懸臂澆筑施工連續(xù)梁橋
一、懸澆梁體分段
1、墩頂梁段A(0號(hào)段)
(1)長(zhǎng)度一般為5m~10m;(但也不一定,這主要根據(jù)具體情況而定,比如XXXX橋主橋,為了剛開始能放兩個(gè)掛籃對(duì)稱施工,0號(hào)塊有13m)
(2)施工托架
①在混凝土澆筑以前,應(yīng)對(duì)托架進(jìn)行試壓;
2、由0號(hào)段兩側(cè)對(duì)稱分段懸臂澆筑部分B
(1)長(zhǎng)度一般為2.5m~5m,也有個(gè)別跨度大的橋梁的分段為2.5m、3.5m、4.5m;
(2)一般一個(gè)梁段的施工周期為6~10天;
(3)根據(jù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn),梁段的多少直接影響結(jié)構(gòu)配束計(jì)算,在不影響工期的前提下,適當(dāng)增加梁段數(shù),十分有利于縱向預(yù)應(yīng)力鋼束配置,以避免因梁段不足采用大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束引起張拉端局部應(yīng)力過大。同時(shí)也使全橋截面受力狀態(tài)均衡,邊緣應(yīng)力儲(chǔ)備適當(dāng)。
3、邊孔在支架上澆筑部分C
(1)長(zhǎng)度一般為2~3個(gè)懸臂澆筑分段長(zhǎng);
4、合攏段D
(1) 長(zhǎng)度一般為2m~3m,看到2m用得最多;
(2) 合攏方法;
(3) 不宜過;
二、掛籃使用經(jīng)驗(yàn)
1、XX橋
(1)掛籃在施工過程中的布置一般為對(duì)稱的,掛籃單方向的長(zhǎng)度一般比所劃分懸澆的梁段長(zhǎng)度長(zhǎng)0.5m~1m;舉個(gè)例子,懸澆梁段的劃分長(zhǎng)度為4.5m,則掛籃單方向的長(zhǎng)度可取為6m,兩支點(diǎn)間的距離可取為5m。
(2)掛籃重量與最重梁段的比例為0.45。
2、XXX大橋(主跨120m連續(xù)梁橋)
(1)用的是菱形掛籃。
(2)計(jì)算經(jīng)驗(yàn):掛籃的前后吊點(diǎn)假設(shè)為前面已澆梁段的兩個(gè)端面點(diǎn)即可,對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)影響不大的
3、XXXX主橋
(1)掛籃的前后吊點(diǎn)假設(shè)為前面已澆梁段的兩個(gè)端面點(diǎn)
(2)掛籃重量取為800kN,以臨時(shí)荷載考慮
三、施工掛籃
1、按照構(gòu)造形式可分為桁架式,斜拉式,型鋼式,混合式;
2、平行桁架式掛籃
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):它的上部結(jié)構(gòu)一般為一等高桁架,其受力特點(diǎn)是:底模平臺(tái)及側(cè)模支架所承荷載均由前后吊桿垂直傳至桁架節(jié)點(diǎn)和箱梁底板上,故又稱吊籃式結(jié)構(gòu),桁架在梁頂用壓重或錨固或二者兼之來解決傾覆穩(wěn)定問題,桁架本身為受彎結(jié)構(gòu)。
(2)評(píng)價(jià):早期使用較多,由于其自身載荷大,現(xiàn)在一般已不大采用。
3、平弦無平衡重掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):平弦無平衡重掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上,取消壓重,在主桁架上部增設(shè)前后上橫梁,根據(jù)需要,其可沿主桁縱向滑移,并在主桁橫移時(shí)吊住底模平臺(tái)及側(cè)模支架。由于掛籃底部荷載作用在主桁架上的力臂減小,大大減小了傾覆力矩,故不需平衡壓重,其主桁后端則通過梁體豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固于主梁頂板上。
(2)評(píng)價(jià):由于其并未從根本上克服平行桁架式掛籃結(jié)構(gòu)龐大,自身靜荷較大的缺點(diǎn),應(yīng)用不是很廣泛。
4、弓弦桁架式掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):弓弦桁架(又稱曲弦桁架)式掛籃的主桁外形似弓形,故可認(rèn)為是從平行桁架式掛籃演變而來,除具有桁高隨彎矩大小變化,受力合理的特點(diǎn)外,還可在安裝時(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部預(yù)施應(yīng)力以消除非彈性變形,故也可取消平衡重,所以一般重量較輕。
(2)評(píng)價(jià):受力較合理,對(duì)不想一次性投入過多的施工單位有一定的吸引力,但其缺點(diǎn)是桿件數(shù)量多、制作安裝都較麻煩,且易丟失?傮w來講,使用較廣泛。
(3)應(yīng)用示例
橋名 最大跨度/最大段重 掛籃類型 掛籃主要特點(diǎn) 掛籃重/
平衡重 掛籃總重/梁段
廣東虎門大橋輔航道橋
(連續(xù)剛構(gòu)) 270m/240.5t 弓弦桁架式 萬能桿件為主的曲弦桁架,1號(hào)段開始灌注
(滾動(dòng)行走式) 88.7t/無 88.7t/240.5t=0.37
江蘇南京
草場(chǎng)門大橋
(連續(xù)梁橋) 60m/87t 弓弦桁架式 萬能桿件為主的曲弦桁架,1號(hào)段開始灌注
(滑動(dòng)行走式) 43.6t/無 43.6t/87t
=0.50
5、菱形桁架掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):菱形掛籃可認(rèn)為是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來,其上部結(jié)構(gòu)為菱形,前部伸出兩伸臂小梁,作為掛籃底模平臺(tái)及側(cè)模前移的滑道,其菱形結(jié)構(gòu)后端錨固于主梁頂板上,無平衡壓重,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,故大大減輕了自身荷載。
。2)評(píng)價(jià):具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力合理和一次移動(dòng)到位等特點(diǎn),較受歡迎。
(3)應(yīng)用示例
橋名 最大跨度/最大段重 掛籃類型 掛籃主要特點(diǎn) 掛籃重/
平衡重 掛籃總重/梁段
南京長(zhǎng)江二橋北汊橋
(連續(xù)梁橋) 165m/156t 菱形桁架式 49t/無 49t/156t=0.31
京九鐵路泰和贛江特大橋 80m/140t 菱形桁架式 菱形型鋼桁架,2號(hào)段開始灌注 46.8t/無 46.8t/140t
=0.33
黃石長(zhǎng)江公路大橋
(連續(xù)剛構(gòu)) 245m/265t 菱形桁架式 萬能桿件為主的主桁,1號(hào)段開始灌注 104t/無 104t/265t
=0.39
建德洋安大橋
(連續(xù)梁橋) 120m 菱形桁架式
6、滑動(dòng)斜拉式掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):滑動(dòng)斜拉式掛籃在力學(xué)體系方面有較大突破,其上部結(jié)構(gòu)采用斜拉體系代替梁式或桁架式結(jié)構(gòu)的受力,而由此引起的水平分力,通過上下限位裝置(或稱水平制動(dòng)裝置)承受,主梁的縱向傾覆穩(wěn)定由后端錨固壓力維持。其底模平臺(tái)后端仍吊掛后錨固于箱梁底板之上!
(2)評(píng)價(jià):被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)目前最輕的掛籃之一。跨度和梁高都較大時(shí)不便使用。
(3)應(yīng)用示例
橋名 最大跨度/最大段重 掛籃類型 掛籃主要特點(diǎn) 掛籃重/
平衡重 掛籃總重/梁段
湖南株洲
湘江大橋
(1988年首次使用) 90m/101t 滑動(dòng)斜拉式 鋼斜拉桿拉住底模架,1號(hào)段開始懸灌 31.5t/無 31.5t/101t=0.31
湖北襄樊
漢江虹大橋 100m/104.6t 滑動(dòng)斜拉式 鋼斜拉桿拉住底模架,1號(hào)段開始懸灌 32.4t/無 32.4t/104.6t
=0.31
7、預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃的最大特點(diǎn)是利用梁體內(nèi)腹板的預(yù)應(yīng)力筋拉住模板,從而使得掛籃結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,重量變輕。
(2)評(píng)價(jià):屬永久結(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)相結(jié)合,需設(shè)計(jì)、施工,乃至建設(shè)單位意見一致方可采用。
8、三角形組合梁掛籃
。1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):三角形組合梁掛籃是在平行桁架式掛籃的基礎(chǔ)上,將受彎桁架改為三角形組合梁結(jié)構(gòu)。又由于斜拉桿的拉力作用,大大降低了主梁的彎矩,從而使主梁能采用單構(gòu)件實(shí)體型鋼,由于掛籃上部結(jié)構(gòu)輕盈,除尾部錨固外,還需較大壓重。其底模平臺(tái)及側(cè)模支架等的承重傳力與平行桁架式掛籃基本相同!
(2)評(píng)價(jià):雖較平行桁架式掛籃輕,但仍需一定的壓重,故應(yīng)用受到一定的限制。
9、自承式掛籃
(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):自承式掛籃分為兩種,一種是模板支撐在整體桁架上,桁架用銷子和預(yù)應(yīng)力筋掛在已成箱梁的前端角上,灌注砼時(shí)主梁和行走桁架移至一邊,掛籃前移時(shí)再安上,吊著空載的模板系統(tǒng)前移。另一種是將側(cè)模制成能承受巨大壓力的剛性模板,通過梁上的水平及豎向預(yù)應(yīng)力筋拉住模板來承受砼重量,走行方法與前者相同,由臨時(shí)吊車懸吊著模板系統(tǒng)前移到下一梁段。這種方法對(duì)跨度不是很大的等高度箱梁較為適宜。
(2)評(píng)價(jià):本質(zhì)上與預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃并無很大區(qū)別,唯一不同的只是預(yù)應(yīng)力筋采用特殊設(shè)計(jì),并配置必要的定位銷和鋼銷。
10、牽索式掛籃
(1)牽索式掛籃是斜拉橋主梁懸臂澆注專用掛籃,它又分為長(zhǎng)平臺(tái)牽索掛籃和短平臺(tái)牽索掛籃兩種。
牽索掛籃主要有以下優(yōu)點(diǎn):
A.承載能力大。該掛籃可承受斜拉橋主梁一個(gè)索區(qū)砼的灌注重量。
B.施工速度快。一個(gè)索區(qū)砼一次灌注成型。
C.利用牽索掛籃,使施工時(shí)的大部分荷載直接傳至主塔。已成梁段受力小,減少了主梁配筋,降低了工程造價(jià)。
D.掛籃自重輕。
E.掛籃采用上承式桁架,使底模直接聯(lián)在桁架上,不但增強(qiáng)了掛籃的剛度,而且擴(kuò)大了橋面施工空間。
F.施工過程中,斜拉橋主梁最大變位量減小,容易實(shí)現(xiàn)索力一次張拉到位,簡(jiǎn)化了施工工序,提高了工效。
四、縱向預(yù)應(yīng)力筋的布置
1、懸臂預(yù)應(yīng)力筋
(1) 定義:在懸臂澆筑施工時(shí),要配置承受負(fù)彎矩的懸臂預(yù)應(yīng)力筋(亦稱
一期配筋或前期預(yù)應(yīng)力束)
2、連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋
(1)定義:合攏成橋后,要配置承受恒、活載產(chǎn)生正、負(fù)彎矩的預(yù)應(yīng)力筋或連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋(亦稱二期配筋或后期預(yù)應(yīng)力束)
五、其他雜項(xiàng)
1、懸臂施工連續(xù)梁橋,底板束的張拉應(yīng)按照從長(zhǎng)束到短束的張拉順序進(jìn)行。
2、關(guān)于錨固齒塊
。1)要盡量將齒塊設(shè)在底板內(nèi)壓應(yīng)力較大處,以及底板較厚處;
(2)要盡量減少齒塊的數(shù)量,而可增加每束的張拉力,這樣可在總體上減少所增加的混凝土數(shù)量和鋼筋用量;
3、預(yù)應(yīng)力筋布置
。1)鋼束在橫斷面中布置時(shí)直束靠近頂板位置,彎束位于或靠近腹板,便于下彎錨固;
六、一些收獲
1、關(guān)于塑料波紋管
(1)優(yōu)缺點(diǎn)
①優(yōu)點(diǎn):密封性能好,孔道摩阻系數(shù)比鋼管和金屬波紋管;
②缺點(diǎn):價(jià)格昂貴,比金屬波紋管貴1~2倍;塑料管與混凝土的粘結(jié)力即共同工作不如金屬波紋管,而且受溫度變形影響大。
(2)外徑與內(nèi)徑(一般來講)
①φ76以下的不小于2.5mm;
②≥φ85不小于3mm;
③≥φ130不小于3.5mm;
④壁厚要均勻,不允許有負(fù)公差。
2、關(guān)于懸臂施工階段建模
(1)對(duì)于懸臂施工的橋梁,成橋前結(jié)構(gòu)的約束點(diǎn)少,屬靜定結(jié)構(gòu);(模
擬時(shí)一定要模擬對(duì),不能把其模擬為超靜定結(jié)構(gòu))
(2)大橋在懸臂施工階段,主梁懸臂根部承受由自重產(chǎn)生的較大的負(fù)彎矩,箱梁頂板為拉應(yīng)力,底板為壓應(yīng)力,形成較強(qiáng)的劈裂作用,為受力最不利截面,這種負(fù)彎矩主要由預(yù)應(yīng)力鋼筋來平衡;在合攏后,結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生變化,由靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為超靜定結(jié)構(gòu),除懸臂根部截面外,跨中合攏截面也是最不利截面。
七、裂縫問題
1、某些大跨徑橋梁設(shè)計(jì),對(duì)跨中壓應(yīng)力的儲(chǔ)備留得過大,即后期底板束張
拉應(yīng)力過大,由于混凝土材料的泊松比影響,沿預(yù)應(yīng)力作用的橫向會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)變,也會(huì)加劇底板在順橋向裂縫的發(fā)展。
2、為避免主拉應(yīng)力產(chǎn)生斜裂縫,在靠近梁端增加腹板和底板的厚度,適當(dāng)加密或加粗腹板的箍筋,或增設(shè)彎起束,有效地減小剪應(yīng)力值是較為積極的的措施。
八、運(yùn)用橋梁博士進(jìn)行分析
1、施工階段分析
(1)如果不考慮濕重:0號(hào)塊――上掛籃――1號(hào)塊――張拉1號(hào)塊預(yù)應(yīng)力――移動(dòng)掛籃――2號(hào)塊――………..
(2)如果考慮濕重:0號(hào)塊――上掛籃――1號(hào)塊濕重荷載――取消1號(hào)塊濕重荷載、安裝1號(hào)塊――張拉1號(hào)塊預(yù)應(yīng)力――移動(dòng)掛籃――2號(hào)塊濕重――取消2號(hào)塊濕重荷載、安裝2號(hào)塊――………..
(3)我的分析方法(當(dāng)然是考慮濕重的):0號(hào)塊――上掛籃、1號(hào)塊濕重荷載――取消1號(hào)塊濕重荷載、安裝1號(hào)塊、張拉1號(hào)塊預(yù)應(yīng)力――移動(dòng)掛籃、2號(hào)塊濕重――取消2號(hào)塊濕重荷載、安裝2號(hào)塊、張拉2號(hào)塊預(yù)應(yīng)力――………..
1、 剛度驗(yàn)算
(1)橋博2.95及其以下版本:位移的計(jì)算:是按照不開裂換算截面剛度計(jì)算的,未做剛度折減處理。因此,就全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件來講,對(duì)計(jì)算出的位移值應(yīng)再乘以一個(gè)(1/0.85)的系數(shù)。
(2)橋博3.0以上版本:位移的計(jì)算:是按照不開裂換算截面剛度計(jì)算的,未做剛度折減處理。因此,就全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件來講,對(duì)計(jì)算出的位移值應(yīng)再乘以一個(gè)(1/0.95)的系數(shù)。
3、關(guān)于沖擊系數(shù)
(1)在橋博中,最好按照規(guī)范計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)手工填入,因?yàn)楹孟駱虿]有自行考慮。
4、使用階段預(yù)應(yīng)力鋼束有效預(yù)應(yīng)力值超過規(guī)范要求的問題
(1)有效預(yù)應(yīng)力值距設(shè)計(jì)值過大或過小對(duì)結(jié)構(gòu)來說都是不利的
①預(yù)應(yīng)力值過大,超過設(shè)計(jì)值過多,雖然結(jié)構(gòu)的抗裂性較好,但因抗裂度過
高,預(yù)應(yīng)力筋在承受使用荷載時(shí)經(jīng)常處于過高的應(yīng)力狀態(tài),與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載很接近,往往在破壞前沒有明顯的預(yù)兆,將嚴(yán)重危及結(jié)構(gòu)的使用安全。另外,如果張拉力過大,會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的反拱度過大或預(yù)拉區(qū)出現(xiàn)裂縫,對(duì)結(jié)構(gòu)同樣不利。
②預(yù)應(yīng)力值過小,或張拉階段預(yù)應(yīng)力損失過大,則結(jié)構(gòu)可能過早出現(xiàn)裂縫,
亦不安全。
(2) 新版《鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》(張樹仁 鮑
衛(wèi)鋼等 2004年9月),P400中,他們認(rèn)為,只要使用階段鋼束有效預(yù)應(yīng)力值不超過規(guī)范規(guī)定的5%,就認(rèn)為是可以滿足要求的。即:規(guī)范規(guī)定限值為1209MPa,1209的5%為60.45,則1209+60.45=1270Mpa,也就是說,只要使用階段的鋼束有效預(yù)應(yīng)力值不超過1270MPa,就認(rèn)為是可以接受的。
5、預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算原理及變化因素
(1)預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失(σs1)
①
②對(duì)于兩端張拉的情況,預(yù)應(yīng)力損失在張拉端最小,向鋼束跨中逐漸增大,直至最大;對(duì)于單端張拉的情況,預(yù)應(yīng)力損失在張拉端最小,向另一端逐漸增大,直至最大;
③兩端張拉的情況下的 沿程分布圖
(2)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失(σs2)
①
②要考慮一個(gè)反摩阻的影響
③顯然,考慮反摩阻作用的筋束,由于張拉端截面處的反摩阻力為零,將使筋束回縮的變形最大, 值也最大;離張拉端距離逐漸增大,筋束回縮所受到的反摩阻力也增大,筋束回縮應(yīng)變則變小, 值也變小;依此類推,自張拉端到跨中一定長(zhǎng)度后,筋束的回縮力將與反摩阻力達(dá)到平衡,筋束的回縮應(yīng)變?yōu)榱,則 值也變?yōu)榱?br />
④筋束回縮影響長(zhǎng)度
⑤兩端張拉的情況下的 沿程分布圖
(3) 鋼筋與臺(tái)座間的溫差引起的應(yīng)力損失(σs3)(適用于先張法構(gòu)件)
(4)混凝土彈性壓縮所引起的應(yīng)力損失(σs4)
①后張法:
②σs4在整個(gè)預(yù)應(yīng)力損失中所占比例不大
(5)鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失(σs5)
①對(duì)后張法來講,可認(rèn)為自建立預(yù)應(yīng)力時(shí)開始,按照2d內(nèi)完成松弛損失終值的50%,40d完成100%來確定
(6)混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失(σs6)
①老規(guī)范規(guī)定值偏大,新規(guī)范中已經(jīng)作了修改
6、非機(jī)動(dòng)車道的考慮
(1)(摘自城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則CJJ11-93)
4.1.6 一般道路橋梁的非機(jī)動(dòng)車道和專用非機(jī)動(dòng)車橋的設(shè)計(jì)荷載,其計(jì)算應(yīng)符合下列要求:
①當(dāng)橋面上非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車道間未設(shè)置永久性(如劃線)分隔帶時(shí),非機(jī)動(dòng)車道上按本準(zhǔn)則第4.2.1條的人群荷載作為設(shè)計(jì)荷載,另外,還應(yīng)將非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道合并后的總寬作為機(jī)動(dòng)車道考慮(以機(jī)動(dòng)車布載),分別計(jì)算,取其不利者。
②橋面上機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道間設(shè)置永久性分隔帶的非機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車專用橋,根據(jù)下列不同情況作計(jì)算:
a、若其寬度大于3m,除按本準(zhǔn)則第4.2.1條的人群荷載作為設(shè)計(jì)荷載外,尚應(yīng)采用現(xiàn)行的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中的“汽車—10級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)車(不計(jì)加重車,不計(jì)沖擊)作為設(shè)計(jì)荷載,分別計(jì)算,取其不利者;
b、若其寬度小于3m,除按本準(zhǔn)則第4.2.1條的人群荷載作為設(shè)計(jì)荷載外,再以一輛人力勞動(dòng)車(架子車)作為設(shè)計(jì)荷載(參照?qǐng)D4.1.6)分別計(jì)算,取其不利者。