箱梁合攏工藝要點控制

XX高速公路XX大橋連續(xù)剛構(gòu)合攏施工—淺談箱梁合攏工藝要點控制工程概況XXX大橋主橋箱梁為90m+170m+90m單箱單室三向預應力混凝土懸澆連續(xù)剛構(gòu)。主墩墩身最高為126.06m，箱梁頂至常水位高達164m，為國內(nèi)同類型橋梁中最高的預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主墩與箱梁固結(jié)，主橋箱梁0#塊高10m，箱梁頂寬12m，底寬6.7m，箱梁0#塊從10m高按二次拋物線變化至跨中合攏塊3.7m高。箱梁頂橫坡為2%，縱坡為1.8%。全橋共設(shè)兩個單T結(jié)構(gòu)同步懸澆施工，每個單T分為21個號塊對稱澆灌；設(shè)有1個中跨合攏段（22#塊），中跨合攏段長為2m；兩個邊跨合攏段（23#塊），邊跨合攏段長為2m；兩個邊跨直線段（24#塊），邊跨直線段長為3.83m，邊跨直線段加邊跨合攏段共長5.83m（詳見橋型總體布置設(shè)計圖）。二、懸澆箱梁合攏方案選擇懸澆箱梁合攏，即體系轉(zhuǎn)換，是控制全橋受力狀態(tài)和線形的關(guān)鍵工序。因此，合攏順序和施工工藝必須嚴格按施工規(guī)范、設(shè)計圖紙、施工工藝及施工方案進行組織控制。牛欄江大橋邊跨墩高達100余米，先邊后中合攏施工難度大、資金投入多、施工工期長，因此，采取先中跨后邊跨的合攏方案【先中后邊合攏方案工藝控制的技術(shù)性較強，結(jié)構(gòu)單T力矩平衡較復雜，合攏鎖定前頂推施工安全性是關(guān)鍵。同時，在連續(xù)梁合攏施工中，不同的合攏順序，其引起的結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力不同，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換時由徐變引起的內(nèi)力重分布也不同，導致其結(jié)構(gòu)最終恒載內(nèi)力也不同；而當兩懸臂端合攏時梁、墩固結(jié)為一體，顯然靜定合攏比超靜定合攏所受剛架力要小。因此，建議施工設(shè)計優(yōu)先考慮采用先邊跨合攏，后中跨合攏的合攏順序?！跋冗吅笾小迸c“先中后邊”的合攏順序相比，可減少超靜定次數(shù)，使結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、受力更對稱合理：即邊跨先形成兩個裁型單懸臂梁（靜定小合攏），再中跨合攏形成3跨連續(xù)剛構(gòu)梁（超靜定大合攏）結(jié)構(gòu)】。XXX大橋施工設(shè)計為兩個合攏階段：第一階段合攏中跨；第二階段同時合攏（6#墩、3#墩）兩個邊跨。通常施工設(shè)計為先澆灌邊跨直線段，后進行邊跨合攏，由于牛欄江大橋邊跨直線段和邊跨合攏段均較短（共長5.83米），考慮工期及資金投入情況，采取直線段和邊跨合攏段一次澆灌方案（直線段和邊跨合攏段一次澆灌方案能充分利用掛籃施工邊跨合攏段及直線段，減少了邊跨直線段施工時的支承支架、工序，縮短了工期，節(jié)省了大量資金，建議在邊跨直線段和邊跨合攏段均較短的橋梁邊跨合攏施工設(shè)計時，優(yōu)先考慮采取邊跨直線段和邊跨合攏段一次澆灌方案）。中跨采用掛籃改制的吊架方案進行合攏，兩個邊跨均采用改制的掛籃加墩旁牛腿托架方案進行合攏（詳見合攏總體布置示意圖）。中跨合攏工藝要點控制當4#墩、5#墩兩個單T中跨的第21#塊混凝土澆灌及縱向、豎向、橫向預應力束張拉和孔道壓漿工作完成后，立即將中跨端的掛籃改制成合攏吊架，中跨采用掛籃改制的吊架方案進行合攏（詳見中跨合攏施工示意圖），其施工步驟及工藝如下：1、掛籃改制吊架懸澆箱梁中跨合攏宜采用后澆灌21#塊的中跨掛籃來改制成吊架，吊架結(jié)構(gòu)設(shè)計原理：其一端采用掛籃的前吊帶改制成前底吊帶，使前底橫梁固定于先澆灌箱梁21#塊的底板上，并將掛籃前的外側(cè)10噸倒鏈改換成Φ32精軋螺紋鋼筋，使前底橫梁固定于橋面板上；另一端保持掛籃箱梁號塊懸澆施工時的原結(jié)構(gòu)及固定形式不變。2、合攏段吊架安裝（1）、當先澆灌21#塊的中跨端掛籃完成號塊施工后，宜后退2～2.5m進行錨固（此錨固位置施工19#、20#塊時注意計算、安裝預埋孔洞或預埋件）。（2）、與此同時另端的掛籃前移3～4m（具體位置依邊跨合攏方案及掛籃前底橫梁前端位置計算確定）進行錨固，準備邊跨合攏。（3）、掛籃在進行后退及前移過程中，后退端的21#塊箱梁頂板上應采取配重方法保持單T箱梁兩側(cè)荷載同步及力矩平衡原則，施工時分步后退、前移；相應同步地按力矩平衡原則進行分級加載（此工序中分步后退、前移；分級加載及力矩平衡控制是合攏段吊架安裝時的關(guān)鍵）。（4）、待后澆灌21#塊的掛籃完成號塊施工、改制成吊架后，掛籃（吊架）前移，前移位置宜使底模、外側(cè)模伸至對面先澆灌的21#塊箱梁段1.5～2m處進行臨時錨固（具體位置應考慮合攏荷載作用下，兩側(cè)21#塊箱梁受力基本一致，各錨點吊帶受力均勻），錨固位置應在澆灌21#塊箱梁時，分別在箱梁底板、頂板相應處預埋鋼盒，鋼盒大小必須考慮中跨合攏時的頂推位移量，確保箱梁中跨合攏前的頂推工作完成后，各吊帶不變形、受力均衡。（5）、與此同時另一端的掛籃前移3～4m（具體位置依邊跨合攏方案及掛籃前底橫梁前端位置計算確定）進行錨固，準備邊跨合攏。兩掛籃在前移時，由于中跨掛籃移動距離短，故中跨側(cè)需加配重保持單T箱梁兩側(cè)荷載同步及力矩平衡，配重作業(yè)時分步前移，相應同步地按力矩平衡原則進行分級加載（此工序中分步前移、分級加載及力矩平衡控制是合攏段吊架安裝時的關(guān)鍵）。3、合攏段模板安裝（1）、底模采用兩根底橫梁配合扁鋼吊帶及外側(cè)加Φ32精軋螺紋鋼筋進行承力錨固。（2）、外側(cè)模及外頂模采用外滑梁配Φ32精軋螺紋鋼筋進行承力錨固。（3）、內(nèi)側(cè)模待合攏段箱梁底板、腹板鋼筋及其它預埋件安裝完畢后進行安裝，內(nèi)側(cè)模與內(nèi)頂模采用Φ16螺拴連接、內(nèi)側(cè)模與外側(cè)模采用Φ22螺桿對拉，箱梁腹板（內(nèi)外模之間）加支撐，確保腹板混凝土厚度滿足設(shè)計要求。（4）、內(nèi)頂模待內(nèi)側(cè)模安裝完畢后，采用內(nèi)滑梁配Φ32精軋螺紋鋼筋進行承力錨固（或采用竹膠板配鋼管支架結(jié)構(gòu)）。（5）、各吊帶錨點、底模、外側(cè)模初步安裝、就位，待合攏前頂推完成及勁性骨架鎖定后再進行精確就位及固定牢靠。（6）、合攏段的立模標高應根據(jù)合攏段兩側(cè)箱梁的頂板混凝土面的實測標高及監(jiān)控單位提供的資料最終確定，若標高不能滿足要求時應采取不等量壓重方法進行調(diào)整，使合攏段兩側(cè)標高滿足目標線形。（此工序加載時可以采取不平衡力矩進行調(diào)整標高，但必須是在監(jiān)控單位測試箱梁、墩身應力及應變的情況下進行）。4、合攏段鋼筋、波紋管安裝（1）、合攏段箱梁底板、腹板及頂板鋼筋均采用單面焊連接，由于合攏前需頂推而使箱梁產(chǎn)生位移，故鋼筋只能先焊一端的接頭，另一端待合攏段勁性骨架鎖定后再快速焊接。（2）、預應力孔道位置及材料應符合設(shè)計要求，并滿足灌漿工藝（灌漿宜優(yōu)先采用真空注漿工藝：真空灌漿是后張預應力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項新技術(shù)，其原理是在孔道的一端采用真空泵對孔道進行抽真空，使之產(chǎn)生-0.06～-0.1MPa左右的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的水泥漿從孔道的另一端灌入，直至充滿整個孔道，并加以0.5～0.7MPa的正壓力，以提高預應力孔道灌漿的飽滿度和密實度。質(zhì)量控制要點：孔道的密封性和漿體配方的合理性）的技術(shù)要求。預應力束的制孔管應管壁嚴密不易變形，定位準確、牢靠，合攏段定位網(wǎng)應加密，直孔段宜每50cm設(shè)一道定位網(wǎng)，彎曲段每30cm設(shè)一道定位網(wǎng)。合攏段底板鋼筋拉鉤應加密，在制孔管兩側(cè)適量增設(shè)鋼筋拉鉤，以防體系轉(zhuǎn)換、合攏段預應力束張拉時常出現(xiàn)的底板混凝土開裂及崩脫（在箱梁懸澆18#～21#塊及合攏段時加密預應力制孔管的定位網(wǎng)；調(diào)整、加密箱梁底板鋼筋拉鉤極為重要）。5、合攏段勁性骨架及反力座制造牛欄江大橋箱梁腹板厚度從70cm漸變到50cm，中跨跨中設(shè)置一道橫隔板。由于箱梁腹板較簿、預應力管道及腹板和中隔板鋼筋較多，若采用常規(guī)內(nèi)置勁性骨架進行頂推、鎖定的方案，施工時勁性骨架安裝難度大、頂推作業(yè)完成后需要進行安裝的部件多、時間長，不能滿足勁性骨架鎖定后快速澆灌合攏段混凝土的技術(shù)要求，因此，采取外置勁性骨架頂推、鎖定方案（合攏施工采用外置勁性骨架安裝方便、簡單、省工、省時、省料，同時頂推作業(yè)中便于操作、觀察構(gòu)件受力狀態(tài)及變形，建議合攏施工優(yōu)先采用外置勁性骨架）。施工設(shè)計勁性骨架4個：頂板2個、底板2個（圖紙設(shè)置在腹板內(nèi)，為內(nèi)置勁性骨架）；每個勁性骨架承受150噸頂推力。因此，勁性骨架在進行設(shè)計、制造時，必須進行結(jié)構(gòu)的軸心承壓、失穩(wěn)受力驗算。外置勁性骨架是通過埋置在中跨合攏段兩側(cè)的21#塊箱梁底、頂板混凝土內(nèi)的反力座來進行承力、頂推及鎖定，因此，反力座的焊縫長度、勁性骨架與反力座鎖定的焊縫長度及反力座錨固鋼筋的焊縫長度均應進行剪切受力計算。勁性骨架、傳力錨固的反力座，必須嚴格按施工設(shè)計圖制造嚴格按焊接工藝進行施焊作業(yè)，要求板面平整、不變形（勁性骨架結(jié)構(gòu)的軸心承壓、失穩(wěn)受力及各焊縫的受力驗算是關(guān)鍵）。6、合攏段勁性骨架及反力座安裝合攏段勁性骨架及反力座安裝工序極其重要，在進行安裝時必須注意以下事項：（1）、反力座安裝位置應設(shè)置在靠近箱梁腹板內(nèi)側(cè)、上下對稱、左右對稱及平行。（2）、反力座安裝位置要準確、標高與箱梁線型一致、頂面平順、固定要牢靠。（3）、合攏段勁性骨架安裝就位時必須對傳力錨固反力座進行分中畫線，確保千斤頂、勁性骨架及傳力錨固反力座在同一軸線上，各構(gòu)件必須互相垂直。（4）、勁性骨架安裝前應進行24小時氣溫觀測，觀測時間不少于1個星期，以找出氣溫變化規(guī)律。（5）、為了確保頂推完畢后達到盡快鎖定勁性骨架的技術(shù)、工藝要求，在對中跨合攏段混凝土荷載配重完成后，可以將安裝好的勁性骨架的一端進行施焊，另一端待頂推作業(yè)完成后再進行施焊鎖定。7、中跨合攏段兩側(cè)配重合攏段立模前對合攏段兩側(cè)箱梁進行過不等量壓重，其目的是為了調(diào)整標高及線形?，F(xiàn)在所說的中跨合攏段兩側(cè)配重是指合攏頂推、勁性骨架鎖定前，對合攏段混凝土荷載進行等量代換，以保箱梁合攏后結(jié)構(gòu)內(nèi)力滿足設(shè)計要求。中跨合攏頂推及勁性骨架鎖定前必須在中跨兩側(cè)的兩個21#塊上進行對稱配重，宜采用水箱加水的方法，每個水箱加水重一般為合攏段砼重的1/2，最終水箱加水重量宜由監(jiān)控單位確定；水箱外側(cè)要求畫有刻度線，以便加、卸載時計量準確；加水時要求中跨兩側(cè)的加水速度一致；邊跨端則同時采用其它水箱或物體進行相應對稱、同步配重，保持單T兩側(cè)力矩平衡。8、箱梁梁體降溫連續(xù)梁橋合攏施工時，溫度應力常常是預應力混凝土梁橋產(chǎn)生裂縫的主要原因。如何在溫度變化時保證合攏段混凝土的質(zhì)量，是合攏段施工成功與否的關(guān)鍵。因此，中跨合攏溫度（指合攏時的環(huán)境氣溫和梁體溫度）的選擇很重要。若在高溫季節(jié)合攏時，對箱梁混凝土全表面噴水降溫很有必要，使箱體溫度基本保持與自然氣溫一致；減少箱梁內(nèi)、外溫差及箱梁梁體與自然氣溫溫差，有利于箱梁低溫時快速合攏、合攏質(zhì)量及合攏后體系能達到設(shè)計的受力狀態(tài)。故建議合攏前在箱梁頂面、箱梁外側(cè)與外頂板交界處及箱梁內(nèi)側(cè)與內(nèi)頂板交界處各設(shè)置雙排水管路，每3m設(shè)置1個噴頭進行全天候、全表面、內(nèi)外噴水降溫，降溫持續(xù)時間宜為合攏前3天，合攏后4天。9、頂推及勁性骨架合攏鎖定牛欄江大橋合攏段勁性骨架施焊鎖定前按設(shè)計要求對兩側(cè)箱梁進行頂推：采用4臺400噸千斤頂進行分級加載頂推，千斤頂、勁性骨架、傳力錨固鋼支座必須相互對中、垂直，進油應緩慢均速，每臺千斤頂?shù)捻斖屏?50噸，4臺共計600噸水平推力（合攏前依據(jù)兩個T構(gòu)線型等情況，由設(shè)計院最終確定頂推噸位）。頂推作業(yè)時應分級加載，每級間應停頓2～3分鐘使結(jié)構(gòu)受頂推力后充分變形，有利于應力重分布，避免應力集中，每級宜為5KN。分級頂推的同時采用扁直鋼尺進行對應位移量測量，施工設(shè)計頂推位移量為12.21厘米（合攏前依據(jù)兩個T構(gòu)線型等情況，由設(shè)計院最終確定頂推位移量），頂推操作采用頂推位移量和頂推噸位雙控，以預頂推位移值為主，以預頂推噸位為校核。同時采用全站儀對兩個T構(gòu)墩墩中心位移進行觀測，測定兩墩位移偏差，以便采取措施進行調(diào)整（是否調(diào)整由設(shè)計單位決定）。頂推作業(yè)完成后，根據(jù)溫度情況快速進行勁性骨架鎖定，合攏鎖定要求在一天的較低溫度下進行，合攏溫度宜控制在13～18℃內(nèi)。牛欄江大橋中跨合攏于8月份，雖然此時期白天氣溫較高，但晚上7點鐘后氣溫下降速度較快。加之通過上述箱梁降溫措施，并在晚上低溫時間段（11點～凌晨1點鐘左右）進行快速鎖定（箱梁內(nèi)外掛溫度計進行測溫），鎖定時采用8臺電焊機同時進行施焊，其速度快、效果較好。勁性骨架合攏鎖定完畢后，快速對另一端未焊接的鋼筋接頭施焊，進行模板各點固定、堵縫等，以便在最短的時間內(nèi)進行合攏段混凝土的澆灌。頂推作業(yè)必須是在監(jiān)控單位測試箱梁、墩身應力及應變的情況下進行（合攏前是否需要實施頂推，通常對低于40m的橋墩受力設(shè)計為剛性墩，高于40m的橋墩受力設(shè)計為柔性墩。對剛性橋墩合攏前必須進行頂推，對柔性橋墩可以不實施頂推，為了改變橋墩身受力狀態(tài)、減小箱梁合攏后及運營時收縮徐變引起的跨中下?lián)希娱L結(jié)構(gòu)使用時間，建議柔性橋墩合攏前宜實施預頂推作業(yè)）。10、張拉臨時預應力束勁性骨架鎖定完畢后，應及時按設(shè)計要求張拉臨時預應力束，臨時預應力束的張拉力可根據(jù)勁性骨架的合攏溫度做適當調(diào)整（張拉力由設(shè)計單位計算確定）。要求張拉時的溫度與勁性骨架鎖定合攏時的溫度保持一致。11、澆灌中跨合攏段砼臨時預應力束張拉完畢后，應盡快進行合攏段混凝土的澆灌。宜在凌晨最低溫度時間段（1～8點鐘）時，按箱梁號塊使用的配合比進行澆灌合攏段砼（亦可采用微澎脹混凝土），全部混凝土應在早晨8點鐘前澆灌完畢。在澆灌中跨合攏段混凝土的同時進行中跨水箱分級、對稱、等量放水，放出水的重量必須與入模的混凝土重量相等（注意：放水卸載作業(yè)必須是在全部的混凝土澆灌完畢前先完成，否則新澆灌的合攏段混凝受結(jié)構(gòu)的彈性變形的影響而產(chǎn)生裂紋），邊跨端則的水箱配重不變。10、混凝土養(yǎng)生：混凝土澆灌完畢后，必須進行二次收漿抹面，終凝前進行拉毛，拉毛后采用濕土工布進行覆蓋養(yǎng)生（覆蓋養(yǎng)生范圍應是中跨合攏段前19#～21#塊及合攏段本身，有利于新澆灌的混凝土強度自然增長及新老混凝土間的粘合），終凝后必須進行灑水，保持混凝土表面濕潤，養(yǎng)生期不少于7天。四、邊跨合攏工藝要點控制在進行中跨合攏施工的同時，3#、6#墩邊跨合攏段的部分工作亦可同步進行，其施工步驟及工藝如下：1、將掛籃改制為合攏吊架（詳見邊跨合攏示意圖），根據(jù)兩邊跨21#塊實測標高及結(jié)構(gòu)線形，由監(jiān)控單位確定邊跨壓重噸位，調(diào)整立模標高，同時在中跨跨中側(cè)進行相應配重。2、根據(jù)監(jiān)控單位的意見確定立模標高，安裝支座，支座安裝時應臨時固定，并使支座上盤預偏一定距離（根據(jù)合攏時平均氣溫計算確定預偏值），進行立模、綁扎鋼筋等作業(yè)。3、由于采用邊跨直線段和邊跨合攏段一次性澆灌方案，墩頂蓋梁上的箱梁混凝土受底部摩擦力約束，而不能與懸臂部分箱梁混凝土同時自由伸縮，在強度增長期內(nèi)可能會產(chǎn)生拉裂現(xiàn)象，因此，必須在3#和6#邊跨墩蓋梁上的箱梁底模下設(shè)置垂直箱梁軸線的滾軸，實現(xiàn)箱梁受底部約束部分的混凝土與懸臂部分箱梁混凝土同時自由伸縮。4、由于采用邊跨直線段和邊跨合攏段一次性澆灌方案，墩頂蓋梁上的箱梁混凝