江苏省宿迁运河二号桥挂篮施工组织设计

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江苏省宿迁运河二号桥挂篮施工组织设计

主桥箱梁采用挂篮进行对称平衡悬臂浇筑施工,10#~12#墩的最大块重131.7t,5#~9#、13#~16#副墩的箱梁最大块重93.3t。按设计图纸要求,须将一套挂篮自重控制在最大块重的0.5倍以内。为满足设计要求,拟采用斜拉式轻型挂篮,分成两种承载力的挂篮,承载力分别为163t、116t,挂篮自重控制在60.0t、42.0t以内。

考虑到浇注砼时胀模超载及挂篮施工安全方面的重要性,挂篮设计的最大承载力取1.2×131.7×1.03=163t与1.2×93.3×1.03=116t两种,分别用于10#~12#主墩和5#~9#、13#~16#副墩的箱梁悬臂浇注。挂篮浇注砼和前移时的抗倾覆稳定系数要不小于2.0。

在挂篮安装完成后,对其进行水箱加载模拟梁体自重的压载试验,以检验挂篮加工质量,验证设计荷载下挂篮的设计参数及承载能力,并为箱梁悬浇施工高程控制提供挂篮变形依据。在挂篮通过试验验证达到设计要求后,船吊配合吊装挂篮的侧模系和工作平台。安装完毕后即可对称进行悬浇箱梁的施工。

施工现场临时用电施工方案(全套含表格)宿迁运河二号桥挂篮设计与施工

摘 要:本文主要介绍了宿迁运河二号桥施工用挂篮的结构型式、主要特点、结构计算、施工安装和注意事项,以及施工中采用的行走、穿束等系列轻便、快速施工工艺和挠度控制等。 关键词:桥梁 挂篮 设计 施工

   宿迁运河二号桥主桥为45+75+45m的PC连续箱梁体系,梁底按二次抛物线变化。主桥施工分为2个单T,每个单T以墩中心线为对称轴向两边分成9段。墩顶上部7m为0号段,1~5号段长3.4m,6~9号段长4.0m,最重梁段为1号段(886kN)。    该桥设计分为上下游两幅,两幅间设计为70cm宽湿接缝。根据工期要求,挂篮设计必需考虑上、下游幅悬浇基本同步进行。

1 结构型式和主要特点

挂篮由主桁系统、配重及后锚固系统、走行系统、前后上下横桁、吊挂系统、底模、内外侧模几个部分组成。 1.1 主桁系统    该挂篮主桁设计为两桁,三路贝雷桁架片利用型钢联结片连成整体形成主桁,贝雷上、下加设加强杆。设计最大允许弯矩为4700kN·m,两主桁置于腹板位置,中心距6.4m,纵向长12m。 1.2 后配重及后锚固系统    形成单只挂篮后,为保证挂篮不前倾,设计于两主桁间横担两根36号工字钢,其上放置重35t的钢箱装黄砂作为挂篮后配重;为抵消混凝土浇筑时的后拉力,主桁尾部50cm处以两根配重横梁作锚梁,每道主桁设计用2根Ⅳ级32精轧螺纹与已浇箱梁锚接起来。配重与锚杆同时作用确保了挂篮的安全,同时精轧螺纹可自由拆卸、安装、效果良好。后配重的黄砂、悬浇结束后材料可全部回收使用,大大降低成本。 1.3 行走系统 1.3.1 上横桁移动    在两根前后上横桁于主桁位置处直接焊辅两块δ=12mm钢板,覆盖于主桁上作为横桁滑移使用,在挂篮移向2#块时,用50kN倒链将前后上横桁移至施工位置。 1.3.2 挂篮整体走行系统    本次设计中彻底放弃了以往的滑道施工工艺,而直接用贝雷平滚置于主桁前支点下(已浇混凝土段端面向内50cm),后支点(配重位置)下设置16号工字钢加工的托板,下用32圆钢作滚筒,混凝土梁段上铺5mm钢板作为滚筒跑道。挂篮整体行走时,于已浇梁段顶部预埋16拉环一只,利用转向葫芦直接采取卷扬机牵引的施工工艺,当行走到待浇梁段位置时,前支点处用钢板垫牢,保证混凝土浇筑时的支点承载。该施工工艺在施工中每行走4m长块件时,所需时间仅约20min,而所有准备工作均可以在等待混凝土强度上升、张拉压浆阶段穿插完成。 1.4 前后上下横桁系统    上横桁由两根45号工字钢组成,下横桁由2根36号工字钢组成,前后横桁中心距5m,横桁长13m,上横桁悬臂长3.5m。前后横桁上分别设有底模平台及内外侧模的吊挂点。

1.5 吊挂系统    浇筑混凝土时,底模平台及其它各部分的重量吊挂是通过钢吊带实现的。前横桁设计有5根δ=4cm钢吊带,后横桁于箱梁截面以外设计有2根δ=4cm钢吊链,箱梁截面底宽6.5m范围内设计有3根Ⅳ级32精轧螺纹锚杆,施工中用两只32t千斤顶对每根锚杆加有约500kN的预紧力DB61/T 937-2014 公路钢桥正交异性钢桥面板设计施工技术规范,使底模与成品混凝土夹紧不漏浆,而且承担混凝土浇筑时的部分竖向分力。 1.6 模板    由底模、外侧模、内芯模和端模组成。底模系将δ=12mm钢板直接固定在底模平台上,底模平台长6m、宽13m,承担浇筑时混凝土重量及施工机具设备的重量,并兼作施工操作平台。底模平台以型钢(7组2根28号槽钢加6组2根20号槽钢)拼成加劲梁,并与前后下横桁直接焊接。为保证梁底线型,加劲梁加工时中段进行预压弯约8mm。 外侧模用10号槽钢依照翼缘尺寸加工成定型骨架片,按1#块尺寸连接组拼成整体骨架,满足不同长度块件使用。整体骨架表面钉附δ=16mm竹胶板作为面板,保证混凝土表面的平整、光洁。内侧模为组合钢模与木模相结合,通过16拉杆内外侧模连接定位,控制变形。用内径20的硬塑料管作拉杆套管,且伸出内外侧模板,以消除混凝土浇注时套管进浆导致拉杆无法抽拔。结果表明,除个别套管因振捣碰撞破裂进浆,造成拉杆抽拔失败外,拉杆回收率达100%。拆模后,伸出混凝土表面的套管只需用铁铲铲断即可,既保证了外表美观,也避免了繁琐的修复工作。芯模顶板施工采用搭设木排架,上铺组合钢模。    端模用组合钢模与木模结合,利用梁体钢筋临时固定,内外模将其夹紧、定位。

2.1 主桁未分离计算    浇筑1#、2#块时,结构为双悬臂筒支梁,主要计算主桁前支座反力,验算主桁片的抗压变形破坏;其次计算主桁片的弯曲应力,以及上横桁承载及变形。 2.2 形成单只挂篮计算    此时结构为单悬臂的简支梁,后锚固受拉,前支座受压,主要验算混凝土浇筑及行走时的倾覆稳定性。 2.3 其它计算    挂篮前后下横桁在灌注混凝土时按4跨和3跨连续梁计算,行走时按简支梁计算,挂篮后上横桁按双悬臂简支梁计算。 2.4 技术指标    挂篮行走时倾覆稳定系数K=2.28>1.5;    后锚固允许受力与最大受力比值K=3.24>1.5;    混凝土浇筑时主桁承载(考虑贝雷组拼承载能力的削弱×80%)K=3.57;    上下横桁承载安全系数K=1.89。

   (1)根据已有起吊设备,主桁先在岸上分段组装,底模平台拼装于浮箱上,侧模骨架拼装结束后放于底模平台上。    (2)在已浇0#块上整体拼装。按照主桁支座、主桁、前后上横桁及吊挂系统、配重系统的顺序逐步安装。上横桁就位后,在0#块顶安放四台卷扬机,通过转向葫芦将拼装于浮箱上的底模、侧模系统起吊到位,通过吊带销接完成全部拼装。    (3)挂篮的一个循环周期大约经过如下步骤:    ①混凝土养护期间拆除外模架支点,将外模架落于底模平台上,穿跑挂篮用的卷扬机开口、钢丝绳。    ②混凝土强度达设计值90%时,张拉、压浆。    ③拆除底锚、后锚,用千斤顶安装前支座平滚。    ④前后吊带系统下落10~20cm。    ⑤用卷扬机将挂篮整体行走到下一块的位置,锚好后锚杆,垫实前支点。    ⑥底模平台调整,侧模调整,吊带系统调整固定。    ⑦绑扎底板钢筋、腹板钢筋,组拼内模,上对拉杆,绑扎顶板钢筋。    ⑧立端模准备浇筑新的块件。    本次挂篮设计结构受力明确、操作方便、施工进度快、质量好。自1998年8月29日浇筑上游1#块至10月29号浇筑下游9#块全部结束,历时61d,共悬浇18块件。平均6d一周期,最快块件4.5d。

4 挂篮施工中的几个问题

(1)要确保混凝土浇筑时主桁前支座材料强度满足受力要求,并因此支点反力较大,必要时须对主桁片进行加固,防止出现压杆破坏。    (2)外侧模底部与底模接触处设置必要的横向刚撑,确保底角不漏浆,影响外观。 (3)设置必要的腹板拉杆数量,防止出现面板变形,影响质量。    (4)挂篮悬浇至7#块结束时,由于钢绞线较长,且预埋波纹管采用内接白铁皮管接头,使索道孔内径减小,人工穿束困难。经现场研究,决定采用卷扬机牵引的施工工艺:先穿一根8钢筋,出孔处连接卷扬机钢丝绳,将悬浇束12根钢绞线(板束为19根)于索道进口处整体焊接在钢筋上,注意焊接时要尽量使钢绞线排列成圆形截面,然后直接用卷扬机牵引。施工结果表明,此工艺不仅节省人力,且大大缩短穿束时间,索道接头铁皮管有时亦能被强行拉出,平均每道穿束时间为30min。

(5)由于梁体悬臂较长,根据施工实践,侧模骨架片采用10号槽钢加工易产生弯曲、扭曲变形,后用14号槽钢加固,将原骨架片两支腿改为三支腿,效果良好。 (6)挂篮在走行时出现主桁尾端横向弯曲达30cm,有安全事故隐患。经分析原因有二:一是因三路贝雷底面不在同一水平面上,主桁有倾斜现象,置于主桁的后配重产生水平分力;二是主桁后支点偏前,配重位置下无支点,侧向分力无法消除,最终导致端贝雷出现横向弯曲。根据上述原因,将主桁后支点移于配重位置下,同时调整使每组桁片贝雷底标高相同,行走时随时注意观察、调整,处理效果良好。

   箱梁的挠度、底板线型控制一直是悬浇工艺中的难点。本次挂篮设计对前后上下横桁、吊带节点的伸长、主桁弹变的叠加均作了计算,最后取值为1.5cm。浇筑过程中定时观察,根据设计单位提供每节段预拱度及时调整底板标高,最后测得主桁前端平均弹性变形为12cm,非弹性变形为0.5cm,与计算基本相符。在块件张拉前后,实测块件标高,结果表明悬浇束的张拉对箱梁的起拱极小,适当减小预拱度值进行下一块件的施工。全桥悬浇结束后,梁段底表面平整、光洁,而且底板的线型曲率圆滑流畅,效果很好。

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