移动模架现浇箱梁冬季施工工法.pdf

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1、移动模架现浇箱梁冬季施工工法移动模架现浇箱梁冬季施工工法 1 前言1 前言 箱梁移动模架逐孔现浇技术在国内桥梁施工中已经引进近 20 年，在我国北方高寒地区，移动模架现浇箱梁逐孔施工也被越来越广泛的应用到桥梁设计中。北方高寒地区的特点是：常规施工期短，如黑龙江地区的施工期只有六至七个月。黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司在哈尔滨市阳明滩大桥及引道工程施工中应用了移动模架现浇箱梁冬季施工技术，在北方高寒地区冬季进行现浇箱梁施工。采用该项施工技术，加快了工程施工进度，缩短了总工期，实现了在北方寒冷的冬季也能进行现浇箱梁的施工。使工程尽快服务社会，创造社会效益。经总结，形成本工法。经黑龙江省交通厅专家

2、组鉴定，本工法处于国内领先水平。2 工法特点2 工法特点 2.1 移动模架采用液压系统原理可进行平移及纵移，一次安装成功后可以连续逐孔浇筑，节省了大量的人工安装费。大型现浇箱梁的模板制作标准高、成本高，但使用移动模架每幅只需加工一套模板，可以重复使用降低了施工成本。2.2 采用上行式移动模架施工，所有操作全部在上部进行，可以减少地面占用量，不用浇筑支架基础混凝土，也避免了大量的拆迁费和占地费，减低了施工成本。同时保证了河道及道路的畅通，适应了对环保要求高的城市或风景区施工的要求。2.3 移动模架为可移动式，消除了跨河、跨路、跨峡谷、跨高山时搭设普通支架时的各种不安全因素，保温大棚利用移动模架主

3、梁、外模板作为框架，避免了各种不安全事故的发生。2.4 施工中可保证箱梁的外观质量符合设计及规范要求，避免了现浇箱梁中的错台及不均匀沉降而引起的箱梁混凝土的开裂现象的出现，先进的温控技术保证了箱梁混凝土的质量。2.5 全部结构安装采用高强螺栓连接，加工精度满足现场快速安装要求。结构设计充分考虑人工操作所需的安全空间。并且该移动模架设置保温棚，可冬期施工，最大地缩短施工工期。3 3 适用范围适用范围 本工法适用于跨河、跨路的公路逐孔现浇桥梁，适用梁跨 64m 以下的预应力混凝土简支、连续箱梁的冬季及低温施工。4 4 工艺原理工艺原理 4.1 在北方高寒地区常规施工期短，应用移动模架逐孔现浇箱梁冬

4、季施工，可加长施工期。4.2 利用移动模架主梁及外模板作为骨架对箱梁底部进行包裹，在箱梁顶面采用型钢焊接轨道，在轨道上架设暖棚骨架，在骨架上用2 层军用棉毡密封，棉毡上下各铺一层塑料布做为防水层，既保暖又防雪。4.3 采用先进的温控技术进行箱梁混凝土施工温度控制及混凝土养生温度控制，实现了现浇箱梁的冬季施工，加快了施工进度，缩短了总工期。5 施工工艺及操作要点5 施工工艺及操作要点 5.1 工艺流程图 图 5.1-1 施工工艺流程图移动模架预压拆除预压重物绑扎底板及腹板钢筋、预应力布设内模就位搭设保温暖棚、布设加汽管道蒸汽锅炉加热保温棚温度控制浇筑箱梁混凝土绑扎顶板钢筋、布设顶板预应力拼装、就

5、位移动模架测量移动模架主梁挠度张拉、压浆落模、前行移动模架棚内温度控制在 15左右 15棚内温度控制在 20以上 155.2 施工操作要点 5.2.1 移动模架的拼装、就位 移动模架采用墩下进行拼装，然后利用放置在墩顶的扁担梁将移动模架吊装就位于支腿上（支腿在移动模架主梁被吊起后安装于墩身承台上）。移动模架是箱梁施工的设备，主要由模板系统、承重系统（牛腿、主梁、横梁、竖向千斤顶）、移动系统（倒梁、横移油缸、滑移小车）组成，具体见图 5.2.1-1 图 5.2.1-1 移动模架总装图 图 5.2.1-2 移动模架吊装图 移动模架安装采用整体吊装的形式，即在地面组拼，通过墩柱架设的悬臂梁作为吊装主

6、梁，精轧螺纹钢作为吊带，采用液压千斤顶多次顶升锚固，吊装到位。见图 5.2.1-2 5.2.2 移动模架吊装计算 1）荷载分析自重计算：单侧主梁 1：25.7t 单侧主梁 2：27.1t 单侧主梁 3：29.9t 单侧主梁 4：27.1t 后倒梁：12.3t模板系：133t 横梁及行走平台：25t 合计：280t 根据本吊装的特点，基本计算参数参照软钩吊车梁计算要求，取如下系数：竖向荷载动力系数=1.1，荷载分项系数=1.4，四点吊装不均横系数 2。综合以上：系数为 3.08,则移动模架的吊点受力如下图：根据力矩平衡公式：Ra=0 Ra=142.2t3.08=438t Rb=137.83.08

7、=424t 2）主要结构验算吊装梁计算吊装梁采用墩身上设置 3 根悬臂箱梁，高度为 1200mm 材质为Q345 其截面参数为：W=159403=47820cm3 I=3956416=2869248 cm4 P=Ra=438t M=pa=4381.975=865t.M=M/W=865104/47820=180Mpa=210MPa p=438/1.4=313t mlfmEIlpaf009.01000/007.0694.3102869248101.268.43.210313)23(6811242MpaMpaQIsmm1204806.0102869248019.01043824吊装梁应满足要求 横担

8、梁抗剪计算横担梁采用 2 对 I56 工字钢，其截面参数为：W=2342cm3 I=65576 cm4 Q=438/8=55t MpaMpaQIsmm852.920125.01065576108.13681055264改成 2 个 3I56 工字钢，下面满铺 1cm 钢板，上面千斤顶位置铺1cm 钢板 满足要求 分配梁抗剪计算分配梁采用 7 对32 槽钢，其截面参数为：W=469cm3 I=7510cm4 Q=438/28=17t MpaMpaQIsmm8577008.0107510109.2761017264分配梁抗剪符合要求，要求槽内每 20cm，加 1cm 肋 同理：锚固梁采用同样的型钢

9、可以满足要求 顶进梁受力计算顶进梁采用 3I56 工字钢对焊，上下加焊 20mm 钢板，材质为 Q345其截面参数为：W=12590cm I=388514 cm4 q=438/2.35=186.4t/m M=ql2/8=186.42.352/8=128.7t.M=M/W=128.7104/12590=102Mpa=145MPa mlfmEIqlf00235.01000/00189.0694.310388514101.238435.2104.18653845811444MpaMpaQIsmm854.1110375.01038851410741010219864不满足要求，立板加焊 16mm 钢板

10、 其截面参数为：I=412814 cm4 MpaMpaQIsmm857.620695.01041281410822010219864顶进梁垫枕受力计算垫枕采用 232 槽钢对焊，上下及两侧各加焊 20mm 钢板，材质为Q235 其截面参数为：W=3177cm3 I=57190 cm4 q=110t MpaMpaQIsmm8569056.0105719010198210110864 吊带强度分析 吊带采用预应力精轧螺纹钢筋，每组 14 根，单根钢筋最大承载力为：785810-2=62 吨，每组承重 868 吨，考虑吊带受力不均匀系数 2.0，所以吊带满足施工要求。5.2.3 移动模架预压 预压材

11、料选用砂袋，砂袋采用吨袋，每袋可装 1000 公斤，用 16t吊机吊装到平板车上，并计量过磅后运到预压的墩旁边，用 50t 吊机直接把砂袋吊装到移动模架上，进行堆载预压。采用分级均匀加载，按三级进行，控制每级加载速度，即第一级264 吨、第二级 720 吨、第三级 720 吨。每级加载后均静载稳定后分别测设移动模架的变形，做好记录。分级加压尽量模拟箱梁混凝土浇筑顺序，防止移动模架偏压。加载全部完成后，等到移动模架稳定后，方可进行卸载。5.2.4 箱梁钢筋制作安装及预应力布设 箱梁钢筋在钢筋加工场地进行加工，其中对于箱梁的端横梁或中隔梁钢筋在钢筋弯曲成型后并在专用的钢模架上进行加工焊接，然后吊运

12、至箱梁外模内进行现场绑扎。先绑扎底板及腹板钢筋，按管道设计坐标布设预应力管道，待内模安装就位后，再绑扎翼缘板钢筋及顶板钢筋并按要求安装顶板纵向、横向预应力管道、压浆管出浆管及泄水管的预埋件等。5.2.5 箱梁内模就位 15243箱 梁墩身墩身40m 箱梁内模为无底内模，内模采用 3mm 钢板制作，施工时在箱梁顶板处预留 2m1.5m 施工天窗，用来拆除内模，内模横桥向架设支撑杆，每 50cm 一道，以消除两侧斜腹板混凝土对内模的压力，防止内模上浮。5.2.6 箱梁混凝土浇筑 在箱梁混凝土浇筑前，检查预应力管道是否漏气、破裂，以防漏浆，每根预应力管道在最高处设置出气孔，并检查灌浆孔及出气孔是否外

13、引到位。其浇筑顺序为：纵桥向各段均从前端向后端浇筑。具体浇筑按下图顺序进行浇筑。每段梁在横断面上混凝土浇筑顺序为先浇底板，再浇腹板，最后浇顶板。5.2.7 移动模架冬季施工工艺 1）混凝土温度控制计算根据规范要求，混凝土的出罐温度不低于 10，入模温度不低于 5。预算混凝土出罐温度：式中：Cs、Cg、Cc、Cw分别为砂、石、水泥、水的比热；Ws、Wg、Wc、Ww分别为每立方米混凝土中砂、石、水泥、水的用量；Ts、Tg、Tc、Tw分别为砂、石、水泥、水的温度；Qs、Qg分别为砂、石的含水率。一般取 Cs=Cg=Cc=800J/(Kg.K)，Cw=4000J/(Kg.K)根据 C50 混凝土配合比

14、，以及此时的原材料估计温度，结合上式分析得：Ws=626kg，Wg=1163kg，Wc=460kg，Ww=168kg，Qs=2%，Qg=0.1%，Tg=0，Ts=5，Tc=-6.2，Tw=40 得出：T0=10.2，该温度大于 10，满足规范要求。混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度 t=T0-(at+0.032n)(T0-t5)其中:t为混凝土拌和物经运输至成型完成时的温度 T0混凝土拌合物的温度 10.2 a温度损失系数，当用混凝土输送泵或混凝土搅拌运输车时取 0.25 t混凝土拌和物自运输至成型完成时的时间（h），取 1 n混凝土转运次数取 2 t5运输时的环境气温取-6.2 ccwwg

15、gsswggsswwccwwggsscccgggwgssswsWCWCWCWCTWQWQWCWCWCWCWCTWCTWQCCTWQCCT)()()(0代入上述公式计算 t=5.1,该温度高于 5,满足规范要求。上述计算结果如下：假设施工时砂的温度为 5，石料的温度为0，水泥温度为-6.2，当水温加热至 40时，经计算出罐温度为10.2，经过运输后，入模温度为 5.1，满足规范要求。2）混凝土温度控制措施 搅拌站用水采用蒸汽加热，砂石料加热采用底部通蒸汽管道进行加热。方法为，料场底部铺设一层 10cm 厚苯板，上铺设蒸汽管道，然后铺 1cm 钢板。混凝土运输采用混凝土运输车加泵送的方式，混凝土运

16、输车及输送泵管道用防寒毡包裹保温。现浇箱梁暖棚布置 现浇箱梁暖棚位于 10m 高空处，长 43m，宽 20m，高 5m，表面积1490m2。利用移动模架的主梁及外模板作为保温被覆盖框架，对箱梁底部进行包裹。在箱梁顶面采用型钢焊接轨道，在轨道上架设暖棚骨架，在骨架上用 2 层军用棉毡密封，棉毡上下各铺一层塑料布做为防水层。现浇箱梁处设置锅炉房 70m2，用于现浇箱梁的保温，现浇箱梁大棚采用暖器排管加热。现浇箱梁暖棚内温度控制 在暖棚内布设温度计，每 2 小时观测一次温度，做好记录。暖棚内平均温度保持在 15左右，最低时不得低于 5。混凝土养生时，控制在 20以上。在混凝土强度达到设计强度的 40

17、%及 5Mpa 前，不得受冻。待达到设计强度的 40%及 5Mpa 后，暖棚内采用梯度降温的方法，以保证箱梁混凝土与外界的温差，避免温差过大造成混凝土开裂。5.2.8 预应力张拉、压浆 混凝土养生后进行预应力的张拉和压浆施工。张拉时严格控制应力，并以张拉时的实际伸长值与理论计算伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值相差应控制在6%以内。在箱梁预应力张拉完成后立即进行预应力管道注浆。5.2.9 落模及模架前移 箱梁完成了预应力张拉后，将前端和后端支点处的千斤顶分别回缩，使箱梁侧模和底模脱离混凝土箱梁（即落梁）并向外侧移，然后移动模架前移，施工下一孔箱梁。5.3 劳动力组织 表 5.3-1 劳动力

18、配备表 序号 单项工程 所需人数 备注 1 管理人员 2 2 技术人员 4 3 移动模架操作 10 4 木工 6 5 架工 10 6 钢筋工 20 7 混凝土工 10 8 电工 1 6 6 材料与设备材料与设备 6-1 主要材料表 序号 材料名称 规格 单位 数量 备注 1 耐火砖 块 16000 2 水箱钢板 厚 10mm t 4 3 型钢 7.5 角钢 t 12 4 锅炉 2t 个 2 5 木跳板 6mm 厚 m3 7 6 军用棉毡 2cm 厚 m2 3360 7 苯板 5cm 厚 m2 1040 8 防寒毡 m2 3360 9 钢板 10mm 厚 t 1040 10 木方 10*10 m

19、3 25 11 彩条布 m2 2600 12 蒸汽管道 m 4000 13 合计 9 操作手 4 10 力工 5 11 锅炉工 2 12 合计 74 6-2 主要设备表 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 移动模架 MSS40 套 1 2 履带吊 QUY50A 台 1 3 手拉葫芦 5T 台 40 4 电焊机 BX3-400 台 5 5 钢筋弯曲机 GW-40 套 1 6 钢筋切割机 GQ40 套 1 7 张拉设备 套 2 8 搅拌站 套 1 9 罐车 6m3 台 2 10 装载机 ZL40 台 1 11 混凝土输送泵 60 台 2 12 合计 55 7 7 质量控制质量控制 7.1

20、引用标准 JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范 CJJ2-2008城市桥梁工程施工与质量验收规范 JTG F80/1-2004 公路工程质量检验评定标准 JGJ 82-1991 钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程 GB50017-2003 钢结构设计规范 GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 7.2 关键质量控制措施 7.2.1 移动模架组装时各螺栓连接必须牢固，支撑必须稳定。7.2.2 严格控制移动模架就位时轴线位置及平面高程，确保将就位误差控制规范允许范围内，以保证箱梁结构混凝土浇筑成型后的整体质量。7.2.3 冬季施工关键是做好各项保温措施和控制好混凝土

21、出罐和入模温度，所以要对保暖大棚的搭设、输送管道的铺设和保温作认真检查，减少热量的散失，保证大棚内的温度。7.2.4 要注意控制各种混凝土原材料的温度，骨料在浇筑前进行保温预热，满足浇筑时骨料中不带有冰雪和冻结团块。施工中应注意每小时测定一次各种材料的温度，随时进行温度控制，保证混凝土的入模温度。7.2.5 冬季施工拌合混凝土时，搅拌时间必须比常温时延长 50%的时间。严格控制投料的顺序：骨料水搅拌水泥搅拌，由于采用热水进行拌合，所以严禁先投入水泥，防止水泥出现假凝现象，影响混凝土强度。7.2.6 如遇寒流或温度过低，立即在混凝土中掺加防冻剂。8 8 安全措施安全措施 首先严格按照公路工程施工

22、安全技术规程（JTG F902015）中的规定执行。此外，还需采取下列措施。8.1 移动模架是一套复杂的设备，它要求操作人员要进行一系列正确的操作。在移动模架各构件进场前要进行严格的技术交底，并编制移动模架安全操作规程。8.2 施工前要检查所有液压系统，保证其处于正常工作状态。8.3 移动模架过孔前移时，设专人指挥，注意观察位移、中心保持情况。8.4 移动模架操作班组按要求定期发放个人劳保用品，并加强工作中的个人防护。8.5 由于暖棚内热源多，采用棉毡布进行覆盖，所以必须加强防火，备足消防器材，棚内严禁吸烟及明火作业，焊接前要采取安全措施。8.6 移动模架前行移动应在风速不超过 9m/s 的环

23、境下进行。9 9 环保措施环保措施 9.1 工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理，遵守有关防火及废弃物处理的规章制度。9.2 加强环保意识，谨防水体受到污染。9.3 施工区域、沙石料场在施工期间和完工后，应妥善管理，以减少对河溪流的侵蚀。1010 资源节约资源节约 采用移动模架进行现浇箱梁施工，不占用地面场地，对地面及周围的环境影响小。相对于支架法施工不用进行支架基础处理及场地硬化，节省了该部分成本。采用液压系统原理对移动模架进行移动，节省了大量的人力、电力，创造了良好的经济效益。1111 效益

24、分析效益分析 11.1 经济效益 在哈尔滨市阳明滩大桥及引道工程的施工中，采用了本工法。通过采用本工法的冬季施工，大大地缩短了工期，充分利用机械设备和周转材料，变冬闲为冬忙，大大降低了工程的管理成本，为企业创造了良好的经济效益。11.2 社会效益 哈尔滨市近几年来经济社会的发展使城市格局发生了明显的变化，市政府提出的“南拓、北跃、中兴、强县”一江居中、两岸繁荣的发展规划，使松花江从主城区边缘变成了从城市中间穿城而过，然而，连接南北城区的松花江公路大桥和绕城高速四方台大桥无法满足交通需要，需要打开过江通道，解决交通的瓶颈问题。采用移动模架现浇箱梁冬季施工技术的哈尔滨市阳明滩大桥及引道工程于 20

25、11 年 11 月竣工通车，为哈尔滨市的经济发展提供了保障，也为移动模架的冬季施工探索出一条可行之路，社会效益显著。1212 应用实例应用实例 12.1 哈尔滨市阳明滩大桥 龙建路桥股份有限公司承建的哈尔滨市阳明滩大桥是目前长江以北地区桥梁长度最长的超大型跨江桥，于 2009 年 12 月 5日开工建设，2011 年 11 月 6 日建成通车。主桥采用自锚式悬索、双塔门式结构体系，主塔高 80.5 米，主跨跨度 248 米，两侧锚跨跨度各 108 米，两侧过渡跨各 46 米，主桥宽 41.5 米，主跨和两侧锚跨桥面梁采用钢混叠合梁结构，过渡跨为单箱多室预应力混凝土箱梁结构。在哈尔滨市阳明滩大桥

26、工程施工中，应用了移动模架冬季施工技术，经检测，预应力混凝土连续箱梁质量可靠，满足规范要求。该技术操作熟练，该工法成熟，适合在类似工程中广泛推广运用。12.2 哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程 龙建路桥股份有限公司承建的，哈尔滨市道外二十道街松花江大桥及引道工程。位于道外区二十道街至松北区永胜路轴线上，起点为道外南勋街与二十道街交叉口，终点为松北区松北镇永胜路，全长 4.027 公里，主线桥梁长度 3.45 公里。其中江心岛 40m粱上部结构采用预应力混凝土连续箱梁方案，跨径组合为 5（640）m，总长度为 1200m。采用分幅布置，每一幅为单箱双室，两幅桥挑臂之间设置 0.5m 的间隔。该桥于 2008 年 11 月至2009 年 3 月进行移动模架冬季施工，2010 年 10 月竣工通车。在我国北方地区，常规施工期较短，如黑龙江地区的施工期只有六至七个月。为了加快施工进度，缩短总工期，尽快使投资获得回报，使工程尽快服务社会，创造社会效益，最有效的办法就是进行冬季施工。