21-50公路曲线预应力混凝土连续箱梁导梁吊架悬臂灌筑施工工法

'50m公路曲线预应力混凝土连续箱梁导梁吊架悬臂灌筑施工工法（TLEJGF-93-12）铁道部第一工程局科研所一、前言当铁路或公路的PC连续箱梁处于曲线上，其主跨将采用悬臂灌筑法施工，跨度L=50～60m时，可利用工具式导梁上的吊架对称悬灌。这种方法使施工机具简单，安全迅速，解决了曲线PC连续箱梁的施工难题。二、工法特点1.施工中不影响桥下交通。2.钢导梁是常备式构件，不用特殊设计和制造。3.吊架结构简单，制造和使用方便，安全，周转次数多，调整标高用普通千斤顶，不需特殊设备。4.利用逐步横移钢导梁和纵向移动吊架来调整新灌梁段的中线，解决了曲线箱梁的悬臂灌筑施工与技术问题，方法简便，并难保证工程质量。5.边跨无水、地质条件较好的桥址。三、适用范围1.施工期间不允许中断主跨下面交通的河道桥梁或既有线上的曲线立交桥。2.在支承于钢导梁的吊架的进行悬臂施工的桥梁。3.边跨桥班高度较低(h=10～20mm)、可以立膺架就地制梁的桥梁。4.跨度40～60mm曲线PC梁的施工。5.边跨无水、地质条件较好的桥址。四、工艺原理在主跨墩顶先浇筑零号块箱梁，然后在零号块箱梁顶面架设常备式钢桁梁作承重导梁，以其平顺的上弦杆为滑动支点，对称地安装吊架，用吊架作施工平台，进行立模型、绑钢筋、悬灌混凝土、张拉、压浆等作业。每悬灌一段箱梁，就横移一次钢导梁，并纵移一次吊架，使梁段的模板前端中线与曲线计算座标相吻合，直至跨中合拢。与此同时，在膺架上分段灌注与主跨对称的梁段，边跨合龙段的支架上浇筑(一次或分段)，参见图4。五、工艺流程与施工方法(一)工艺流程(见图1) 图1工艺流程(二)施工方法以三跨PC连续箱梁(35m+50m+35m)为例，对各工序作具体说明，设曲线半径(双箱之间的中线半径)R=300m，见图2。图2三跨曲线连续箱梁 1.中线测定办法墩台横向中线指向圆心，纵向中线近似为以R为半径的圆的切线，梁段的横向中线指向圆心，纵向中线以Ri为半径的圆的内接多边形的对应边为方向，该内接多边形的边数为曲线箱梁主跨的分段数，见图3。图3桥中线图式2.在主跨1号、2号墩墩顶及其两侧的托架上灌筑零号块箱梁。(1)托架的建造与安装由于零号块梁长一般为5～8m，而墩身顺桥方向只有1～2m，故必须在墩身两侧增加打入桩或钻孔桩等临时基础，并用型钢拼成托架，在托架与梁底模型板之间预先布置砂筒，以便落梁。(2)零号块的灌筑托架安装好后，在墩上装好正式支座，其顶面与梁底之间用塑料布隔离。在托架四角各安置一个砂筒，让零号块梁体由个砂筒支承，正式支座处于似托非托状态，直至全梁合拢体系转换后才落下砂筒，由各正式支座承重。3.安装横梁导梁当1号、2号主墩上的零号块箱梁制好后，在其顶面布置垫梁和分配横梁，并安装导梁，见图4、图5。图4箱梁分段施工 图5墩顶布置图6主梁中线与导梁中线的关系根据箱梁的分段长度和重量，选择铁路拆装式钢桁梁(专桥1009或专桥0109定型图)或六四式 、加强型六四式铁路军用梁作导梁。设计时，应依据钢导梁承受的施工荷载(梁段自重、模板、人群和设备自重等)检算其刚度(最大挠度)、强度(杆件内力)、稳定性等，以确保工程质量和安全。导梁的横移由零号块顶面的横梁和链式滑车等完成。钢导梁的中轴线为两对称施工梁段尾部中心点的连线。图6所示为主梁中心线及导梁中心线的关系简图，如果悬臂梁段按3.5m分段，为了施工需要，必须求出每段箱梁中线的纵横座标。设Xi是以1号墩或2号墩箱梁中心点为原点的向墩的两侧第i梁段中心点的水平距离。Yi是以1号与2号墩上箱梁中心点连线为基准线，对应于第i节段箱中心点的竖直距离。从图6可知（缺公式）式中α——跨长相对的圆心角，（缺公式）L——中跨距离；Ri——内箱或外箱中线半径；αi——每节箱梁对应的圆心角。用式(1)和式(2)计算出的各段箱梁中心点的座标，见表1。表1箱梁节段中心点坐标在预制箱梁节段时，导梁每次横移量为表1中Y(i+1)-Yi值；吊架纵移距离为Y(i+1)-Yi值，亦即箱梁中线的纵向长度。4.吊架(见图5)由钢导梁的上翼缘作滑动支承，4组可升降式吊带悬吊一个施工平台，供悬灌箱梁节段之用，两套吊架对称布置。吊架由钻有销孔的钢板构成，其升降机构由前后上横梁、普通千斤顶(5～29t)和扁担梁及钢销等组成。它每次承受3.5m箱梁自重和模板等施工设施及人群荷卉，同时可作为张拉工作平台，它的特点是用前、后吊带通过千斤顶来调整平台的高低，从而提高了悬臂浇筑箱梁线型的精度。5.边跨对称段膺架同主跨对称的边跨梁段在膺架上以零号块中心线为对称轴逐段浇筑。膺架可由万能杆件或铁路军用桥墩等构成，可以调整高度。应确保其基础在制梁期间不发生非均匀沉陷，并使沉陷值控制在允许范围之内。6.边跨合拢段支架边跨与主跨不对称的梁段在支架上预制，最后同对称段梁端合拢。其基础亦应认真处理，不允许沉陷。7.落架砂筒与楔形垫块 当箱梁合拢后，零号块的支承与边跨膺架须脱离梁底，以便拆除，这一工序称为落梁。砂筒因在施工中代替正式支座，故承载力应与正式支座相当，钢楔块应依据需要设计。8.箱梁节段浇筑程序中跨箱梁除零号块外，分成3.5～4m的若干节段和中孔合拢段(1～2m)，边跨除对称段外，即为边跨合拢段(亦称为非对称段)。制梁时，分别以1号和2号墩上零号块中心为对称点，在导梁吊架上浇筑1号块，同时在边跨膺架上浇筑1号块(见图4)，等强、脱模、穿束、对称张拉、压浆后(强度达到设计要求)，卸落吊架并使边跨落架，让零号块与两个1号块成为整体悬臂梁。纵移吊架至2号块位置。导梁亦横移Y2—Y1(见表1)，边跨膺架升起，准备对称浇筑2号块，如此往复，直至6号块浇完。当边跨合龙段浇筑后，最终浇筑中孔合拢段，完成全部主梁预制工作。六、劳动组织(见表2)表2制梁劳动组织七、主要机具设备（见表3）表3机具设备 八、安全质量措施及注意事项(一)开工前，应对托架、膺架、导梁、吊梁、内外模型板及施工工艺、施工组织等作出实施性的施工设计，经过规定的审批程序审查后方可施工。(二)曲线箱梁的中线控制测量与直线测量不同，应设置特别护桩和固定置镜点。(三)预先编制施工工艺细则和安全操作规则，组织施工人员进行安全培训，取得技术安全培训合格证者方能上岗工作。(四)制梁及施加预应力等工序，均应严格遵守有关设计规范、施工规范和质量验收标准，并及时作好规定的原始记录，以备检查、验收和存档。(五)箱梁预拱度的施工控制曲线PC连续箱梁的预拱度按设计院根据施工荷载及结构内力计算而给出的竣工后的拱度设置。为了实现设计预拱度，必须认真考虑影响设计预拱度的堵多因素，并在施工过程中随时进行控制设置。首先，根据施工预拱度的计算公式计算出预拱度值，并依此为控制依据，但不是唯一的依据。当计算值列出后，要密切注意对第一孔、第一段梁块施工中挠度变化的量测，从中得到实际的数据，以供下一梁段参考使用。此外，每一段梁现浇混凝土时，应先浇端模附近的梁体，尽可能让新浇筑的混凝土最后同梁体接触，以便实测到施工活载及新梁段产生的箱梁下挠，并及时地用吊架前上横梁的千斤顶通过吊带将箱梁前缘提起到预定的标高。(六)中孔合拢段的浇筑及体系转换措施中孔合拢段浇筑前，箱梁两边合拢段浇筑后，箱梁将由两段简支悬臂梁体系转换成三跨连续梁，这个转换过程，将给中孔合拢段造成很大的影响，尤其在混凝土尚未达到设计强度之前，如不采取必要措施，该合拢段是会在两侧箱梁的拉、压力反复作用下遭到破坏的。因此，根据许多成功的经验，在合拢段浇筑前，估算出两悬臂段箱梁可能产生的温度应力，及由于悬臂挠度而产生的合拢应力，采取“又拉又压”的措施，即在两悬臂端面之间，对上、下翼缘对称的预应力束预先张拉一定值，以克服两悬臂梁低温收缩的拉应力；在箱梁顶部和底板之间(即箱内、箱外)布置型钢支撑，以抵抗高温时两悬臂梁因伸长而产生的挤压力。(七)任何情况下，新浇筑梁段的施工荷载不得由已经浇筑的梁端承受，直至新浇梁段张拉、压浆后、才允许落梁。九、技术经济分析1.利用本工法修建中等跨度曲线PC连续箱梁的施工技术，达到了国内80年代的先进水平。2.由于曲线PC连续箱梁的实施，适应了工程实际发展的需要，比之采用直线桥立交，要节省许多引道工程，并改善了线路的技术条件。3.由于本工法所采用的主要设备——导梁与吊架都很简单，许多构件是常备式的，故节省了大量的现制构件费用。十、工程实例上海宝山装卸区富锦路工程杨盛河公路桥，由上海市政设计院设计，铁一局于1986年12月28日中标承建，1989年6月建成。该桥上部为三跨等高度双向预应力连续梁和一孔20mPC空心板梁，曲线半径R=300m，计算跨径为(35m+50m+36m)+20m，桥梁全长141.2m，主桥横断面由两个单室箱梁组成，桥梁全宽1.8+14+1.8=17.6m，桥面纵向为平坡，横向2%的坡度(即外侧超高)，按本工法施工，交付使用三年来，桥梁质量良好，运营正常。(执笔：钟启宾)'