结合梁桥施工工法(b)

'结合梁桥施工工法一、前言-钢-混连续结合梁在国外广泛用于铁路大跨度多跨桥中，其与混凝土简支梁和混凝土连续梁相比，具有跨越能力大、建筑高度低等优点。我国首次将钢-混连续结合梁推广应用于秦沈客运专线,该结构为连续钢梁与钢筋混凝土桥面板组合截面，共同承受荷载,充分利用了钢梁受弯性能好和混凝土受压性能好的特点,具有较强的刚度和整体稳定性,能够以较小的梁高跨越较宽的公路与铁路，并且在施工时对既有线路干扰小。在今后高速铁路设计和施工中，钢-混连续结合梁必然得到广泛应用。秦沈客运专线钢-混连续结合梁由铁道部专业设计院设计，中铁一局集团承担A19—A20标7座钢混连续结合梁桥施工。自2000年10月开工，至2001年9月全部钢-混连续结合梁完工。在施工中,采取工厂分段预制钢梁,现场拼装钢梁，拖拉法架设，利用钢梁设置模板托架,其中24m+32m+24m钢-混连续结合梁桥面板混凝土一次现浇完成，40m+50m+40m钢-混连续结合梁桥面板混凝土负弯矩区、正弯矩区分次现浇完成。既保证了结合梁质量,又缩短了工期,同时在混凝土桥面板施工中不影响桥下交通,取得了良好的经济效益和社会效益。其中跨潘乌公路大桥被铁道部工程管理中心秦沈指挥部评为秦沈客运专线精品工程。在我单位承担的6座24m+32m+24m钢混连续结合梁和1座40m+50m+40m钢混连续结合梁施工中，通过工程实践不断总结提高，逐步形成此工法。二、工法特点1．采用拖拉法架设钢梁，利用桥台路基或临孔膺架拼装钢梁，利于跨越公路和沟渠。利用既有设备（万能杆件、六四军用梁）搭设龙门吊和拼装膺架，使钢梁拼装易于操作，达到施工规范要求，又可节省机械设备投入。2．桥面板施工利用钢梁设置模板托架，结构轻巧，便于安装、拆卸。 3．桥面板大体积混凝土对称浇注施工，40m+50m+40m连续结合梁桥面板负弯矩区施加预应力，有利于钢梁受力。4.占地施工少，不影响既有线交通。三、适用范围1.本工法适用于钢-混连续结合梁拼装、架设、桥面板施工。2.在其它类似栓结钢梁施工中可酌情采用。四、工艺原理秦沈客运专线钢-混连续结合梁构造图如下：40m+50m+40m结合梁2424m+32m+24m结合梁 以秦沈线跨潘乌公路桥40m+50m+40m三跨连续梁为例。钢-混连续结合梁在荷载作用下，在中间支座处钢梁和预应力混凝土桥面板组合截面承受负弯矩。在运营阶段，外荷载作用下，在负弯矩区处于受拉状态的混凝土桥面板常因拉应力过大而开裂，导致梁体刚度降低，致使裂纹扩大引起板下钢筋甚至板中钢筋锈蚀，降低结构的耐久性。因此采用施加预应力的方法处理钢混连续结合梁负弯矩区。常见处理方法有：在负弯矩区混凝土板中张拉高强钢筋对钢混连续结合梁施加预应力；通过混凝土桥面板与钢梁结合前后升降支撑施加预应力，使受拉区混凝土桥面板受压。1.在负弯矩区混凝土板中张拉钢绞线对钢混连续结合梁施加预应力。钢梁就位后，在中间支座用千斤顶将钢梁顶起40cm，绑扎负弯矩区钢筋，布置波纹管和钢绞线，浇筑混凝土。通过剪力钉使混凝土板与钢梁结合成一体。张拉钢绞线施加预应力。此时钢梁与各支座并没有连接，可视为静定结构，边跨可视为悬臂结构。结构受力如下图。2.桥面板负弯矩区混凝土施工完毕后，浇筑正弯矩区桥面板。待混凝土强度达到设计要求后，将中支座降低40cm到设计位置。施工过程如图下所示：五、施工工艺（一）工艺流程图见下页图（一）钢梁安装工艺流程图、图（二）桥面板施工工艺流程图。（二）施工过程及要点1、施工场地准备及装吊、拖拉设备准备 （1）施工前,对桥址处场地进行平整碾压。（2）在钢梁梁段拼接处搭设临时膺架。在临时膺架基础位置处对原地面夯实后,垫以50cm厚级配碎石压实,然后垫上枕木,膺架支墩用万能杆件搭建。（3）吊装龙门布置：①考虑钢梁高度和钢丝绳吊距，龙门至墩顶净高应大于6.5m。②龙门净跨16m，便于运梁拖车进出。③钢梁最大构件重量为71.1吨，故龙门吊装能力为40吨*2。（4）拖拉设备布置：在钢梁前进方向左、右侧各设一地笼，安装2台10吨卷扬机。在墩顶设导向滑车组。（5）各墩顶和临时支墩顶设滑道。2、梁现场拼(1)钢梁构件由桥梁厂制造,在工厂检验合格并试拼装后方可出厂。（2）采用龙门吊车进行吊装，在临时膺架上拼装施工。主梁梁段之间暂时用冲钉及普通螺栓连接。（3）采用两作用油压千斤顶调节钢梁的拱度及标高。（4）采用钢梁逐段拼装顶推，整体拖拉就位的方法。钢梁拼装的关键是：单孔挠度控制和临孔钢梁的拼接。①第一孔钢梁挠度控制：在临时膺架上用油压千斤顶调节各梁段的拱度及标高，用冲钉将钢梁腹板拼接板定位。最后用高强螺栓联接副进行施拧,其它梁段拼接方法与此相同。②相邻两孔钢梁之间的拼接:第一孔钢梁拼装完顶推出拼装平台后,梁尾底面标高与梁前端底面位于统一基准面上。第二孔各梁段以第一孔统一基准面为准，则各梁段底面标高=设计拱度Δ+统一基准面上各梁段底面换算标高。拼装方法同前所述。（5）高强螺栓施拧采用的扭矩板手，在作业前后均应进行校正，高强螺栓施拧次序应从节段接口处开始向两侧进行，对于大块联接板由中央以辐射形式向四周边缘参差地进行施拧，最后拧紧四周端部螺栓。终拧后的螺栓用红漆点标记。（6）在两主梁之间安装横隔板,暂时用普通螺栓固定。待钢梁各部尺寸调整合格后进行高强螺栓施拧或焊接。3、钢梁拖拉施工　 拖拉就位施工的关键是钢梁施工检算、墩身安全、墩顶滑道设置、顶推拖拉设备的选择及应用。（1）钢梁施工检算：以不设导梁，钢梁最大悬臂50m计算。最大拉应力207MP小于钢梁安装应力252MP。墩身安全:经检算钢梁在顶拉过程中对墩顶产生的最大水平抗力为7.2t。经核算墩身安全。（2）墩顶滑道设置梁段拼接处有高强螺栓和拼接板高出底板35mm，节点板跨越滑道，拖拉施工造成困难。为解决节点板过滑道问题，采用高密度板将梁底垫平，滑道设接引角的方法，实现钢梁拖拉连续性。（3）在直线桥的施工中可采用了滚轴滑箱的方法。（4）当钢梁拖拉过程中出现偏移，可通过临时支墩顶加焊牛腿，用千斤顶，导链纠偏。4、桥面板施工桥面板施工托架示意图如下：(1)梁架设完成后,在钢梁上安装模板托架,托架顶搭设两层方木,底层采用15cm×15cm方木,顶层采用10cm×10cm方木,最后铺设组合钢模内衬竹胶板作为底模。(2)连续梁桥面板在灌筑混凝土时应按设计要求分段，先灌筑支点负弯矩区混凝土，形成组合截面，然后张拉预应力筋，再灌筑正弯矩区混凝土，形成组合截面。 （3）混凝土采用拌和站集中拌制,混凝土运输车运输,混凝土泵车泵送入模;混凝土采用插入式振动棒振捣,由梁两端向中间一次浇筑完成;草袋覆盖法养护。（4）混凝土施工计算:设计混凝土方量为750m3,混凝土灌筑时间按12h完成,混凝土施工速度为750÷12=62.5m3/h。5、落梁施压预应力施工时，通过落梁千斤顶将钢梁降落止设计位置，对桥面板混凝土施加预应力。(1)考虑到混凝土的收缩徐变及设计与施工要求，本结合梁分三次落梁到位，每次落梁间隔5～10天。每次落梁高度为：15cm—10cm—15cm。(2)混结合梁自重达2100吨，落梁千斤顶布置方案如下：中间支座每个墩顶设4台3000KN千斤顶，边跨每个墩顶设2台1500KN千斤顶。每两台千斤顶并联，通过ZB4—500高压油泵控制。(3)顶梁或落梁时，按照设计要求交替进行，不允许两端同起同落。千斤顶安放位置应保证中间支点，钢梁顶起后不会歪斜，每个中间墩设四台千斤顶，置于钢梁腹板中心线上，防止千斤顶受力不均匀，千斤顶上面应垫以胶合板或石棉板。(4)顶梁时用吊线球方法随时对梁体可能产生的偏斜和位移进行观测，以便及时采取措施，顶梁过程中，要严格按照千斤顶规定的有效行程的80%内使用，不允许超过。(5)桥面板混凝土灌筑后，待混凝土达到设计强度，施加预应力后，方可落梁，起落梁前梁体两侧均应支护保险支撑。(6)顶梁与落梁时，应边顶边垫，边落边撤保险支点。随时使梁的脱空距离保持在3cm以内，以防止意外情况发生。6、施工要点（1）钢梁架设之前,对墩台垫石顶标高、中线及每孔跨距进行复测,误差在允许范围内方可架梁;同时,在墩台上设置水平标和中心标。(2)支座安装时,先在支承垫石顶面铺一层C50干硬性砂浆找平,以使支座下座板与垫石密贴,然后安设支座。(3)吊装钢梁梁段时,应在钢丝绳捆绑处予以保护,以防损伤钢梁。 (4)钢梁在运输和安装过程中应轻吊轻放,支垫平稳,严防钢梁发生扭转、翘曲和侧倾。(5)安装横隔板之前,应调整左右2片主梁位置及高程,统一后方可安装。(6)起落梁时,采用钢板支垫作为保险支点,随时调整支垫高度,使梁的脱空距离保持在3cm以内,支垫要平稳。(7)顶梁过程中,严格按照千斤顶规定的有效行程的80%内使用。顶梁时用线球方法随时对梁体可能产生的偏斜和位移进行观测,以便及时采取措施。(8)安装高强螺栓时,构件的磨擦面应干燥,严禁在雨中施工。施工用扭矩扳手,使用前必须标定。高强螺栓初拧后须对每个螺栓用敲击法进行检查,然后按同样的方法复拧1次,最后终拧。初拧值定为终拧值的50%。初、终拧应在1d内完成。(9)拖拉梁段过程中,每墩顶滑道处设专人转换滑道活动滑块。钢梁前端过墩顶时,设专人用千斤顶辅助钢梁上墩。(10)顶推和拖拉过程中加强测量控制,观测梁段变形及梁体轴线和线路中线偏移情况。当梁体轴线与线路中线出现偏差时,停止顶推或拖拉,纠偏后再行拖拉。六、机械设备工序机械设备名称规格型号或性能单位数量备注1龙门起重机2×40吨净跨16m,吊重40吨套1吊装钢梁2大型平板拖车载重80吨以上台4运输钢梁3变压器400KVA台14混凝土强制拌和机1000L台15混凝土配料机1500L台16混凝土罐车FV112JML台37混凝土输送泵IPF-75B台28液压千斤顶3000KN台8起顶梁段9液压千斤顶1500KN台4起顶梁段 10张拉千斤顶YCQ25台4张拉扁锚11电焊机BX500-1台612切断机TJQ40-1台213慢速卷扬机10t台414慢速卷扬机5t台215钢筋弯曲机GW40C台216高压油泵ZB4/50台4起顶梁段，张拉扁锚17汽车吊20t台118扭力扳手把4高墙螺栓施拧19传感器台1校验千斤顶20装载机ZLM-30台121压浆机台1孔道压浆22插入式振捣器H6ZX35/HZ6X50台10七、劳动组织序号工种各施工阶段所需人数组拼龙门、膺架拼装、拖拉钢梁施工桥面板顶落钢梁1指挥12112施工技术指导12113安全员11114测量员22225电工11116汽车司机147吊车司机1111 8卷扬机操作工229装吊工84610钢筋工1011张拉人员612架子工/混凝土工101013其他人员21021合计3029309八、质量要求 序号施工阶段质量要求1钢梁制作1、钢梁梁高、横断面对角线偏差≯±4mm,制造段长度≯±8mm。2、连续钢梁长度≯±15mm,主梁上拱度不超过+10、-3。3、两相邻梁段腹板、两相邻梁段上下翼缘错边量≯2mm。4、旁弯≯8mm,主梁的垂直度≯0.5mm(有孔位置)1.5mm（无孔位置）2钢梁就位1、墩台处钢梁横联中线与设计中线偏移≯±10mm。2、固定支座处钢梁支承中心里程与设计里程纵向偏差≯±10mm。3、墩台处钢梁顶标高与设计高程偏差≯±10mm。4、每孔梁对角线支点的相对高差≯5mm。3结合梁成桥1、钢混结合梁全长≯±15mm,梁高不超过+10mm、－5mm。2、桥面板中心线与钢梁中心线偏差≯10mm。3、桥面平整度≯2mm/米，接触网支架座钢筋位置≯5mm.4、钢梁拱度：跨中误差不超过+10mm,－3mm。5、支座位置偏差：纵向≯±10mm，横向≯±5mm。4张拉作业1、张拉要求压力与伸长值双向控制，伸长误差＜±6%。2、预应力筋两端回缩量之和≯8mm。3、滑丝断丝总数不超过0.5%。九、安全措施1、坚持安全第一，预防为主的原则。所有上岗人员认真学习《高空作业安全操作规程》，《吊装作业安全操作规程》规程，熟悉龙门吊车、临时膺架等的结构、性能、操作规程和机电设备状况。 2、整个钢—混凝土梁施工时间不封锁公路交通,所以安全工作尤其重要,严格按照“高处作业”、“吊装作业”的有关安全技术规程执行,并对有关人员进行交底,做好架梁期间的交通组织工作。3、工作人员需分工明确，服从统一指挥，工作中严格履行交接班手续，一班作业完成，必须向下一班交底明确后方可离岗，开始下一班作业，并要做好交接班记录。4、进入作业现场必须佩戴安全帽，穿绝缘防滑鞋及绝缘手套。高空作业人员必须佩戴安全带，安全带应栓挂于牢靠处，防止脱钩。高空作业人员注意力要集中，严禁闲谈、打闹。操作用材料应放于牢固稳妥之处，操作用工具应放于随身携带的工具袋内，严禁相互抛掷材料、工具、严禁下抛任何物品。5、龙门桁车，卷扬机操作前严格检查吊具、滑车耳板有无变形、裂缝，绳卡有无松动，卷扬机滚筒排绳的是否整齐、密实；当卷筒上卷绕不良情况，及时排除，严禁用手诱导钢丝绳。检查千斤绳的有无断丝。各部位的可靠性和安全性，应该经现场指挥人员检查后方可开机试吊。桁车停止工作时，应将重物放下，不准悬挂在半空中，桁车各部位轨道应有专人维护、保养。6、对电器设备的外壳要进行防护性接地、接零或绝缘。派专人负责电器安全工作。进行用电安全知识教育，定期检修电器设备。7、原则上在超过5级风或中雨及大雨的天气下不进行吊装作业，但如果工作已经进行了一半，需由队长或现场指挥酌情处理。8、由专人负责传递信号。信号指挥员在作业前应与司机做好呼唤应答，确认无误后方可发出指令。信号指挥员应严密关注吊装和钢梁拖拉的运行情况，如发现异常，立即发信号命令停机。9、起落梁千斤顶、张拉千斤顶、高压油泵等重新安装或使用半个月后，应检查系统压力，可通过压力机或测力环加压的方法，观察压力表数值，密切注意油管接头、液压元件接头处有无渗漏，如有密封件损坏或连接松动，可换件或紧固。 10、顶落梁的过程必须搭设保险支垛，起落梁千斤顶压力和行程不得超过允许范围的80%。因故停工必须将千斤顶回油、卸载，是钢梁落于保险支垛上。十、效益分析1、充分利用万能杠件、六四军用梁等战备器材，拼装龙门桁车、临时膺架。节省租用大吨位吊车的资金。2、在跨越既有线和跨越沟渠，不封锁公路交通的情况下，快速安全的完成钢梁施工。3、通过在混凝土板中张拉高强钢筋和混凝土施工的不同阶段升降支座施加预应力，充分发挥混凝土桥面板受压的特性。扩宽了钢-混结合梁在铁路桥的应用前景。十一、工程实例由中铁一局承建的秦沈客运专线A19—A20标7座钢-混连续结合梁桥施工。自2000年10月开工，至2001年9月全部钢混连续结合梁完工。采用拖拉法架设钢梁平均工期一个月，利用钢梁设置模板托架浇筑桥面板。既保证了结合梁质量,又缩短了工期，取得了良好的经济效益和社会效益。 结合梁桥施工工法执笔人：刘博峰韩军鹏中铁一局桥梁处2001.12 '