋螺栓及型钢连结两个节段，如图3所示。 每次张拉完成脱架后，模板在螺栓的作用下仍和该节段砼紧密相连，从而保证

12、上、下两节段间接缝的平顺。本桥侧模采用=8mm的大块整体钢模板，每块长度596cm，端头有20cm的活动插板，横梁处留有张拉槽，从而保证侧面梁体线型平顺。斜拉桥模板工程最重要的是立模标高的确定，支架法施工时模板标高在砼浇筑时无法变化，故立模标高须具有较高精度，不能超过索力对标高的影响范围，需专业监控单位根据上节段施工实际提出下节段的立模标高。由于斜拉桥是柔性多支点超静定结构，索、梁、塔受温度变化的影响很大，且变化量各不相同，标高的测量和放样均应选择在温差较小的时段（晨6：008：00）进行。立模标高确定后还必须严格控制每节段块件的重量和施工临时荷载的堆放情况，这悬臂施工法相同。首先，模板（挂篮

13、）的尺寸严格控制，每盘砼的砂、石严格过秤，在保证块件重量的同时，确保砼的弹性模量的准确性；其次，设计、监控单位须给出施工临时荷载的最大值，必须上桥的临时荷载要严格过秤，并对称布置于0号块上。4.2.1.2悬臂浇筑法悬臂浇筑施工法用挂篮代替支架法支架施工工序，其预拱度设置通过牵索索力调整挂篮标高实现；底模直接铺设在挂篮上。悬臂法挂篮一般由三部份组成：三角架、施工平台和悬吊伺服机构（悬吊系统、牵索系统、抗水平力系统、升降系统、走行系统、调位系统）。牵索挂篮上使用的牵索，系借用悬臂前端斜拉索并列索中之外索，通过接长部份，将其锚固在挂篮牵索纵梁的弧形道上。底模标高也是在砼浇筑过程中通过牵索索力来控制，

14、其测量时间的要求和支架法相同。4.2.2钢锚箱、索导管、钢筋、预应力施工 支架法和悬臂法的钢锚箱、索导管、钢筋、预应力等工序的施工工艺相差不大，此处不再赘述。4.2.3斜拉索安装、张拉主梁的施工方法决定斜拉索的施工方法，在斜拉索施工工艺上支架法和悬臂法的差别较大。4.2.3.1支架法支架法的斜拉索在节段砼达到一定强度后开始挂设，节段预应力张拉、压浆完成后开始张拉。由于本桥设计所依据的悬臂工况和实际支架法施工工况有较大的差异，因此，斜拉索施工便成了解决这两者差异的有效途径。主梁砼支架法浇注完毕至预应力张拉完毕这段时间内，该节段梁体处于简支状态，如此时卸架，势必造成悬臂端主梁砼的开裂；而如果就此张

15、拉到设计所给定的第一次张拉力，因梁体在第一次索力作用下仍有向下的位移，支架及地基必定会有反力，这也必然会造成卸架后张拉索力和实际索力的不同，进而影响全桥的预应力度。经反复摸索研究，决定在张拉70%的前期索力后卸架，测出此时的实际索力，并据此算出须再施加多少。梁体施工时以标高控制为主，而斜拉索索力的大小对标高变化有明显的作用（现场实测值最大的为每200KN变化1cm），故索力施工的准确性直接影响到主梁施工进度。经过多次探索，发现张拉8688%的第一次索力值后卸架，实测此时索力值与100%前期索力值相差在3%以内，而且标高吻合得很好，这无疑大大的提高了施工进度。4.2.3.2悬臂浇筑法悬臂浇筑法的

16、斜拉索在钢筋、预应力体系和模板安装的同时开始挂设，并根据标高的情况决定张拉索力的大小；在砼浇筑过程中也随时调整斜拉索，待砼浇筑完成后将牵索换成永久索。4.2.4主梁砼施工4.2.4.1支架法支架法主梁砼施工较简单，与一般箱梁相似。4.2.4.2悬臂浇筑法悬臂浇筑法主梁节段混凝土浇注一般分四步完成：第一步：当主梁浇注至1/4节段混凝土量时，测量挂篮前吊杆拉力、牵索索力和底模前端相对高程。按上述工序要注意张拉牵索索力，降低前吊杆拉力使之不大于某值。测量底模前端相对高程。第二步：当浇注至1/2节段混凝土量时，重复第一步的施工工序，然后第二次补张拉前一节段的4根缆索的索力，第二次补张拉按设计要求的锚头

17、拔出量控制。第三步：当浇注至3/4节段混凝土量时，再次重复前述工序。第四步：当节段混凝土浇注完毕，最后测量前吊杆拉力、牵索索力与底模相对高程。按设计要求张拉牵索至设计索力，使前吊杆反力控制在不大于某值。此时，挂篮平台底模前端高程应与该节段计算的高程一致，如有较大差异应及时分析原因加以调整。双悬臂施工时，两侧节段混凝土浇注数量差应予以严格控制；两侧节段混凝土同时浇注的重量差，在根据不同的梁体在不同的悬臂长度时有不同的要求，须严格遵守。4.2.5主梁0号块施工支架法和悬臂浇筑法0号块的施工工艺基本相同，0号块的作用一是便于搭设主塔施工所需的万能杆件膺架；二是利用临时固结装置和纵横向限位箱控制主梁施

18、工过程中产生纵横向平面位移和转角，使之满足设计体系（半漂浮、全漂浮、固结等体系）工况。该块施工时间一般安排在主塔下横梁完成以后，大都是在支架上现浇。4.2.6合拢段支架法和悬臂浇筑法的合拢段施工工艺基本相同，主要解决以下几个问题：一是临时固结装置的及该段微膨胀砼配合比的选定；二是与梁、塔、索内力及主梁标高相关的准确温度场的建立；三是合拢两端标高的调整及合拢时间的确定。5 结束语斜拉桥是一种造型优美、极具竞争力的桥型，悬臂浇筑是其主要施工方法，已有较成熟的经验，支架法则基本无前车可鉴。支架法施工看似简单，但由于施工中存在很多（支架、地基、模板变形等）不确定因素，这和斜拉桥主梁的设计基本原则（主梁

19、施工时节段受力工况和设计时一致）相悖，故而很少采用，悬臂施工则很好地保证了这一点。因此，如何保证施工和设计工况相吻合，籍以确保梁体的线型和结构的受力是支架法施工的关键。悬臂法的挂篮、牵索与支架法的模板、支架相似，故支架亦被称为“落地式挂篮”；但是，众所周知，悬臂施工时节段的标高可由牵索的索力大小调整，而支架法则不行，同时，施工工艺流程及砼、斜拉索等工序的施工也有别于常规的悬臂浇筑法施工。支架法的另一大特点是不用制造昂贵的挂篮，可节约投资。该桥主梁在参与各方的积极配合下进展迅速，解决了大小跨不同的支架法施工时所遇到的难题，施工质量得到了足够保证，标准节段最快用时为8天，合拢段施工也达到了合拢误差小于2mm的高精度合拢，这为斜拉桥主梁支架法施工提供了宝贵的经验。